DAFTAR ISI
Kata pengantar ............................................................................................................... Daftar Isi ........................................................................................................................
Judul Makalah
i ii
Hal
Literasi Kimia untuk Mendukung Penerapan Kurikulum Sekolah Menengah dalam Pembelajaran Kimia. Muhamad A. Martoprawiro
1 - 24
Intergrasi Nilai- nilai Islam dalam Pembelajaran Sains. Yusny Saby
25 - 33
Penerapan Metode Eksperimen Titrasi Asam Basa Berbasis Kontekstual Terhadap Motivasi Dan Hasil Belajar Siswa Kelas XI SMA Negeri 7 Banda Aceh. Adlim, Latifah Hanum, dan Anugrah Didin Mustofa
34 – 45
Pengembangan Media Interaktif Berbasis Microsoft Excel Pada Materi Elektrolisis. Ibnu Khaldun, Rusman, dan Rara Gustiana
46 – 53
Pemberian Ekstrak Lidah Buaya (Alo Vera. L) Untuk Penurunan Kadar Glukosa Darah Tikus Hiperglikemik. Safrida, Abdullah, Mustafa Sabri, dan Irdalisa Perancangan Media Chemopoly Game Pada Materi Koloid. Sri Adelila Sari, M. Hasan dan Farah Meutia
54 – 57
Analisis Hasil Ujian Nasional Mata Pelajaran Kimia Berdasarkan Standar Kompetensi Dan Kompetensi Dasar Di Kabupaten Pidie. M. Nasir
64 – 80
Pengembangan Lembar Kerja Siswa (LKS) Berbasis Pendekatan Saintifik Pada Materi Hukum-Hukum Dasar Kimia Di Sma Kotamadia Banda Aceh. Zarlaida Fitri, Ade Ismayani, dan Candra Rahmat Sanjaya
81 – 101
Hubungan Antara Kemampuan Memori Siswa Dengan Hasil Belajar Pada Materi Senyawa Hidrokarbon (Studi Kasus Di Kelas X-3 MAN Model Banda Aceh Tahun Ajaran 2013-2014). Asmaul Istiqomah, Rusman, dan Muhammad Nazar
102 – 107
Penerapan Media Powerpoint Berbasis Joyful Learning Terhadap Hasil Belajar Pada Materi Hidrolisis Garam Kelas Xi Sman 2 Banda Aceh. Erlidawati, Sri Adelila Sari, dan Syarifah Asyura
108 – 113
Isolasi Dan Identifikasi Kadar Kafein Beberapa Varietas Kopi Arabika (Coffea Arabica) Yang Tumbuh Di Aceh Tengah. Muhammad Nazar dan Anugrah Didin Mustofa
115 – 119
Pengembangan LKS Berbasis Inkuiri Materi Laju Reaksi Pada Siswa Sman 10 Fajar Harapan Dan Bimbel Alumni Aceh. Habibati dan Tikarahayu Putri Pengembangan Media Simulasi Laboratorium Virtual Pada Materi High Performance Liquid Cromatogrphy (HPLC). Ade Ismayani
120 – 131
ii
58 – 63
132 – 134
Pengembangan Media Audio Visual Tentang Karakteristik Dan Klasifikasi Koloid Sebagai Media Pembelajaran Mandiri Bagi Siswa SMA/MA Kelas XI Semester 2. Anjar Purba Asmara, Heru Pratomo Al, dan Suwardi
135 - 142
Pengaruh Diameter Pipa Dan Perbandingan Panjang Pipa Yang Tercelup Di Dalam Fluida Pada Sifon Menggunakan Single Fluid Volume Element (SFVE). Nurhayati, S. Viridi, F. P. Zen, F. D. E. Latief, Novitrian dan W. Hi dayat
143 - 152
Penerapan Model Pembelajaran Quantum Tipe VAK (Visual Audiotory Kinesthetic) Untuk Meningkatkan Hasil Belajar Siswa Kelas Xi Ia4 Sma Negeri 8 Banda Aceh Pada Materi Hidrolisis Garam. Sitti Hasnidar
153- 162
Pengembangan Media Pembelajaran Interaktif Berbasis Microsoft Excel Pada Materi Titrasi Asam Basa Untuk Meningkatkan Ketrampilan Proses Siswa Sman 2 Banda Aceh. Nilawati, Ibnu Khaldun, dan M. Hasan
163 - 171
Penerapan Media Pembelajaran Interaktif Berbasis Microsoft Excel Pada Materi Titrasi Asam Basa Untuk Meningkatkan Pemahaman Konsep Dan Mengidentifikasi Miskonsepsi Siswa SMAN 2 Banda Aceh. Nurhafidhah, Ibnu Khaldun, dan Marlina
172- 180
Pemahaman Konseptual Dan Algoritmik Siswa Kelas XII-IPA Akselerasi Dengan Kelas XII-IPA Reguler Di SMAN Modal Bangsa Aceh Besar Pada Materi Stoikiometri Tahun Pelajaran 2013/2014. Rahmad Rizki Fazli, Sri Adelila Sari, dan Rusman
181- 184
Analisis Butir Soal Ujian Tengah Semester Mata Pelajaran Kimia Di Kelas XI Sma Negeri 2 Banda Aceh. Mellya Ernita, M. Nasir Mara, dan Zarlaida Fitri
185 - 192
Penerapan Metode Mind Mapping Berbasis Media Mindjet Mindmanager Terhadap Hasil Belajar Siswa Pada Materi Hidrolisis Garam Di SMA Negeri 4 Kota Banda Aceh. Annisa Istiqamah, Sri Adelila Sari, dan Muhammad Nazar
193 - 198
iii
ISOLASI DAN IDENTIFIKASI KADAR KAFEIN BEBERAPA VARIETAS KOPI ARABIKA (COFFEA ARABICA) YANG TUMBUH DI ACEH TENGAH Muhammad Nazar, Anugrah Didin Mustofa Program Studi Pendidikan Kimia FKIP Universitas Syiah Kuala, Darussalam Banda Aceh 23111
ABSTRAK Kopi merupakan komoditas unggulan Aceh yang menjadi ciri khas daerah ini. Tim-Tim dan Ateng merupakan beberapa varietas kopi Arabika unggulan Aceh yang berasal dari dataran tinggi Gayo dan Takengon Kabupaten Aceh Tengah. Minimnya penelitian mengenai kadar kafein di dalam kopi Aceh mengakibatkan informasi mengenai kandungan kafein sulit didapatkan. Menurut SNI batas maksimum kafein dikonsumsi baik secara langsung maupun tercampur didalam makanan atau minuman adalah 150 mg/hari atau 50 mg/sajian. Perlu upaya untuk mengatasi masalah ini dengan cara menentukan kadar kafein pada kopi Aceh. Dalam penelitian ini, kafein pada kopi Aceh ditentukan denan cara mengisolasi kafein dari kopi yang kemudian dilanjutkan dengan proses identifikasi guna menentukan kadar kafein yang terkandung di dalam kopi Aceh. Dari penelitian, didapatkan kadar kafein pada kopi Tim-Tim 0,79% dan pada kopi Ateng 0,86%. Kata kunci: kopi, kafein, isolasi, identifikasi
PENDAHULUAN Kafein merupakan metabolit sekunder golongan alkaloid yang terdapat secara alami pada kopi, teh dan coklat. Selain terdapat secara alami, kafein juga sering ditambahkan kedalam beberapa minuman berenergi serta beberapa obat-obatan. Kafein memiliki nama lain kofein, tein, dan 1,3,7trimethylxanthine. Kafein sangat larut didalam air panas, larut sedikit didalam aseton dan air dingin serta sangat larut didalam dietil eter. Ekastraksi dan Isolasi kafein pertama sekali dilakukan tahun 1819 oleh kimiawan Jerman Feriedrich Ferdinand Runge (Soraya, 2008). Menurut Badan Koordinasi Penanaman Modal (BKPN,2012) tahun 2012, komoditas unggulan di Aceh dari sektor perkebunan adalah Kopi. Berdasarkan jenisnya, kopi dibagi menjadi jenis arabika dan robusta. Kopi jenis arabika tumbuh pada dataran tinggi dengan ketinggian antara 1000–2000 m sedangkan jenis robusta tumbuh di dataran rendah antara 400–700 m. Kopi unggulan jenis arabika Aceh yang terkenal adalah varietas Tim-Tim dan Ateng yang berasal dari dataran tingi gayo dan takengon kabupaten Aceh Tengah. Kadar kafein biji kopi Arabika umumnya berkisar 1,2% sedangkan kadar kafein biji kopi robusta umumnya berkisar 2,2% (Erdiansyah, 2012). Kopi digemari oleh masyarakat bukan hanya karena memiliki cita rasa yang khas, namun kopi juga memiliki banyak manfaat. Manfaat minum kopi diantaranya sebagai antioksidan dan mampu merangsang kinerja otak. Masalah utama dari kopi adalah kafein yang terkandung didalam kopi. Mengkonsumsi kopi secara rutin dapat mengakibatkan insomnia, produksi asam lambung meningkat, merangsang ginjal untuk memproduksi air seni lebih banyak. Kafein yang dikonsumsi dari produk makanan maupun minuman serta obat tidak boleh melebihi batas maksimal pengkonsumsian kafein sebesar 150 mg/hari atau 50 mg/sajian (SNI, 2006). Penelitian-penelitian relevan mengenai isolasi dan identifikasi kadar kafein diantaranya penelitian oleh Raharjo (2010) penentuan kadar kafein dalam kopi dengan cara mengisolasi kafein, diperoleh kristal kafein sebanyak 2%. Nesyanti (2006) meneliti kadar kafein pada minuman suplemen sebesar 335,99 ppm dan kadar kafein pada ekstrak teh sebesar 1,91% menggunakan metode KCKT. Soraya (2008) Rendemen kafein sebanyak 1,9% diperoleh dari limbah Teh Hitam CTC Jenis Powder diisolasi menggunkan ekstraksi bertahap menggunakan air dan pelarut organik. Isolasi kafein dalam percobaan bertujuan untuk mendapatkan kafein yang berasal dari kopi varietas Tim-Tim dan Ateng berupa kristal bentuk putih. Sedangkan identifikasi kristal kafein dilakukan untuk memastikan apakan benar kristal yang diperoleh dari hasil isolasi tersebut merupakan Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Kimia dan Sains Program Studi Pendidikan Kimia FKIP Unsyiah 2014
115
kristal kafein yang dilakukan menggunakan FTIR. Penelitian ini penting dilakukan sebagai informasi mengenai kadar kafein dari kopi varietas Tim-Tim dan Ateng yang selanjutnya digunakan untuk melihat apakah konsumsi kafein pada kopi varietas ini aman atau tidak untuk dikonsumsi sesuai standar SNI yang berlaku sehingga dampak negative kafein dapat dikurangi.
METODE PENELITIAN Penelitian ini dilakukan di laboratorium kimia Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan (FKIP) Universitas Syiah Kuala, Banda Aceh pada tanggal 30 Oktober 2013 s/d 15 November 2013. Alat-alat yang digunakan adalah peralatan gelas yang umum digunakan didalam percobaan kimia, Seperangkat alat refluks, seperangkat alat sublimasi, seperangkat alat corong pisah, neraca analitik dan Fourier Transform Infra Red (FTIR). Bahan-bahan yang digunakan adalah bubuk kopi varietas Tim-Tim dan Ateng, kertas saring, aquades (H2O), timbal(II)asetat tetrahidrat (C4H6O4Pb.3H2O), kloroform (CHCl3), kafein (C8H10N8O2), dan benzen (C6H6). Prosedur Kerja Sebanyak 20 gr Bubuk kopi Tim-Tim dilarutkan kedalam 350 ml aquades panas, kemudian rerefluks selama 25 menit. Hasil refluks, kemudian disaring. Dalam keadaan panas-panas, kedalam filtrat tambahkan larutan timbal asetat anhidrat tetes-pertetes (3 gram timbal asetat anhidrat dalam 27 ml aquades) kemudian larutan didinginkan. Filtrat yang sudah dingin saring menggunakan corong Buchner. Ekstraksi kafein menggunakan kloroform (25 ml setiap kali ekstraksi) ambil lapisan bawah yang mengandung kafein. Ekstraksi dilakukan sebanyak tiga kali hingga diperoleh larutan berwarna kuning. Kumpulkan larutan berwarna kuning dalam cawan penguap. Uapkan kloroformnya, menggunakan api kecil kemudian reklistalisasi kafein menggunkan benzene. Lanjutkan dengan proses sublimasi untuk mendapatkan kristal kafein. Timbang berat kristal yang diperoleh dan tentukan rendemenya. Lakukan prosedur kerja yang sama untuk mengisolsi kafein dari bubuk kopi Ateng. Uji krital kafein hasil isoasi kopi Tim-Tim dan Ateng menggunakan FTIR. Lihat dan bandingkan hasil spektrum FTIR kristal hasil isolasi dengan kristal kafein.
HASIL DAN PEMBAHASAN Isolasi Kafein Isolasi kafein dilakukan untuk memisahkan atau mendapatkan senyawa kafein yang terkandung dalam kopi. Langkah awal dalam mengisolasi kafein adalah dengan cara melarutkan akuades panas sebanyak 350 ml dengan 20 gr kopi. Tujuanya agar kafein larut kedalam air panas, karena kelarutan kafein terhadap air panas tinggi. Proses merefluks kopi selama 25 menit bertujuan agar menghomogenkan kopi yang akan di anlisa. Setelah kopi menjadi homogen, dilakukan proses penyaringan menggunakan corong Buchner agar proses penyaringan filtrat berlangsung lebih cepat kemudian dilakukan penambahan larutan timbal asetat kedalam filtrat yang masih panas tetes pertetes. Menurut Raharjo (2010) Penambahan larutan timbal asetat anhidrat dalam keadaan panas-panas secrara tetes-pertetes bertujuan untuk mengendapkan kotoran-kotoran dari filtrat kopi berupa garamgaram. seperti albumin, asam-asam, tannin dan sebagainya. Ketika larutan telah dingin, dilakukan penyaringan untuk memperoleh filtrat yang terbentuk. Endapan yang terbentuk berupa garam-garam dari kotoran-kotoran filtrat kopi. Penyaringan dilakukan mengunakan pompa vakum agar waktu yang dibutuhkan untuk memperoleh filtrat lebih singkat. Proses selanjutnya adalah melakukan pemisahan senyawa kafein yang terkandung didalam kopi. Pemisahan ini dilakukan dengan mengunakan corong pisah yang ditambah dengan 25 ml kloroform. Kloroform dipilih karena kafein sangat larut didalam kloroform. Menurut McMurry (2004) kafein lebih larut didalam air jika dibandingkan dengan etanol. Namun, Kelarutan kafein lebih besar di dalam klorofom jika dibandingkan dengan air. Saat proses pemisahan menggunakan corong pisah berlangsung, tutup corong pisah harus sekali-sekali dibuka agar memperkecil terjadinya tekanan uap akibat proses pengguncangan yang dilakukan. Akibat perbedaan kepolaran antara kopi dan kloroform, terbentuk dua lapisan dalam Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Kimia dan Sains Program Studi Pendidikan Kimia FKIP Unsyiah 2014
116
corong pisah. Kloroform yang bersifat nonpolar mengikat kafein dari kopi dan berada pada lapisan bawah karena memiliki berat jenis yang lebih besar. Lapisan bawah inilah yang diambil untuk diektraksi kembali. Lapisan kopi yang terlarut kedalam air berada pada lapisan atas karena bersifat polar dan memiliki masa jenis yang lebih kecil. Agar hasil yang diperoleh maksimal, proses ekstraksi dilakukan sebanyak tiga kali menggunakan kloroform sebanyak 25 ml setiap mengekstraksi untuk mencegah terlarutnya kopi didalam kloroform kembali. Hasil ekstraksi tiga kali ini berupa larutan kuning yang mengandung kloroform. Menurut Firdaus (2011) metode ekstraksi corong pisah didasarkan atas distribusi senyawa antara dua fasa pada dua lapisan cair yang berkesinambungan. Kloroform digunakan untuk mengekstraksi senyawa polar dan berada pada lapisan bawah saat mengekstraksi menggunakan air.
Gambar 1. (Dari kiri kekanan) Larutan kopi yang ditambahkan kloroform sebelum dilakukan penguncangan, ekstraksi satu kali, ekstraksi dua kali, ekstraksi tiga kali.
Untuk mendapatkan kristal kafein dari larutan hasil ekstraksi, dilakukan proses penguapan menggunakan api dengan suhu dibawah 62oC. Perlakuan ini bertujuan agar kristal kafein tidak ikut menguap. Setelah klorofom habis menguap diperoleh kristal kafein yang belum murni. Pemurnikan kristal kafein yang diperoleh dilakukan melalui proses reklistalisai dengan menambahkan benzen. Hasil rekristalisasi kemudian disublimasi agar kristal kafein murni dapat terbentuk. Proses sublimasi memerlukan suhu diatas 110 oC karena harus melewati titik didih kafein agar kafein yang terdapat didalam larutan berubah menjadi gas kemudian mengkristal. Menurut Firdaus (2011) dalam sublimasi, padatan diubah menjadi uap tanpa melalui fasa cair, yang kemudian terkondensisasi ada menjadi kristal. Kristal kafein yang diperoleh kemudian ditimbang untuk mengetahui hasil isolasi kafein. Diperoleh kristal kafein berwarna putih seberat 0,16 gram dan 0,17 gram untuk jenis Tim-Tim dan Ateng. Setelah dihitung, diperoleh % randemen kafein dari kopi Tim-Tim 0,79% dan pada kopi Ateng 0,86%.
Gambar 2. (Dari kiri kekanan) kristal kafein yang belum murni, kristal kafein setelah disublimasi, hasil isolasi kafein yang diperoleh. Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Kimia dan Sains Program Studi Pendidikan Kimia FKIP Unsyiah 2014
117
Identifikasi kristal kafein Kristal hasil isolasi diuji menggunkan FTIR untuk mengetahui apakah benar, kristal putih yang diperoleh merupakan kafein. Analisa FTIR digunakan untuk menganalis gugus fungsi yang terdapat pada kafein, kemudian membandingkanya dengan standar kafein yang ada. Setiap gugus fungsi memiliki daerah serapan yang berbeda-beda sehingga memungkinkan untuk menganalisa menggunakan FTIR. Menurut Khaldun (2011) Gugus fungsional dari satu molekul dapat diidentifikasi menggunakan spektrofotometri infra merah. Daerah infra merah sendiri dibagi kedalam daerah infra merah dekat 12800-4000 cm-1, daerah infra merah tengah 4000-200 cm-1, dan daerah infra merah jauh 200-10 cm-1. Gugus fungsi diidentifikasi pada bilangan gelombang 4000-10 cm-1 karena dapat menyebabkan molekul-molekul yang menyerap energi bervibrasi. Ketika kristal kafein dianalisa, atom-atom yang terikat dalam molekul kafein akan bervibrasi (bergerak) karena dilewatkan sinar dengan panjang gelombang pada daerah IR.
Gambar 3. (Dari kiri kekanan) Spektrum FTIR dari kristal hasil isolasi varietas kopi Ateng, spektrum FTIR dari kristal hasil isolasi varietas Tim-Tim.
Spektrum FTIR kristal yang diperoleh saat isolasi, baik Ateng maupun Tim-Tim secara keseluruhan memiliki daerah serapan gugus fungsi yang sama jika dibandingkan dengan spektrum FTIR kafein. Gugus-gugus fungsi yang dimiliki kristal hasil isolasi dan kafein murni seperti gugus fungsi C-N pada senyawa amina yang memiliki daerah serapan 1180-1360 cm-1. Gugus fungsi lainya C=C pada senyawa alkena didaerah serapan 1640-1680 cm-1, C=O pada daerah serapan 1640-1680 cm-1, C-H pada senyawa alkana didaerah serapan 2850-2960 cm-1, dan C-H pada aromatik didaerah serapan 3000-3100 cm-1.
Gambar 4. Spektrum FTIR dari kristal kafein yang dijadikan sebagai pembanding
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Kimia dan Sains Program Studi Pendidikan Kimia FKIP Unsyiah 2014
118
Menurut Khaldun (2012) Bilangan gelombang setiap gugus fungsi dalam molekul berbedabeda sehingga dapat dipakai sebagai dasar untuk analisa kualitatif. Setelah spektrum FTIR dianalisa, diperoleh hasil positif bahwa kristal putih hasil isolasi merupakan kafein.
KESIMPULAN Berdasarkan hasil penelitian, disimpulkan bawa diperoleh kristal kafein berwarna putih dengan kandungan kafein pada kopi Tim-Tim sebesar 0,79% sedangkan kopi Ateng sebesar 0,86%.
REFERENSI Badan
Koordinasi Penanaman Modal (BKPN). 2013. Profil Komoditi Unggulan di DaerahAceh.http://regionalinvestment.bkpm.go.id/newsipid/id/komoditiprofilkomoditi. ph?ia=11&is=135 diakses 15 September 2013. Erdiansyah, N.P., & Yusianto. (2012). Hubungan Intensitas Cahaya di Kebun Dengan Profil Cita Ras dan Kadar Kafein Beberapa Klon Kopi Robusta. Jurnal Pelita Perkebunan. 28, 14-22. Firdaus. (2011). Teknik Dalam Laboratorium Kimia Organik. Hibah Penulisan Buku Ajar. Makasar: Unversitas Hasanuddin. Khaldun, I. (2011). Analisis Spektrofotometeri. Banda Aceh: Unversitas Syiah Kuala. McMurray, J. (2004). Organik Chemistry. Brooks/Cole: USA. Nersyanti, F. (2006). Spektrofotometri Derivatif Ultraviolet Untuk Penentuan Kadar Kafein Dalam Minuman Suplemen dan Ekstrak Teh. Skripsi. Bogor: Institut Tertanian Bogor. Raharjo, R.A. (2010). Penentuan Kadar Kafein Dalam Kopi. Laporan Praktikum. Kendari: Unversitas Haluoleo. Standar Nasional Insonesia. 2006. Bahan Tambah Pangan-Persyaratan Perisadan Pengunaan Dalam Produk Pangan. SNI 01-7152-2006. Soraya, N. (2008). Isolasi Kafein Dari Limbah Teh Hitam CTC Jenis Powder Secara Ekstraksi. Skripsi. Bogor: Institut Tertanian Bogor.
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Kimia dan Sains Program Studi Pendidikan Kimia FKIP Unsyiah 2014
119
