BAB III EMULSI A.
Pengertian Emulsi Menuru Menurutt FI Edisi Edisi IV, emulsi emulsi adalah adalah sistem sistem dua fase fase yang yang salah salah satu satu caira cairanny nnyaa terdis terdisper persi si dalam dalam caira cairan n yang yang lain, lain, dalam dalam bentuk tetesan tetesan kecil. Stabilitas Stabilitas emulsi dapat dipertahankan dipertahankan dengan dengan pen penam amba baha han n zat zat yang yang keti ketiga ga yang yang dise disebu butt deng dengan an emul emulga gato tor r (emulsifying agent) Emulsi berasal dari kata emulgeo yang artinya menyerupai milk, warna emulsi adalah putih. Pada abad XVII hanya dikenal emulsi dari biji-bijian yang mengandung lemak, protein dan air. Emulsi semacam ini disebut emulsi vera atau emulsi alam , sebagai emulgator dipakai protein yang terdapat dalam biji tersebut. Pada Pada pert perten enga gaha han n abad abad ke XVII XVIII, I, ahli ahli farm farmas asii Pera Peranc ncis is memperkenalkan pembuatan emulsi dari oleum olivarum, oleum anisi dan eugenol oil dengan menggunakan penambahan gom arab, tragacanth, kuning telur. Emulsi yang terbentuk karena penambahan emulgator dari luar disebut emulsi spuria atau emulsi buatan.
B.
Komponen Emulsi Komponen dari emulsi dapat digolongkan menjadi 2 macam yaitu : Komponen dasar Adalah bahan pembentuk emulsi yang harus terdapat didalam emulsi. Terdiri atas : Fase dispers / fase internal / fase diskontinue Yaitu zat cair yang terbagi- bagi menjadi butiran kecil ke dalam zat cair lain.
1.
Fase kontinue / fase external external / fase fase luar Yaitu Yaitu zat cair dalam dalam emulsi emulsi yang berfung berfungsi si sebagai sebagai bahan dasar (pendukung) dari emulsi tersebut.
38
2.
Emulgator. Adalah bagian dari menstabilkan emulsi.
emulsi
yang
berfungsi
untuk
Komponen tambahan Bahan tambahan yang sering ditambahkan pada emulsi untuk memperoleh hasil yang lebih baik. Misalnya corrigen saporis, odoris, colouris, preservative (pengawet), anti oksidan. Preservative yang digunakan antara lain metil dan propil paraben, asam benzoat, asam sorbat, fenol, kresol dan klorbutanol, benzalkonium klorida, fenil merkuri asetas dan lain – lain. Antioksidan yang digunakan antara lain asam askorbat, L.tocopherol, asam sitrat, propil gallat , asam gallat. C.
Tipe Emulsi Berdasarkan macam zat cair yang berfungsi sebagai fase internal ataupun external, maka emulsi digolongkan menjadi dua macam yaitu : 1. Emulsi tipe O/W ( oil in water) atau M/A ( minyak dalam air). Adalah emulsi yang terdiri dari butiran minyak yang tersebar kedalam air. Minyak sebagai fase internal dan air sebagai fase external.
2.
Emulsi tipe W/O ( water in oil ) atau A/M ( air dalam minyak) Adalah emulsi yang terdiri dari butiran air yang tersebar kedalam minyak. Air sebagai fase internal dan minyak sebagai fase external.
D. Tujuan pemakaian emulsi Emulsi dibuat untuk diperoleh suatu preparat yang stabil dan rata dari campuran dua cairan yang saling tidak bisa bercampur.
Tujuan pemakaian emulsi adalah : 1. Dipergunakan sebagai obat dalam / per oral. Umumnya emulsi tipe o/w
39
2. Dipergunakan sebagai obat luar. Bisa tipe o/w maupun w/o tergantung banyak faktor misalnya sifat zatnya atau jenis efek terapi yang dikehendaki. E.
Teori Terjadinya Emulsi Untuk mengetahui proses terbentuknya emulsi dikenal 4 macam teori , yang melihat proses terjadinya emulsi dari sudut pandang yang berbeda-beda. Teori tersebut ialah :
1.
Teori Tegangan Permukaan (Surface Tension) Molekul memiliki daya tarik menarik antara molekul yang sejenis yang disebut daya kohesi. Selain itu molekul juga memiliki daya tarik menarik antara molekul yang tidak sejenis yang disebut daya adhesi. Daya kohesi suatu zat selalu sama, sehingga pada permukaan suatu zat cair akan terjadi perbedaan tegangan karena tidak adanya keseim -bangan daya kohesi. Tegangan yang terjadi pada permukaan tersebut dinamakan tegangan permukaan (surface tension). Dengan cara yang sama dapat dijelaskan terjadinya perbedaan tegangan bidang batas dua cairan yang tidak dapat bercampur (immicible liquid). Tegangan yang terjadi antara dua cairan tersebut dinamakan tegangan bidang batas (interfacial tension). Semakin tinggi perbedaan tegangan yang terjadi pada bidang mengakibatkan antara kedua zat cair itu semakin susah untuk bercampur. Tegangan yang terjadi pada air akan bertambah dengan penambahan garam-garam anorganik atau senyawa elektrolit, tetapi akan berkurang dengan penambahan senyawa organik tertentu antara lain sabun (sapo). Dalam teori ini dikatakan bahwa penambahan emulgator akan menurunkan menghilangkan tegangan yang terjadi pada bidang batas sehingga antara kedua zat cair tersebut akan mudah bercampur.
40
2.
Teori Orientasi Bentuk Baji (Oriented Wedge) Setiap molekul emulgator dibagi menjadi dua kelompok yakni : Kelompok hidrofilik, yaitu bagian dari emulgator yang suka pada air. Kelompok lipofilik , yaitu bagian yang suka pada minyak. •
•
Masing-masing kelompok akan bergabung dengan zat cair yang disenanginya, kelompok hidrofil kedalam air dan kelompok lipofil kedalam minyak. Dengan demikian emulgator seolah-olah menjadi tali pengikat antara air dan minyak. Antara kedua kelompok tersebut akan membuat suatu keseimbangan. Setiap jenis emulgator memiliki harga keseimbangan yang besarnya tidak sama.Harga keseimbangan itu dikenal dengan istilah H.L.B. (Hydrophyl Lipophyl Balance) yaitu angka yang menunjukkan perbandingan antara kelompok lipofil dengan kelompok hidrofil . Semakin besar harga HLB berarti semakin banyak kelompok yang suka pada air, itu artinya emulgator tersebut lebih mudah larut dalam air dan demikian sebaliknya. Dalam tabel dibawah ini dapat dilihat keguaan suatu emulgator ditinjau dari harga HLB-nya. HARGA HLB 1 - 3 4 – 6 7 – 9 8 – 18 13 - 15 10 – 18
KEGUNAAN Anti foaming agent Emulgator tipe w/o Bahan pembasah ( wetting agent) Emulgator tipe o/w Detergent Kelarutan (solubilizing agent)
Untuk menentukan komposisi campuran emulgator sesuai dengan nilai HLB yang dikehendaki , dapat dilakukan dengan contoh perhitungan seperti tersebut dibawah ini.
41
Contoh : Pada pembuatan 100 ml emulsi tipe o/w diperlukan emulgator dengan harga HLB 12. Sebagai emulgator dipakai campuran Span 20 (HLB 8,6) dan tween 20 (HLB 16,7) sebanyak 5 gram. Berapa gram masing-masing berat Span 20 dan Tween 20 ? Jawab : Rumus I A%b =
( x − HLBb ) HLBa
− HLBb
x 100 %
B % a = ( 100% - A%) Keterangan : x = Harga HLB yang diminta ( HLB Butuh) A = Harga HLB tinggi B = Harga HLB rendah % Tween =
(12
−8,6) (16 ,7 −8,6 42 100
% Span
X 100%
X 5 gram
= 100 % - 42 % 58 100
=
42%
= 2,1 gram = 58 %
X 5 gram
42
= 2,9 gram
Rumus II. (B1 x HLB1) + (B2 x HLB2) = (B campuran x HLB campuran)
B
=
Berat emulgator
Misalnya berat tween Berat span
= X = 5–X
(X x 16,7) + (5-X) x 8,6 = 5 x 12 16,7 X + 43 – 8,6 X 8,1X X Berat span
= 60 = 60 – 43 =
17 8,1
= 2,1 gram
( tween)
= 5 – 2,1 = 2,9 gram
Cara menghitung nilai HLB dari campuran surfaktan Contoh : R/ Tween 80 70% HLB = 15 Span 80 30% HLB = 4,5 Perhitungan : Cara I Tween 80
=
Span 80
=
70 100 30 100
HLB Campuran
x 15
=
10,5
x 4,5
=
01,35
11,85
43
Cara II. (Cara Aligatie) Twee n 80
(X – 4,5)
15
(X – 4,5) : (15 – X) = 70 : 30 = 7 : 3 (X – 4,5) 3 = 7 (15 – X) 3X – 13,5 = 105 – 7X 10X = 118,5 X = 11,85
X Jadi HLB Campuran = 11,85 Span 80
4, 5
(15 – X)
Nilai HLB beberapa surfaktan Zat Tween 20 Tween 40 Tween 80 Tween 60 Tween 85 Tween 65
HLB 16,7 15,6 15,0 14,9 11,0 10,5
Zat Span 20 Span 60 Span 80 Arlacel 83 Gom Trietanolamin
Nilai HLB Butuh beberapa zat yang sering dipakai. Nama Zat Asam stearat Setil alcohol Paraffin Vaselin Cera alba
HLB butuh (type a/m) 6
HLB butuh (type m/a) 15 15 12 12 12
5 5 4
44
HLB 8,6 4,7 4,3 3,7 8,0 12,0
Teori Interparsial Film Teori ini mengatakan bahwa emulgator akan diserap pada batas antara air dan minyak, sehingga terbentuk lapisan film yang akan membungkus partikel fase disper. Dengan terbungkusnya partikel tersebut maka usaha antara partikel yang sejenis untuk bergabung menjadi terhalang. Dengan kata lain fase disper menjadi stabil. Untuk memberikan stabilitas maksimum pada emulsi, syarat emulgator yang dipakai adalah : dapat membentuk lapisan film yang kuat tapi lunak jumlahnya cukup untuk menutup semua permukaan partikel fase- dispers dapat membentuk lapisan film dengan cepat dan dapat menutup semua permukaan partikel dengan segera.
4.
Teori electric double layer ( lapisan listrik rangkap) Jika minyak terdispersi ke dalam air, satu lapis air yang langsung berhubungan dengan permukaan minyak akan bermuatan sejenis, sedangkan lapisan berikutnya akan mempunyai muatan yang berlawanan dengan lapisan didepannya. Dengan demikian seolah-olah tiap partikel minyak dilindungi oleh 2 benteng lapisan listrik yang saling berlawanan. Benteng tersebut akan menolak setiap usaha dari partikel minyak yang akan mengadakan penggabungan menjadi satu molekul yang besar, karena susunan listrik yang menyelubungi setiap partikel minyak mempunyai susunan yang sama. Dengan demikian antara sesama partikel akan tolak-menolak , dan stabilitas emulsi akan bertambah. Terjadinya muatan listrik disebabkan oleh salah satu dari ke tiga cara dibawah ini, terjadinya ionisasi dari molekul pada permukaan partikel terjadinya absorbsi ion oleh partikel dari cairan disekitarnya. terjadinya gesekan partikel dengan cairan disekitarnya.
45
F.
Bahan Pengemulsi (Emulgator)
Emulgator alam Yaitu emulgator yang diperoleh dari alam tanpa proses yang rumit. Dapat digolongkan menjadi tiga golongan yaitu : 1.
Emulgator alam dari tumbuh-tumbuhan. Pada umumnya termasuk karbohydrat dan merupakan emulgator tipe o/w, sangat peka terhadap elektrolit dan alkohol kadar tinggi, juga dapat dirusak bakteri. Oleh sebab itu pada pembuatan emulsi dengan emulgator ini harus selalu ditambah bahan pengawet. a. Gom Arab Sangat baik untuk emulgator tipe o/w dan untuk obat minum. Emulsi yang terbentuk sangat stabil dan tidak terlalu kental. Kestabilan emulsi yang dibuat dengan gom arab berdasarkan 2 faktor yaitu kerja gom sebagai koloid pelindung (teori plastis film) terbentuknya cairan yang cukup kental sehingga laju pengendapan cukup kecil sedangkan masa mudah dituang (tiksotropi) Bila tidak dikatakan lain maka emulsi dengan gom arab menggunakan gom arab sebanyak ½ dari jumlah minyaknya. Untuk membuat corpus emulsi diperlukan air 1,5 X berat gom, diaduk keras dan cepat sampai putih , lalu diencerkan dengan air sisanya. Selain itu dapat disebutkan : • •
•
Lemak-lemak padat : PGA sama banyak dengan lemak padat Cara pembuatan . Lemak padat dilebur lalu ditambahkan gom, buat corpus emulsi dengan air panas 1,5 X berat gom . Dinginkan
46
•
•
•
•
•
•
dan encerkan emulsi dengan air dingin. Contoh : cera, oleum cacao, parafin solid Minyak atsiri : PGA sama banyak dengan minyak atsiri Minyak lemak : PGA ½ kali berat minyak, kecuali oleum ricini karena memiliki gugus OH yang bersifat hidrofil sehingga untuk membuat emulsi cukup dibutuhkan 1/3 nya saja. Contoh : Oeum amygdalarum Minyak Lemak + minyak atsiri + zat padat larut dalam minyak lemak Kedua minyak dicampur dulu, zat padat dilarutkan dalam minyaknya, tambahkan gom ( ½ x myk lemak + aa x myk atsiri + aa x zat padat ) Bahan obat cair BJ tinggi, contohnya chloroform, bromoform : Ditambah minyak lemak 10 x beratnya, maka BJ campuran mendekati satu. Gom sebanyak ¾ kali bahan obat cair. Balsam-balsam Gom sama banyak dengan balsam. Oleum Iecoris Aseli Menurut Fornas dipakai gom 30 % dari berat minyak.
b. Tragacanth Dispersi tragacanth dalam air sangat kental sehingga untuk memperoleh emulsi dengan viskositas yang baik hanya diperlukan trgacanth sebanyak 1/10 kali gom arab. Emulgator ini hanya bekerja optimum pada pH 4,5 – 6.
47
Tragacanth dibuat corpus emulsi dengan menambahkan sekaligus air 20 x berat tragacanth. Tragacanth hanya berfungsi sebagai pengental tidak dapat membentuk koloid pelindung. c. Agar-agar Emulgator ini kurang efektif apabila dipakai sendirian. Pada umumnya zat ini ditambahkan untuk menambah viskositas dari emulsi dengan gom arab. Sebelum dipakai agar-agar tersebut dilarutkan dengan air mendidih Kemudian didinginkan pelan-pelan sampai suhu tidak kurang dari 45oC (bila suhunya kurang dari 45oC larutan agar-agar akan berbentuk gel). Biasanya digunakan 1-2 % d. Chondrus Sangat baik dipakai untuk emulsi minyak ikan karena dapat menutup rasa dari minyak tersebut. Cara mempersiapkan dilakukan seperti pada agar. e. Emulgator lain Pektin, metil selulosa, karboksimetil selulosa 1-2 %. 2.
Emulgator alam dari hewan a. Kuning telur Kuning telur mengandung lecitin (golongan protein / asam amino) dan kolesterol yang kesemuanya dapat berfungsi sebagai emulgator. Lecitin merupakan emulgator tipe o/w. Tetapi kemampuan lecitin lebih besar dari kolesterol sehingga secara total kuning telur merupakan emulgator tipe o/w. Zat ini mampu mengemulsikan minyak lemak empat kali beratnya dan minyak menguap dua kali beratnya. b. Adeps Lanae
48
Zat ini banyak mengandung kholesterol , merupakan emulgator tipe w/o dan banyak dipergunakan untuk pemakaian luar. Penambahan emulgator ini akan menambah kemampuan minyak untuk menyerap air. Dalam keadaan kering dapat menyerap air 2 X beratnya. Contoh resep emulsi dengan adeps lanae : R/ Adeps lanae 100 Ol. Olivarum 400 ml Zinc. Oxyd 100 Talc. 100 Sol. Pb. Acet. 28 ml Aq. Calcis ad 1000 ml
3.
Emulgator alam dari tanah mineral. a. Magnesium Aluminium Silikat/ Veegum Merupakan senyawa anorganik yang terdiri dari garam garam magnesium dan aluminium. Dengan emulgator ini, emulsi yang terbentuk adalah emulsi tipe o/w. Sedangkan pemakaian yang lazim adalah sebanyak 1 %. Emulsi ini khusus untuk pemakaian luar. b. Bentonit Tanah liat yang terdiri dari senyawa aluminium silikat yang dapat mengabsorbsikan sejumlah besar air sehingga membentuk massa sepert gel. Untuk tujuan sebagai emulgator dipakai sebanyak 5 %.
•
Emulgator buatan
1.
Sabun. Sangat banyak dipakai untuk tujuan luar, sangat peka terhadap elektrolit. Dapat dipergunakan sebagai emulgator tipe o/w 49
maupun w/o, tergantung dari valensinya. Bila sabun tersebut bervalensi 1, misalnya sabun kalium, merupakan emulgator tipe o/w, sedangkan sabun dengan valensi 2 , missal sabun kalsium, merupakan emulgator tipe w/o. Tween 20 : 40 : 60 : 80
3.
Span 20 : 40 : 80
Emulgator dapat dikelompokkan menjadi : Anionik : sabun alkali, natrium lauryl sulfat Kationik : senyawa ammmonium kuartener Non Ionik : tween dan span. Amfoter : protein, lesitin.
• • • •
G.
1.
2.
Cara Pembuatan Emulsi Dikenal 3 metode dalam pembuatan emulsi , secara singkat dapat dijelaskan :
Metode gom kering atau metode kontinental. Dalam metode ini zat pengemulsi (biasanya gom arab) dicampur dengan minyak terlebih dahulu, kemudian ditambahkan air untuk pembentukan corpus emulsi, baru diencerkan dengan sisa air yang tersedia. 2. Metode gom basah atau metode Inggris. Zat pengemulsi ditambahkan ke dalam air (zat pengemulsi umumnya larut) agar membentuk suatu mucilago, kemudian perlahan-lahan minyak dicampurkan untuk mem-bentuk emulsi, setelah itu baru diencerkan dengan sisa air. 3.
Metode botol atau metode botol forbes. Digunakan untuk minyak menguap dan zat –zat yang bersifat minyak dan mempunyai viskositas rendah (kurang kental).
50
Serbuk gom dimasukkan ke dalam botol kering, kemudian ditambahkan 2 bagian air, tutup botol kemudian campuran tersebut dikocok dengan kuat. Tambahkan sisa air sedikit demi sedikit sambil dikocok. Alat – alat yang digunakan dalam pembuatan emulsi Untuk membuat emulsi biasa digunakan : 1.
Mortir dan stamper Mortir dengan permukaan kasar merupakan mortir pilihan untuk pembuatan emulsi yang baik.
2.
Botol Mengocok emulsi dalam botol secara terputus-putus lebih baik daripada terus menerus, hal tersebut memberi kesempatan pada emulgator untuk bekerja sebelum pengocokan berikutnya.
3.
Mixer, blender Partikel fase disper dihaluskan dengan cara dimasukkan kedalam ruangan yang didalamnya terdapat pisau berputar dengan kecepatan tinggi , akibat putaran pisau tersebut, partikel akan berbentuk kecil-kecil.
4.
Homogeniser Dalam homogenizer dispersi dari kedua cairan terjadi karena campuran dipaksa melalui saluran lubang kecil dengan tekanan besar.
5.
Colloid Mill Terdiri atas rotor dan stator dengan permukaan penggilingan yang dapat diatur. Coloid mill digunakan untuk memperoleh derajat dispersi yang tinggi cairan dalam cairan
51
H.
1.
Cara Membedakan Tipe Emulsi Dikenal beberapa cara membedakan tipe emulsi yaitu
:
Dengan pengenceran fase. Setiap emulsi dapat diencerkan dengan fase externalnya. Dengan prinsip tersebut, emulsi tipe o/w dapat diencerkan dengan air sedangkan emulsi tipe w/o dapat diencerkan dengan minyak. 2.
Dengan pengecatan/pemberian warna. Zat warna akan tersebar rata dalam emulsi apabila zat tersebut larut dalam fase external dari emulsi tersebut. Misalnya (dilihat dibawah mikroskop) Emulsi + larutan Sudan III dapat memberi warna merah pada emulsi tipe w/o, karena sudan III larut dalam minyak Emulsi + larutan metilen blue dapat memberi warna biru pada emulsi tipe o/w karena metilen blue larut dalam air. -
-
3.
Dengan kertas saring. Bila emulsi diteteskan pada kertas saring , kertas saring menjadi basah maka tipe emulsi o/w, dan bila timbul noda minyak pada kertas berarti emulsi tipe w/o.
4.
Dengan konduktivitas listrik Alat yang dipakai adalah kawat dan stop kontak, kawat dengan K ½ watt lampu neon ¼ watt semua dihubung- kan secara seri. Lampu neon akan menyala bila elektroda dicelupkan dalam cairan emulsi tipe o/w, dan akan mati dicelupkan pada emulsi tipe w/o
52
I.
KESTABILAN EMULSI. Emulsi dikatakan tidak stabil bila mengalami hal-hal seperti dibawah ini : 1
1. Creaming yaitu terpisahnya emulsi menjadi 2 lapisan, dimana yang satu mengandung fase dispers lebih banyak daripada lapisan yang lain. Creaming bersifat reversible artinya bila digojok perlahan-lahan akan terdispersi kembali.
2 3
2. Koalesen dan cracking (breaking) adalah pecahnya emulsi karena film yang meliputi partikel rusak dan butir minyak akan koalesen(menyatu).Sifatnya irreversible ( tidak bisa diperbaiki). Hal ini dapat terjadi karena : Peristiwa kimia, seperti penambahan alkohol, perubahan pH, penambahan CaO/CaCl 2 exicatus. Peristiwa fisika, seperti pemanasan, penyaringan, pendinginan, pengadukan. •
•
3.
Inversi adalah peristiwa berubahnya sekonyong-konyong tipe emulsi w/o menjadi o/w atau sebaliknya. Sifatnya irreversible. 4
53
