TEKNOLOGI FITOFARMASETIK FITOFARMASETIK (PROSES PRODUKSI EKSTRAK UNTUK SEDIAAN OBAT ALAM) Suwijiyo Pramono
Fakultas Farmasi UGM Yogyakarta
DEFINISI •
•
•
Teknologi fitofarmasetik: Cabang ilmu kefarmasian yang mempelajari proses produksi ekstrak sebagai bahan baku sediaan obat bahan alam Ekstrak adalah sediaan pekat yang diperoleh dengan melakukan penyarian penyarian kandungan kimia bahan nabati, hewani atau mineral dengan pelarut dan metode yang sesuai, dilanjutkan dengan penguapan sebagian atau seluruh pelarut sehingga diperoleh konsistensi yang diinginkan (Ekstrak cair, ekstrak kental, ekstrak kering) Sari adalah cairan hasil penyarian bahan obat alami yangbelum mengalami penguapan ataupun perlakuan lain. Sari atau menstrum dapat berupa maserat, perkolat, perkolat, digestat ataupun perasan
DEFINISI •
•
•
Teknologi fitofarmasetik: Cabang ilmu kefarmasian yang mempelajari proses produksi ekstrak sebagai bahan baku sediaan obat bahan alam Ekstrak adalah sediaan pekat yang diperoleh dengan melakukan penyarian penyarian kandungan kimia bahan nabati, hewani atau mineral dengan pelarut dan metode yang sesuai, dilanjutkan dengan penguapan sebagian atau seluruh pelarut sehingga diperoleh konsistensi yang diinginkan (Ekstrak cair, ekstrak kental, ekstrak kering) Sari adalah cairan hasil penyarian bahan obat alami yangbelum mengalami penguapan ataupun perlakuan lain. Sari atau menstrum dapat berupa maserat, perkolat, perkolat, digestat ataupun perasan
DEFINISI (lanjutan) •
•
Ekstrak terpurifikasi (purified/enriched extract) adalah ekstrak bahan alami yang diperoleh dengan menghilangkan kandungan kimia banal seperti lemak, karbohidrat, protein, klorofil atau resin (zat ballast ) sehingga diperoleh kadar kandungan kandungan kimia aktif yang lebih tinggi dibanding ekstrak kasarnya. Isolat adalah kandungan kandungan kimia murni dari suatu bahan obat alam
PENYIAPAN BAHAN BAKU •
•
•
Budidaya Kuliah semester sebelumnya sebelumnya Teknologi pascapanen Kuliah Budidaya dan TPP pada semester sebelumnya sebelumnya Faktor Faktor penting yang sangat s angat berpengaruh pada kualitas bahan baku pada TPP adalah pengeringan bahan dan pengecilan atau penyerbukan penyerbukan bahan
PROSES PRODUKSI
PENGERINGAN BAHAN TUJUAN: - mengurangi kadar air hingga < 10% guna mencegah tumbuhnya mikroba dan terjadinya reaksi enzimatis tetapi juga efek sinar UV thd bahan Persyaratan Persyaratan
batas cemaran mikroba
kadar kandungan kimia, profil kromatografi dan makroskopis bahan
PENGERINGAN DENGAN OVEN •
•
Jika terlalu cepat Face hardening, bagian luar kering, bagian dalam basah Reaksi enzimatis Jika temperatur terlalu tinggi Merusak kandungan kimia termolabil seperti alkaloid tertentu, senyawa lakton
PENGERING-ANGINAN Pengeringan lambatReaksi enzimatis •
Hidrolisis Ester : Metil salisilat
O C
OCH3 OH
Daun gondopura Gaultheria fragrantissima Wall
Komponen balsam Bensil asetat O
H3C
C O
Bunga melati Jasminum officinale L.
Parfum dan Aromaterapi
Etil p-metoksi sinamat OCH3
Kaempferia galanga L.
Ekspektoran and Analgesik Hidrolisis : Etanol dan O
HC
C H
C
Asam p -Metoksi sinamat
OC2H5
Linalil asetat O
C O
CH3
Ocimum basilicum L.
Aromaterapi Hidrolisis : Linalil alcohol and Asam asetat
HIDROLISIS GLIKOSIDA SELEDRI ( Apium graveolens L.) Apigenin-7-O-apiosil-glukosida Apiin
Apigenin
Polar
Semipolar
larut dalam air
larut dalam alkohol OH
Apiosil-glukosil-O
O
OH
O
OH
O
HO
OH
O
HIDROLISIS POLISAKHARIDA Biji Sangkobak (Plantago major L.) Daun Jati blanda ( Guazuma ulmifolia Lamk.) POLISAKHARIDA MONO/DISAKHARIDA - Water soluble fiber - Glukosa, galaktosa - Musilago - Sakharosa, laktosa - Molekul besar - Molekul kecil - Sulit diabsorpsi - Mudah diabsorpsi - Memperlancar defekasi - Sumber kalori - Menekan nafsu makan - Menambah berat - Pelangsing badan
ENZIM OKSIDASE & POLIMERASE Mono dan seskuiterpen (penyusun minyak atsiri)
oksidasi Menjadi lebih gelap polimerisasi Resin
Tidak larut, toksik
PENGERINGAN DG SINAR MATAHARI Resiko terkena pancaran sinar UV Azulen - Temuhitam (Curcuma aeruginosa) Chamazulen – Bunga kamomila (Matricaria chamomilla) Sesquiterpen dg banyak ikatan rangkap Berwarna biru kehitaman Memucat oleh sinar matahari langsung Kurkuminoid – Memucat oleh sinar UV Klorofil daun – Menjadi abu-abu Pengeringan dg ditutup kain hitam
PENGECILAN BAHAN / PEMBUATAN SERBUK
(TEBAL LAPISAN BATAS) Jarak yang harus ditempuh oleh cairan penyari untuk penetrasi bahan guna mencapai kandungan kimia aktif di dalam sel bahan
SEMAKIN LEMBUT SERBUK SEMAKIN PENDEK TEBAL LAPISAN BATAS
SEMAKIN CEPAT PENETRASI PENYARI UNTUK MENCAPAI KANDUNGAN KIMIA AKTIF DALAM BAHAN
PROSES PENYARIAN LEBIH EFEKTIF
PADA KENYATAANNYA TIDAK SELALU DEMIKIAN
BEBERAPA KERUGIAN JIKA SERBUK TERLALU LEMBUT 1.
MENGUAPNYA MINYAK ATSIRI KARENA BANYAK SEL YANG PECAH
2. SENYAWA BALLAST YANG TIDAK LARUT AKAN KELUAR DARI SEL DAN MENGOTORI SARI ZAT BALLAST YANG TIDAK LARUT DALAM AIR : LIPIDA, KLOROFIL, RESIN ZAT BALLAST YANG TIDAK LARUT DALAM ETANOL : KARBOHIDRAT, PROTEINS
3. SANGAT KECILNYA RUANG INTER DAN ANTAR SEL MENYEBABKAN SEL MEMADAT SAAT KENA CAIRAN DAN DAPAT MENYUMBAT PERKOLATOR 4. RIMPANG DAN BIJI YANG BANYAK MENGANDUNG AMILUM AKAN MEMBENTUK BUBUR JIKA DIEKSTRAKSI DENGAN PENYARI YANG ADA AIRNYA DAN DIIKUTI PEMANASAN
TAHAPAN EKSTRAKSI １．PENETRASI
CAIRAN PENYARI KEDALAM SEL BAHAN
UKURAN PARTIKEL SERBUK – TEBAL LAPISAN BATAS KERAS LUNAKNYA SEL – Daun, bunga, rimpang Lunak - Kayu, kulit buah keras JENIS PELARUT – Semakin besar persentase gugus OH semakin kuat kemampuan penetrasi nya Air > Gliserol > Metanol > Etanol > Eter 2. MENGEMBANGNYA INTRA DAN INTER SELULER 3. KONTAK ANTARA CAIRAN PENYARI DAN KANDUNGAN KIMIA DIDALAM SEL
TAHAPAN EKSTRAKSI (Lanjutan) 4. PELARUTAN KANDUNGAN KIMIA AKTIF Kesesuaian polaritas antara pelarut dan kandungan kimia aktif – Like and Dislike Kejenuhan cairan penyari – Perkolasi (pembaharuan pelarut) > Maserasi Faktor pemanasan – Viskositas pelarut menurun, menjadi lebih encer – meningjkatkan kemampuan daya larut penyari Pengadukan dan pemanasan - Meningkatkan kemampuan cairan penyari untuk melarutkan kandungan kimia aktif 5. DIFUSI KANDUNGAN KIMIA AKTIF KELUAR SEL Perbedaan konsentrasi kandungan kimia terlarut dalam cairan penyari di dalam dan di luar sel – Keseimbangan konsentrasi – Perkolasi > Maserasi Tekanan – Perkolasi (mengalirnya cairan penyari dari atas ke bawah atau bisa dibuat pengurangan tekanan atau vacum) > Maserasi
FAKTOR KEMUNGKINAN PENYEBAB KERUSAKAN KANDUNGAN KIMIA SAAT EKSTRAKSI •
•
•
•
Reaksi gugus hidroksi karbonil dan orto dihidroksi dg logam berat dari peralatan ekstraksi (kurkumin, flavonoid, fenol) Reaksi hidrolisis oleh asam (ester, glikosida) Reaksi pembentukan fenolat oleh basa (kurkumin, asam fenolat)
Kerusakan oleh pemanasan terhadap kandungan kimia dengan banyak ikatan rangkap (kurkumin, karotenoid, PUFA, terpenoid hidrokarbon)
METODE EKSTRAKSI • • •
•
•
• •
Peras/press: dari bahan segar Infundasi: penyarian dengan air pada 90°C Digesti: penyarian reflux dg air pada suhu relatif rendah Maserasi: perendaman serbuk bahan dg cairan penyari, bisa dg pengadukan dan pemanasan Perkolasi: pengaliran cairan penyari kepada serbuk yang telah dibasahi Distilasi: pengambilan minyak atsiri dg uap air Gas superkritis: penyarian dg gas CO 2 cair
PERAS ATAU PRESS PRESS MEKANIK
PRESS HIDROLIK
SPINNER
PRESS DG
(SENTRIFUGASI)
PENGURANGAN TEKANAN
INFUNDASI Terdapat dua panci : A. Panci sebelah dalam berisi bahan dan air B. Panci sebelah luar berisi air sebagai penangas
A B
Pemanasan 15 menit (Infusa) atau 30 menit (Dekokta) dihitung penangas mulai mendidih
DIGESTI •
•
•
•
•
Tempatkan 1 bagian bahan yang telah dikecilkan (rimpang dan biji tidak boleh diserbuk) Tambahkan 20 bagian air atau cairan penyari lain yang dikehendaki Panaskan digestor pada suhu antara 40-50°C selama 6 jam Pisahkan digestat dengan cara penyaringan atau pengepressan Uapkan digestat dengan penangas air pada wajan stainless steel jika penyarinya air atau dengan penguap vakum jika menggunakan pelarut organik, hingga konsistensi yang dikehendaki
MASERASI •
•
•
•
•
Campur 1 bagian serbuk dengan 7,5 bagian cairan penyari Rendam selama 18 jam sambil setiap jam diaduk hingga 6 jam pertama. Pisahkan sari, maserasi kembali sisa serbuk dengan 4 bagian cairan penyari. Pisahkan sari dan campurkan dengan sari pertama Uapkan kumpulan sari dengan pengurangan tekanan hingga konsistensi yang dikehendaki (ekstrak cair, kental atau kering)
PERKOLASI •
•
•
•
•
Campur 1 bagian serbuk bahan dengan 5 bagian cairan penyari Masukkan kedalam perkolator Tambahkan 5 bagian cairan penyari dan biarkan terendam selama 1 malam Buka kran perkolator dengan kecepatan 40-50 tetes per menit atau sesuai dengan optimasi yang pernah dilakukan untuk masingmasing bahan Tambahkan cairan penyari secukupnya hingga tetesan perkolat tidak pekat lagi
EKSTRAKSI DG GAS CO2 CAIR •
•
•
•
•
Gas karbon dioksida didingikan sehingga mencair Ekstraksi dilakukan terhadap serbuk bahan seperti prinsip maserasi biasa
Cairan dipisahkan dan diuapkan tanpa harus menggunakan pemanasan berlebih Kandungan kimia termolabil tetap terjaga, tidak mengalami kerusakan Butuh peralatan khusus dan di Indonesia masih mahal untuk diterapkan di industri
PELARUT
GOLONGAN KANDUNGAN KIMIA YANG TERLARUT
HEKSAN , PE Benzen, Toluen
Terpenoid (minyakatsiri), Triterpen, Steroid, Kumarin, Polimetoksi flavon, Lipida, Resin, Klorofil, Xantofil
KLOROFORM Diklorometan
Semua yang disebut diatas, Antrakinon, Alkaloid bebas, Kurkuminoid, Fenol
DIETIL ETER
Semua yang disebut diatas, Flavonoid aglikon, Asam fenolat
ETIL ASETAT Aseton
Semua yang disebut diatas, Flavonoid monoglikosida, Quasinoid, Glikosida lain
ETANOL Dan Alkohol lain
Semua yang disebut diatas, , Flavonoid diglikosida, Tanin,
AIR PANAS
Semua yang disebut diatas, mulai dari yang larut dalam dietil eter, Garam Alkaloid , Flavonoid poligliksida, Mono- and Disakharida, Asam amino,Protein dan Mineral. Polisakarida menggumpal
PRODUKSI EKSTRAK TERPURIFIKASI -
DELIPIDASI DAN FRAKSINASI SAPONIFIKASI ELIMINASI RESIN DISTILASI PRESIPITASI: - Perbedaan polaritas pelarut - Penambahan logam berat – Pemisahan polifenol - Penambahan serbuk kulit hewan: Reaksi Protein – Tannin - PEMISAHAN ALKALOID
DELIPIDASI (DAN FRAKSINASI NON INDUSTRI) SERBUK BAHAN
SERBUK BAHAN
PETROLEUM ETER
ETANOL
RESIDUE SENYAWA RESIDU NON POLAR Chloroform /Eter
RESIDUE Etanol EKSTRAK ETANOL
EKSTRAK CHCl3 /ETER
EKSTRACT ETANOL Evaporasi; + Air panas SUSPENSI Eter: Etil asetat: Butanol BERBAGAI FRAKSI
SAPONIFIKASI EKSTRAK NON POLAR (MENGANDUNG LEMAK) Larutan KOH
SABUN
FRAKSI AIR Eter
FRAKSI AIR
FRAKSI ETER (TRITERPEN STEROID KAROTENOID)
ELIMINASI RESIN EKSTRAK ETANOLIK
EKSTRAK ETANOLIK
Petroleum eter
KOH etanolik
/Heksan FRAKSI
FRAKSI
PE/Heksan
TAK LARUT
ENDAPAN
LARUTAN
(RESIN) KURKUMINOID
PIPERIN
PADA CURCUMA
PADA PIPER SPP
DISTILASI EKSTRAK DENGAN LEMAK TINGGI DISTILLASI AIR
MINYAK ATSIRI
SUSPENSI LEMAK
TITIK KRITIS PROSES PRODUKSI EKSTRAK •
PELARUT/CAIRAN PENYARI
•
PERALATAN PRODUKSI
•
PENGGUNAAN BAHAN TAMBAHAN
•
PENYIMPANAN
OPTIMASI KOMPOSISI PELARUT •
Simplex Lattice Design :
•
Y= a (A) + b (B) + ab (A) (B)
•
Y= respon yang dituju
•
•
A dan B = komposisi pelarut dimana pada percobaan dibuat (A) = 1, B = 0, dan (A) =0,5 (B) = 0,5 a, b dan ab = koefisien yang dapat dihitung dari percobaan
FACTORIAL DESIGN •
•
•
Optimasi ekstraksi dengan menggunakan parameter komposisi pelarut, kecepatan pengadukan, suhu pemanasan, lama penyarian dengan harga rendah dan tinggi Misalnya pelarut: etanol 95% dan 50%, kecepatan pengadukan 100 dan 500 rpm, suhu penyarian 40 dan 60 C, lama perendaman12 dan 24 jam Dibuat counter plot untuk mengetahui daerah optimum berdasarkan kadar zat aktif dan melihat faktor yang dominan berpengaruh
PROSES PRODUKSI
PELARUT/CAIRAN PENYARI •
AMAN TERHADAP PEKERJA
•
MUDAH DIUAPKAN
•
SISA YANG TERTINGGAL DALAM EKSTRAK TIDAK BERBAHAYA
•
TIDAK KOROSIF TERHADAP PERALATAN
•
DAPAT DIGUNAKAN KEMBALI UNTUK EKSTRAKSI
•
SELEKTIF
•
MURAH
PROSES PRODUKSI
AIR - Aman, dapat diuapkan secara terbuka - Sisa yang tertinggal pada ekstrak juga aman - Perlu suhu relatif tinggi untuk menguapkan zat
termolabil rusak
Persyaratan kadar
kandungan aktif
- Resiko terkena cemaran mikroba selama proses Persyaratan kadar air dan batas cemaran
mikroba
PROSES PRODUKSI
ETANOL/CAMPURAN ETANOL-AIR •
Hampir semua golongan kandungan kimia tanaman dapat larut
•
Titik didih lebih rendah dibanding air
•
Dapat digunakan kembali setelah penguapan
•
•
Tidak boleh diuapkan terbuka dapat terbakar dan berbahaya jika terhirup Sisa dalam ekstrak dapat bersifat toksik jika dikonsumsi Persyaratan sisa pelarut
PROSES PRODUKSI
ETIL ASETAT •
•
•
•
•
Lebih selektif dibanding etanol Titik didih lebih rendah dibanding etanol Dapat digunakan kembali setelah penguapan jika tidak terhidrolisis menjadi etanol dan asam asetat Tidak boleh diuapkan terbuka dapat terbakar dan berbahaya jika terhirup Sisa dalam ekstrak dapat bersifat toksik jika dikonsumsi Persyaratan sisa pelarut
PROSES PRODUKSI
HEKSAN DAN PETROLEUM ETER •
Bersifat lipofilik sehingga digunakan untuk delipidasi
•
Titik didih rendah sehingga mudah diuapkan
•
Dapat digunakan kembali setelah penguapan
•
•
Tidak boleh diuapkan terbuka dapat terbakar dan berbahaya jika terhirup Sisa dalam ekstrak dapat bersifat toksik jika dikonsumsi Persyaratan sisa pelarut
PROSES PRODUKSI
PELARUT LAIN •
•
•
•
•
METANOL: dilarang karena dapat merusak syaraf mata DIETIL ETER: sangat mudah terbakar KLOROFORM: sangat iritatif terhadap kulit dan mata ASETON: sisa dalam ekstrak bersifat sangat toksik BENZENA: karsinogenik
