Lembar Pengesahan
PENGEMBANGAN METODE PENETAPAN KADAR α-MANGOSTIN PADA SERBUK SIMPLISIA KULIT BUAH MANGGIS (Garcinia mangostana Linn.) MENGGUNAKAN SPEKTROSKOPI RAMAN DENGAN ANALISIS MULTIVARIAT PARTIAL LEAST SQUARE-REGRESSION (PLS-R) Skripsi Skripsi ini diajukan sebagai syarat memperoleh gelar sarjana farmasi (S.Farm) di Jurusan Farmasi Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Udayana Oleh Ni Kadek Anggi Julianti NIM. 1208505005
Menyutujui: Pembimbing I
Pembimbing II
Drs. I Nyoman Kadjeng Widjaja, M. Si., Apt.
I Gusti Ayu Made Srinadi, S. Si., M. Si.
NIP. 1951111419783011002
NIP. 197112131997022001 Mengesahkan: Ketua Jurusan Farmasi
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Dr. rer. nat. I Made Agus Gelgel Wirasuta, M.Si., Apt. NIP. 196804201994021001
i
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, karena atas berkat rahmat-Nya penulis dapat menyelesaikan Skripsi yang berjudul “Pengembangan Metode Penetapan Kadar α-Mangostin Pada Serbuk Simplisia Kulit Buah Manggis (Garcinia Mangostana Linn.) Menggunakan Spektroskopi Raman dengan Analisis Multivariat Partial Least SquareRegression (PLS-R)” tepat pada waktunya. Penyusunan Skripsi ini tidak terlepas dari dukungan, saran, dan bimbingan dari berbagai pihak. Maka dari itu, pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada: 1.
Drs. I Nyoman Kadjeng Widjaja, M. Si., Apt. selaku dosen pembimbing I
yang dengan penuh perhatian telah memberikan motivasi, semangat, bimbingan dan saran dengan sabar selama penulis mengikuti pendidikan di Jurusan Farmasi Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Udayana, khususnya dalam penyusunan skripsi ini. 2.
I Gusti Ayu Made Srinadi, S. Si., M. Si. selaku dosen pembimbing II yang
dengan penuh perhatian telah memberikan motivasi, semangat, bimbingan dan saran selama penulis mengikuti pendidikan di Jurusan Farmasi Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Udayana, khususnya dalam penyusunan skripsi ini. 3.
Drs. Ida Bagus Made Suaskara, M. Si selaku Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Udayana.
4.
Dr. rer. nat. I Made Agus Gelgel Wirasuta, M.Si., Apt., selaku Ketua Jurusan Farmasi Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Udayana.
5.
Seluruh dosen dan staf pegawai di Jurusan Farmasi Fakultas MIPA Universitas Udayana yang telah memberikan bantuan kepada penulis selama penyusunan skripsi ini.
6.
I Ketut Darmaja dan Ni Wayan Suwiti, selaku ayah dan ibu tercinta yang telah mengasuh dan membesarkan penulis, membimbing, memberikan
ii
doa, cinta, dan motivasi kepada penulis, Kakak kandung penulis yaitu Wiwin Anggereni yang selalu memberikan motivasi dan dukungan dalam penyusunan Skripsi ini. 7.
Teman-teman seperjuangan, Analisis 2012 (Vanadium Spectra), Ibu Nova, dan Ibu Dwi selaku staf Laboratorium Forensik Lembaga Sains dan Kriminologi Universitas Udayana yang memberikan bantuan, semangat dan doa dalam penyusunan Skripsi ini.
8.
Sahabat terbaik Lina, Tantri, Widya, Meci, Saput, Budi, Linda, Novia, Yudi, Sutama, Coktik, Nila dan Prima atas segala bentuk dukungan, motivasi, doa dan semangat dalam penyusunan Skripsi ini.
9.
Seluruh teman-teman farmasi angkatan 2012 (Dioscuri Hygeia) atas segala dukungan dan motivasi kepada penulis dalam penyusunan skripsi ini.
10. Semua pihak yang terlibat dan telah membantu penulis dalam penyusunan skripsi ini yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu. Penulis menyadari bahwa penyusunan skripsi ini masih belum sempurna. Untuk itu penulis mengharapkan kritik dan saran dari semua pihak yang bersifat membangun sehingga di masa yang akan datang dapat menjadi lebih baik. Penulis berharap semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi semua pihak yang memerlukan.
Bukit Jimbaran, Juni 2016
Penulis
iii
DAFTAR ISI Halaman HALAMAN SAMPUL .................................................................................... i LEMBAR PENGESAHAN ............................................................................. ii KATA PENGANTAR ..................................................................................... iii DAFTAR ISI .................................................................................................... v DAFTAR TABEL ............................................................................................ ix DAFTAR GAMBAR ....................................................................................... x DAFTAR ISTILAH DAN SINGKATAN ....................................................... xi DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................... xiii ABSTRAK ....................................................................................................... xiv ABSTRACT ..................................................................................................... xv BAB I.
PENDAHULUAN ........................................................................... 1 1.1 Latar Belakang.......................................................................... 1 1.2 Rumusan Masalah .................................................................... 3 1.3 Tujuan ....................................................................................... 3 1.4 Manfaat ..................................................................................... 4
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA .................................................................. 5 2.1 Manggis (Garcinia Mangostana Linn.) ................................... 5 2.1.1. Kulit Buah Manggis ..................................................... 5 2.1.2. Kandungan Kimia dan Kegunaan Tanaman ................. 5 2.2 α-mangostin .............................................................................. 6 2.3 Metode Penetapan Kadar α-mangostin dalam Kulit Buah Manggis dan Pemanfaatan Spektroskopi Raman dalam
iv
Penentapan Kadar Senyawa dalam Sampel BahanAlam dan Sediaan Farmasi ................................................................. 7 2.3.1
Metode Penetapan Kadar α-mangostin dalam Kulit Buah Manggis ................................................... 7
2.3.2
Pemanfaatan Spektroskopi Raman dalam Penentapan Kadar Senyawa dalam Sampel Bahan Alam dan Sediaan Farmasi ......................................... 8
2.4 Spektroskopi Raman ................................................................. 9 2.4.1
Teori Dasar Spektroskopi Raman ................................. 10
2.4.2
Instrumentasi Spektroskopi Raman .............................. 13
2.4.3
Analisis Kuantitatif dengan Spektroskopi Raman ........ 14
2.5 Metode Multivariat PLS-R (Partial Least Square-Regression)16 BAB III. METODE PENELITIAN ............................................................... 18 3.1 Rancangan Penelitian .............................................................. 18 3.2 Lokasi dan Waktu Penelitian ................................................... 19 3.3 Bahan Penelitan ....................................................................... 20 3.4 Alat Penelitian ......................................................................... 20 3.5 Prosedur Penelitian .................................................................. 20 3.5.1
Pengumpulan dan Determinasi Sampel ........................ 20
3.5.2
Pembuatan Sampel Serbuk Simplisia Kulit Buah Manggis ........................................................................ 21
3.5.3
Pendataan Bilangan Gelombang Puncak Standar Baku .............................................................................. 21
3.5.4
Analisis Pola Puncak Pengenal pada Spektrum
v
Sampel Simplisia Kulit Buah Manggis......................... 21 3.5.5
Penetapan Kadar Sampel Serbuk Kulit Buah Manggis dengan Spektroskopi Raman-PLS-R ............. 22
BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ...................................................... 24 4.1. Simplisia Kulit Buah Manggis ................................................ 24 4.1.1.
Pengumpulan dan Determinasi Buah Manggis .......... 24
4.1.2.
Pembuatan Serbuk Simplisia Kulit Buah Manggis .... 24
4.2. Studi Pendahuluan Spektrum Raman Serbuk Simplisia Kulit Buah Manggis ................................................................. 25 4.3. Optimasi Pengukuran Spektrum Raman Sampel Serbuk Simplisia Kulit Buah Manggis ................................................. 27 4.3.1.
Penentuan Background ............................................... 27
4.3.2.
Penentuan Posisi Pengukuran..................................... 29
4.3.3.
Penentuan Lama Penyinaran atau exposure time ....... 30
4.4. Pengenalan Pola Puncak Spektrum α-mangsotin Pada Sampel Simplisia Kulit Buah Manggis .................................... 31 4.5. Penetapan Kadar α-mangsotin Sampel Serbuk Kulit Buah Manggis dengan Spektroskopi Raman-PLS-R ........................ 35 4.5.1.
Penetapan Kadar α-mangsotin dalam Sampel dengan Metode KLT-Spektrofotodensitometri .......... 35
4.5.2.
Penetapan Kadar α-mangsotin dalam Sampel dengan Metode Spektroskopi Raman-PLS-R ............ 37
BAB V. PENUTUP ....................................................................................... 43 5.1. Kesimpulan ............................................................................... 43
vi
5.2. Saran ......................................................................................... 43 Daftar Pustaka .................................................................................................. 44
vii
DAFTAR TABEL Halaman Tabel 4.1 Hasil kadar air serbuk kering kulit buah manggis ................................ 25 Tabel 4.2 Nilai Koefisien Korelasi (r) Spektrum standar α-mangostin dengan spektrum sampel serbuk simplisia kulit buah mangis .......................... 27 Tabel 4.3 Nilai Koefisien Korelasi (r) Spektrum Sampel Serbuk Simplisia Kulit Buah Manggis pada titik 1, 2, dan 3 ..................................................... 29 Tabel 4.4 Data Bilangan Gelombang Puncak dan Dugaan Gugus Fungsi dari senyawa α-mangsotin ........................................................................... 32 Tabel 4.5 Data Koefisien Korelasi (r) Sampel Serbuk Simplisia Kulit Buah Manggis terhadap Serbuk Baku α-mangsotin pada masing-masing Rentang Bilangan Gelombang Gugus Fungsi ...................................... 33 Tabel 4.6 Hasil Penetapan Kadar α-mangostin dalam sampel serbuk simplisia kulit buah manggis menggunakan metode KLT-spektrofotodensitometri .............................................................................................................. 36 Tabel 4.7 Nilai Koefisien korelasi (r) dan p-value antara kadar acuan ................ 38 Tabel 4.8 Nilai Korelasi dan P-value antar Bilangan Gelombang ....................... 39 Tabel 4.8 Data Kadar Acuan dan Intensitas pada Setiap Bilangan Gelombang ... 39 Tabel 4.8 Hasil Penetapan Kadar α-mangostin dalam sampel serbuk simplisia kulit buah manggis menggunakan metode Spektroskopi Raman dengan analisis PLS-R ...................................................................................... 39
viii
DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 2.1. Kulit Buah Manggis .......................................................................... 4 Gambar 2.2 Struktur Senyawa α-mangostin ........................................................... 5 Gambar 2.3 (A) Spektrum Raman Quersetin dalam KBr pellet (B) Spektrum Raman Quersetin dari ekstrak metanol, (C) Spektrum Raman Quersetin dari ekstrak etanol Kulit Bawang ...................................................................................... 8 Gambar 2.4 Diagram Hamburan Reyleigh dan Hamburan Raman ....................... 11 Gambar 2.5 Contoh spektrum Raman dari senyawa quersetin dalam ekstrak methanol kulit bawang ........................................................... 11 Gambar 2.6 Instrumen FirstGuardTM Handheld Raman Analyzer ......................... 12 Gambar 4.1 a) Spektrum Raman Standar Baku α-mangostin dan (b) Serbuk Simplisia Kulit Buah Manggis pada Bilangan Gelombang 200-2000 cm-1 .................................................................................... 26 Gambar 4.2 (A) Spektrum Raman botol vial dan kaca objek; (B) Sampel Serbuk Kulit Buah Manggis dalam Botol Vial; (C) Sampel Serbuk Kulit Buah Manggis dalam Kaca Objek ...................................................... 28 Gambar 4.3 Spektrum Raman Sampel Serbuk Simplisia Kulit Buah Manggis pada titik 1 (A); titik 2 (B); dan titik 3 (C) ......................................... 29 Gambar 4.4 Spektrum Raman Serbuk Simplisia Kulit Buah Manggis pada berbagai exposure time ....................................................................... 30 Gambar 4.5 Spektrum Raman Standar baku α-mangsotin pada rentang bilangan gelombang 600-2000 cm-1 ................................................... 32
ix
Gambar 4.6 Spektrum Raman Standar α-mangsotin dan Sampel Serbuk Simplisia Kulit Buah Manggis pada Masing-masing Rentang Bilangan Gelombang Gugus Fungsi ................................................... 34 Gambar 4.7 (A) Kromatogram Standar Baku α-mangostin dan (B) Kromatogram Hasil Pemisahan Senyawa α-mangostin dalam Ekstrak Methanol Kulit Buah Manggis menggunakan fase gerak kloroform: etil asetat (9:1 v/v) dengan nilai Rf masing-masing 0,49 dan 0,50 .................... 36 Gambar 4.8 Spektrum Raman Sampel Serbuk Simplisia Kulit Buah Manggis pada Rentang Bilangan Gelombang 200-2000 cm-1 .......................... 37 Gambar 4.9 Plot kadar α-mangostin sebenarnya dalam sampel serbuk simplisia kulit buah manggis dengan metode KLT-Spektrofotodensitometri dan prediksi kadar α-mangostin dalam sampel serbuk simplisia kulit buah manggis dengan metode Spektroskopi Raman-PLS-R pada tiap sampel.................................................................................. 41
x
DAFTAR ISTILAH DAN SINGKATAN
FT
= Fourier Transform
FTIR
= Fourier Transform Infrared
HPLC
= High Performace Liquid Chromatography
KLT
= Kromatografi Lapis Tipis
LDA
= Linier Discriminant Analysis
PCA
= Principal Component Analysis
PLS-R
= Partial Least Square-Regression
RP-HPLC-UV
= Reverse
Phase-High
Performace
Liquid
Chromatography Ultraviolet Exposure Time
= Waktu penembakan laser pada sampel
Foton
= Pembawa Radiasi Elektro Magnetik
Handheld
= Genggam atau dibuat untuk digenggam dengan tangan
In Situ
= Pengukuran langsung pada lokasi sampel
Kontrol kualitas
= Suatu prosedur yang digunakan untuk menjamin efektivitas dan keamanan suatu produk melalui penelitian
Multivariat
= Suatu analisis yang menggunakan banyak variabel untuk memperoleh suatu data kuantitatif
Non-destruktif
= Tidak menghancurkan bentuk dan merubah sifat
Portable
= Dapat dengan mudah dibawa atau dipindahkan, dikarenakan lebih ringan dan kecil dibandingkan versi sebelumnya
xi
Patern Recognition
= salah satu kategori dalam analisis kemometrik, yang digunakan untuk evaluasi kualitatif dalam analisis kualitatif. Contoh metode: PCA dan LDA
Simplisia
= Bahan alamiah yang digunakan sebagai obat yang belum mengalami pengolahan apapun juga dan kecuali dinyatakan lain simplisia merupakan bahan yang dikeringkan
Spektrum Raman
= Adalah garis yang menggambarkan hubungan antara bilangan gelombang dan intensitas
Sample holder
= Adalah tempat yang digunakan untuk meletakkan sampel dalam instrumen Spektroskopi Raman
Vibrasional
= Energi yang dihasilkan dari suatu gerakan bolak-balik suatu komponen
xii
DAFTAR LAMPIRAN Halaman Lampiran 1. Skema Umum Penelitian ............................................................. 28 Lampiran 2. Prosedur Kerja Penetapan Kadar α-mangostin dalam Serbuk Simplisia Kulit Buah Manggis dengan Menggunakan KLTdensitometri ................................................................................. 29 Lampiran 3. Perhitungan Kadar α-mangostin dengan Metode KLTSpketrofotodensitometri .............................................................. 50 Lampiran 4. Hasil Korelasi Pengulangan Pengukuran Tiap Sampel .............. 53 Lampiran 5. Hasil Determinasi Tanaman Manggis (Garcinia mangostana)... 55
xiii
ABSTRAK Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui penerapan metode spektroskopi Raman yang dikombinasi dengan analisis multivariat PLS-R digunakan untuk menetapkan kadar α-mangostin dalam serbuk simplisia kulit buah manggis tanpa pemisahan terlebih dahulu. Metode penelitian ini yaitu pengembangan metode penetapan kadar serbuk kulit manggis berdasarkan kadar α-mangostin dengan menggunakan spektroskopi Raman dikombinasi dengan metode analisis multivariat PLS-R. Parameter yang dapat digunakan untuk analisis kadar α-mangostin pada serbuk kulit manggis diperoleh dengan menggunakan data Intensitas sampel dan data kadar acuan yang telah diperoleh dari metode standar KLT-densitometri yang nantinya diolah dengan menggunakan metode analisis multivariat PLS-R. Hasil nilai kadar pada pengukuran menggunakan Raman-PLSR pada masingmasing sampel yaitu sampel 1 (45,98 mg), sampel 2 (46,15 mg), sampel 3 (66,27 mg), sampel 4 (30,63 mg), sampel 5 (34,61 mg), dan sampel 6 (29,59 mg). Nilai validasi dari hasil penetapan kadar menggunakan Raman-PLSR ini sendiri dihasilkan nilai R2 0,90, nilai RMSEC sebesar 2,196 dan nilai p-value sebesar 0,015. Berdasarkan hasil validasi dari pengukuran kadar Alfa mangostin dalam sampel serbuk kulit manggis menggunakan Raman yang dikombinasi dengan analisis data PLS-R maka pengembangan metode ini dapat dijadikan sebagai metode alternatif dalam pengujian suatu serbuk kulit manggis sebagai bahan obat herbal. Kata kunci: Alfa mangostin, Intensitas Raman, PLS-R, Serbuk kulit manggis (Garcinia mangostana Linn.), Spektroskopi Raman.
xiv
ABSTRACT This study aimed to determine the quantification of α mangostin in mangosteen pericarp powder (Garcinia mangostana Linn.) using Raman spectroscopy combined with multivariate analysis of PLS-R that are expected to provide reference method for quality control in mangosteen pericarp powder, especially for raw materials of Herbal drugs.This research, develop methods that will classify the mangosteen pericarp powder based on α mangostin levels using Raman spectroscopy combined with multivariate analysis methods PLSR.Parameters that can be used for analysis of α mangostin levels on mangosteen pericarp powder obtained using intensity of data Raman and the data obtained from the standard method will be processed with multivariate analysis methods PLS-R. The measurement results of α mangostin levels using Raman-PLSR on each sample are; sample I (45.98 mg), sample II (46.15 mg), sample III (66.27 mg), sample IV (30.63 mg), sample V (34.61 mg), and sample VI (29.59 mg). Validation value of quantification result using Raman-PLSR are seen from R2 value of 0.90, RMSEC value of 2.196 and p-value of 0.015. Based on the validation results of the α mangostin quantification in mangosteen pericarp powder, so the development of this method can be used as an alternative method of turmeric powder for quality control as a raw material for medicine but still requires further research. Keywords: α mangostin, Raman intensity, PLS-R, mangosteen pericarp powder (Garcinia mangostana Linn.), Raman Spectroscopy.
xv
