Sintesis dan Uji Toksisitas Gum Fosfat dari Biji Durian (Durio zibethinus Murr.) dan Biji Lamtoro (Leucaena leucocephala (Lam.) de Wit.) Sebagai Bahan Dasar Cangkang Kapsul

Abstract

Gum umumnya terdapat pada bagian endosperma biji-bijian yang termasuk Leguminoceae. Biji lamtoro (Leucaena leucocephala (Lam.) de Wit.) termasuk famili Leguminoceae yang telah diketahui mengandung galaktomanan. Kandungan karbohidrat yang tinggi pada biji durian (Durio zibethinus Murr.) dapat dimanfaatkan sebagai bahan dasar cangkang kapsul. Umumnya cangkang kapsul terbuat dari bahan dasar yang dapat membentuk gel (gelatin), plastisizer, crosslinker, dan bahan tambahan seperti pengawet dan pewarna. Tujuan penelitian ini adalah mengoptimasi ekstraksi gum, mensintesis ikat silang fosfat, dan menguji toksisitas akut dan subkronik gum ikat silang fosfat biji durian dan biji lamtoro yang dapat dimanfaatkan sebagai bahan dasar cangkang kapsul. Optimasi ekstraksi gum biji lamtoro dan biji durian divariasikan dengan faktor pH, rasio sampel:air, serta metode pemanasan dan sentrifugasi sehingga diperoleh gum dengan rendemen terbanyak dan kemudian dianalisis kadar karbohirat, bilangan gelombang spektrum infra merah, massa molekul dan spektrum 1H-NMR dan 13C-NMR. Sintesis ikat silang fosfat dengan agen pengikat silang trinatrium trimetafosfat dengan perbandingan 1:0, 2:1 dan 1:1 sehingga membentuk cangkang kapsul, kemudian dianalisis kadar fosfor, morfologi permukaan, unsur, spesifikasi cangkang, swelling index, floating index dan profil disolusi. Toksisitas akut dan subkronik gum fosfat 1:1 dilakukan pada mencit dengan menilai perubahan berat badan, berat organ, kematian, AST dan ALT, serta histologi ginjal dan hati. Toksisitas akut pemberian satu kali yang diamati selama 14 hari dengan dosis 1000, 2000, 5000 mg/kg bb, sedangkan toksisitas subkronik pemberian setiap hari dengan dosis 250, 500 dan 1000 mg/kg bb selama 28 hari. Rendemen gum biji lamtoro terbanyak yaitu 3,32% pada pH 7, rasio sampel:air 1:20, dengan metode sentrifugasi, sedangkan dari gum biji durian 1,83% pada pH 12, sampel:air 1:30, dengan metode pemanasan. Gum biji lamtoro dan gum biji durian menunjukkan bilangan gelombang spektrum infra merah yang berbeda pada 1000–1250 cm-1. Kadar gula 85,63% untuk gum biji lamtoro dan 89,79% untuk gum biji durian. Berat molekul dari gum biji lamtoro 1387 dengan base peak 359, dan dari gum biji durian 1385 dengan base peak 376. Gum biji lamtoro memberikan dua signal singlet yang berdekatan pada δ 60 ppm dan δ 100 ppm 13C-NMR serta dua signal singlet pada δ 6-7 ppm 1H-NMR, sedangkan gum biji durian hanya memberikan satu signal singlet pada δ 50 ppm dan δ 100 ppm 13C-NMR serta satu signal singlet pada δ 1 dan 5 ppm 1H-NMR. Hal ini dapat disimpulkan bahwa gum biji lamtoro adalah senyawa galaktomanan, sedangkan gum biji durian adalah senyawa pektin. Kadar fosfor cangkang kapsul paling tinggi dengan metode destruksi basah pada perbandingan gum dan trinatrium trimetafosfat 1:1. Morfologi permukaan partikel yang lebih rapat dengan penambahan unsur P (Fosfor) pada gum hasil sintesis GFL dan GFD. Spesifikasi cangkang kapsul GFL dan GFD yang diperoleh kriteria kapsul nomor ukuran 1. Nilai swelling index semakin menurun dengan penambahan trinatrium trimetafosfat yaitu cangkang GFD 1:0 sebesar 11,85%, GFD 2:1 sebesar 9,11%, GFD 1:1 sebesar 6,23% pada menit ke-60, sedangkan kapsul GFL 1:0, 2:1 dan 1:1 mempunyai floating index selama 60 menit. Profil disolusi cangkang kapsul gum biji lamtoro GFL 1:0 mencapai 93-97% pada menit ke-60, GFL 2:1 mencapai 74-93% pada menit ke-150, dan GFL 1:1 mencapai 26-47% pada menit ke-150 pada medium lambung, usus dan kolon buatan. Cangkang kapsul gum biji durian GFD 1:0 mencapai 45-71%, GFD 2:1 mencapai 15-57%, GFD 1:1 mencapai 10-21% pada menit ke-60 dimana penambahan ikat silang fosfat semakin memperlambat proses disolusi. Pada uji toksisitas akut dan subkronik pada mencit termasuk kriteria praktis tidak toksis karena tidak menunjukkan perbedaan yang signifikan pada berat organ, makroskopis organ, jumlah kematian mencit, nilai AST dan ALT yang diuji menggunakan SPSS 16.0 menggunakan one way Tukey HSD multiple comparisons dengan p<0,05, sedangkan parameter berat badan terdapat perbedaan signifikan (p>0,05) namun tidak menyebabkan perubahan berat badan >10%. Analisis histologi toksisitas akut organ hati pada dosis 5000 mg/kg bb menyebabkan karioeksis sel hepatosit, dilatasi vena sentralis dan sinusoid, sedangkan pada organ ginjal menyebabkan hipertropi pada glomerulus, penyempitan kapsul bowman, dan dilatasi pada tubulus proksimal dan tubulus distal pada dosis 5000 mg/kg bb. Analisis histologi toksisitas subkronik organ hati pada dosis 1000 mg/kg bb menyebabkan karioeksis pada sel hepatosit dan dilatasi pada vena centralis dan sinusoid, sedangkan pada ginjal hanya menyebabkan penyempitan kapsul bowman pada dosis 1000 mg/kg bb. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa galaktomanan dari biji lamtoro dan pektin dari biji durian dapat dimanfaatkan sebagai bahan dasar cangkang kapsul yang mempunyai profil disolusi cangkang kapsul biasa dan cangkang kapsul bertarget di kolon tergantung pada penambahan TNTMP sebagai crosslinker. Cangkang kapsul dari gum fosfat biji lamtoro dan gum fosfat biji durian ini dinyatakan aman setelah dilakukan uji toksisitas akut dan subkronik.

Gum is generally found in the endosperm of seeds including Leguminoceae. The seeds of lamtoro (Leucaena leucocephala (Lam.) De Wit.) Belong to the family of Leguminoceae which is known to contain galactomannan. The high carbohydrate content in durian seeds (Durio zibethinus Murr.) Can be used as base material of capsule shell. Generally capsule shells are made from basic ingredients that can form gels (gelatin), plasticizers, crosslinkers, and additives such as preservatives and dyes. The aim of this study was to optimize gum extraction, carry out phosphate crosslinking synthesis, and test acute and subchronic toxicity from gum crossing of phosphate of durian seeds and lamtoro seeds which can be used as a base material for capsule shells. Extract optimization of lamtoro and durian seed gum varied with pH factor, sample ratio: water, and heating or centrifugation method so that gum was obtained with the highest yield and then analyzed carbohirate content, infrared spectrum wave number, molecular mass and 1H-NMR and 13C-NMR spectrum. Synthesis of phosphates with crosslinking agent sodium trimetaphosphate with a ratio of 1: 0, 2: 1 and 1: 1 to form capsule shells which will be analyzed for phosphorus levels, surface morphology, elements, shell specifications, swelling index, floating index and dissolution profile. Acute and subchronic toxicity of 1: 1 phosphate gum was carried out in mice by assessing changes in body weight, organ weight, death, AST and ALT, and histology of the kidneys and liver. One-time acute toxicity of 1000, 2000, 5000 mg / kg bw for 14 days, while subchronic toxicity is given daily at a dose of 250, 500 and 1000 mg/kg bw for 28 days. Gum from lamtoro seeds obtained the highest yield (3,32%) with pH 7, the ratio of the sample: water 1:20, and the centrifugation method, while the durian seed gum (1.83%) with pH 12, sample 1:30 water, and heating method. Gum of lamtoro seeds and durian seed gum showed different infrared spectrum wave numbers at 1000-1250 cm-1. Sugar content of 85.63% for gum gum Lamtoro and 89.79% for durian seed gum. Molecular weight of seed gum lamtoro 1387 with base peak 359, and durian seed gum 1385 with base peak 376. Gum seeds of lamtoro give two adjacent singlet signals at δ 60 and 100 ppm 13C-NMR and two singlet signals δ 6-7 ppm 1H-NMR, while durian seed gum only gave one singlet signal at δ 50 and 100 ppm 13C-NMR and one singlet signal δ 1 and 5 ppm 1H-NMR. It can be concluded that the gum of the lamtoro seed is a galactomannan compound, while the durian seed gum is a pectin compound. The highest capsule shell phosphorus level with wet destruction method at the ratio of gum and trinodium trimethaphosphate 1: 1. The morphology of the surface of the particles is denser with the addition of the element P (Phosphorus) to the gum synthesized by GFL and GFD. GFL and GFD capsule shell specifications obtained by size 1 capsule criteria. The swelling index value decreased with the addition of trinodium trimetafosfat namely GFD 1:0 shell of 11.85%, 2:1 GFD at 9.11%, 1:1 GFD for 6.23% for 60 minute, while the GFL capsules 1:0, 2:1 and 1:1 have a floating index for 60 minutes. Dissolution profile of seed gum capsules of lamtoro GFL 1:0 reached 93-97% at minute 60, GFL 2:1 reached 74-93% at minute 150, and GFL 1:1 reached 26-47% at minute 150 in the stomach, intestine and artificial colon medium. The durian GFD 1:0 seed gum capsule shell reached 45-71%, 2:1 GFD reached 15-57%, 1:1 GFD reached 10-21% in 60 minutes, where the addition of phosphate crosslinks slows down the dissolution process. In acute and subchronic toxicity tests in mice including the practical criteria is not toxic because it does not show a significant difference in organ weight, macroscopic organs, number of mice deaths, AST and ALT valued with SPSS 16.0 test using one way Tukey HSD multiple comparisons with p<0,05, whereas at body weight differed significantly (p>0,05) but changes in body weight <10%. Histological analysis of acute toxicity of the liver at a dose of 5000 mg/kg bw experienced hepatocyte cell carioxis, dilation of the central vein and sinusoids, whereas in the kidney there was hypertrophy in the glomerulus, narrowing of the bowman capsule, and dilation of the proximal tubule and distal tubule at a dose of 5000 mg/kg bw. Histological analysis of subchronic toxicity of the liver at a dose of 1000 mg/kg bw experienced carioxis in hepatocyte cells and dilated the central vein and sinusoid, whereas in the kidney only experienced a bowman capsule narrowing at a dose of 1000 mg/kg bw. The results of this study indicate that galactomannan from lamtoro seeds and pectin from durian seeds can be used as a base material for capsule shells that have a dissolution profile for ordinary capsules and targeted capsule shells in the colon depending on the addition of TNTMP as a crosslinker. The capsule shell of lamtoro seed phosphate gum and durian seed gum phosphate was declared safe after conducting acute and subchronic toxicity tests.