Pengoptimuman Ekstraksi Metabolit Sekunder Gandarusa (Justicia Gendarussa Burm. F.) Menggunakan Response Surface Methodology

Abstract

Gandarusa (Justicia gendarussa Burm. f.) merupakan tanaman yang termasuk ke dalam family Acanthaceae yang tersebar di Asia dan dimanfaatkan sebagai tanaman obat. Eksperimen dengan desain yang menyeluruh memiliki kekurangan seperti banyaknya eksperimen yang harus dijalankan, hal ini membuatnya menjadi tidak praktis dan penggunaan bahan yang tidak efisien. Penelitian ini bertujuan untuk menentukan kondisi optimum ekstraksi senyawa metabolit sekunder tanaman gandarusa menggunakan desain Box Behnken, serta pengaruhnya terhadap kandungan fitokimia dan farmakologi yang dihasilkan. Desain RSM dibangun menggunakan Design Expert 13 dengan faktor independen rasio cairan-padatan, pH, dan suhu. Sampel gandarusa diekstraksi lalu diuji kandungan fenolik total dan kapasitas antioksidannya. Kandungan fenolik total, kapasitas antioksidan DPPH dan FRAP tertinggi diperoleh pada run 13, yaitu rasio cairan-padatan 100 mL/g, suhu 80 °C, dan pH larutan 4, dengan nilai berturut-turut 14,02 mg GAE/g DW, 40,43 µmol TE/g DW, dan 746,13 µmol TE/g DW. Faktor rasio cairan-padatan terlihat menjadi faktor yang paling berpengaruh pada semua respon yang diuji. Rasio cairan-padatan 100:1 menjadi rasio yang menghasilkan nilai respon tertinggi. Berdasarkan hasil analisis data menggunakan aplikasi Design Expert, formula hasil optimasi yang didapatkan pada proses ekstraksi J. gendarussa yaitu rasio cairan-padatan 100 mL/g, suhu 80 °C, dan pH 3,049 dengan menggunakan waktu ekstraksi selama 113 menit serta konsentrasi metanol sebesar 60,6%. Verifikasi formula optimum dievaluasi menggunakan nilai 95% confidence interval (CI). Hasil verifikasi yang melebihi ambang batas CI dapat terjadi karena variabilitias eksperimen tinggi dan titik data yang tidak mencukupi. Hal ini mengindikasikan bahwa menambah jumlah data mungkin dibutuhkan, serta memastikan replikasi yang lebih baik.

Gandarusa (Justicia gendarussa Burm. f.) is a plant belonging to the Acanthaceae family commonly found in Asia, and is used as a medicinal plant. Extraction is an important first step in the purifying and obtaining of active compounds from plants. The extraction methods aim to achieve maximum yield of highly concentrated target compounds. Comprehensive experimental designs often have drawbacks, such as the need for numerous experiments, making them impractical and inefficient in terms of material usage. This study aims to determine the optimal conditions for extracting secondary metabolites from Gandarusa using the Box-Behnken design and to assess their impact on the phytochemical and pharmacological contents. The RSM design was created using Design Expert 13, with the liquid-to-solid ratio, pH, and temperature as independent variables. Gandarusa samples were extracted and tested for total phenolic content and antioxidant capacity. The highest total phenolic content, DPPH antioxidant capacity, and FRAP antioxidant capacity were obtained in run 13, with a liquid-to solid ratio of 100 mL/g, temperature of 80 °C, and solution pH of 4, yielding values of 14,02 mg GAE/g DW, 40,43 µmol TE/g DW, and 746,13 µmol TE/g DW, respectively. The liquid-to-solid ratio was the most influential factor in all responses tested. A ratio of 100:1 yielded the highest response values. Based on data analysis using Design Expert, the optimal extraction formula for J. gendarussa was a liquid-to-solid ratio of 100 mL/g, a temperature of 80 °C, and a pH of 3,049, with an extraction time of 113 minutes and a methanol concentration of 60,6%. The optimal formula was verified using the 95% confidence interval (CI). The verification results exceeding the CI threshold may be due to high experimental variability and insufficient data points, suggesting that more data and better replication may be necessary.