•.•

Sintesis dan Karakterisasi Squalene-TMPT Basil Iradiasi (Erizal)

SINTESIS DAN KARAKTERISASI SQUALENE-TMPT BASILIRADIASI GAMMA

ErizalPuslitbang Teknologi Isotop dan Radiasi (P3TIR) - BATAN

Jl. Onere Ps. Jumat PO BOX 7002, Jakarta 12070

ABSTRAK

SINTESIS DAN KARAKTERISASISQUALENE-TMPTHASIL IRADIASI. Dalam kerangka mengatasimasalah dalam penanganan bahan Qalam bentuk minyak telah dilakukan sintesis squalene menjadi serbuk denganproses iradiasi. Squalene dalam bentuk minyak telah disintesis dengan trimetilol propane trimetakrilat (TMPT)menjadi bentuk padat menggunakan proses iradiasi, dan sifat fisiko-kimianya dilakukan karakterisasi. Minyaksqualene hasil ekstrak hati ikan hiu dicampur dengan TMPT pada komposisi; 3: I ;3:0.8: 3:0.6: 3:0.4: dan 3:0.2 (bib)dan dihomogenkan . Kemudian diiradiasi dengan sinar gamma pada dosis 0 kGy :20 kGy :30 kGy dan 40 kGy( laju dosis 10 kGy/jam). Produk yang dihasilkan berupa serbuk bewama putih, dan hasil evaluasi menunjukkaniradiasi dapat mensintesis campuran squalene-TMPTyang ditunjukkan dengan naiknya fraksi padatan, viskosistasdan titik leleh dengan naiknya dosis hingga 40 kGy, serta ditunjang dengan timbulnya puncak baru gugus fungsiester (C-O~O-R) pada spektrum IR pad a daerah 1735-1750 em-I.

Kata kunci: Squalene, TMPT, iradiasi, Squalene-TMPTpadat

ABSTRACT

SYNTHESIS AND CHARACTERIZATION SQUALENE- TMPT PRODUCED BY RADIATION. In thepurpose for handling of oils, the oil of squalene has been synthesis by irradiation to be powder fonn. The naturalpolymer of squalene oil has been synthesis to be solid fonn with trimethyl propane trimethacylate (TMPT) byradiation induced, and its physico-chemical have been characterization. Squalene oil of shark was mixed with

trimethyl Rrop~anetri~t!tacrylate (TMPT) in the compositions of; 3: 1;3:0.8: 3:0.6: 3: 0.4: and 3:0.2 (w/w), homogenized.Themixture then was irradiate<fby gamma rays at the doses of 0 : 20: 30 and 40 kGy (dose rate 10 kGy/h) Theirradiated products was in the white powder fonn, and after evaluation was found that irradiation can be used toprepared squalene- TMPT shown by increasing irradiation dose up to 40 kGy, the solid fraction, viscosity, meltingpoint increase and new peak appear of ester group (C-O-O-R) in the infra red spectra at 1735-1750 cm·1.

Key words: Squalene, TMPT, iradiation, Squalene- TMPT solid

PENDAHULUAN

Squalene merupakan salah satu jenispolimer alam yang sebagian besar ban yakterdapat pada hati ikan hiu. Pada umumnyasqualene banyak digunakan dalam industrikesehatan/farmasi sebagai food supplement,penyembuh luka, penghalus kulit, pelembab(emollient), pelindung kulit dari sengatanmatahari, dan mencegah penyakit kanker.Beberapa sifat yang menonjol lainnya darisqualene seperti tidak toksis dan tidakmemberikan efek samping, dapat mengikatkelebihanlakumulasi obat non polar dalam tubuh,dapat mengurangi pertumbuhan tumor dandapat berfungsi sebagai pelindung pengaruh

radiasi [1-8]. Ditinjau dari struktur kimianya(Gambar 1), squalene merupakan triterpenoiddengan 6 buah ikatan rangkap yang terisolasiyang relatiftidak stabil yang mudah teroksidasi,sehingga mudah membentuk padatan polimer.

Gambar I. Struktur kimia squalene

Hal ini merupakan salah satu masalahdalam penyimpanansqualene, disamping masalahtransportasinya khususnya bagi produk -produkdalam bentuk minyak. Oleh karena itu,dalam penelitian ini akan dilakukan penelitian .

105

Prosiding Simposium Nasional Polimer V

sintesis squalene menjadi bentuk padatdengan reaksi TMPT menggunakanmetode iradiasi. Squalene yang ditinjau daristrukturkimianyamempunyai ikatanrangkapyangrelatif peka terhadap pengaruh iradiasimembentuk radikal dan TMPT merupakanderivat trigliserida yang merupakan crosslinker(pengikat silang) yang sangat mudah membentukradikal jika dipapari iradiasi. Jika kedua senyawaini diiradiasi bersama-sama pada komposisitertentu akan bereaksi satu dengan lainnyamembentuk suatu senyawa baru dalambentuk padat

METODEPERCOBAAN

Bahan

Squalene hasil ektraksi ikan hiu dengankadar 98 % diperoleh dari PT Skyline Kumia,Indonesia. Trimetil propan Triakrilat (TMPT)buatan, Jepang. Pereaksi lainnya dengan kualitaspure analisys

Alat

Alatyangdipakai dalam penelitianiniuntukanalisis perubahan struktur kimia senyawadigunakan Spektrometer Infi-aMerah Shimadzu,buatan Jepang; Alat ini sebelum digunakan untukanalisis bahan hasil iradiasi, dilakukan kalibrasispektrum IR menggunakan plastik polistirena .Untuk analisis titik leleh dari bahan hasil iradiasi

digunakan Differential Thermal Analyzer (DTA)buatan, yang telah dikalibrasi dengan Untukiradiasi bahan digunakan sumber iradiasi gammaIRKA dan pengujian dosis iradiasi digunakandosimeter Frieke

Cara Kerja

Minyak squalene dicampurkan denganTMPTpadakomposisi: 3:1;3:0.8: 3:0.6: 3:0.4:dan 3:0.2 (b/b) dalam botol ukuran 5 ml,selanjutnya dihomogenkan. Kemudian diiradiasidengan sinar gamma pada dosis 0 kGy, 20 kGy,30 kGy clan40 kGy (laju dosis 10 kGy/jam) padasuhu kamar. Fungsi iradiasi dalam penlitian iniadalah untuk menginduksi terbentuknyaradikal-radikal bebas baik dari squalene maupunTMPT, sehingga didapatkan senyawa baru.

106

ISSN 14/0-8720

Pada penelitian ini diperoleh produk padatanberwama putih.

Pengujian Fraksi Padatan

Sejumlah produk hasil iradiasi yang

berbentuk padatan (W 0) dalam kawat kasaukuran 300 mesh dimasukkan kedalam pelarutmetanol, direndam selama 24 jam untukmenghilangkan squalene, TMPT clanbagian darizat-zat hasil reaksi yang tidak bereaksi .Kemudiankasa yang mengandung produk yang tidaklarut(W), dikeringkan hingga berat konstan, danditimbang. Fraksi padatan dihitung berdasarkanpersamaan berikut :

Fraksipadatan =W/W X 100% (1)

Wo = Berat awal produk hasil iradiasiW = Berat akhir produk hasil iradiasi

Pengujian Titik Leleh

Pengujian titik leleh dari produk hasiliradiasi digunakan alat Diferential ThermalAnlayzer (DTA), Du Pont, 9900 Computer/Thermal Analyzer 0,1 g produk hasil sintesisdimasukkan ke dalam cawan alumunium,selanjutnya dipanaskan pada kisaran suhu 50°Csampai dengan 400°C.

Pengujian Berat Molekul

Pengujian berat molekul produk yangdihasilkan diuji berdasarkan viskositas metodeOswald. 0,1 g produk hasil sintesis pada dosis2Q-kGy, 30 kGy dan 40 kGy dilarutkan dalampelarut tetra hidrofuran. Viskositas [TJ]spesifikpelarut, viskositas [TJ]reduksi , viskositas [TJ]intrinsik yang diukur pada suhu 30°C. PekeIjaandilakukan triplo. Kemudian berat molekul dariproduk ditentukan berdasarkan persamaanMark-Houwink-Sakurada sebagai berikut:

[TJ]=K Mya (2)

dimana, [TJ] = viskositas, K = konstanta

dari larutan polimer, Mya = BM rata-ratapolimer.Dengan perkataan lain viskositas larutanpolimer berbanding lurus dengan berat molekulrata-ratanya, sehingga perubahan dari viskositaslarutan berkaitan erat dengan perubahan

Sintesis dan Karakterisasi Squalene-TMPT Hasillradiasi (Erizal)

Gombar 3. Struktur molekul TMPT

pH3CH2 --OCC=CH

II°CH3I

CH3CH2---\C-CH2---01IC=CH

°CH3

H2---O-cd=CHII°

hal ini mungkin· disebabkan disampingterbentuknya padatan yang tidak lamt pada reaksi

squalene dengan TMPT terbentuk pulasenyawa-senyawa homopolimer, monomer baiksqualene maupun TMPT dan peroksida yanglamt, reaksi-reaksi yang mungkin terjadi pada

sintesis squalene- TMPT dapat dijelaskan denganreaksi sebagai besikut :Reaksi Inisiasi

__ • RMo (2)2. R 0 + M

1. R ~ R 0 + HO (1)

Pada reaksi tahap 1, teIjadi pembentukkan radikaldari TMPT dalam hal ini ditulis sebagai R dan

squalene sebagai M, hal disebabkan karenaTMPT (struktur molekul pada Gambar 2)dengan adanya gugus karbonil ( C=O) yang

bersifat menarik elektron yang mengakibatkan

pembentukan radikal pada ikatan rangkapnyarelatif lebih mudah dibandingkan squalene(Gambar 1) yang mempunyai ikatan konyugasiyang terisolasi.

Selanjutnya TMPTradikal (R 0) bereaksi dengansqualene (M) membentuk senyawa RMO

Kemudian reaksi ini berlanjut sebagai reaksipertumbuhan (reaksi 3) yang menunjukkan

kelangsungan proses reaksi denganketersediaannya jumlah monomer dari squalene.Reaksi ini akan terus berlangsung selama

jumlah monomer (squalene) masih tersediadalam sistem, dan reaksi ini akan berakhir

(terminasi) jika dua jenis radikal bergabung(reaksi 4) atau radiakl tersebut mengalami rekasi

degradasi (reaksi 5)

Fraksi Padatan

Pada Gambar 1 disajikan hubungan antara

dosis iradiasi terhadap persen fraksi padatan yangdiperoleh hasil sinteiis iradiasi senyawa squalenedengan TMPT. Terlihat bahwa dengan naiknyadosis iradiasi hingga 40 kGy dan naiknyakonsentrasi TMPT, fraksi padatan dari produk

yang dihasilkan dari sintesis squalene- TMPT naikhingga 98 %.

Pada sintesis suatu senyawa pada umumnya

tidak diperoleh hasil maksimum 100 %, karenadipengaruhi oleh dosis yang dipakai dan strukturmolekul dan konsentrasi bahan yang digunakan.Pada sintesis squalene- TMPTtidak dieapainya

nilai maksimum fraksi padatan hingga 100 %,

HASIL DAN PEMBAHASAN

Dosis (kGy)

Gambar 2. Hubungan dosis iradiasi terhadapfraksi padatan dari squalene- TMPThasil iradiasidosis 20 kGy, 30 kGy dan 40 kGy.

berat molekul rata-rata. Dari hasil perhitungandiperolehnilai [11] =43,634, adari tetrahidrofuranberdasarkan literatur = 0,8, dan nilai

K =4,3 10-3 (literatur dengan senyawa metakrilatsebagai acuan). Dengan memasukan nilai tersebutkedalam persamaan 2 diperoleh nilai beratmolekul dari produk.

Pengukuran Infta Merah

Penguj ian spektra infra merah ini

dimaksudkan untuk menganaljsis kemungkinanterbentuknya gugus-gugus fungsi bam padaproduk hasil sintesis akibat pengaruh iradiasi.Produk hasil sintesis dalam bentuk serbuk,

minyak squalene, TMPT dilakukan analisis

spektrum Infra merah pada daerah bilangangelombang 0-4000 em1 menggunakan FT-IR,

buatan SHIMADZU, Jepang.

~ 120

~ 100 .~ -.-3:0,2

~ 80 : : ....• 3:0.4"C 60! 40 -.- 3:0,6

.:1 20 3:0,8os

.t 0 0 -.-3:1,0o 20 40 6 L- _

107

Prosiding Simposium Nasional Polimer V ISSN 1410-8720

Tabel 1. Berat molekul senyawa-senyawa yangdihasilkan hasH iradiasi squalene- TMPT

Dosis iradiasiBerat molekul

(kGy)(gr/mol)

20

136.556,68

30

153.444,28

40

168.576,66

Mekanisme reaksi yang terjadi padapenggunaan radiasi polirnerisasi pada umumnyaadalah reaksi radikal yang dapat diuraikan atasreaksi inisiasi,propagasi, dan terminasi (9). Padareaksi inisiasi terjadi awal pembentukkan radikalakibat induksi radiasi pada zat-zat yang terdapatdalam sistem. Selanjutnya, pada tahap propagasiterjadi reaksi baik antar molekul radikalmaupun inter molekul membentuk senyawabarn yang masih bersifat radikal. Kemudian,reaksi ini berlangsung, sehingga suatu saatberhenti membentuk suatu senyawa bamyang stabil (reaksi ini disebut sebagai reaksiterminasi). Reaksi terminasi ini berhenti dapit

terjadi sebagai akibat reaksi ~~ling)

4. R(M)MO + R(M)MO • R(M)M(M)MR. (4)

5. R(M)Mo + R(M)MO ---+ R(M)MOH + R(M)MoH (5)

Walaupunkedua reaksi tenninasi prosesnyacukupberbeda,ha1iriiakanmempengaruhi beratmolekulsenyawa yang dihasilkan.

Berat Molekul

Untuk menguji mengenai pengaruh iradiasipada sintesis squalene-TMPT dilakukanpengamatan berat molekul dari produk yangdiperoleh berdasarkan metode pengujianviskositas. Hasil dari pengujian disajikan diTabel 1. Terlihat bahwa dengan naiknya dosisiradiasi hingga 40 kGy, berat molekul produkhasil sintesis naik dengan naiknya dosis iradiasi.Hal ini menunjukkan bahwa pada sintesissqualene- TMPT terjadi reaksi kopolimerisasiyang mungkin terjadi secara random atau reaksiikatan silang.

lI

iIIIi

~UlI.tlft ~".D'

1"'.nI;l1C

L.-o.-.o. ------'lall." nD.08

Suhu (UC)

A

UTA

.v

11.1;-'--- -Iii

n III:L

ii

I·'0.DU~-L--_-.1

'.no t ".eft

(penggabungan) atau disproporsionasi(penguraian) tergantung pada kstabilansenyawa antara yang terbentuk. Berat molekuldari senyawa-senyawa yang terbentukpada reaksi ini dapat mencapai nilai hinggajutaan, danrelatifesukardikontrol.Hal inimungkinyang menyebabkan dengan naiknya dosis iradiasi

hingga 40 kGy, berat molekul senyawa yangterbentuk akibat sintesis squalene dengan TMPTnaik atau sebab lain yang perlu diteliti lebih lanjut.

Titik Leleh

Pengujian titik leleh dari produk yangdihasilkan sintesis squalene-TMPT disajikanpada Gambar 4a, Gambar 4b, dan Gambar 4c.Terlihat bahwa dengan naiknya dosis iradiasititik leleh dari senyawa yang terbentuk naikdengan naiknya dosis iradiasi. Titik leleh sangaterat kaitannya dengan berat molekul senyawa,pada umumnya titik leleh senyawa berbandinglurns dengan berat molekulnya. Seperti hal yangdiperoleh dari hasil penelitian ini yaitu bahwanaiknya dosis iradiasi hingga 40 kGymenyebabkan naiknya berat molekul produkyang dihasilkan, Hal ini mungkin menyebabkannaiknya dosis iradiasi, titik leleh produk yangdihasilkan sintesis squalene- TMPT naik dengannaiknya dosis iradiasi atau hallain yang perluditelitilebihlanjut.

Spektrum Infra Merah

Untuk menguji kemungkinan terjadinyareaksi squalene dengan TMPT pada prosesiradiasi sehingga terbentuknya suatu produkbarn dilakukan uji perubahan spektrum inframerah dari produk yang dihasilkan (Gambar 5a,Gambar 5b dan Gambar 5c ) serta hasil analisis

• RMMo (3)

Reaksi tenninasi

Reaksi pertumbuhan

3. RMO +M

108

Sintesis dan Karakterisasi Squalene-TMPT Basil lradiasi (Erizal)

Suhu ("C)

Gambar 4. Spektrum titik leleh squalene-TMPThasH iradiasi pada dosis

...:",.--. ---- - --------

I~I~ ~.hJ

I

orA.v

IO.OOf -

r'~C l,... -~ ~UU3C

I

gugus-gugus fungsi disajikan di Tabel2. Terlihatbahwa gugus-gugus fungsi squalene yangterdiri daripada ikatan rangkap pada daerah

3030,2 em-Idan 1667 em-I dan gugus CH2, CH3serta gugus CH berturut-turut padadaerah bilangan gelombang 2920, 2 em-I dan2885,4 em-I. Gugus-gugus fungsi TMPTterlihatpula pada daerah bilangan gelombang yang relatifsarna dengan squalene, disertai timbulnya gugusfungsi ester (C-O-O-) pada daerah bilangangelombang pada daerah 1737,7 em-I. Setelahsqualene dan TMPT direaksikan denganproses iradiasi, terlihat bahwa pada spektrumsqualene- TMPT hasil iradiasi dosis 20 kGy,30 kGy dan 40 kGy diperoleh puneak barn padadaerah bilangan gelombang 1735-1750em-I.yangmerupakan karakteristik gugus fungsi ester( CO-O-) yang berasal dari TMPT. Hal inimenunjukkan bahwa senyawa barn telah terikatTMPT.

I:XJsislradiasi PuncakDIerah bilanganldentifikasi

(kGy)(em-I)GeloITbang(em-1)Gugu<;Fung;i

3030,2

3010-3040C=C-H0

1667,31600-1700C=C-H

(squalen)2920,22850-2960Q-\zdan Q-\)

2885,4

2880-2890C-H

3031,2

3010-3040C=C-H0

1667,31600-1700C=C-H

2920,2

2850-2%0Q-\zdan Q-\)(1MIYf )

28852880-2890C-H

1737,7

1735-1750-CO-O-

--3010-3040C=C-H

201667,31600-1700C=C-H

(Squalen-1MP1)2916,92850-2960Q-\zdan GI)- 2880-2890C-H

1737,7

1735-1750-CO-O-

--3010-3040C=C-H

30

--1600-1700C=C-H

(Squa1en-1MP1)2916,62850-2%0aIzdan GI)-- 2880-2890C-H

1735.31735-1750-CO-O--- 3010-3040C=C-H

40

-1600- 1700C=C-H

(Squalen- Th1Pl)

29182850-2960aIzdan GI)--- 2880-2890C-H

1738,3

1735-1750-CO-O-

Bilangan gelombang (em-')

Tabel2. Gugus fungsi squalene-TMPT hasH iradiasidibandingkan squalene sebelum iradiasi.

yang dihasilkan dalam bentuk padatan berwamaputih. Naiknya dosis iraiasi hingga 40 kGy,beratmolekulproduk yang dihasilkannaik yangberkisar

tiJ

~OQ.IO,

300.11

,iIi~.---.L..I :••..ca

111.10 001.11

C

,lOO.OO

B

,III."

Suhu ("C)

,101.10

,•••.•• 0

,!I

'1~.oIlL1.00

,!I

-11.1.1....I."

KESIMPULAN DAN SARAN

Dari hasil penelitian dapatlah disimpulkanyaitu bahwa squalene dapat disintesis denganTMPT menggunakan iradiasi, dengan produk

109

Prosiding Simposium Nasional Polimer V

1­'"1"­

~il-l:;j-

.E .I.E ,

~i U \!~, ~ iL.~._::_----~

Bilangan gelombang (em"')

J•

J·-···_··iii .•·••···';i-=-a.-c-=-~=-;:~-=-=-::-

Bilangan gelombang (em"')

:;j iiiii.E 1e eo!

~j~ 1 '

, .J •

1 ~ ! I\-~-o.;:•...::-=~:- _-;.._ ~101= _ •••• -=-=-=­

Bilangan gel om bang (em"')

Gambar 5. Spektrum Infl-a merah Squalen -TMPThasil iradiasi pad a dosis :A) Squalene (0 kGy) B) TMPT (0 kGy)C) 20 kGy D) 30 kGy E) 40 kGy

dari 136.556,68 hingga 168.576,66 yang disertainaiknya titik leleh dari 178,22 hingga 193,64 0c.Pada pengujian spektrum infra merah terlihatadanya puncak baru yang timbul pada daerah1735-1750 cm·l yang menunjukkan terjadinyareaksi antarasqualene dengan TMPT.

SARAN

Sehubungan dengan diduganya TMPTyang bersifat racun, walaupun TMPT setelahiradiasi bereaksi dengan squalene yangdiperkirakan efek sifat racunnnya telah hilang,perlu dilakukan uji klinis terhadap produk ini.

UCAPAN TERIMAKASIH

Ucapan terimakasih disampaikan pad aBPk. BillyGan dari PT.Skyline Kumia yang telah

110

ISSN 1410-8720

memberikan sample squalene serta rekan-reakan

di IRKA yang telah membantu iradiasi sample.

DAFfARPUSTAKA

[1]. KOHNO,Y., EGAWA,Y., ITOH,S., et aI.,Kinetic Study of Quenching Reaction ofSinglet and Scavenging Reaction of FreeRadical by Squalene in-n-Butanol, BiochimBiophys Acta, 1256 (1995) 52-56

[2]. ERIZAL, Pengaruh lradiasi Gamma padaKarakteristik Squalen, Akandipublikasikan, Jakarta (2005)

[3]. KAMIMURA,H.KOGA,N., OGURI,K.,YOSHIMURA,H., Enhanced EliminationOf Theophyline, Phenorbarbital andStrychnine from the Bodies of Ratsand Miceby Squalene Treatment,J Pharmacobiodyn 15 (1992) 215

[4]. RICHTER,E.,FICHTL,B., SCHAFER,S.G, Effect ofDietaryparaffin, Squalene andSucrose Polyester on Residue Dispositionand Elimination ofHexachloro-Benzene in

Rats, Chem.Biol.Jnteract 40 (1982) 335[5]. RICHTER,E., SCHAFFER,S.G.,Effectof

Squalene on Hexachlorobenzene (HCB)Concentration in Tissues of Mice,J Environ. Sci. Helath 17 (1982) 195

[6]. NEWMARK,H.L. Squalene, Olive Oil, andCancer Risk: a Review and Hypothesis,Cancer Epidemiol Biomarker Prev 6(1997) 1101

[7]. RA,C.V.,NEWMARK,H.L. REDDY,B.S.,Chemopreventive of Squalene on ColonCancer, Nutr.Cancer 5 (1983) 187

[8]. DESAI,K.N,WEI,H, LAMARTINIERE,C.A., The Preventive and TherapeuticPotential of the Squalene-ContainingCompound, Roidex, on Tumor Promotionand Regression, Cancer Lett 101 (1996)93

[9]. FAN,S.R., HO,LC., YEOH,F.L. et all,Squalene Inhibits Sodium Arsenite-InducedSister Chromatic Exchanges andMicronuc1eic in Chinese Harmster Ovary­KI Cells, Mutat Res. 368 (1996) 165

[1O].CHARLESBY, A., Atomic Radiation andPolymers, Pergamon Press(1960)