TEKNOLOGI 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 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, 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 kimia aktif yang lebih tinggi dibanding ekstrak kasarnya.

Isolat adalah kandungan kimia murni dari suatu bahan obat alam

PENYIAPAN BAHAN BAKU

Budidaya Kuliah semester sebelumnya

Teknologi pascapanen Kuliah Budidaya dan TPP pada semester sebelumnya

Faktor penting yang sangat berpengaruh pada kualitas bahan baku pada TPP adalah pengeringan bahan dan pengecilan atau 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 batas cemaran mikroba

Persyaratan 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 Daun gondopura Gaultheria fragrantissima Wall Komponen balsam Bensil asetat Bunga melati Jasminum officinale L. Parfum dan Aromaterapi

OC

OH3C

C

O

OCH3

OH

Etil p-metoksi sinamat

Kaempferia galanga L.

Ekspektoran and Analgesik

Hidrolisis : Etanol dan

Asam p -Metoksi sinamat

Linalil asetat

Ocimum basilicum L.

Aromaterapi

Hidrolisis : Linalil alcohol and

Asam asetat

O

C CH3

O

OCH3

C CH

CO

OC2H5

H

HIDROLISIS GLIKOSIDA

SELEDRI (Apium graveolens L.)

Apigenin-7-O-apiosil-glukosida

Apiin Apigenin

Polar Semipolar

larut dalam air larut dalam alkohol

Apiosil-glukosil-O O

O

OH

OH

O

O

OH

OH

HO

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

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 90C 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 CO2 cair

PERAS ATAU PRESS

PRESS PRESS SPINNER PRESS DG

MEKANIK HIDROLIK (SENTRIFUGASI) PENGURANGAN

TEKANAN

INFUNDASI

Terdapat dua panci : A. Panci sebelah dalam berisi bahan dan air B. Panci sebelah luar berisi air sebagai penangas A Pemanasan 15 menit (Infusa) B 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 40-50C 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 masing-masing 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 Terpenoid (minyakatsiri), Triterpen, Steroid, Kumarin, Benzen, Toluen Polimetoksi flavon, Lipida, Resin, Klorofil, Xantofil KLOROFORM Semua yang disebut diatas, Antrakinon, Alkaloid bebas, Diklorometan Kurkuminoid, Fenol DIETIL ETER Semua yang disebut diatas, Flavonoid aglikon, Asam fenolat ETIL ASETAT Semua yang disebut diatas, Flavonoid monoglikosida, Aseton Quasinoid, Glikosida lain ETANOL Semua yang disebut diatas, , Flavonoid diglikosida, Tanin, Dan Alkohol lain 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 ETANOL

ETER

RESIDUE EKSTRACT

SENYAWA RESIDU ETANOL

NON POLAR Chloroform Evaporasi;

/Eter + Air panas

SUSPENSI

RESIDUE EKSTRAK CHCl3 Eter:

Etanol /ETER Etil asetat:

Butanol

EKSTRAK BERBAGAI FRAKSI

ETANOL

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 ENDAPAN LARUTAN

PE/Heksan TAK LARUT

(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

PROSES PRODUKSI

PENGGUNAAN BAHAN TAMBAHAN AEROSIL sebagai bahan pengering ekstrak Persyaratan kadar abu tak larut asam

BAHAN PENGAWET Persyaratan batas bahan pengawet yang diperbolehkan