Optimasi Ekstraksi Senyawa Terpenoid dan Kapasitas Antioksidan Temulawak (Curcuma xanthorrhiza) Menggunakan Metode Sonikasi.

Abstract

Temulawak merupakan tanaman asli Indonesia yang memiliki nama latin Curcuma xanthorrhiza (temulawak) termasuk ke dalam golongan tanaman rempah. Secara tradisional temulawak dimanfaatkan sebagai jamu (suplemen dan obat herbal) dan telah lama digunakan untuk memelihara kesehatan karena mengandung antioksidan yang membantu melindungi sel tubuh dari kerusakan yang disebabkan oleh radikal bebas. C. xanthorrihza mengandung berbagai macam senyawa seperti asam amino, karbohidrat, kurkumin, terpenoid, fenolik, flavonoid, alkaloid, steroid, dan minyak atsiri. Di antara senyawa-senyawa tersebut, terpenoid dan kurkuminoid merupakan komponen utama dengan kelimpahan tertinggi. Penelitian ini bertujuan menentukan kondisi optimum ekstraksi senyawa terpenoid dan kapasitas antioksidan menggunakan pendekatan RSM dengan desain CCD. Variabel yang digunakan adalah waktu sonikasi (30, 45, dan 60 menit), rasio padatan-cairan (1 : 10, 1 : 15, dan 1 : 20 g/mL), dan pH (4, 6, dan 8). Tiga respons utama yang diamati meliputi kapasitas antioksidan ABTS dan CUPRAC serta kandungan total terpenoid (TTC). Selain itu, dilakukan identifikasi senyawa bioaktif menggunakan instrumen UHPLC-Q-Orbitrap-HRMS untuk mengetahui profil senyawa yang terdeteksi dalam ekstrak. Hasil penelitian menunjukkan bahwa model terbaik untuk respons ABTS dan CUPRAC adalah model linear, sedangkan model 2FI (two-factor interaction) cocok untuk respons TTC. Nilai ABTS tertinggi sebesar 94,40 µmol TE/g DW diperoleh pada kombinasi waktu sonikasi 30 menit, rasio padatan-cairan 1 : 20 g/mL, dan pH 4. CUPRAC tertinggi sebesar 1,40 µmol TE/g DW pada waktu 45 menit, rasio 1 : 15 g/mL, dan pH 4. Sedangkan kandungan terpenoid tertinggi sebesar 256,28 mg UAE/g DW tercapai pada waktu sonikasi 60 menit, rasio padatan-cairan 1 : 20 g/mL, dan pH 4. Berdasarkan uji yang telah dilakukan diperoleh formulasi optimasi dengan kombinasi waktu sonikasi 39,193 menit, rasio padatan-cairan 1 : 20 g/mL, dan pH 4 dengan nilai desirability 0,644884. Uji verifikasi menunjukkan nilai %RSE < 10%, yang menandakan bahwa model yang dihasilkan akurat dan dapat diandalkan. Hasil identifikasi senyawa metabolit menggunakan UHPLC-Q-Orbitrap-HRMS menunjukkan adanya 22 senyawa, termasuk golongan fenolik, seskuiterpen, dan organik lain. Senyawa seskuiterpen yang teridentifikasi, yaitu bisacurone epoxide, bisacurone A, curcumenol-9,10-epoxide, zedoalactone C, curcumenolactone A, curcumenolactone C, (1S,4S,5S,10R)-zedoarondiol, dan 4,8 dioxo-6ß-methoxy-7a,11-epoxycarabrane yang diketahui memiliki berbagai aktivitas farmakologis. Keberadaan senyawa-senyawa tersebut konsisten dengan hasil uji kapasitas antioksidan dan total terpenoid yang tinggi, serta memperkuat potensi ekstrak temulawak tidak hanya sebagai fitofarmaka, tetapi juga memiliki prospek strategis untuk dikembangkan sebagai agen pelindung alami dalam industri pangan dan bioteknologi, seperti aplikasi dalam edible coating.

Temulawak is an indigenous plant of Indonesia with the scientific name Curcuma xanthorrhiza (temulawak), classified as a spice plant. Traditionally, temulawak has been used as a herbal supplement and medicine and has long been utilized for maintaining health due to its antioxidant content, which helps protect body cells from damage caused by free radicals. C. xanthorrhiza contains various compounds such as amino acids, carbohydrates, curcumin, terpenoids, phenolics, flavonoids, alkaloids, steroids, and essential oils. Among these compounds, terpenoids and curcuminoids are the main components with the highest abundance. This study aimed to determine the optimal conditions for terpenoid compound extraction and antioxidant capacity using the RSM approach with a CCD design. The variables used were sonication time (30, 45, and 60 minutes), solid-liquid ratio (1 : 10, 1 : 15, and 1 : 20 g/mL), and pH (4, 6, and 8). The three main responses observed include ABTS and CUPRAC antioxidant capacity and total terpenoid content (TTC). Additionally, bioactive compounds were identified using UHPLC-Q-Orbitrap-HRMS to determine the profile of compounds detected in the extract. The results showed that the best model for ABTS and CUPRAC responses was a linear model, while the 2FI (two-factor interaction) model was suitable for TTC responses. The highest ABTS value of 94,40 µmol TE/g DW was obtained at a sonication time of 30 minutes, a solid-to-liquid ratio of 1 : 20 g/mL, and pH 4. The highest CUPRAC value of 1,40 µmol TE/g DW was achieved at 45 minutes, a ratio of 1 : 15 g/mL, and pH 4. The highest terpenoid content of 256,28 mg UAE/g DW was achieved at 60 minutes of sonication, a solid-to-liquid ratio of 1 : 20 g/mL, and pH 4. Based on the tests conducted, the optimized formulation was obtained with a combination of sonication time of 39,193 minutes, solid-liquid ratio of 1 : 20 g/mL, and pH 4, with a desirability value of 0,644884. Verification tests showed a %RSE value < 10%, indicating that the resulting model is accurate and reliable. The identification of metabolite compounds using UHPLC-Q-Orbitrap-HRMS revealed the presence of 22 compounds, including phenolic, sesquiterpenoid, and other organic groups. The identified sesquiterpenes include bisacurone epoxide, bisacurone A, curcumenol-9,10-epoxide, zedoalactone C, curcumenolactone A, curcumenolactone C, (1S,4S,5S,10R)-zedoarondiol, and 4,8 -dioxo-6ß-methoxy-7a,11-epoxycarabrane, which are known to possess various pharmacological activities. The presence of these compounds is consistent with the results of antioxidant capacity and total terpenoid content tests, and reinforces the potential of temulawak extract not only as a phytopharmaceutical but also as a strategic candidate for development as a natural protective agent in the food and biotechnology industries, such as in edible coatings.