Optimasi Proses Pembuatan dan Karakterisasi Pregelatinisasi Parsial Pati Singkong dengan Metode Ekstrusi sebagai Eksipien Pengisi-Pengikat

GABRIELA KASIH M, Dr. apt. T.N. Saifullah Sulaiman, M.Si. ; Dr. apt. Rumiyati, M.Si.

2022 | Tesis | MAGISTER ILMU FARMASI

Pati singkong yang dimodifikasi menjadi pati pregelatinisasi parsial merupakan salah satu cara memperbaiki karakteristik pati sehingga dapat digunakan sebagai eksipien yang berfungsi sebagai pengisi sekaligus pengikat pada pembuatan tablet kempa langsung. Penelitian ini bertujuan untuk mencari parameter proses optimum untuk memproduksi pregelatinisasi parsial pati singkong sebagai bahan pengisi-pengikat menggunakan twin screw extruder. Desain Box-Behnken tiga tingkat dengan tiga variabel independen - kadar air pati (dari 20% hingga 40%), suhu ekstrusi (dari 50oC hingga 70oC), dan kecepatan sekrup (dari 10 rpm hingga 30 rpm) - digunakan untuk membuat pregelatinisasi parsial pati singkong. Pendekatan response surface methodology (RSM) menggunakan Design Expert digunakan untuk optimasi. Karakteristik pengisi-pengikat yang diinginkan dari pregelatinisasi parsial pati singkong didefinisikan sebagai memiliki sifat alir dan kompresibilitas yang baik. Parameter proses untuk menghasilkan pregelatinisasi parsial yang paling optimal adalah kadar air pati 39,9%, suhu ekstrusi 70oC, dan kecepatan ulir 25,8 rpm. Pregelatinisasi parsial pati singkong hasil optimasi berbentuk poligonal dengan waktu alir 4,0 +- 0,0 detik/100 gram serbuk, sudut diam 32,5 +- 0,1o, kerapatan serbuk nyata 0,61 +- 0,01 g/ml, kerapatan serbuk mampat 0,75 +- 0,01 g/ml, indeks Carr 19,0 +- 1,0%, rasio Hausner 1,23 +- 0,02, cold-water soluble matter 5,6 +- 0,0%, tablet placebonya mempunyai kekerasan 1,1 +- 0,2 kg, dan daya serap air 3,09 +- 0,02 mg air/mg serbuk. Analisa XRD dan DSC menunjukkan kristalinitas hasil optimasi lebih rendah dari pada bahan awal pati singkong dan derajat gelatinisasi sebesar 11,8%. Hal ini diperkuat dengan karakteristik birefringence di bawah cahaya terpolarisasi. Kombinasi pregelatinisasi parsial pati singkong dan Starch 1500 dengan aspirin mengakibatkan penurunan kekerasan tablet. Pregelatinisasi parsial pati singkong hasil optimasi mempunyai sensitivitas lubrikan magnesium stearat yang lebih buruk dibanding Starch 1500.

One method for enhancing starch's properties so that it can be used as an excipient in the production of direct compressed tablets is to modify it into partially pregelatinized starch. This study aims to find the optimum process parameters to produce partial pregelatinization of cassava starch as a binder-filler using a twin screw extruder. A three-level Box-Behnken design with three independent variables - starch moisture content (from 20% to 40%), extrusion temperature (from 50oC to 70oC), and screw speed (from 10 rpm to 30 rpm) - is used to make partial pregelatinization of cassava starch. To achieve partial pregelatinization of cassava starch with good flowability and compressibility properties, Response Surface Methodology approach using Design Expert was used for optimization. The process parameters to produce the most optimal partial pregelatinization were starch moisture content of 39.9%, extrusion temperature of 70oC, and screw speed of 25.8 rpm. The optimized partial pregelatinization of cassava starch has a polygonal shape with a flow time of 4.0 +- 0,0 seconds/100 grams of powder, angle of repose 32.5 +- 0,1o, bulk density 0.61 +- 0,01 g/ml, tapped density 0.75 +- 0,01 g/ml, Carr index 19.0 +- 1,0%, Hausner ratio 1.23 +- 0,02, cold-water soluble matter 5.6 +- 0,0%, the placebo tablet has a hardness of 1.1 +- 0,2 kg, and a water absorption capacity of 3.09 +- 0,02 mg/g powder. XRD and DSC analysis showed that the crystallinity of the optimization results was lower than the starting material of cassava starch and the degree of gelatinization was 11.8%. The characteristic birefringence under polarized light strengthens this. The combination of partial pregelatinization of cassava starch and Starch 1500 with aspirin resulted in a decrease in tablet hardness. Optimized partial pregelatinization of cassava starch has a lubricating sensitivity of magnesium stearate which is worse than Starch 1500.

Kata Kunci : pati singkong, twin screw extruder, pregelatinisasi parsial, eksipien pengisi-pengikat, response surface methodology, cassava starch, partial pregelatinization, filler-binder excipient