Optimasi kondisi ekstraksi ultrasonik buah tomat (Solanum lycopersicum L.) terhadap aktivitas antioksidan dan kadar fenolik total menggunakan response surface methodology (RSM)

INDONESIA:

Buah tomat (Solanum lycopersicum L.) merupakan salah satu komoditas hortikultura yang kaya akan senyawa bioaktif seperti fenolik, flavonoid, dan likopen yang berperan sebagai antioksidan alami. Untuk memperoleh senyawa bioaktif tersebut secara optimal, diperlukan metode ekstraksi yang efektif dan efisien. Oleh karena itu, penelitian ini dilakukan untuk mengoptimasi kondisi ekstraksi ultrasonik buah tomat serta mengidentifikasi kandungan senyawa bioaktif pada ekstrak hasil kondisi optimum.
Penelitian ini menggunakan metode Ultrasonic Assisted Extraction (UAE) dengan pendekatan Response Surface Methodology (RSM) desain Box Behnken Design (BBD). Variabel yang dioptimasi meliputi waktu ekstraksi (20, 35, dan 50 menit), temperatur ekstraksi (35, 50, dan 65°C), serta rasio bahan terhadap pelarut (1:9, 1:12, dan 1:15 g/mL) menggunakan pelarut etanol p.a 96%. Parameter respon yang dianalisis meliputi % rendemen, aktivitas antioksidan dengan metode DPPH (IC50), dan kadar fenolik total (KFT) menggunakan metode Folin-Ciocalteu. Ekstrak hasil kondisi optimum selanjutnya dianalisis menggunakan uji fitokimia dan instrumen Gas Chromatography–Mass Spectrometry (GC-MS).
Hasil optimasi menggunakan desirability function menunjukkan bahwa kondisi ekstraksi optimum diperoleh pada waktu ekstraksi 44,684 menit, temperatur 65°C, dan rasio pelarut terhadap bahan 1:10 g/mL, dengan nilai desirability global sebesar 0,776. Pada kondisi tersebut diperoleh nilai aktual rendemen sebesar 28,39%, aktivitas antioksidan (IC50) sebesar 71,84 ppm yang tergolong antioksidan kuat, dan KFT sebesar 29,27 mg GAE/g. Validasi model menunjukkan nilai error yang sangat kecil, yaitu 0,63% untuk rendemen, 1,99% untuk IC50, dan 0,3% untuk KFT sehingga model RSM dinyatakan valid dan akurat. Hasil uji fitokimia menunjukkan bahwa ekstrak etanol buah tomat positif mengandung senyawa golongan fenol, tanin, flavonoid, triterpenoid, dan saponin, sedangkan alkaloid dan steroid menunjukkan hasil negatif. Analisis GC-MS menunjukkan adanya perbedaan profil senyawa antara sampel non derivatisasi dan derivatisasi, dengan teridentifikasinya 6-hidroksiflavanon pada sampel derivatisasi yang termasuk golongan flavonoid dan berpotensi berkontribusi terhadap aktivitas antioksidan ekstrak.

ENGLISH

Tomato fruit (Solanum lycopersicum L.) is one of the horticultural commodities rich in bioactive compounds such as phenolics, flavonoids, and lycopene that act as natural antioxidants. To obtain these bioactive compounds optimally, an effective and efficient extraction method is required. Therefore, this study was conducted to optimize the ultrasonic extraction conditions of tomato fruit and to identify the bioactive compounds present in the optimum extract. This study employed the Ultrasonic Assisted Extraction (UAE) method using a Response Surface Methodology (RSM) approach with a Box Behnken Design (BBD). The optimized variables included extraction time (20, 35, and 50 minutes), extraction temperature (35, 50, and 65°C), and material-to-solvent ratio (1:9, 1:12, and 1:15 g/mL) using 96% ethanol as the solvent. The response parameters analyzed included extract yield, antioxidant activity using the DPPH method (IC50), and Total Phenolic Content (KFT) using the Folin-Ciocalteu method. The optimum extract was further analyzed using phytochemical screening and Gas Chromatography–Mass Spectrometry (GC-MS). The optimization results using the desirability function showed that the optimum extraction conditions were obtained at an extraction time of 44.684 minutes, a temperature of 65°C, and a solvent-to-material ratio of 1:10 g/mL, with a global desirability value of 0.776. Under these conditions, the actual yield obtained was 28.39%, antioxidant activity (IC50) was 71.84 ppm which was categorized as a strong antioxidant, and KFT was 29.27 mg GAE/g. Model validation showed very low error values, namely 0.63% for yield, 1.99% for IC50, and 0.3% for KFT, indicating that the RSM model was valid and accurate. Phytochemical screening showed that the ethanol extract of tomato fruit positively contained phenols, tannins, flavonoids, triterpenoids, and saponins, while alkaloids and steroids showed negative results. GC-MS analysis revealed differences in the compound profiles between non-derivatized and derivatized samples, with 6-hydroxyflavanone identified in the derivatized sample. This compound belongs to the flavonoid class and may contribute to the antioxidant activity of the extract.

ARABIC

تعد ثمار الطماطم lycopersicum Solanum.)(L من المحاصيل البستانية الغنية بالمركبات الحيوية مثل المركبات الفينولية
والفلافونويدات والليكوبين التي تعمل كمضادات أكسدة طبيعية. وللحصول على هذه المركبات الحيوية بصورة مثلى، يلزم استخدام
طريقة استخلاص فعالة وكفؤة. لذلك هدفت هذه الدراسة إلى تحسين ظروف الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية لثمار الطماطم
والتعرف على المركبات الحيوية الموجودة في المستخلص الناتج عن الظروف المثلى.
استخدمت هذه الدراسة طريقة الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية Assisted Ultrasonic) (Extraction
باستخدام منهجية سطح الاستجابة Surface Response) (Methodology بتصميم Design Behnken Box وشملت
المتغيرات التي تم تحسينها زمن الاستخلاص ۲۰)و ۳۵و ۵۰ دقيقة(، ودرجة حرارة الاستخلاص ٣٥) و ٥٠ و ٦٥ درجة مئوية(،
ونسبة المادة إلى المذيب ۱:۹) و ۱:۱۲ و ۱:۱۵غ مل( باستخدام الإيثانول ٩٦% كمذيب. أما المتغيرات التابعة فشملت نسبة
المردود، والنشاط المضاد للأكسدة بطريقة ICSo (DPPH (، ومحتوى الفينولات الكلي Phenolic Total) (Content باستخدام
طريقة Ciocalte-Folin كما تم تحليل المستخلص الأمثل باستخدام الاختبارات الكيميائية النباتية وتقنية .
أظهرت نتائج التحسين باستخدام function desirability أن ظروف الاستخلاص المثلى تم الحصول عليها عند زمن
استخلاص قدره ٤٤٠٦٨٤ دقيقة، ودرجة حرارة ٦٥ م، ونسبة مذيب إلى مادة ١:١٠غ مل، بقيمة كلية بلغت ٠٠٧٧٦. وفي
هذه الظروف، بلغ المردود الفعلي ۲۸٫۳۹ ، وبلغت قيمة النشاط المضاد للأكسدة (ICso (٧١٨٤ جزءا في المليون، مما يدل
على نشاط مضاد أكسدة قوي، كما بلغ محتوى الفينولات الكلي ۲۹٫۲۷ mg/ .GAE وأظهرت عملية التحقق من صحة
النموذج قيم خطأ منخفضة جدًا، بلغت ٦٣. % للمردود، و ۱٫۹۹ 50،IC% و%3,0TFK، مما يدل على أن نموذج رس م
صالح ودقيق. كما أظهرت الاختبارات الكيميائية النباتية أن مستخلص الإيثانول لثمار الطماطم يحتوي على الفينولات والتانينات
والفلافونويدات والتريتربينويدات والصابونينات، في حين كانت نتائج القلويدات والستيرويدات سلبية. أظهر تحليل MS-GC وجود
اختلاف في أنماط المركبات بين العينات غير المشتقة والعينات المشتقة، حيث تم التعرف على مركب ٦- هيدروكسي فلافانون في
العينة المشتقة. وينتمي هذا المركب إلى مجموعة الفلافونويدات، ويحتمل أن ميسه في النشاط المضاد للأكسدة للمستخلص