Enkapsulasi Nanopartikel Ekstrak Buah Cabe Jawa (Piper Retrofractum Vahl) Dan Kajian Piperin Sebagai Bahan Afrodisiak

Rahman, Askur and Prof. Dr. Ir. Sumardi Hadi Sumarlan,, MS. and Prof. Dr. Ir. Sukardi,, MS. and Dr. Dodyk Pranowo,, S.TP, M.Si. (2023) Enkapsulasi Nanopartikel Ekstrak Buah Cabe Jawa (Piper Retrofractum Vahl) Dan Kajian Piperin Sebagai Bahan Afrodisiak. Doktor thesis, Universitas Brawijaya.

Abstract

Cabe jawa adalah bahan utama dalam banyak ramuan jamu (obat tradisional Indonesia), sehingga disebut cabe jawa. Cabe jawa banyak digunakan sebagai bumbu makanan (kuliner) dan bahan baku jamu di Indonesia. Senyawa penting dalam cabe jawa yaitu piperin, merupakan senyawa alkaloid yang memiliki kegunaan penting untuk kesehatan/jamu. Alkaloid ini digunakan sebagai alternatif dalam pengobatan untuk berbagai gangguan, yang memiliki dampak farmakologis pada sistem saraf dan neuromuskuler, dan pereda nyeri dan membantu dalam pencernaan. Kandungan senyawa penting dalam suatu bahan obat dipengaruhi oleh faktor genetik, golongan kandungan kimia, hibridisasi, faktor ekologi, penanaman, penanganan pasca panen dan penyimpanan bahan obat. Kandungan senyawa aktif (piperin) dapat diambil dari buah cabe jawa dengan metode ekstraksi. Beberapa teknik ekstraksi yang dikenal secara konvensional seperti maserasi, soxhletasi dan refluks. Adapun teknik ekstraksi secara modern diantaranya ekstraksi dengan superkritikal karbondioksida, microwave, dan sonikator. Senyawa aktif (piperin) hasil ekstrak dari Piper species dalam aplikasinya memiliki kelemahan kelarutan yang rendah sehingga bioavailabilitas rendah juga. Pemanfaatan cabe jawa sebagai bahan afrodisiak sangat potensial karena mempunyai efek androgenik dan anabolik. Efek tersebut sangat diperlukan bagi orang yang memiliki gangguan seksual. Kasus gangguan seksual pada pria menikah mengalami disfungsi ereksi (10-15%) dan mengalami ejakulasi dini (20-30%). Sedangkan, wanita menikah mengalami disfungsi seksual berkisar 25-50%. Penelitian Tahap I bertujuan untuk mendapatkan umur panen dan suhu pengeringan cabe jawa (Piper retrofractum Vahl) dengan karakteristik mutu simplisia yang sesuai dengan kebutuhan bahan baku obat. Tahap II bertujuan untuk mendapatkan kombinasi tegangan, waktu paparan dan frekuensi yang optimum pada proses ekstraksi dengan perlakuan awal PEF untuk menghasilkan kadar rendemen dan piperin terbaik. Tahap III bertujuan untuk mendapatkan kombinasi kecepatan pengadukan dan rasio kitosan:STTP yang optimum pada proses pembuatan nanopartikel untuk menghasilkan nanopartikel terbaik. Tahap IV bertujuan untuk mengetahui potensi senyawa piperin sebagai afrodisiak secara in silico. Hasil penelitian Tahap I diperoleh susut pengeringan simplisia cabe jawa memiliki nilai 4.66 ± 0.79 - 9.60 ± 1.42 %. Kadar abu total simplisia cabe jawa sebesar 3.31 ± 0.17 - 5.74 ± 1.69% bk, serta kadar abu tidak larut asam berkisar 0.52 ± 0.17 - 0.92 ± 0.16 % bk. Selanjutnya, kadar sari larut air pada simplisia cabe jawa sebesar 5.63 ± 0.02 - 8.72 ± 2.48 % bk dan kadar sari larut etanol berkisar 7.66 ± 0.96 - 9.78 ± 2.46 % bk. Nilai kadar minyak atsiri simplisian cabe jawa berkisar antara 0,20±0,05 sampai dengan 0,32±0,03%. Kandungan piperin pada simplisia cabe jawa berkisar antara 1,69% sampai dengan 2,36%. Semua parameter tersebut telah memenuhi standart Farmakope Herbal Indonesia. Hasil penelitian Tahap II diperoleh kondisi optimum proses ekstraksi buah cabe jawa pada tegangan 5600 volt, waktu paparan 480 detik da frekuensi 3700 Hz. Hasil ekstraksi menunjukkan hasil rendemen 10.42% dan piperin 37.62%. Hasil tersebut menunjukkan hasilnya lebih baik dari pada tanpa PEF yaitu mengasilkan rendemen 5.86% dan kadar piperin 29.69%. Hasil karakterisasi ektrak cabe jawa dengan perlakuan awal PEF diperoleh rendemen 10.42%, kadar air 8.78 %, kadar abu total 0.97% dan kadar abu tidak larut asam 0.19%, kandungan minyak atsiri 2.5%, dan kadar piperin 37.62%. Hasil pengamatan miskroskopik menggunakan SEM terhadap kenampakan struktur sel cabe jawa terlihat struktur sel cabe jawa yang tanpa mendapatkan perlakuan PEF terlihat masih menyatu, utuh dan ukuran masih besar-besar, sedangkan struktur sel cabe jawa yang dengan perlakuan PEF menunjukkan struktur sel mulai rusak, bentuknya tidak beraturan dan berukuran kecil-kecil. Hasil penelitian Tahap III diperoleh kondisi optimum proses sintesis nanopartikel ekstrak cabe jawa pada kecepatan pengadukan 800 rpm dan rasio kitosan:STTP 2.5:1. Hasil nanopartikel ekstrak cabe jawa menunjukkan hasil ukuran partikel 33.884 nm, indeks polidispersitas (PDI) 0.658 dan piperin 26.936%. Nanopartikel hasil optimasi kemudian dienkapuslasi dengan mengggunakan bahan penyalut maltodekstrin 20% (b/b). Hasil pengamatan morfologi menggunakan SEM permukaan enkapsulat nanopartikel ekstrak cabe jawa terlihat morfologi permukaan berbentuk bulat, permukaan halus, mengalami pengerutan, dan bentuknyan cendrung tidak seragam. Hasil FTIR pada ektrak kasar cabe jawa memiliki gugus fungsi C-H (2925 cm-1), C=C (1599 cm-1), C=O (1446 cm-1), C-N (1249 cm-1), C-O (1039 cm-1), dan C=O (873 cm-1). Selanjutnya isolat piperin cabe jawa memiliki gugus fungsi C-H (2944 cm-1), C=C (1644, 1574, 1491 cm-1), C=O (1440 cm-1), C-N (1249 cm-1), dan C=O (988 dan 848 cm-1). Kemudian, enkapsulat ekstrak cabe jawa meiliki gugus fungsi C-H (2925 cm-1), C=C (1638 cm-1), C=O (1357 cm-1), C-N (1154 cm-1), C-O (1077 cm-1), dan C=O (1007 cm-1). Hasil penelitian Tahap IV menunjukkan bahwa ukuran gridbox adalah 5 Ᾰ dari penambatan ulang piperin (ligan alami) menggunakan reseptor PDE5, dengan nilai binding energy -9.625 kk/mol dan nilai RMSD ≤ 2 Ᾰ, yaitu 1.3771 Ᾰ. Piperin memiliki nilai binding energy sebesar - 9.625 Kkal/mol dan konstanta disosiasi 389391,25 memiliki nilai yang mirip dengan ligan pembanding (Sildenafil) yaitu -10.569 Kkal/mol. Piperin memenuhi persyaratan lima parameter Lipinski yaitu bobot molekul ≤ 500 Da, donor hidrogen ≤ 5, nilai logP 0-5, akseptor hidrogen ≤ 10, serta nilai refraktivitas molar 40–130, sehingga senyawa piperin potensial dijadikan sebagai kandidat obat afrodisiak.

English Abstract

Javanese long pepper is an essential ingredient in various formulations of jamu (Indonesian traditional medicine), so it is called Javanese long pepper. Javanese long pepper is extensively utilized as a primary ingredient in traditional medicine and as a seasoning in Indonesian cuisine. Piperine, an alkaloid component found in Javanese long pepper, is a significant constituent with crucial applications in health and herbal medicine. This alkaloid serves as a substitute in medicine for treating many ailments, exerting a pharmacological influence on the neurological and neuromuscular systems, and providing pain relief and assistance with digestion. The genetic variables, chemical content groups, hybridization, ecological factors, planting, post-harvest care, and storage of medicinal materials all impact the composition of significant chemicals in the material. The extraction procedure can be used to extract the active component (piperine) from the fruit of the Javanese long pepper. Various extraction methods are commonly used, including conventional methods such as maceration, soxhletation, and reflux, and newer techniques, including extraction with supercritical carbon dioxide, microwave, and sonicator. The active ingredient, piperine, derived from Piper species, has the drawback of having low solubility, resulting in limited bioavailability. Using Javanese long pepper as an aphrodisiac is highly promising due to its androgenic and anabolic properties. These effects are essential for those with sexual problems. Approximately 10-15% of married males have erectile dysfunction, and 20-30% experience premature ejaculation. Conversely, among women, the prevalence of sexual dysfunction is higher, ranging from 25-50%. The research objective of The stage I is to determine the optimal age for harvesting and the appropriate drying temperature for Javanese long pepper (Piper retrofractum Vahl.) while ensuring that the quality attributes of the simplisia align with the requirements for medicinal raw materials. The stage II aims to determine the optimal combination of voltage, exposure time, and frequency in the extraction process using PEF pretreatment to achieve the highest possible yield and piperine levels. The stage III aims to achieve the optimal amalgamation of agitation velocity and chitosan:STTP proportion in the nanoparticle fabrication procedure to generate the finest nanoparticles. The objective of The stage IV is to assess the potential of piperine compounds as aphrodisiacs using computational methods. The findings from the initial stage (Stage I) of the study revealed that the drying shrinkage of Javanese long pepper simplisia ranged from 4.66 ± 0.79% to 9.60 ± 1.42%. The ash content of Javanese long pepper simplisia ranged from 3.31 ± 0.17% to 5.74 ± 1.69% based on dry weight. Based on dry weight, the acid-insoluble ash content ranged from 0.52 ± 0.17% to 0.92 ± 0.16%. The Javanese long pepper simplisia contains a water-soluble juice content ranging from 5.63 ± 0.02% to 8.72 ± 2.48% by weight and an ethanol-soluble juice content ranging from 7.66 ± 0.96% to 9.78 ± 2.46% by weight. The essential oil concentration of Javanese long pepper simplisian ranged from 0.20 ± 0.05 to 0.32 ± 0.03%. The concentration of piperine in Javanese long pepper simplisia varied between 1.69% and 2.36%. All of these parameters have satisfied the criteria outlined in the Indonesian Herbal Pharmacopoeia. The stage II research found the optimal parameters for extracting Javanese long pepper fruit, which include a voltage of 5600 volts, an exposure length of 480 seconds, and a frequency of 3700 Hz. The extraction yielded 10.42% and contained 37.62% piperine. These results are higher than the yield of 5.86% and piperine levels of 29.69% obtained without PEF treatment. The analysis of Javanese long pepper extract with PEF pretreatment yielded the following results: a 10.42% yield, 8.78% moisture content, 0.97% total ash content, 0.19% acid insoluble ash content, 2.5% essential oil content, and 37.62% piperine concentration. The SEM microscopic observations reveal that the Javanese long pepper cell structure appears united, intact, and large when not subjected to PEF treatment. However, the cell structure of Javanese long pepper that undergoes PEF treatment appears damaged, irregular, and smaller in size. The stage III research yielded the optimal parameters for synthesizing Javanese long pepper extract nanoparticles. These parameters include a stirring speed of 800 rpm and a chitosan to STTP ratio of 2.5:1. The analysis of nanoparticles derived from Javanese long pepper extract revealed a particle size of 33.884 nm, a polydispersity index (PDI) of 0.658, and a piperine content of 26.936%. The nanoparticles were subsequently encapsulated using a 20% (w/b) maltodextrin solution, which had been tuned. The SEM analysis of the encapsulated nanoparticles of Javanese long pepper extract revealed a spherical surface morphology with wrinkles, smoothness, and non-uniform shape. The FTIR analysis of the crude extract of Javanese long pepper revealed the presence of the following functional groups: C-H (2925 cm-1), C=C (1599 cm-1), C=O (1446 cm-1), C-N (1249 cm-1), C-O (1039 cm-1), and C=O (873 cm-1). In addition, the piperine isolates from Javanese long pepper exhibits the following functional groups: C-H (2944 cm-1), C=C (1644, 1574, 1491 cm-1), C=O (1440 cm-1), C-N (1249 cm-1), and C=O (988 and 848 cm-1). The Javanese long pepper extract encapsulation exhibits functional groups such as C-H (2925 cm-1), C=C (1638 cm-1), C=O (1357 cm-1), C-N (1154 cm-1), C-O (1077 cm-1), and C=O (1007 cm-1). The stage IV research yielded the gridbox size of the natural ligand (piperine) reattachment results with the PDE5 receptor, which measures 5 Å. The binding energy value was determined to be -9.625 Kcal/mol, and the RMSD value was ≤ 2 Å, specifically 1.3771 Å. Piperine exhibits a binding energy of -9.625 Kcal/mol and a dissociation constant of 389391.25, comparable to the binding energy of the reference ligand (Sildenafil) at -10.569 Kcal/mol. Piperine satisfies Lipinski's five criteria, which include a molecular weight of ≤ 500 Da, a logP value between 0 and 5, a maximum of 5 hydrogen donors, a maximum of 10 hydrogen acceptors, and a molar refractivity value between 40 and 130. Therefore, piperine compounds can be utilized as candidates for aphrodisiac medicines.

Item Type:	Thesis (Doktor)
Identification Number:	062310
Uncontrolled Keywords:	Piper Retrofractum Vahl, Eksrtaksi, Nanopartikel, Afrodisiak
Divisions:	S2/S3 > Doktor Teknik Industri Pertanian, Fakultas Pertanian
Depositing User:	Unnamed user with username nova
Date Deposited:	05 Mar 2024 06:25
Last Modified:	05 Mar 2024 06:25
URI:	http://repository.ub.ac.id/id/eprint/216837

Text (DALAM MASA EMBARGO) Askur Rahman.pdf Restricted to Registered users only Download (6MB)

Actions (login required)

View Item