4
Hasil dan Pembahasan
Hasil dan pembahasan dari penelitian ini terdiri dari tiga bagian, yaitu karakterisasi elektroda, tahap pengukuran, dan uji keakuratan analisis. Karakterisasi elektroda terdiri dari penentuan puncak dari senyawa parasetamol dan penentuan kondisi optimum percobaan, seperti penentuan komposisi elektroda dan penentuan pH optimum. Tahap pengukuran terdiri dari penentuan kebolehulangan, uji linearitas kurva kalibrasi, dan penentuan limit deteksi. Keakuratan analisis diuji melalui penentuan persen perolehan kembali dari analisis larutan analit sampel yang telah diketahui konsentrasinya.
4.1
Karakterisasi Puncak Parasetamol
Elektroda pasta karbon termodifikasi pada penelitian ini dibandingkan dengan elektroda pasta karbon biasa. Pada Gambar 4.1 dapat dilihat voltamogram dari elektroda pasta karbon dibandingkan dengan elektroda pasta karbon yang telah dimodifikasi.
Elektroda Pasta Karbon Elektroda Biosensor
250 200 150
Arus (µA)
100 50 0 -50 -100 -150 -200 -0.2
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
E(V) vs Ag/AgCl
Gambar 4.1 Perbandingan elektroda pasta karbon dan elektroda biosensor Dari voltamogram yang didapat, terlihat bahwa pengukuran dengan menggunakan elektroda pasta karbon biasa tidak menunjukkan adanya puncak anodik maupun puncak katodik. Di
sisi lain, elektroda termodifikasi menunjukkan adanya puncak anodik dan katodik. Ini membuktikan adanya reaksi katalisis dari enzim yang mengoksidasi senyawa parasetamol menjadi senyawa benzoquinon. Kemudian terjadi reaksi reduksi balik pada potensial tertentu menjadi senyawa parasetamol.[Orlando dkk, 2001] Reaksi yang terjadi dapat dilihat pada Gambar 4.2.
Gambar 4.2 Reaksi yang terjadi
4.2
Penentuan Komposisi Elektroda
Komposisi elektroda dibuat bervariasi untuk mengetahui komposisi elektroda yang memberikan kinerja terbaik pada pengukuran analit. Zat yang divariasikan untuk penentuan komposisi elektroda adalah parafin padat, grafit, dan jaringan buah. Metode voltametri siklik digunakan untuk menganalisis komposisi optimum dari elektroda. Dari voltamogram yang dihasilkan, dipilih elektroda yang memiliki arus puncak reaksi oksidasi dan reduksi yang tinggi, sempit, serta mempunyai kebolehulangan yang baik. Pengukuran dilakukan pada berbagai konsentrasi untuk melihat adanya perbedaan tinggi puncak setiap bertambahnya konsentrasi. Selain itu, variasi konsentrasi ini juga digunakan untuk karakterisasi puncak parasetamol. Komposisi elektroda dan rentang konsentrasi pada penelitian ini dapat dilihat pada Tabel 4.1.
19
Tabel 4.1 Komposisi optimum elektroda Parameter Biosensor
Daerah Studi (%)
Komposisi Optimum (%)
Serbuk grafit
60-75
70
Parafin
10-20
15
Jaringan Buah
10-20
15 1,96x10-3M – 7,36x10-3M
Rentang Konsentrasi
Pengukuran dilakukan pada rentang potensial 0-1000 mV dengan laju selusur 100 mV/s. Dari hasil penelitian ini, komposisi optimum diperoleh pada komposisi 75 % serbuk grafit, 15 % parafin, dan 15% jaringan buah pisang atau alpukat. Elektroda dengan komposisi ini digunakan untuk pengukuran selanjutnya. Pada elektroda dengan menggunakan sensor buah alpukat, arus puncak untuk reaksi reduksi berada pada potensial 200 mV. Sedangkan dengan menggunakan sensor buah pisang, arus puncak untuk reaksi reduksi berada pada potensial 250 mV. Pada penelitian ini nilai potensial reduksi digunakan untuk penelitian selanjutnya, pada saat menggunakan metode kronoamperometri. Puncak reduksi untuk eletroda dengan menggunakan sensor buah alpukat dan buah pisang dapat dilihat pada Gambar 4.3 dan Gambar 4.4.
Blanko -3 1.96x10 M -3 3.80x10 M -3 4.71x10 M -3 5.61x10 M -3 6.50x10 M -3 7.36x10 M
250 200 150
Arus (µA)
100 50 0 -50 -100 -150 -200 -0.2
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
E(V) vs Ag/AgCl
Gambar 4.3 Voltamogram larutan parasetamol dalam berbagai konsentrasi yang diperoleh dengan elektroda pasta karbon yang dimodifikasi dengan buah alpukat
20
Blanko -3 1.96x10 M -3 2.91x10 M -3 3.80x10 M -3 4.71x10 M -3 5.61x10 M -3 6.50x10 M -3 7.36x10 M
70 60 50 40
Arus (µA)
30 20 10 0 -10 -20 -30 -40 -50 -60 -70 0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
E(V) vs Ag/AgCl
Gambar 4.4 Voltamogram larutan parasetamol dalam berbagai konsentrasi yang diperoleh dengan elektroda pasta karbon yang dimodifikasi dengan buah pisang
4.3
Penentuan pH optimum Buffer fosfat
Penentuan pH optimum buffer fosfat menggunakan teknik voltametri pulsa diferensial. Penentuan berdasarkan dari tinggi puncak dan bentuk puncak. Buffer fosfat yang digunakan pada percobaan ini berada pada rentang pH 6-7,5. Digunakan rentang pH tersebut, dikarenakan pH optimum untuk polifenol oksidase adalah 6-7. Hasil dari optimasi pH dari kedua elektroda biosensor ini, dapat dilihat pada Gambar 4.5.
21
pH 7.5 pH 7 pH 6.5 pH 6
20 15 10
Arus (µA)
5 0 -5 -10 -15 -20 -25 -0.4
-0.2
0.0
0.2
0.4
E(V) vs Ag/AgCl
Arus (µA)
A pH 7.5 pH 7 pH 6.5 pH 6
16 14 12 10 8 6 4 2 0 -2 -4 -6 -8 -10 -12 -14 -16 -18 -20 -0.4
-0.2
0.0
0.2
0.4
E(V) vs Ag/AgCl
B Gambar 4.5 Voltamogram pulsa diferensial larutan parasetamol 3,80x10-3M pada berbagai pH yang diperoleh dengan elektroda pasta karbon yang termodifikasi buah alpukat (A) dan pisang (B) Dapat dilihat dari voltamogram pada Gambar 4.5, pH optimum pengukuran adalah 7, karena bentuk puncak pada pH ini tinggi dan lebih sempit dari pH lainnya.
22
4.4
Kebolehulangan Pengukuran
Uji kebolehulangan pengukuran dilakukan untuk mengetahui konsistensi pengukuran dari elektroda tersebut. Pengukuran dilakukan sebanyak 20 kali pada larutan standar parasetamol 7,87x10-4M. Pengukuran ini dilakukan dengan metode kronoamperometri. Potensial tahap pertama yang digunakan adalah 0 mV, dan dijaga selama 60 detik. Potensial ini digunakan untuk mengakumulasikan senyawa benzoquinon pada permukaan elektroda. Setelah 60 detik, potensial langsung dirubah ke potensial reduksi dari analit tersebut. Potensial reduksi didapat dari analisis secara kualitatif dengan menggunakan voltametri siklik pada awal penelitian ini. Arus yang diperoleh pada metode ini adalah arus yang diukur pada detik ke 125 dimulai dari awal pengukuran Hasil pengukuran dari penentuan kebolehulangan untuk kedua biosensor dapat dilihat pada Tabel 4.2 dan Gambar 4.6. Untuk kurva uji kebolehulangan dapat dilihat pada Lampiran C. Tabel 4.2 Hasil pengukuran kebolehulangan Elektroda Termodifikasi Alpukat
Elektroda Termodifikasi Pisang
Pengukuran ke-
Puncak Arus (μA)
Pengukuran ke-
Puncak Arus (μA)
1
-2,99
1
-3,00
2
-3,11
2
-3,28
3
-2,98
3
-3,00
4
-3,27
4
-3,22
5
-3,27
5
-3,13
6
-3,27
6
-3,14
7
-3,25
7
-3,32
8
-3,16
8
-3,26
9
-3,26
9
-3,46
10
-3,24
10
-3,28
11
-3,19
11
-3,20
12
-3,24
12
-3,35
13
-3,09
13
-3,30
14
-3,13
14
-3,28
15
-3,38
15
-3,21
16
-3,16
16
-3,37
17
-3,16
17
-3,16
18
-2,97
18
-3,17
19
-3,16
19
-3,2
20
-3,10
20
-3,28
Rata-rata
-3,17
Rata-rata
-3,23
23
-2.0
-2.5
PunxK Arus (µA)
-3.0
-3.5
-4.0
-4.5
-5.0
-5.5 0
5
10
15
20
Pengukuran Ke
A -2.0
-2.5
Puncak Arus (µA)
-3.0
-3.5
-4.0
-4.5
-5.0
-5.5 0
5
10
15
20
Pengukuran ke-
B Gambar 4.6 Kebolehulangan pengukuran larutan parasetamol 7,87x10-4M dengan elektroda termodifikasi buah alpukat (A) dan Pisang (B)
Dari hasil pengukuran didapat nilai arus puncak rata-rata untuk elektroda termodifikasi buah alpukat adalah -3,17µA dengan standar deviasi relatifnya adalah 3,41%. Sedangkan untuk pengukuran dengan menggunakan elektroda termodifikasi buah pisang, didapat nilai arus
24
rata-rata -3,23µA dan nilai standar deviasi relatifnya adalah 3,50%. Dapat dikatakan bahwa kedua elektroda biosensor mempunyai kebolehulangan pengukuran yang hampir sama dan baik.
4.5
Kurva Kalibrasi dan Limit Deteksi
Penentuan kelinearan kurva kalibrasi dari masing-masing elektroda dilakukan dengan melakukan pengukuran larutan standar parasetamol dalam berbagai variasi konsentrasi. Rentang konsentrasi yang digunakan adalah 3,97x10-4M – 4,12x10-3M. Arus diukur dengan menggunakan teknik kronoamperometri dengan menggunakan potensial 0 mV untuk potensial
tahap
pertama
selama
60
detik.
Potensial
tersebut
digunakan
untuk
mengakumulasikan senyawa benzoquinon hasil oksidasi dari senyawa parasetamol pada permukaan elektroda. Setelah 60 detik, potensial langsung dirubah ke potensial reduksi dari analit tersebut, yaitu 200mV untuk elektroda termodifikasi buah alpukat dan 250 mV untuk elektroda termodifikasi buah pisang. Arus yang terukur pada detik ke 125 (dimulai dari awal pengukuran) diambil untuk membuat kurva kalibrasi ini. Kurva kalibrasi untuk kedua biosensor ini dapat dilihat pada Gambar 4.7 dan Gambar 4.8.
10 9 8
Puncak Arus (µA)
7 6 5 4
y = 1,2453x10 2 R = 0,9912
3 2
-6
+ 0,0019x
1 0 0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
Konsentrasi (mM)
Gambar 4.7 Kurva kalibrasi elektroda pasta karbon termodifikasi alpukat
25
10 9 8
Puncak Arus (µA)
7 6 5
y = 1,8265x10-6 + 0.0018x R2 = 0,9956
4 3 2 1 0 0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
Konsentrasi (mM)
Gambar 4.8 Kurva kalibrasi elektroda pasta karbon termodifikasi pisang Kelinearan kurva kalibrasi parasetmol yang diperoleh dengan kedua biosensor sangat baik, seperti yang ditunjukkan oleh nilai koefisien korelasinya. Namun sayangnya tidak melalui titik [0,0]. Limit deteksi ditentukan untuk mengetahui batas konsentrasi terkecil yang masih memberikan sinyal pada elektroda kerja. Limit deteksi ditentukan dari persamaan garis kurva kalibrasi. Persamaan garis umumnya mempunyai rumus :
y = (a ± δ a ) + (bx ± δ b )
(9)
Persamaan garis untuk kurva kalibrasi parasetamol dengan elektroda termodifikasi buah alpukat dan buah pisang berturut-turut adalah:
y = (1,2453x10-6 ± 1,1193x10-7) + (0,0019x ± 4,5747x10-5) y = (1,8265x10-6 ± 1,1163x10-7) + (0,0018x ± 4,2802x10-5) Limit deteksi dapat ditentukan melalui persamaan berikut :
LD =
3 xδ a b
(10)
Dari persamaan tersebut, limit deteksi untuk elektroda termodifikasi buah alpukat adalah 1,89x10-4M, sedangkan untuk elektroda termodifikasi buah pisang adalah 1,81x10-4M. Limit deteksi dari kedua elektroda tersebut tidak berbeda jauh.
26
4.6
Penentuan Persen Perolehan Kembali
Penentuan persen perolehan kembali dilakukan untuk menguji keakuratan analisis dari elektroda yang dibuat. Penentuan persen perolehan kembali dilakukan dengan cara mengukur suatu sampel parasetamol yang telah diketahui konsentrasinya. Kemudian arus yang terukur pada sampel tersebut dimasukkan ke persamaan kurva kalibrasi untuk menentukan konsentrasinya. Konsentrasi yang didapat dari persamaan garis dibandingkan dengan konsentrasi sebenarnya. Hasil pengukuran untuk penentuan persen perolehan kembali dapat dilihat pada Tabel 4.3 Tabel 4.3 Hasil pengukuran persen perolehan kembali Parasetamol Sampel ke
Konsentrasi
Konsentrasi
% Perolehan
Sebenarnya (M)
Terukur (M)
kembali
1 (buah alpukat)
4,950x10-4
5,555 x10-4
112,22%
2 (buah alpukat)
3,007x10-3
3,127 x10-3
103,99%
3 (buah pisang)
4,950x10-4
4,785 x10-4
96,66%
4 (buah pisang)
3,007x10-3
2,995x10-3
99,60%
Pada konsentrasi 4,95x10-4M, nilai persen perolehan kembali untuk elektroda termodifikasi buah alpukat jauh dari nilai 100%. Sedangkan untuk elektroda termodifikasi buah pisang, nilai persen perolehan kembali mendekati nilai 100%. Ini menunjukkan untuk pengukuran konsentrasi yang kecil (rentang 3,97x10-4M – 7,86x10-4M), elektroda termodifikasi buah pisang memiliki akurasi analisis yang lebih baik.
27
