51 KINETIKA PERUBAHAN LAMA LARUT TABLET EFFERVESCENT SARI BUAH MARKISA SELAMA PENYIMPANAN KINETICS OF DISSOLUTION TIME OF THE PASSION FRUIT EFFERVESCENT TABLET DURING STORAGE Ansar Fakultas Pertanian, Universitas Mataram ABSTRAK Penelitian ini bertujuan untuk mengevaluasi kinetika perubahan lama larut tablet effervescent sari buah markisa selama penyimpanan pada variasi suhu (15, 20, 25, 30, dan 35 OC) dan kelembaban udara (22,8; 43,2; 65,4; 75,2; dan 85,5%). Variabel yang diamati adalah perubahan lama larut tablet selama penyimpanan. Hasil penelitian menunjukkan bahwa suhu dan RH penyimpanan sangat berpengaruh terhadap lama larut tablet effervescent sari buah markisa. Pada suhu penyimpanan yang tinggi (35oC), konsentrasi natrium bikarbonat berada pada kondisi yang labil. Jumlah molekulnya juga berkurang karena sebagian telah bereaksi dengan asam sitrat. Pada saat dilarutkan reaksinya berjalan lambat. Sedangkan pada penyimpanan RH yang tinggi (85,5%), kadar air tablet meningkat, sehingga titik lelehnya menurun. Kadar air yang tinggi dapat memicu terjadinya reaksi kimiawi sebelum tablet dilarutkan. ABSTRACT This research was aimed to evaluate kinetics of dissolution time of the passion fruit effervescent tablet during storage at the temperature (15, 20, 25, 30, and 35 OC) and relative humidity (22,8; 43,2; 65,4; 75,2; and 85,5%) variation. The variable observed was dissolution time of the tablet during storage. Results indicated that the temperature and relative humidity significantly dissolution time of the passion fruit effervescent tablet. At high storage temperature (35oC), concentration of sodium bicarbonate was not stable. Its amount gradually decreases because of reaction with citric acid. When the tablet was dissolved, the reaction between sodium bicarbonate and citric acid was slow, while at high storage relative humidity (85.5%), the tablet moisture content increases, causing the melting point decreases. High moisture caused chemical reaction before the tablet was dissolved. _____________________________________ Kata kunci: kinetika, lama larut, tablet effervescent Keywords: kinetics, dissolution time, effervescent tablet PENDAHULUAN Saat ini tablet effervescent telah banyak beredar di pasaran dan digemari oleh konsumen. Ketertarikan konsumen terhadap produk ini karena memiliki beberapa keunggulan. Secara fisik, produk ini lebih mudah didistribusikan, wadah penyimpanannya lebih simpel, dan mudah dibawa oleh konsumen. Secara kimiawi, tablet effervescent mudah larut sehingga proses penyajiannya lebih praktis. Untuk menyajikannya sebagai minuman penyegar (soft drink), tablet ini hanya dilarutkan ke dalam air mineral. Dalam waktu yang sangat singkat tablet tersebut dapat dinikmati sebagai minuman penyegar (Rohdiana, 2003). Tablet effervescent pada umumnya mengalami kerusakan selama penyimpanan. Kerusakan tersebut terjadi secara terus-menerus (continues) (Pomeranz dan Clitton, 1971).
Ansar : Kinetika Perubahan...
Kerusakan yang terjadi baik sifat sensoris, fisik, maupun penurunan kandungan nutrisinya merupakan indikator kerusakan (deterioration index) terhadap kemunduran mutu (quality deterioration) tablet. Setiap produk pangan memiliki indikator kerusakan yang berbeda-beda (Kilcast dan Subramaniam, 2005). Untuk produk yang berbentuk tablet effervescent, indikator kerusakan yang paling mudah dideteksi dan diamati selama penyimpanan adalah waktu larut (Ansel, 1989). Tablet effervescent pada umumnya disimpan pada suhu kamar dengan kemasan yang kedap udara (Tedjo dan Oetari, 2004). Tablet effervescent bersifat higroskopis dan sangat rentan terhadap kerusakan, terutama oleh pengaruh kelembaban udara, maka alternatif pemilihan penyimpanannya adalah harus pada suhu kamar dengan kelembaban udara yang rendah .
52 Menurut Institute of Food Science and Technology (IFST) umur simpan adalah jangka waktu dimana produk pangan akan tetap aman dan mampu mempertahankan sifat sensoris, kemis, fisik, dan mikrobiologisnya selama 2 tahun (Kilcast dan Subramaniam, 2005). Sedangkan menurut Fu dan Labuza (1999), umur simpan merupakan periode waktu suatu produk pangan aman untuk dikonsumsi dan masih memiliki kualitas yang dapat diterima oleh konsumen. Penentuan umur simpan produk pangan, merupakan suatu keharusan untuk menjamin keamanan konsumen (Guillory dan Poust, 1996), sehingga pencantuman umur simpan (shelf-life) atau waktu kadaluarsa (expired) menjadi sangat penting. Produk yang berbentuk tablet effervescent pada umumnya menggunakan waktu larut sebagai kriteria kerusakan dan sebagai batas kadaluarsa untuk memperkirakan umur simpan. Hal ini telah dinyatakan dalam farmakope Amerika Serikat (United States Pharmacopoeia, USP) bahwa standar kerusakan tablet effervescent untuk waktu larut maksimal 120 detik (Ansel, 1989). Evaluasi keamanan produk pangan kering seperti tablet effervescen perlu dilakukan untuk menentukan batasan produk masih layak dikonsumsi. Parameter yang dapat dipertanggungjawabkan secara ilmiah untuk menentukan batasan penolakan konsumen khususnya tablet effervescen adalah lama larut (dissolution time) (Rohdiana, 2003). Berdasarkan uraian yang telah dikemukakan, maka tujuan penelitian ini adalah mempelajari kinetika perubahan lama larut tablet effervescent sari buah markisa selama penyimpanan pada variasi suhu dan kelembaban udara (RH). METODE PENELITIAN Penelitian ini menggunakan metode eksperimental dengan melakukan percobaan di Laboratorium Teknologi Farmasi Fakultas Farmasi UGM dan Laboratorium Pangan Gizi PAU UGM. Penelitian telah berlangsung dari bulan April sampai dengan September 2007. Bahan yang digunakan adalah tablet effervescent yang terbuat dari granula markisa, aspartam equal G.D. Searie & Co., polietilen glikol DE 6000, asam sitrat food grade, dan natrium bikarbonat food grade. Sedangkan bahan yang digunakan untuk mengatur kelembaban udara (RH) di dalam desikator adalah: 1. KC2H3O2 (Kalium asetat GR); MERCK, Darmstadt untuk RH 22,8%.
2. 3. 4. 5.
K2CO3 (Kalium karbonat GR); MERCK, Darmstadt untuk RH 43,2%, H2SO4 (Asam sulfat, p.a. 95 – 97 %); MERCK, Darmstadt untuk RH 65,4%. NaCl (Natrium klorida GR, Reg. ACS, Reag. ISO); Charge Lot 92910, RiedeldeHaen untuk RH 75,2%. KCl (Kalium klorida GR) untuk RH 85,5%.
Alat yang digunakan adalah lemari pendingin Hitachi, tray dryer merek Edward, timbangan merek Sartorius, stopwatch, termometer, desikator, gelas, dehumidifier merek Sanyo, Chromameter type CR-200 (Minolta Camera Co., Ltd), dan Universal Testing Instrument merek Zwick seri SA/0.5. Prosedur penelitian dilakukan dengan menyimpan tablet di dalam desikator yang memiliki variasi suhu dan RH yang berbedabeda. Setiap desikator diisi 10 buah tablet effervescent sari buah markisa. Pengukuran lama larut dilakukan dengan cara melarutkan tablet ke dalam gelas yang berisi air mineral 100 ml bersuhu 15oC. Tablet yang disimpan pada suhu 15oC RH 75% dan suhu 20oC RH 22,8% diuji lama larutnya sekali seminggu. Untuk perlakuan suhu 20oC RH 75% dan RH 43,2% diuji lama larutnya setiap tiga hari. Pada suhu 25oC RH 75% dan RH 65,4% diuji lama larutnya setiap dua hari. Sedangkan pada perlakuan suhu 30oC RH 75% dan suhu 35oC RH 75% dan RH 85,5% diuji lama larutnya setiap hari. Batas waktu penyimpanan tablet dihentikan jika lama larutnya lebih dari 120 detik (berdasarkan standar USP). Setiap perlakuan diulang sebanyak 3 kali ulangan. Pengembangan model matematis yang digunakan dalam penelitian ini mengikuti persamaan kinetika reaksi yang telah dikembangkan oleh Labuza dan Riboh (1982). Perubahan lama larut tablet selama penyimpanan pada variasi suhu (T) dan kelembaban udara (RH) dapat dinyatakan dengan persamaan:
dL = k T , RH ⋅ L(t ) ............................... (1) dt dL = perubahan lama larut setiap detik dengan, dt (volume/detik), kT,RH = konstanta lama larut tablet yang merupakan fungsi suhu dan RH, L = lama larut tablet (detik). Hasil pengintegralan persamaan (1) diperoleh: Lt
t
dL s ∫ L = t∫ kT ,RH ⋅ dt ....................... ...... (2) L0 0 Agroteksos Vol. 20 No.1, April 2010
53
ln
tablet effervescent sari menggunakan persamaan (5).
Lt = kT , RH (t s − t 0 ) ........................ (3) L0
dengan, Lt = lama larut tablet pada waktu penyimpanan hari ke-t (detik), L0 = lama larut tablet pada waktu penyimpanan hari pertama (detik), ts = waktu penyimpanan hari ke-s (hari), dan t0 = waktu penyimpanan hari pertama (hari). Persamaan (3) dapat ditulis kembali menjadi: ln Lt = ln L0 + k T , RH ⋅ t s ..................... (4) Guna menghitung umur simpan tablet effervescent sari buah markisa, maka persamaan (4) dapat disusun kembali menjadi:
ts =
ln Lt − ln L0 ................................ (5) k T , RH
Nilai kT,RH (konstanta lama larut gabungan) dihitung dari data percobaan dengan cara memplotkan antara konstanta masing-masing perlakuan kondisi penyimpanan pada variasi suhu dan RH versus perkalian antara suhu dengan RH. Data pengamatan pada masing-masing variasi penyimpanan diperoleh beberapa titik pengamatan kemudian dibuatkan grafik lama larut versus waktu penyimpanan untuk mengetahui orde reaksi kerusakan mutu yang berlangsung. Nilai kT,RH yang diperoleh digunakan untuk memprediksi umur simpan
buah
markisa
HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil pengamatan lama larut selama penyimpanan disajikan pada Gambar 1 (variasi suhu) dan Gambar 2 (variasi RH). Pada Gambar 1 terlihat bahwa semakin tinggi suhu penyimpanan, perubahan lama larut tablet effervescent semakin lambat. Tablet yang disimpan pada suhu 35oC RH 75,2% waktu yang dibutuhkan untuk larut adalah 127 detik setelah disimpan 8 hari. Berdasarkan standar lama larut yang ditetapkan oleh USP adalah 120 detik, berarti perlakuan ini tidak memenuhi syarat. Sedangkan tablet yang disimpan pada suhu 30oC dan suhu 25oC RH 75,2% lama larut tablet masih memenuhi standar USP setelah 10 dan 14 hari. Untuk tablet yang disimpan pada suhu 20oC dan 15oC dengan RH 75,2% masih memenuhi standar setelah waktu penyimpanan 18 dan 28 hari. Berdasarkan hasil pengamatan tersebut, terungkap bahwa suhu penyimpanan sangat kondisi yang tidak stabil, jumlah molekulnya juga semakin berkurang karena sebagian sudah bereaksi dengan asam sitrat, sehingga pada saat dilarutkan reaksi antara natrium bikarbonat dengan asam sitrat berjalan lambat. Hal ini akan memerlukan waktu pelarutan yang lebih lama.
Suhu 15 C RH 75,2%
Suhu 20 C RH 75,2%
Suhu 30 C RH 75,2%
Suhu 35 C RH 75,2%
Suhu 25 C RH 75,2%
Waktu Pelarutan (detik)
150 130 110 90 70 50 0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
Lama Penyimpanan (hari)
Gambar 1. Data pengamatan perubahan lama larut tablet effervescent sari buah markisa selama penyimpanan pada variasi suhu.
Ansar : Kinetika Perubahan...
50
54 Berpengaruh terhadap perubahan lama larut tablet. Pada suhu penyimpanan yang tinggi, natrium bikarbonat sebagai bahan penghancur berada pada Hal lain yang perlu diungkap bahwa apabila suhu penyimpanan lebih tinggi dari suhu transisi gelas (glass transition temperature) bahan, maka bahan tersebut lebih cepat meleleh kemudian menggumpal. Komponen tablet effervescent sari buah yang memiliki suhu Tg lebih rendah dari suhu penyimpanan adalah asam sitrat yaitu 31oC. Sehingga diduga telah mengalami pelelehan lebih awal kemudian berfungsi sebagai bahan perekat. Hal ini sejalan dengan hasil penelitian yang dilakukan oleh Khalloufi dkk., (2000) dan Wehling (2004) bahwa, adanya perbedaan suhu penyimpanan dengan suhu Tg bahan dapat memicu terjadinya kerusakan. Dengan demikian suhu Tg dapat dijadikan sebagai standar suhu penyimpanan untuk produk pangan. Pada Gambar 2 dapat diketahui bahwa semakin tinggi RH penyimpanan, lama larut tablet effervescent sari buah semakin lambat. Tablet yang disimpan pada RH 85,5% dan suhu 25oC memiliki lama larut 128,42 detik setelah disimpan 7 hari. Sedangkan yang disimpan pada RH 75,2%, 65,4%, 43,2%, dan 22,8% (suhu konstan, 25oC) masih memenuhi standar USP setelah 9, 12, 21, dan 63 hari penyimpanan.
150
Berdasarkan data ini dapat diungkapkan bahwa RH penyimpanan juga berpengaruh terhadap lama larut tablet effervescent sari buah markisa. Pada RH yang tinggi kadar air tablet dapat meningkat, sehingga titik lelehnya menurun. Menurut Mizrah (2000), kadar air yang tinggi dapat berperan sebagai pemicu terjadinya reaksi kimiawi. Sehingga ketika dilarutkan, reaksi antara komponen asam dan basa berjalan lambat dan reaksinya hampir jenuh. Hal ini ditunjukkan dengan lamanya waktu yang diperlukan untuk larut secara sempurna. Hasil evaluasi konstanta lama larut (kT,RH) tablet effervescent sari buah selama penyimpanan ditunjukkan pada Gambar 3 (variasi suhu) dan Gambar 4 (variasi RH). Berdasarkan gambar tersebut terlihat bahwa semakin tinggi suhu, nilai kT,RH juga meningkat. Hal ini juga terjadi pada variasi RH, di mana semakin tinggi RH, nilai kT,RH juga meningkat. Berdasarkan data ini, maka untuk menghitung nilai kT,RH gabungan (fungsi suhu dan RH) dilakukan dengan cara empiris. Model empiris yang dipilih adalah model yang memberikan nilai koefisien determinasi (R2) tertinggi seperti yang disajikan pada Gambar 5.
Suhu 25 C RH 22,8%
Suhu 25 C RH 43,2%
Suhu 25 C RH 75,2%
Suhu 25 C RH 85,5%
Suhu 25 C RH 65,4%
Waktu Pelarutan (detik)
140 130 120 110 100 90 80 70 60 50 0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
Lama Penyimpanan (hari)
Gambar 2. Data pengamatan perubahan lama larut tablet effervescent sari buah markisa selama penyimpanan pada variasi RH.
Agroteksos Vol. 20 No.1, April 2010
55
Waktu Pelarutan (detik)
T:15 oC, ERH:75 % T:25 oC, ERH:75 % T:35 oC, ERH:75 % Expon. (T:20 oC, ERH:75 %) Expon. (T:30 oC, ERH:75 %)
T:20 oC, ERH:75 % T:30 oC, ERH:75 % Expon. (T:15 oC, ERH:75 %) Expon. (T:25 oC, ERH:75 %) Expon. (T:35 oC, ERH:75 %)
148 138 128 118 108 98 88 78 68 58 0
200
400
600
800
1000
1200
Lama Penyimpanan (jam)
Gambar 3. Hasil evaluasi konstanta lama larut (kT) tablet effervescent sari buah markisa selama penyimpanan pada variasi suhu.
Waktu Pelarutan (detik)
T:25 oC, RH:22,8% T:25 oC, RH:65,4% T:25 oC, RH:85,5 % Expon. (T:25 oC, RH:43,2%) Expon. (T:25 oC, RH:75,2%)
T:25 oC, RH:43,2% T:25 oC, RH:75,2% Expon. (T:25 oC, RH:22,8%) Expon. (T:25 oC, RH:65,4%) Expon. (T:25 oC, RH:85,5 %)
148 138 128 118 108 98 88 78 68 58 0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
Lama Penyimpanan (jam)
Konstanta, k
Gambar 4. Hasil evaluasi konstanta waktu pelarutan (kRH) tablet effervescent sari buah markisa selama penyimpanan pada variasi RH. T.ERH Expon. (T.ERH)
0.005 0.0045 0.004 0.0035 0.003 0.0025 0.002 0.0015 0.001 0.0005 0
y = 0.0001e
0.0138x
2
R = 0.7337
50
100
150 200 250 Suhu (oC) X Kelembaban (%)
300
Gambar 5. Nilai konstanta (kT.RH) gabungan yang merupakan fungsi suhu dan RH penyimpanan.
Ansar : Kinetika Perubahan...
56 Berdasarkan nilai konstanta lama larut gabungan (kT,RH) yang telah diperoleh, maka persamaan (5) dapat ditulis menjadi: B ⎞ ⎛ ................ (6) k T , RH = L0 exp⎜ − ⎟ T RH . ⎝ ⎠ Dengan menggunakan nilai konstanta pada persamaan (6), maka umur simpan tablet effervescent sari buah markisa dapat diprediksi. Hasil prediksi umur simpan tablet yang disimpan pada suhu 15oC dan RH 75,2% dapat mencapai 215 hari atau sekitar 7 bulan. Umur simpan ini belum memenuhi syarat sebagai produk komersial yang diharapkan stabil selama 2 tahun (Mohrle, 1989). KESIMPULAN Kesimpulan
Fu, B. and Labuza, T.P., 1999. Shelf Life Testing: Procedures and Prediction Methods for Frozen Foods. Guillory, K. and Poust, R., 1996. Chemical Kinetics and Drug Stability in: Modern Pharmaceutics. (Banker, G.S. dan Rhodes, C.T., Ed.) 3rd. Ed., Marcel Decker Inc., New York, 179 – 211. Khalloufi, S., El-Maslouhi, Y, and Ratti, C., 2000. Mathematical Model for Prediction of Glass Transition Temperature of Fruit Powders. Journal of Food Science, 65 (5): 842 – 847. Kilcast, D. and Subramaniam, P., 2005. Introduction. In: The Stability and Self-life of Food. Woodhead Publ. Ltd. CRC Press, Cambridge, England.
Berdasarkan hasil penelitian dapat disimpulkan bahwa suhu dan RH penyimpanan sangat berpengaruh terhadap perubahan lama larut tablet effervescent sari buah markisa. Pada suhu penyimpanan yang tinggi, natrium bikarbonat sebagai bahan penghancur berada pada kondisi yang labis, jumlah molekulnya juga semakin berkurang karena sebagian sudah bereaksi dengan asam sitrat. Pada saat dilarutkan reaksi antara natrium bikarbonat dengan asam sitrat berjalan lambat. Sedangkan pada penyimpanan RH yang tinggi, kadar air tablet meningkat, sehingga titik lelehnya menurun.
Labuza, T.P. dan Riboh, D., 1982. Theory and Application of Arrhenius Kinetics to the prediction of Nutrient Losses in Foods. Food Tech., 10(8): 66 – 74.
Perlakuan yang paling baik adalah penyimpanan pada suhu 20 oC dengan RH 43,2%. Kondisi ini dapat menjaga kestabilan produk selama penyimpanan.
Pomeranz, Y. and Clitton, E.M., 1971. Food Analysis, Theory and Practice. Westport Connecticut. The AVI Publishing Co.
Saran Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut dengan melakukan sistem penyimpanan tablet effervescent sari buah di dalam kemasan yang kedap udara, agar tablet tidak terkontaminasi langsung dengan udara lingkungan. DAFTAR PUSTAKA Ansel, H.C., 1989. Introduction to Pharmaceutical Dosage Forms. Lea and Febiger, Georgia.
Mizrah, S., 2000. Accelerated Shelf Life Tests, in: the Stability and Shelf Life of Food. Kilcast, D. dan Subramaniam, P. Woodhead Publ. Ltd. CRC Press, Cambridge, England. Mohrle, R., 1989. Effervescent Tablets, Dalam Pharmaceutical Dosage Forms: Tablet. Vol. 1, 2nd Edition, Marcel Decker Inc., New York.
Rohdiana, D., 2003. Mengenali Teknologi Pembatan Tablet Effervescent. http://www.bulletin/pdf/article.pdf. Download: 25 April 2004. Tedjo, Y dan Oetari, R.A., 2004. Stabilitas PGV0 (Pentagamvunon-0) sebagai Obat Antiinflamasi dalam Bentuk Sediaan Larutan Cair. Majalah Farmasi Indonesia, 15(1), 20 – 25. Wehling, F., 2004. Effervescent Technology Adds Sparkle to Supplements. Nutr. Ind Exectv. http://vitaminretailer.com SIE/Article. Download: 13 April 2007.
Agroteksos Vol. 20 No.1, April 2010
