Optimasi ekstraksi ultrasonik Padina australis berdasarkan aktivitas antioksidan dan total phenolic content menggunakan response surface methodology

INDONESIA:

Rumput laut Padina australis dari perairan Pangumbahan Jawa Barat merupakan salah satu sumber hayati laut yang kaya senyawa bioaktif seperti fenol, flavonoid, dan pigmen fukosantin yang berpotensi sebagai antioksidan alami. Penelitian ini bertujuan mengoptimalkan metode ekstraksi berbasis Ultrasound-Assisted Extraction (UAE) dengan pendekatan Response Surface Methodology (RSM) untuk memperoleh ekstrak etanol Padina australis dengan aktivitas antioksidan dan kandungan fenolik total (TPC) terbaik. Variabel independen yang digunakan meliputi waktu ekstraksi (10, 20, 30 menit), frekuensi ultrasonik (20, 40, 60 kHz), dan rasio bahan:pelarut (1:10, 1:15, 1:20 g/mL). Respon yang diamati adalah rendemen ekstrak, aktivitas antioksidan (DPPH, IC₅₀), serta TPC (mg GAE/g). Analisis dilakukan menggunakan spektrofotometer UV-Vis, uji fitokimia, serta identifikasi senyawa dengan GC-MS, kemudian data diolah menggunakan perangkat lunak Design Expert 13 melalui Box-Behnken Design (BBD).
Hasil penelitian menunjukkan bahwa kondisi optimum ekstraksi diperoleh pada waktu 25,988 menit, frekuensi 52,321 kHz, dan rasio bahan:pelarut 15,055 g/mL dengan nilai desirability 0,912. Pada kondisi tersebut diperoleh nilai rendemen sebesar 4,072%, aktivitas antioksidan (IC₅₀) sebesar 270,332 ppm, dan TPC sebesar 6,019 mg GAE/g. Hasil validasi menunjukkan rendemen sebesar 3,968–3,958%, aktivitas antioksidan (IC₅₀) sebesar 271,076–271,491 ppm, serta TPC sebesar 6,093–6,287 mg GAE/g, yang mendekati nilai prediksi sehingga model optimasi dinyatakan valid. Uji fitokimia menunjukkan bahwa ekstrak positif mengandung senyawa fenol, flavonoid, tanin, dan steroid yang berperan dalam aktivitas antioksidan. Sementara itu, analisis GC-MS digunakan untuk mengidentifikasi serta mendukung keberadaan metabolit bioaktif yang terdeteksi pada uji fitokimia dan mengindikasikan bahwa aktivitas antioksidan ekstrak Padina australis kemungkinan berasal dari kontribusi sinergis berbagai senyawa bioaktif, meskipun identifikasi senyawa berdasarkan GC-MS masih bersifat tentatif.

INGGRIS:

Padina australis, a brown seaweed collected from Pangumbahan waters, West Java, is a marine bioresource rich in bioactive compounds such as phenolics, flavonoids, and fucoxanthin pigments, which exhibit potential as natural antioxidants. This study aimed to optimize the ultrasound-assisted extraction (UAE) method using Response Surface Methodology (RSM) to obtain ethanolic extracts of Padina australis with optimal antioxidant activity and Total Phenolic Content (TPC). The independent variables included extraction time (10, 20, and 30 minutes), ultrasonic frequency (20, 40, and 60 kHz), and material-to-solvent ratio (1:10, 1:15, and 1:20 g/mL). The observed responses were extraction yield, antioxidant activity (DPPH, IC₅₀), and TPC (mg GAE/g). The analysis was conducted using a UV-Vis spectrophotometer, phytochemical screening, and GC-MS identification, while the data were processed using Design Expert 13 software with a Box-Behnken Design (BBD).
The results showed that the optimum extraction conditions were achieved at an extraction time of 25.988 minutes, ultrasonic frequency of 52.321 kHz, and material-to-solvent ratio of 15.055 g/mL, with a desirability value of 0.912. Under these conditions, the predicted yield was 4.072%, antioxidant activity (IC₅₀) was 270.332 ppm, and TPC was 6.019 mg GAE/g. The validation results showed yields of 3.968–3.958%, IC₅₀ values of 271.076–271.491 ppm, and TPC values of 6.093–6.287 mg GAE/g, which were close to the predicted values, indicating that the optimization model was valid. Phytochemical analysis revealed the presence of phenolics, flavonoids, tannins, and steroids, which contribute to antioxidant activity. Meanwhile, GC–MS analysis was employed to identify and support the presence of bioactive metabolites detected in the phytochemical screening, indicating that the antioxidant activity of Padina australis extract may result from the synergistic contribution of various bioactive compounds, although compound identification based on GC–MS remains tentative.

ARABIC:

يُعد الطحلب البني بادينا أستراليس من الموارد البحرية الغنية بالمركبات النشطة حيوياً مثل الفينولات والفلافونويدات وصبغة الفوكوكسانثين، والتي تمتلك نشاطاً مضاداً للأكسدة. هدفت هذه الدراسة إلى تحسين عملية الاستخلاص باستخدام تقنية UAE بالاعتماد على منهجية RSM للحصول على أفضل نشاط مضاد للأكسدة وأعلى محتوى من TPC في المستخلص الإيثانولي. شملت المتغيرات المستقلة زمن الاستخلاص (١٠، ٢٠، ٣٠ دقيقة)، وتردد الموجات فوق الصوتية) ٢٠، ٤٠، ٠(kHz ٦، ونسبة المادة إلى المذيب )١:١٠، ١:١٥، ١:٢٠ .(g/mL وتم قياس الاستجابات من خلال نسبة المردود، والنشاط المضاد للأكسدة بطريقةDPPH (IC₅₀) ، ومحتوى الفينولات الكلية (TPC) (mg GAE/g). كما تم إجراء التحليل باستخدام مطياف UV-Vis، واختبارات الفحص الكيميائي النباتي، وتحليل GC-MS، وتمت معالجة البيانات باستخدام برنامج Design Expert 13 بتصميم Box-Behnken.
أظهرت النتائج أن الظروف المثلى للاستخلاص كانت عند زمن قدره ٢٥٫٩٨٨ دقيقة، وتردد٥٢٫٣٢١ kHz، ونسبة مادة إلى مذيب ١٥٫٠٥٥ g/mL بقيمة desirability بلغت ٠٫٩١٢ .وتحت هذه الظروف، بلغ المردود ٤٫٠٧٢%، والنشاط المضاد للأكسدة (IC₅₀) ٢٧٠٫٣٣٢ppm ، ومحتوى الفينولات الكلية (TPC)٦٫٠١٩ mg GAE/g.كما أظهرت نتائج التحقق قيماً للمردود بين ٣٫٩٥٨–٣٫٩٦٨%، وقيم IC₅₀ بين ٢٧١٫٠٧٦–٢٧١٫٤٩١ ppm، وقيم TPC بين ٦٫٠٩٣–٦٫٢٨mg GAE/g ، وهي قريبة من القيم المتوقعة مما يدل على صلاحية نموذج التحسين. وأظهرت اختبارات الفحص الكيميائي النباتي وجود مركبات الفينولات والفلافونويدات والتانينات والستيرويدات التي تسهم في النشاط المضاد للأكسدة، في حين استُخدم تحليل في حين استُخدم تحليل الكروماتوغرافيا الغازية المقترنة بمطيافية الكتلة (GC–MS) للتعرّف على المستقلبات الحيوية الفعّالة ودعم وجودها كما كُشف عنها في الفحص الكيميائي النباتي، مما يشير إلى أن النشاط المضاد للأكسدة لمستخلص بادينا أوستراليس قد ينتج عن المساهمة التآزرية لمختلف المركبات الحيوية الفعّالة، على الرغم من أن تحديد هوية المركبات اعتمادًا على نتائج GC–MS لا يزال أوليًا ويحتاج إلى مزيد من التأكيد.