ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
PENENTUAN CEMARAN MELAMIN DALAM SUSU SECARA POTENSIOMETRI MENGGUNAKAN ELEKTRODA PASTA KARBON NANOPORI / MOLECULARLY IMPRINTED POLYMER
SKRIPSI
ASRI ZULCHANA SARI
DEPARTEMEN KIMIA FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS AIRLANGGA 2012
Skripsi
Asri Zulchana Sari Penentuan Cemaran Melamin dalam Susu secara Potensiometri menggunakan Elektroda Pasta Karbon Nanopori / Molecularly Imprinted Polymer
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
PENENTUAN CEMARAN MELAMIN DALAM SUSU SECARA POTENSIOMETRI MENGGUNAKAN ELEKTRODA PASTA KARBON NANOPORI / MOLECULARLY IMPRINTED POLYMER
SKRIPSI
Sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh Gelar Sarjana Sains Bidang Kimia Pada Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Airlangga
Disetujui oleh : Pembimbing I,
Pembimbing II,
Dr. Muji Harsini, M.Si. NIP. 19640502 198903 2 002
Dr. Ir. Suyanto, M.Si. NIP. 19520217 198203 1 001
ii Skripsi
Asri Zulchana Sari Penentuan Cemaran Melamin dalam Susu secara Potensiometri menggunakan Elektroda Pasta Karbon Nanopori / Molecularly Imprinted Polymer
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
LEMBAR PENGESAHAN NASKAH SKRIPSI
Judul
:
Penyusun NIM Tanggal Ujian
PENENTUAN CEMARAN MELAMIN DALAM SUSU SECARA POTENSIOMETRI MENGGUNAKAN ELEKTRODA PASTA KARBON NANOPORI / MOLECULARLY IMPRINTED POLYMER : Asri Zulchana Sari : 080915063 : 17 Juli 2012
Disetujui oleh : Pembimbing I,
Pembimbing II,
Dr. Muji Harsini, M.Si. NIP. 19640502 198903 2 002
Dr. Ir. Suyanto, M.Si. NIP. 19520217 198203 1 001
Mengetahui, Ketua Departemen Kimia Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Airlangga
Dr. Alfinda Novi Kristanti, DEA NIP. 19671115 199102 2 001
iii Skripsi
Asri Zulchana Sari Penentuan Cemaran Melamin dalam Susu secara Potensiometri menggunakan Elektroda Pasta Karbon Nanopori / Molecularly Imprinted Polymer
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
PEDOMAN PENGGUNAAN SKRIPSI
Skripsi ini tidak dipulikasikan, namun tersedia di perpustakaan dalam lingkungan Universitas Airlangga, diperkenankan untuk dipakai sebagai referensi kepustakaan, tetapi pengutipan harus seizin penyusun dan harus menyebutkan sumbernya sesuai kebiasaan ilmiah. Dokumen skripsi ini merupakan hak milik Universitas Airlangga.
iv Skripsi
Asri Zulchana Sari Penentuan Cemaran Melamin dalam Susu secara Potensiometri menggunakan Elektroda Pasta Karbon Nanopori / Molecularly Imprinted Polymer
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
KATA PENGANTAR
Segala puji dan syukur kepada Allah SWT atas rahmat dan karuniaNya, sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan skripsi dengan judul “Penentuan Cemaran Melamin dalam Susu secara Potensiometri menggunakan Elektroda Pasta Karbon Nanopori / Molecularly Imprinted Polymer”. Skripsi ini dibuat dalam rangka memenuhi persyaratan akademis pendidikan dalam bidang Kimia Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Airlangga. Pada kesempatan ini, penulis menyampaikan ucapan terima kasih kepada : 1.
Dr. Muji Harsini, M.Si selaku dosen pembimbing I yang telah meluangkan waktu dan tenaga dalam memberikan bimbingan, saran, dan nasihat dalam penyusunan skipsi ini
2.
Dr. Ir. Suyanto, M.Si selaku dosen pembimbing II yang telah memberikan bimbingan, saran, dan nasihat dalam penyusunan skripsi ini
3.
Dr. Mulyadi Tanjung, M.S. dan Drs. Imam Siswanto, M.Si. selaku penguji skripsi yang telah memberi banyak kritik dan saran untuk menyempurnakan skripsi ini
4.
Dra. Hartati, M.Si selaku dosen wali yang telah membimbing dan selalu memberi semangat hingga akhir semester ini
5.
Bapak dan Ibu dosen di Departemen Kimia yang telah memberikan bekal ilmu yang berguna
6.
Prof. Ris. Gustan Pari, M.Si. dari PUSLITBANG hasil hutan Bogor yang telah membantu menyediakan bahan-bahan penelitian khususnya karbon v
Skripsi
Asri Zulchana Sari Penentuan Cemaran Melamin dalam Susu secara Potensiometri menggunakan Elektroda Pasta Karbon Nanopori / Molecularly Imprinted Polymer
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
nanopori 7.
Kedua orang tua, Ibu Sri Martini dan Bapak Aslikan, adik-adik, Astin Rochdya Sari dan Afifah Asmar Sari, serta seluruh keluarga yang selalu menjadi inspirasi dan motivasi, serta selalu memberikan semangat, doa, dukungan moral, dan materi
8.
Sahabat terbaik, M. Farid Nurul Iman, Rizka Uhtia Manfaati, Vivi Wahyu dan Ayu Eprilita yang telah memberikan semangat dan dukungan sepenuhnya
9.
Sahabat Keluarga Besar, Nadya Asiya, Vridayani Anggie, Nourmalasari, Puji Lestari, Jemmy Mahesa, Ryan Rachmawan, dan Yan Polan, yang telah setia menemani dan mendukung, terimakasih atas persahabatan yang luar biasa
10. Teman satu bimbingan Hayati Ika, Ayu Tiranny, dan Hikmatul Fitriyah terimakasih atas kerjasama dan pengertiannya 11. Dimas Eko Prayogo yang telah setia menemani, memberikan dukungan, semangat, dan motivasi 12. Sahabat baik, Adelia Junia, Julie Andrya, Dyah Respati, Marina Lukita, Radita Arisandi, Haidy Okta, Zainal Arifin, yang selalu menemani, membantu, dan mendukung 13. Teman-teman Kimia 2008, terimakasih atas kebersamaan, loyalitas, kebanggaan, dan kenangan selama masa kuliah 14. Pak Giman dan Mas Rochadi yang telah membantu kelancaran di laboratorium dalam penyelesaian skripsi 15. Semua pihak yang tentunya tidak dapat disebutkan satu per satu.
vi
Skripsi
Asri Zulchana Sari Penentuan Cemaran Melamin dalam Susu secara Potensiometri menggunakan Elektroda Pasta Karbon Nanopori / Molecularly Imprinted Polymer
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih banyak kekurangan. Oleh karena itu demi kesempurnaan skripsi ini, kritik dan saran yang membangun dari pembaca sangat diharapkan.
Surabaya, 30 Juli 2012
Penulis, Asri Zulchana Sari
vii
Skripsi
Asri Zulchana Sari Penentuan Cemaran Melamin dalam Susu secara Potensiometri menggunakan Elektroda Pasta Karbon Nanopori / Molecularly Imprinted Polymer
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
Sari, A. Z., 2012, Penentuan Cemaran Melamin dalam Susu secara Potensiometri menggunakan Elektroda Pasta Karbon Nanopori / Molecularly Imprinted Polymer, Skripsi ini dibawah bimbingan Dr. Muji Harsini, M.Si. dan Dr. Ir. Suyanto, M.Si., Departemen Kimia, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Airlangga, Surabaya
ABSTRAK Penelitian tentang penentuan cemaran melamin dalam susu secara potensiometri menggunakan elektroda pasta karbon nanopori/Molecularly Imprinted Polymer telah dilakukan. Penelitian bertujuan untuk mengetahui besarnya akurasi (%R) terhadap analisis kontaminan melamin dalam susu. Pembuatan Molecularly Imprinted Polymer (MIP) dilakukan dengan mereaksikan sebanyak 0,2 mmol melamin sebagai template, 0,8 mmol asam metaklirat sebagai monomer, dan 2,4 mmol etilen glikol dimetaklirat sebagai crosslinker. Elektroda yang optimum dihasilkan pada kompisisi karbon nanopori, MIP, dan parafin sebesar 45:20:35 dengan pH optimum yaitu 3,0-4,0. Dari hasil analisis diperoleh jangkauan pengukuran 10-6-10-2 M, hasil batas terkecil pengukuran sebesar 9,51 x 10-7 M, dan faktor Nernst 54,4 mV/dekade. Besarnya presisi untuk konsentrasi 10-4 M dan 10-3 M sebesar 1,17 dan 1,98 dan akurasi untuk pengukuran konsentrasi 10-4 M dan 10-3 M sebesar 106,1% dan 104,3%. Nilai koefisien selektivitas untuk ion Ca2+, K+, Mg2+, Na+ sebesar 6,77x10-3, 1,02x10-4, 1,47x10-3, dan 3,21x10-4 yang artinya ion-ion tersebut tidak mengganggu pengukuran elektroda pada analisis. Nilai akurasi (%perolehan kembali : %recovery) pengukuran melamin dalam susu yang di-spiked dengan melamin pada konsentrasi tertentu yang diukur dengan elektroda pasta karbon nanopori/MIP adalah sebesar 86,6%.
Kata Kunci : melamin, susu, potensiometri, karbon nanopori, molecularly imprinted polymer
viii Skripsi
Asri Zulchana Sari Penentuan Cemaran Melamin dalam Susu secara Potensiometri menggunakan Elektroda Pasta Karbon Nanopori / Molecularly Imprinted Polymer
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
Sari, A. Z., 2012, Determination of Melamine Contaminant in Milk by Potentiometric using Nanoporous Carbon Paste / Molecularly Imprinted Polymer Electrode, Script under guidance Dr. Muji Harsini, M.Si. and Dr. Ir. Suyanto, M.Si., Department of Chemistry, Faculty of Sciences and Technology, Universitas Airlangga, Surabaya
ABSTRACT Research on determination of melamine contaminant in milk by potentiometric using nanoporous carbon paste / Molecularly Imprinted Polymer electrode has been done. The purpose of research are to know the accuracy (%recovery) of the analysis of melamine contaminant in milk. Synthesis of Molecularly Imprinted Polymer is performed by mixing 0,2 mmol of melamine as template, 0,8 mmol of methacrylic acid as monomer, and 2,4 mmol of ethylen glycol dimethacrylic as crosslinker. The optimum electrode result in ratio at 45:20:35 of nanoporous carbon, MIP, and paraffin with the optimum pH from 3,0 to 4,0. The range of measurement is 10-6-10-2 M, limit of detection is 9,51 x 10-7 M, and the Nernst factor is 54,4 mV/decade. The value of precision for concentration 10-4 M and 10-3 M are 1,17 and 1,98 and accuracy for the measurement of concentration 10-4 M and 10-3 M are 106,1% and 104,3%. The selectivity coefficient values for ion Ca2+, K+, Mg2+, Na+ are 6,77x10-3, 1,02x10-4, 1,47x10-3, and 3,21x10-4 which means that the ions do not interference with the measurement of electrode in analysis. The value of accuracy (%recovery) measurement in milk that are spiked with melamine at a certain concentration as measured by nanoporous carbon paste electrode/MIP is 86,6%. Key Word : melamine, milk, potentiometric, nanoporous carbon, molecularly imprinted polymer
ix Skripsi
Asri Zulchana Sari Penentuan Cemaran Melamin dalam Susu secara Potensiometri menggunakan Elektroda Pasta Karbon Nanopori / Molecularly Imprinted Polymer
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
DAFTAR ISI
Halaman
LEMBAR JUDUL ............................................................................................ LEMBAR PERNYATAAN ............................................................................. LEMBAR PENGESAHAN ............................................................................. LEMBAR PENGGUNAAN PEDOMAN SKRIPSI ..................................... KATA PENGANTAR ...................................................................................... ABSTRAK ........................................................................................................ ABSTRACT ...................................................................................................... DAFTAR ISI ..................................................................................................... DAFTAR TABEL ............................................................................................ DAFTAR GAMBAR ........................................................................................ DAFTAR LAMPIRAN ....................................................................................
i ii iii iv v viii ix x xiii xiv xv
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah .................................................................. 1.2 Rumusan Masalah ........................................................................... 1.3 Tujuan Penelitian ............................................................................. 1.4 Manfaat Penelitian ...........................................................................
1 5 5 6
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Melamin .......................................................................................... 2.2 Polimer............................................................................................ 2.3 Molecularly Imprinted Polymer (MIP) ........................................... 2.4 Potensiometri .................................................................................. 2.4.1 Elektroda kerja ...................................................................... 2.4.2 Elektroda pembanding ........................................................ 2.5 Elektroda Selektif Molekul ............................................................. 2.6 Kinerja Elektroda ............................................................................ 2.6.1 Jangkauan pengukuran ......................................................... 2.6.2 Faktor Nernst ........................................................................ 2.6.3 Batas deteksi......................................................................... 2.6.4 Presisi ................................................................................... 2.6.5 Akurasi........................................................................... ...... 2.6.6 Koefisien selektivitas............................................................ 2.7 Karbon Nanopori.............................................................................
7 8 9 10 11 11 12 12 12 13 13 14 15 15 16
BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Tempat dan Waktu Penelitian ......................................................... 3.2 Bahan dan Alat Penelitian ............................................................... 3.2.1 Bahan penelitian ................................................................... 3.2.2 Alat penelitian ...................................................................... 3.3 Prosedur Penelitian .......................................................................... 3.3.1 Diagram alir penelitian ......................................................... 3.3.2 Pembuatan larutan induk melamin 10-2M ............................
18 18 18 18 19 19 20
x Skripsi
Asri Zulchana Sari Penentuan Cemaran Melamin dalam Susu secara Potensiometri menggunakan Elektroda Pasta Karbon Nanopori / Molecularly Imprinted Polymer
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
3.3.3 Pembuatan larutan kerja melamin 10-3-10-8M...................... 3.3.4 Pembuatan larutan buffer ..................................................... 3.3.4.1 Pembuatan larutan asam asetat 0,2M ..................... 3.3.4.2 Pembuatan larutan natrium asetat trihidrat 0,2M .......................................................... 3.3.4.3 Pembuatan larutan buffer asetat ............................. 3.3.4.4 Pembuatan larutan kalium hidrogenfosfat trihidrat 0,2M .......................................................... 3.3.4.5 Pembuatan larutan kalium dihidrogenfosfat 0,2M . 3.3.4.6 Pembuatan larutan buffer fosfat ............................. 3.3.5 Pembuatan larutan ion pengganggu ..................................... 3.3.5.1 Pembuatan larutan Ca2+ 10-3 M ............................... 3.3.5.2 Pembuatan larutan K+ 10-3 M .................................. 3.3.5.1 Pembuatan larutan Mg2+ 10-3 M .............................. 3.3.5.1 Pembuatan larutan Na+ 10-3 M................................. 3.3.6 Pembuatan Molecularly Imprinted Polymer (MIP) ............. 3.3.7 Pembuatan badan elektroda pasta karbon nanopori/MIP ..... 3.3.8 Pembuatan sampel susu ber-spiked melamin ................ ....... 3.3.9 Optimasi elektroda ............................................................... 3.3.8.1 Optimasi pH larutan melamin .................................. 3.3.8.2 Optimasi komposisi elektroda .................................. 3.3.10 Pembuatan kurva standar melamin ...................................... 3.3.11 Penentuan parameter validasi ............................................... 3.3.11.1 Penentuan jangkauan pengukuran .......................... 3.3.11.2 Faktor Nernst dan linieritas .................................... 3.3.11.3 Penentuan batas deteksi.......................................... 3.3.11.4 Penentuan koefisien variasi (presisi) ...................... 3.3.11.5 Penentuan akurasi/ persen recovery (%R) ............. 3.3.11.6 Penentuan koefisien selektivitas ............................ BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Hasil Pembuatan Molecularly Imprinted Polymer (MIP) ............... 4.2 Hasil Pembuatan Polimer Kontrol................................................... 4.3 Karakterisasi MIP dan Polimer Kontrol .......................................... 4.4 Optimasi Elektroda .......................................................................... 4.4.1 Optimasi komposisi elektroda ............................................... 4.4.2 Optimasi pH elektroda .......................................................... 4.5 Kurva Kalibrasi Melamin ................................................................ 4.6 Penentuan Parameter Validasi Metode ........................................... 4.6.1 Jangkauan pengukuran ......................................................... 4.6.2 Faktor Nernst dan linearitas .................................................. 4.6.3 Batas deteksi......................................................................... 4.6.4 Presisi.................................................................................... 4.6.5 Akurasi ................................................................................. 4.6.6 Koefisien selektivitas ........................................................... 4.7 Mekanisme Timbulnya Beda Potensial ...........................................
20 20 20 20 21 21 21 22 22 22 23 23 23 23 24 25 26 26 26 27 27 27 28 28 29 29 30 31 34 34 37 37 43 44 45 45 46 46 47 47 48 49
xi Skripsi
Asri Zulchana Sari Penentuan Cemaran Melamin dalam Susu secara Potensiometri menggunakan Elektroda Pasta Karbon Nanopori / Molecularly Imprinted Polymer
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
4.8 Penentuan Cemaran Melamin dalam Susu ...................................... 50 BAB V KESIMPULANDAN SARAN 5.1 Kesimpulan...................................................................................... 52 5.2 Saran ................................................................................................ 53 DAFTAR PUSTAKA ...................................................................................... 54 LAMPIRAN
xii Skripsi
Asri Zulchana Sari Penentuan Cemaran Melamin dalam Susu secara Potensiometri menggunakan Elektroda Pasta Karbon Nanopori / Molecularly Imprinted Polymer
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
DAFTAR TABEL
Nomor
Judul
Halaman
3.1
Kompisisi volume CH3COOH 0,2M dan CH3COONa 0,2M pada pembuatan buffer asetat
21
3.2
Komposisi volume K2HPO4 0,2M dan KH2PO4 0,2M pada pembuatan buffer fosfat
22
3.3
Komposisi elektroda pasta karbon nanopori/MIP
27
4.1
Hasil spektra FTIR pada Molecularly Imprinted Polymer (MIP) dan Non Imprinted Polymer (NIP) pada analisis cemaran melamin dalam susu secara potensiometri dengan elektroda pasta karbon nanopori/MIP
35
4.2
Komposisi elektroda pasta karbon nanopori/MIP dengan besarnya potensial melamin
38
4.3
Perbandingan elektroda E7 dengan elektroda E7 dengan pelapisan AgCl
40
4.4
Data pengukuran melain dengan elektroda pasta karbon nanopori E7 terlapis AgCl pada pH 4 secara potensiometri
44
4.5
Jangkauan pengukuran elektroda pasta nanopori/MIP melamin secara potensiometri
karbon
46
4.6
Pengukuran presisi elektroda pasta karbon nanopori/MIP melamin secara potensiometri
47
4.7
Pengukuran akurasi elektroda pasta karbon nanopori/MIP melamin secara potensiometri
48
4.8
Koefisien selektifitas elektroda pasta nanopori/MIP melamin secara potensiometri
karbon
48
4.9
Hasil analisa cemaran melamin dalam susu menggunakan elektroda pasta karbon nanopori/MIP secara potensiometri
51
xiii Skripsi
Asri Zulchana Sari Penentuan Cemaran Melamin dalam Susu secara Potensiometri menggunakan Elektroda Pasta Karbon Nanopori / Molecularly Imprinted Polymer
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
DAFTAR GAMBAR
Nomor
Judul
Halaman
2.1
Struktur melamin (Merck, 2001)
7
2.2
Kurva penentuan batas deteksi
14
3.1
Konstruksi elektroda pasta karbon nanopori/MIP
25
4.1
Reaksi antara melamin dan asam metaklirat (Qin dkk, 2009)
32
4.2
Polimerisasi dengan penambahan inisiator dan crosslinker (Qin dkk, 2009)
33
4.3
MIP yang telah diekstraksi (Qin dkk, 2009)
33
4.4
Spektra FTIR (1) MIP terikat melamin (2) MIP tidak terikat melamin (3) polimer kontrol pada analisis cemaran melamin secara potensiometri dengan elektroda pasta karbon nanopori/MIP
36
4.5
Kurva komposisi elektroda pasta karbon nanopori/MIP melamin secara Potensiometri
38
4.6
Kurva perbandingan elektroda E7 dengan elektroda E7 terlapis AgCl
41
4.7
Kurva perbandingan respon elektroda antara karbon nanopori/MIP, karbon nanopori/polimer kontrol, dan karbon nanopori terhadap pengukuran melamin secara potensiometri
42
4.8
Kurva optimasi pH elektroda pasta karbon nanopori/MIP secara potensiometri
43
4.9
Kurva standar melamin yang diukur menggunakan elektroda pasta karbon nanopori/MIP secara potensiometri
45
4.10
Kesetimbangan antara larutan sampel melamin dan elektroda
49
xiv Skripsi
Asri Zulchana Sari Penentuan Cemaran Melamin dalam Susu secara Potensiometri menggunakan Elektroda Pasta Karbon Nanopori / Molecularly Imprinted Polymer
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
DAFTAR LAMPIRAN
Nomor
Judul
1
Pembuatan larutan induk dan larutan kerja melamin
2
Perhitungan faktor Nernst, persamaan regresi, dan faktor korelasi pada masing-masing elektroda
3
Data dan grafik dari masing-masing elektroda
4
Perhitungan faktor Nernst, persamaan regresi, dan faktor korelasi pada elektroda E7 dengan pelapisan AgCl
5
Data optimasi pH
6
Penentuan jangkauan pengukuran
7
Kurva kalibrasi standar melamin
8
Penentuan batas deteksi
9
Penentuan presisi
10
Penentuan akurasi
11
Penentuan koefisien selektifitas
12
Spesifikasi karbon nanopori
13
Spektra FTIR asam metaklirat
xv Skripsi
Asri Zulchana Sari Penentuan Cemaran Melamin dalam Susu secara Potensiometri menggunakan Elektroda Pasta Karbon Nanopori / Molecularly Imprinted Polymer
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
BAB I PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang Melamin (2, 4, 6-triamino-1, 3, 5-triazina) adalah senyawa kimia antara
(intermediate) yang digunakan dalam pembuatan resin amino dan plastik. Setelah menjadi komersial diakhir 1930-an, maka telah banyak digunakan dalam berbagai macam produk, yaitu dikombinasikan dengan formaldehid untuk menghasilkan resin melamin sebagai bahan plastik anti-panas dan busa melamin sebagai pembersih produk polimer (IARC, 1999). Namun demikian, melamin menjadi topik pada banyak diskusi di awal tahun 2007, ketika para ilmuwan hewan memastikan bahwa melamin menjadi penyebab kematian ratusan hewan peliharaan karena makanan hewan yang terkontaminasi. Terutama tahun 2008 terjadi insiden pencampuran melamin pada susu bubuk di China yang menimbulkan kekhawatiran serius tentang melamin untuk keamanan pangan (Turnipseed dkk, 2008). Penilaian resiko utama kontaminasi melamin pada tingkat akut dan kronis telah dilakukan formasi kalkulasi yang tergantung pada tingkatan dosis. Laporan dari rumah sakit mengindikasikan bahwa anak-anak paling banyak terkontaminasi melamin antara periode tiga bulan, terutama pada bayi kurang dari tiga tahun dengan gejala penyakit yang diderita antara lain iritabilitas, disuria, kesulitan buang air kecil, gagal ginjal, hematuria, hingga batu ginjal (Hau dkk, 2009).
1 Skripsi
Asri Zulchana Sari Penentuan Cemaran Melamin dalam Susu secara Potensiometri menggunakan Elektroda Pasta Karbon Nanopori / Molecularly Imprinted Polymer
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
2
Pensuplai susu segar dengan sengaja menambahkan air ke dalam susu mentah agar susu menjadi banyak, sehingga lebih encer dan konsentrasi proteinnya turun. Agar kadar proteinnya tetap terukur tinggi, ditambahkanlah melamin. Perusahaan-perusahaan pengguna bahan baku susu biasanya mengecek kadar protein susu dengan melakukan pengujian kadar nitrogen. Melamin adalah senyawa yang kaya akan nitrogen (66% melamin adalah nitrogen), sehingga hal inilah yang menjadi alasan banyak dilakukan praktek pemalsuan susu dengan menambahkan melamin ke dalam susu (Nshisso, 2010). Karena begitu banyak kasus mengenai pengoplosan melamin, maka telah banyak pula penelitian yang dilakukan para ilmuwan sains untuk dapat mendeteksi kandungan melamin yang dioploskan ke dalam susu. Analisis melamin dalam susu dan makanan dengan metode Gas Chromatography – Mass Spectrometry (GC-MS) dengan limit deteksi sebesar 0,01 µg/mL, dilakukan oleh Li dkk (2010). Analisis melamin dalam susu dengan kombinasi metode Molecularly Imprinted Polymer (MIP) dengan Solid Phase Extraction (SPE) dilakukan oleh Yang dkk (2009) menghasilkan limit deteksi sebesar 0,5ηmol/L dan persen akurasi sebesar 92,9-98,0 % . Metode lain yang dilakukan untuk menganalisis kandungan melamin dalam susu adalah potensiometri dengan sensor Molecularly Imprinted Polymer (MIP) untuk analisis melamin dalam susu oleh Qin dkk (2009). Pada penelitian tersebut, digunakan elektroda tipe tabung dengan membran PVC yang dimodifikasi dengan MIP. Metode ini dapat berhasil menganalisis kontaminan melamin dalam susu tanpa diganggu oleh kation seperti K+ dan Na+. Besarnya limit deteksi pada
Skripsi
Asri Zulchana Sari Penentuan Cemaran Melamin dalam Susu secara Potensiometri menggunakan Elektroda Pasta Karbon Nanopori / Molecularly Imprinted Polymer
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
3
penelitian ini yaitu 6 x 10-6 M dengan jangkauan pengukuran 5,0 x 10-6 M – 1,0 x 10-2 M dan faktor Nernst 54mV/dekade, yang mana elektrodanya mampu bertahan dalam waktu 2 bulan. Telah dilakukan pula percobaan mengenai pembuatan sensor potensiometri melamin berbasis karbon nanopori Molecularly Imprinted Polymer (MIP) dengan monomer asam metaklirat, menggunakan kawat tembaga (Cu) sebagai penghantar (Mandasari, 2011). Analisis dengan metode ini memberikan hasil yang lebih baik daripada Qin dkk (2009), karena mampu dihasilkan limit deteksi 8,86x10-7 M, faktor Nernst sebesar 54 mV/dekade, jangkauan pengukuran 10-6 M – 10-2 M, akurasi pengukuran sebesar 71,097% dan 104,356%, presisi yang dinyatakan dengan koefisien variasi sebesar 1,06% dan 2,34%, dan koefisien selektivitas untuk ion Na+, K+, Ca2+, dan Mg2+ masing-masing 2,904x10-6, 6,072x10-8, 2,632x10-9, dan 2,566x10-9. Namun, dalam metode ini belum diaplikasikan dalam pengukuran susu yang mengandung kontaminan melamin. Analisis tersebut menggunakan bahan karbon nanopori sebagai material elektroda. Pemilihan karbon tersebut dikarenakan karbon merupakan material yang inert, memiliki luas permukaan yang besar, dan memiliki konduktivitas yang tinggi (Pyun dan Lee, 2007). Molecularly Imprinted Polymer (MIP) dikenal sebagai teknik polimerisasi yang dibentuk dengan mereaksikan suatu monomer fungsional, crosslinker, dan inisiator yang mengelilingi molekul template (analit). Kemudian template dihilangkan melalui proses ekstraksi, sehingga terbentuk polimer yang telah
Skripsi
Asri Zulchana Sari Penentuan Cemaran Melamin dalam Susu secara Potensiometri menggunakan Elektroda Pasta Karbon Nanopori / Molecularly Imprinted Polymer
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
4
tercetak sesuai dengan molekul analit. Polimer tercetak inilah yang spesifik terhadap analit dalam sampel (Brüggemann, 2002). Potensiometri adalah metode analisis berdasarkan pada pengukuran potensial sel pada arus nol. Timbulnya beda potensial karena adanya pertukaran analit yang terjadi pada permukaan elektroda yang bereaksi secara kimia dan reversibel dengan analit (Cattral, 1997). Pada penelitian ini, digunakan metode potensiometri yang berbasis pada modifikasi MIP dengan elektroda pasta karbon nanopori dan logam perak (Ag) sebagai penghantar. Diharapkan penelitian ini dapat memberikan keunggulan tersendiri dalam analisis terhadap kontaminan melamin dalam susu. Keunggulan pada analisis ini antara lain mampu memberikan pengukuran yang selektif terhadap molekul melamin yang terkontaminasi dalam susu, tanpa terganggu adanya ion-ion pengganggu lainnya. Selain itu, keunggulan lain dapat dilihat dari kinerja elektroda yang optimum meliputi jangkauan pengukuran, faktor Nernst, batas deteksi, presisi, dan akurasi,. Sehingga akan diperoleh alternatif untuk pengukuran kontaminan melamin dalam susu dengan metode potensiometri yang berbasis pada modifikasi MIP dengan elektroda pasta karbon nanopori dengan hasil yang tepat dan akurat.
Skripsi
Asri Zulchana Sari Penentuan Cemaran Melamin dalam Susu secara Potensiometri menggunakan Elektroda Pasta Karbon Nanopori / Molecularly Imprinted Polymer
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
1.2
5
Rumusan Masalah Berdasarkan uraian latar belakang diatas, maka dapat dirumuskan masalah
sebagai berikut. 1.
Bagaimanakah kondisi optimum analisis melamin menggunakan elektroda pasta karbon nanopori/MIP secara potensiometri?
2.
Berapakah besarnya jangkauan pengukuran, faktor Nernst, batas deteksi, presisi,
akurasi,
dan
koefisien
selektivitas
pada
analisis
melamin
menggunakan elektroda pasta karbon nanopori / MIP secara potensiometri? 3.
Bagaimanakah akurasi (% perolehan kembali : recovery) pengukuran melamin dalam susu yang di-spiked dengan melamin pada konsentrasi tertentu yang diukur dengan elektroda pasta karbon nanopori / MIP secara potensiometri?
1.3
Tujuan Penelitian Tujuan dari penelitian ini adalah :
1.
mengetahui kondisi optimum analisis melamin menggunakan elektroda pasta karbon nanopori/MIP secara potensiometri,
2.
menentukan besarnya jangkauan pengukuran, faktor Nernst, batas deteksi, presisi,
akurasi,
dan
koefisien
selektivitas
pada
analisis
melamin
menggunakan elektroda pasta karbon nanopori/MIP secara potensiometri, 3.
mengetahui akurasi (% perolehan kembali : recovery) pengukuran melamin dalam susu yang di-spiked dengan melamin pada konsentrasi tertentu yang diukur dengan elektroda pasta karbon nanopori/MIP secara potensiometri.
Skripsi
Asri Zulchana Sari Penentuan Cemaran Melamin dalam Susu secara Potensiometri menggunakan Elektroda Pasta Karbon Nanopori / Molecularly Imprinted Polymer
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
1.4
6
Manfaat Penelitian Analisis kontaminan melamin dalam susu dengan elektroda pasta karbon
nanopori/MIP dapat menghasilkan suatu sensor yang sensitif dan akurasi tinggi. Dengan demikian, metode ini diharapkan dapat digunakan dalam analisis kontaminan melamin dalam susu dengan cepat, tepat, mudah, dan hemat.
Skripsi
Asri Zulchana Sari Penentuan Cemaran Melamin dalam Susu secara Potensiometri menggunakan Elektroda Pasta Karbon Nanopori / Molecularly Imprinted Polymer
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1
Melamin Melamin pertama kali disintesis oleh Liebig pada tahun 1834.Melamin
dengan rumus molekul C3H6N6 atau dengan nama IUPAC 1,3,5-triazina-2,4,6triamina, merupakan senyawa organik basa yang larut dalam air. Senyawa ini kaya akan nitrogen sekitar 66%. Melamin berbentuk serbuk kristal putih dengan kelarutan dalam air sebesar 3,2 g/L (200C). Senyawa ini mempunyai berat molekul 126,12 g/mol, dengan titik lebur 3500C (Merck, 2001). Struktur kimia melamin dapat dilihat pada Gambar 2.1.
Gambar 2.1 Struktur melamin Awalnya, melamin diproduksi dari kalsium sianamida diubah menjadi disiandiamida, kemudian dipanaskan diatas titik leburnya untuk menghasilkan melamin.Namun, pada zaman sekarang, kebanyakan industri menggunakan urea untuk menghasilkan melamin.Melamin banyak digunakan dalam industri kimia bersama formaldehid dan zat aditif lain untuk pembuatan plastik, peralatan rumah tangga, pelapis papan atau kayu, dan adesif (Nshisso, 2010).Beberapa tahun terakhir ini, terdapat penyalahgunaan penggunaan melamin, yaitu dengan
7 Skripsi
Asri Zulchana Sari Penentuan Cemaran Melamin dalam Susu secara Potensiometri menggunakan Elektroda Pasta Karbon Nanopori / Molecularly Imprinted Polymer
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
8
ditambahkannya melamin ke dalam produk makanan. Bahkan, penambahan melamin pada susu juga terjadi di China. Penambahan melamin dalam produk susu, dimaksudkan dapat meningkatkan kadar protein secara palsu. Penilaian resiko utama kontaminasi melamin pada tingkat akut dan kronis telah dilakukan formasi kalkulasi yang tergantung pada tingkatan dosis. Laporan dari rumah sakit mengindikasikan bahwa anak-anak paling banyak terkontaminasi melamin antara periode tiga bulan, terutama pada bayi kurang dari tiga tahun dengan gejala penyakit yang diderita antar lain iritabilitas, disuria, kesulitan buang air kecil, gagal ginjal, hematuria, hingga batu ginjal (Hau dkk, 2009). Beberapa penelitian telah dilakukan untuk menganalisis melamin dan analisis
melamin
dalam
susu,
diantaranya
dengan
GC/MS
(Li
dkk,
2010),gabungan MIP dengan SPE (Yang dkk, 2009), gabungan MIP dengan membran PVC kolom penukar ion (Qin dkk, 2009), dan MIP berbasis karbon nanopori (Mandasari, 2011).
2.2
Polimer Polimer adalah molekul besar yang tersusun bersama dalam jumlah besar
dari molekul kecil dan sederhana.Reaksi penggabungan antara monomermonomer untuk membentuk sebuah molekul polimer disebut dengan reaksi polimerisasi (Odian, 2004).Sedangkan proses pembentukan rantai polimer oleh dua atau lebih monomer yang berbeda dinamakan sebagai kopolimer (Suyanto, 2009).
Skripsi
Asri Zulchana Sari Penentuan Cemaran Melamin dalam Susu secara Potensiometri menggunakan Elektroda Pasta Karbon Nanopori / Molecularly Imprinted Polymer
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
9
Beberapa penelitian sebelumnya, banyak contoh dari penerapan MIP yang telah ditunjukkan dengan menggunakan cross-linker berupa senyawa organik polimer sebagai imprinting matrix.Kebanyakan sintesis adalah dari reaksi kopolimerisasi radikal bebas.Tahapan pembentukan kopolimerisasi radikal bebas yaitu tahap inisiasi, propagasi, dan terminasi (Sellergren dan Hall, 2001). Pada
tahap
inisiasi,
dibutuhkan
inisiator
untuk
memulai
reaksi
polimerisasi.Inisiator dapat berupa radikal bebas, kation, atau anion.Sedangkan tahap propagasi melibatkan reaksi pemanjangan rantai polimer secara cepat akibat penambahan unit monomer.Sedangkan tahap terminasi adalah tahap penghentian pembentukan rantai polimer (Odian, 2004).
2.3
Molecularly Imprinted Polymer (MIP) Molecularly Imprinted Polymer (MIP) adalah teknik analisis untuk
preparasi analit, yang memiliki sisi pengenalan molekul yang spesifik dari material polimer.MIP disintesis dengan mereaksikan suatu monomer fungsional yang spesifik, yang bertindak sebagai pencetak dengan molekul target sebagai template yang dapat berikatan kovalen maupun non kovalen. Selanjutnya, akan terjadi polimerisasi dengan cross-linker untuk membentuk suatu polimer. Kemudian, polimer ini akan dipisahkan dari template-nya sehingga akan terbentuk suatu MIP. Polimer yang terbentuk ini memiliki sisi dengan afinitas tinggi terhadap molekul template (Tehrani dkk, 2010). Beberapa tahun ini, MIP merupakan metode yang favorit yang memiliki material molekul pengenal yang dapat digunakan sebagai sensor kimia.MIP
Skripsi
Asri Zulchana Sari Penentuan Cemaran Melamin dalam Susu secara Potensiometri menggunakan Elektroda Pasta Karbon Nanopori / Molecularly Imprinted Polymer
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
10
memiliki kestabilan yang tinggi, biaya yang murah, dan mudah disintesis.MIP juga telah banyak di modifikasi dengan metode lain, diantaranya dengan kapasitas tranduksi (Panasyuk-Delaneydkk, 2001), konduktometri (Sergeyeva dkk, 1999), voltammetri (Blanco-Lopez dkk, 2003), spektroskopi (Jenkins dkk, 2001), dan potensiometri (Qin dkk, 2009). Banyaknya penggunaan analisis dengan metode MIP dengan alasan modifikasi elektroda dengan MIP dapat menghasilkan sensor yang selektif dan sensitif terhadap analit target (Özcandan Sahin, 2007).
2.4
Potensiometri Metode analisis kimia berdasarkan pada pengukuran besarnya potensial
elektroda disebut dengan potensiometri. Prinsip utama dari metode ini adalah dapat menunjukkan data dari besarnya beda potensial dimana hal ini hanya dapat dilakukan dengan percobaan penelitian (Skoog dkk, 1992). Potensial merupakan suatu sistem yang dihasilkan oleh elektroda, dimana dapat disebut juga indikator elektroda, yang diukur pada suhu 250C berdasarkan pada persamaan Nernst (Fritz dan Schenk, 1987) : (2.1) Dengan metode potensiometri, maka dapat mengukur besarnya potensial reversibel suatu elektroda.Sehingga perhitungan aktivitas atau konsentrasi suatu komponen dapat dilakukan. Pada Potensiometri, umumnya menggunakan dua macam elektroda untuk menentukan potensial suatu analit. Hal tersebut terkait dengan nilai potensial elektroda dimana tidak akan diketahui besarnya apabila
Skripsi
Asri Zulchana Sari Penentuan Cemaran Melamin dalam Susu secara Potensiometri menggunakan Elektroda Pasta Karbon Nanopori / Molecularly Imprinted Polymer
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
11
hanya digunakan satu elektroda saja (Braun, 1987). Umumnya, pada potensiometri digunakan dua elektoda yaitu elektroda kerja dan elektroda pembanding. 2.4.1 Elektroda kerja Elektroda kerja merupakan elektroda yang dipilih sebagai tempat reaksi terjadi (Day dkk, 2002).Pada potensiometri, elektroda kerja merupakan satu kunci utama dimana dapat terjadinya suatu reaksi yang memberikan respon selektif terhadap suatu ion tertentu (Evans, 1991). 2.4.2
Elektroda pembanding Elektroda pembanding adalah elektroda yang mempunyai harga potensial
yang telah diketahui, konstan, dan tidak dipengaruhi oleh perubahan konsentrasi larutan yang diukur. Elektroda pembanding memberikan data yang akurat dengan elektroda kerja (Eref) yang dapat bekerja sendiri langsung pada konsentrasi analit atau beberapa ion lain yang terdapat dalam analit. Elektroda pembanding biasanya selalu berada pada sisi anoda dari alat potensiometri (Skoog dkk, 1992). Suatu elektroda pembanding dikatakan ideal jika reversibel dan memenuhi hukum Nernst, memberikan potensial yang konstan terhadap waktu, dapat kembali pada potensial awal setelah digunakan pada arus yang kecil, dan memberikan sedikit lonjakan dengan adanya perubahan suhu (Skoog dkk, 1992).Elektroda kerja yang umum digunakan yaitu Hg2Cl2 (kalomel), Ag/AgCl, dan Hg/Hg2SO4 (Evans, 1991).
Skripsi
Asri Zulchana Sari Penentuan Cemaran Melamin dalam Susu secara Potensiometri menggunakan Elektroda Pasta Karbon Nanopori / Molecularly Imprinted Polymer
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
2.5
12
Elektroda Selektif Molekul Elektroda selektif molekul merupakan suatu analisis elektroda yang selektif
terhadap suatu molekul (Braun, 1987).Secara prinsip, elektroda selektif molekul merupakan suatu sebutan apabila analit yang dianalisis merupakan suatu molekul dan bukan suatu ion. Apabila analitnya berupa ion, maka akan dikenal sebagai Elektroda Selektif Ion (ESI). Elektroda Selektif Ion (ESI) adalah elektroda kerja yang digunakan untuk menentukan suatu ion secara kuantitatif dengan menggunakan membran sebagai sensor kimia yang potensialnya berubah-ubah secara reversibel terhadap aktivitas ion yang ditentukan.Sehingga membran merupakan bagian terpenting dari konstruksi ESI. Bagian terpenting lain dari membran ESI yaitu zat pengompleks lipofil yang sering disebut dengan ionofor atau ion carrier (Bakker dkk, 1997). Elektroda selektif molekul biasa digunakan untuk pendeteksi gas, seperti membran hidrofob untuk CO2 dan NH3.Selain itu juga dapat digunakan sebagai elektroda bersubstrat enzim, seperti membran urease untuk urea darah.
2.6
Kinerja Elektroda
2.6.1
Jangkauan pengukuran Jangkauan pengukuran suatu metode potensiometri didefinisikan sebagai
batas konsentrasi apabila kurva potensial (mV) terhadap log konsentrasi masih memberikan suatu garis lurus dan masih memenuhi persamaan faktor Nernst (Bakker dkk, 1997).
Skripsi
Asri Zulchana Sari Penentuan Cemaran Melamin dalam Susu secara Potensiometri menggunakan Elektroda Pasta Karbon Nanopori / Molecularly Imprinted Polymer
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
13
2.6.2 Faktor Nernst Pada analisis dengan potensiometri, grafik
korelasi antara besarnya
potensial (mV) dengan log konsentrasi analit sehingga didapatkan nilai kemiringan dari grafik yang merupakan nilai faktor Nernst dari analisis tersebut. Persamaan Nernst : Esel = Eo ± 2,303
log C
(2.2)
dengan memasukkan koefisien R sebagai tetapan gas ideal sebesar 8,314 Joule mol-1 K-1, T sebagai suhu dalam derajat Kelvin (273+25=293oK), dan F merupakan tetapan Faraday sebesar 96489 coulomb ekivalen, maka dari persamaan tersebut diperoleh : Esel= Eo ±
log C
(2.3)
Suatu potensiometri dikatakan telah memenuhi persamaan Nernst apabila faktor Nernstnya bernilai 0,0592/n (± 1-2 mV). Apabila faktor Nernst yang diperoleh melebihi nilai tersebut, maka dikatakan Super-Nernstian dan apabila kurang dari nilai tersebut disebut dengan Sub-Nernstian (Cattrall, 1997). 2.6.3
Batas deteksi Batas deteksi didefinisikan sebagai konsentrasi terendah suatu analit yang
dapat dideteksi oleh prosedur analisis.Setiap ESI memiliki batas deteksi yang terendah (lower detection limit) dan tertinggi (upper detection limit) yang merupakan respon nernstian dari elektroda (Bakker dkk, 1997).Semakin rendah batas deteksi, maka semakin sensitif metode analisis tersebut.
Skripsi
Asri Zulchana Sari Penentuan Cemaran Melamin dalam Susu secara Potensiometri menggunakan Elektroda Pasta Karbon Nanopori / Molecularly Imprinted Polymer
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
14
Penentuan batas deteksi dilakukan dengan cara menentukan titik potong ekstrapolasi kurva pada daerah pengukuran rendah dengan daerah pengukuran tinggi.
Batas deteksi atas
E (mV)
Batas deteksi bawah Log Konsentrasi (Gambar 2.2 Penentuan batas deteksi) 2.6.4 Presisi Presisi adalah kedapatulangan suatu set hasil uji diantara hasil-hasil pengujian. Presisi juga diartikan sebagai ketelitian dari keterulangan suatu sampel yang sama. Nilai presisi dinyatakan dalam persen koefisien variasi (%KV) (Taylor dkk, 1994). ∑
√
̅
Skripsi
̅
(2.5) (2.6)
Asri Zulchana Sari Penentuan Cemaran Melamin dalam Susu secara Potensiometri menggunakan Elektroda Pasta Karbon Nanopori / Molecularly Imprinted Polymer
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
15
dengan ketentuan SD adalah standar deviasi, KV adalah koefisien variasi, xi adalah nilai setiap pengukuran, ̅ adalah rata-rata pengukuran, dan n adalah jumlah pengukuran. 2.6.5
Akurasi Akurasi suatu metode uji merupakan ukuran kualitas metode tersebut yang
menggambarkan besarnya penyimpanan data hasil uji dengan harga yang sesungguhnya. Akurasi disebut juga persen recovery (%R).Persen recovery diartikan sebagai ketepatan keterulangan konsentrasi larutan standar yang diperoleh kembali dengan konsentrasi larutan standar yang sebenarnya.Suatu pengukuran dinyatakan akurat apabila harga persen akurasinya mendekati 100%.Penentuan persen akurasi dengan menggunakan rumus sebagai berikut : R=
Csp x 100% Ks
(2.4)
dengan Csp adalah konsentrasi melamin yang terukur dan Ks adalah konsentrasi melamin yang sebenarnya. 2.6.6
Koefisien selektivitas Suatu elektroda memiliki selektivitas terhadap ion atau molekul yang akan
diukur yang ditentukan oleh koefisien selektivitas. Akurasi pada analisis Elektroda SelektifIon (ESI) sangat dipengaruhi oleh adanya faktor Nernst.Faktor Nernst yang dihasilkan dapat dimodifikasi sehingga dapat menghitung besarnya interferensi ion maksimum yang masih bisa di toleransi keberadaannya sehingga tidak mengganggu akurasi dari analisis (Evans, 1991).
Skripsi
Asri Zulchana Sari Penentuan Cemaran Melamin dalam Susu secara Potensiometri menggunakan Elektroda Pasta Karbon Nanopori / Molecularly Imprinted Polymer
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
16
Umumnya, pengukuran secara luas adanya pengaruh ion lain pada saat sensor potensiometri bekerja, dirumuskan oleh Nicolsky pada persamaan berikut. E = E0 + RT/nF ln [ai+
]
(2.7)
dengan n dan x adalah muatan ion utama dan ion pengganggu, ai dan aj adalah aktifitas ion utama dan aktifitas ion pengganggu, dan
adalah koefisien
selektivitas. Apabila terdapat lebih dari satu ion pengganggu, maka perlu adanya perhitungan aktifitas ion keduanya dalam larutan. Kekuatan kedua ion akan berubah dengan keadaan larutan yang berubah. Selanjutnya, penentuan koefisien selektivitas ion dihitung dengan persamaan : (2.8) dengan ketentuan ai adalah aktivitas ion utama, ai’ adalah aktivitas larutan campuran, aj adalah aktivitas ion pengganggu dalam campuran, dan s adalah kemiringan kurva kalibrasi ion utama. Nilai koefisien selektifitas yang mendekati nilai satu dikatakan bahwa sensor hampir sama sensitifnya antara ion pengganggu dan ion utama. Nilai koefisien selektifitas lebih besar dari satu diartikan bahwa sensor lebih menyukai ion pengganggu dan akan sangat mengganggu pengukuran ion utama (Cattrall, 1997).
2.7
Karbon Nanopori Karbon nanopori adalah karbon aktif yang memiliki ukuran pori dibawah
100 nm. Karbon nanopori disintesis dengan proses polimerisasi dengan campuran
Skripsi
Asri Zulchana Sari Penentuan Cemaran Melamin dalam Susu secara Potensiometri menggunakan Elektroda Pasta Karbon Nanopori / Molecularly Imprinted Polymer
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
17
yang mengandung batubara, tar, dan furfural dalam proporsi yang berbeda. Kemudian, diikuti oleh karbonisasi produk padat yang diperoleh dan aktivasi uap karbonisasi tersebut. Komposisi kimia dari campuran awal sangat berpengaruh secara signifikan terhadap sifat fisik-kimia seperti luas permukaan, struktur pori, resistensi elektro, dan jumlah oksigen yang terkandung dalam permukaan. Penggabungan oksigen dalam campuran prekusor dengan cara furfural ini, memiliki beberapa pengaruh yang kuat pada langkah sintesisnya, seperti peningkatan kandungan oksigen dalam permukaan sehingga dapat membentuk produk padatan yang ditandai oleh kadar oksigen yang besar. Selain itu, produk padat akan lebih reaktif, sehingga akan menimbulkan karbon nanopori dengan permukaan yang besar. Karbon nanopori ini dapat digunakan sebagai elektroda dalam aplikasi elektrokimia (Petrova dkk, 2010). Pemanfaatan karbon nanopori sebagai elektroda dalam bidang kimia dikarenakan karbon ini merupakan material yang inert, memiliki luas permukaan yang besar, dan memiliki konduktivitas yang tinggi (Pyun dan Lee, 2007).
Skripsi
Asri Zulchana Sari Penentuan Cemaran Melamin dalam Susu secara Potensiometri menggunakan Elektroda Pasta Karbon Nanopori / Molecularly Imprinted Polymer
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
BAB III METODE PENELITIAN
Lokasi dan Waktu Penelitian
3.1
Penelitian dilaksanakan di Laboratorium Kimia Analitik, Departemen Kimia, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Airlangga, Surabaya. Penelitian dilakukan pada bulan Februari 2012 hingga bulan Juni 2012.
3.2
Bahan dan Alat Penelitian
3.2.1
Bahan penelitian Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah melamin, asam
metaklirat (MAA), etilen glikol dimetaklirat (EGDMA), benzoil peroksida, kloroform, akuadem, metanol, asam asetat, natrium asetat trihidrat, kalium hidrogenfosfat trihidrat, kalium dihidrogenfosfat, natrium klorida, kalium klorida, kalsium klorida dihidrat, magnesium klorida heksahidrat, asam trikloro asetat (TCA), kawat perak (Ag), parafin padat, dan karbon nanopori. Karbon nanopori diperoleh dari Puslitbang Hasil Hutan Bogor dengan spesifikasi yang tercantum dalam Lampiran 12. Semua bahan kimia berderajat kemurnian pro analisis. 3.2.2
Alat penelitian Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah seperangkat alat
potensiometer Cyberscan 510, pH-meter tipe 744, instrumen FTIR, hotplate magnetic stirrer, tube mikropipet 1000 µL, serta alat-alat gelas yang umum dipakai untuk penelitian di laboratorium.
18 Skripsi
Asri Zulchana Sari Penentuan Cemaran Melamin dalam Susu secara Potensiometri menggunakan Elektroda Pasta Karbon Nanopori / Molecularly Imprinted Polymer
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
3.3
19
Prosedur Penelitian
3.3.1 Diagram alir penelitian
asam metaklirat + EGDMA + benzoil peroksida
melamin
parafin padat
elektroda pembanding
karbon nanopori
MIP
elektroda kerja
FT-IR
polimer kontrol
larutan melamin
EMF Optimasi :
Validasi metode :
- pH Larutan - komposisi elektroda
-
jangkauan pengukuran faktor Nernst batas deteksi presisi akurasi (% recovery) selektivitas
penerapan analisis melamin dalam susu yang di-spiked dengan melamin
akurasi (%recovery)
Skripsi
Asri Zulchana Sari Penentuan Cemaran Melamin dalam Susu secara Potensiometri menggunakan Elektroda Pasta Karbon Nanopori / Molecularly Imprinted Polymer
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
20
3.3.2 Pembuatan larutan induk melamin 10-2 M Pembuatan larutan induk melamin 10-2M dilakukan dengan menimbang melamin sebanyak 0,1261 gram yang dilarutkan dalam 20 mL akuadem dalam gelas piala. Melamin tersebut dilarutkan dengan bantuan pemanasan agar larut sempurna. Kemudian, larutan tersebut dipindahkan ke dalam labu ukur 100 mL dan diencerkan hingga tanda batas dengan akuadem dan dihomogenkan. 3.3.3 Pembuatan larutan kerja melamin 10-3 – 10-8 M Pembuatan larutan kerja melamin 10-3 M dilakukan dengan cara memipet 2,5 mL larutan induk melamin 10-2 M. Larutan tersebut kemudian dipindahkan ke dalam labu ukur 25 mL dan diencerkan dengan akuadem hingga tanda batas, kocok hingga homogen. Untuk pembuatan larutan kerja melamin 10-4 M, 10-5 M, 10-6 M, 10-7 M, dan 10-8 M, dilakukan dengan mengencerkan larutan induk melamin 10-2 M dengan perbandingan yang sesuai. 3.3.4 Pembuatan larutan buffer 3.3.4.1 Pembuatan larutan asam asetat 0,2 M Pembuatan larutan asam asetat 0,2 M dilakukan dengan mengencerkan 1,14 mL larutan asam asetat glasial ke dalam labu ukur 100 mL dengan akuadem hingga tanda batas dan dihomogenkan. 3.3.4.2 Pembuatan larutan natrium asetat trihidrat 0,2 M Pembuatan larutan natrium asetat trihidrat 0,2 M dilakukan dengan melarutkan 2,7216 gram natrium asetat trihidrat ke dalam 25 mL akuadem. Kemudian larutan dipindahkan secara kuantitatif ke dalam labu ukur 100 mL dan diencerkan dengan akuadem hingga tanda batas dan dikocok hingga homogen.
Skripsi
Asri Zulchana Sari Penentuan Cemaran Melamin dalam Susu secara Potensiometri menggunakan Elektroda Pasta Karbon Nanopori / Molecularly Imprinted Polymer
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
21
3.3.4.3 Pembuatan larutan buffer asetat Pembuatan larutan buffer asetat ini akan dibuat dengan variasi pH yaitu pH 2,0; 3,0; 4,0; dan 5,0 dengan cara mengkombinasikan volume dari masingmasing larutan sesuai Tabel 3.1. Tabel 3.1 Komposisi Volume CH3COOH 0,2M dan CH3COONa.3H2O 0,2M pada pembuatan larutan buffer asetat Volume (mL) pH larutan CH3COOH 0,2M CH3COONa.3H2O 0,2M 2,0 49,9 0,1 3,0 49,0 1,0 4,0 42,6 7,4 5,0 18,3 31,7 Kedua komposisi larutan kemudian diencerkan dengan akuadem pada labu ukur 100 mL hingga tanda batas. Masing-masing larutan selanjutnya di ukur pH-nya dengan pH meter. Apabila larutan terlalu basa, maka ditambahkan larutan CH3COOH 0,2M tetes demi tetes hingga pH yang sesuai. Apabila larutan terlalu asam, maka ditambahkan larutan CH3COONa.3H2O 0,2M hingga diperoleh pH larutan yang diinginkan. 3.3.4.4 Pembuatan larutan kalium hidrogenfosfat trihidrat 0,2M Pembuatan larutan kalium hidrogenfosfat trihidrat 0,2 M ini dilakukan dengan melarutkan 4,5648 gram padatan K2HPO4.3H2O ke dalam 25 mL akuadem. Kemudian larutan dipindahkan secara kuantitatif ke dalam labu ukur 100 mL dan diencerkan dengan akuadem hingga tanda batas dan dikocok hingga homogen. 3.3.4.5 Pembuatan larutan kalium dihidrogenfosfat 0,2M Pembuatan larutan kalium hidrogenfosfat 0,2 M ini dilakukan dengan melarutkan 2,7218 gram padatan KH2PO4 ke dalam 25 mL akuadem. Kemudian
Skripsi
Asri Zulchana Sari Penentuan Cemaran Melamin dalam Susu secara Potensiometri menggunakan Elektroda Pasta Karbon Nanopori / Molecularly Imprinted Polymer
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
22
larutan dipindahkan secara kuantitatif ke dalam labu ukur 100 mL dan diencerkan dengan akuadem hingga tanda batas dan dikocok hingga homogen. 3.3.4.6 Pembuatan larutan buffer fosfat Pembuatan larutan buffer fosfat ini akan dibuat dengan variasi pH yaitu pH 6,0; 7,0; dan 8,0 dengan cara melarutkan kedua komposisi volume dari masing-masing larutan sesuai Tabel 3.2. Tabel 3.2 Komposisi Volume K2HPO4.3H2O 0,2M dan KH2PO4 0,2M pada pembuatan larutan buffer asetat Volume (mL) pH larutan K2HPO4.3H2O 0,2M KH2PO4 0,2M 6,0 2,9 47,1 7,0 19,1 30,9 8,0 43,1 6,9 Kedua komposisi larutan kemudian diencerkan dengan akuadem pada labu ukur 100 mL hingga tanda batas. Masing-masing larutan selanjutnya di ukur pH-nya dengan pH meter. Apabila larutan terlau asam, maka ditambahkan larutan K2HPO4.3H2O 0,2M tetes demi tetes hingga pH yang sesuai. Apabila larutan terlalu basa, maka ditambahkan larutan K2HPO4 0,2M hingga diperoleh pH larutan yang diinginkan. 3.3.5 Pembuatan larutan ion pengganggu 3.3.5.1 Pembuatan larutan Ca2+ 10-3 M Larutan ion Ca2+ dibuat dengan melarutkan 1,4701 gram padatan CaCl2.2H2O dengan akuadem ke dalam labu ukur 100ml hingga tanda batas. Kemudian, dipipet sebanyak 1,0 ml larutan tersebut dan dipindahkan secara kuantitatif ke dalam labu ukur 100 ml. Selanjutnya, larutan diencerkan dengan akuadem hingga tanda batas dan dikocok hingga homogen.
Skripsi
Asri Zulchana Sari Penentuan Cemaran Melamin dalam Susu secara Potensiometri menggunakan Elektroda Pasta Karbon Nanopori / Molecularly Imprinted Polymer
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
23
3.3.5.2 Pembuatan larutan K+ 10-3 M Larutan ion K+ dibuat dengan melarutkan 0,7455 gram padatan KCl dengan akuadem ke dalam labu ukur 100ml hingga tanda batas. Kemudian, dipipet sebanyak 1,0 ml larutan tersebut dan dipindahkan secara kuantitatif ke dalam labu ukur 100 ml. Selanjutnya, larutan diencerkan dengan akuadem hingga tanda batas dan dikocok hingga homogen. 3.3.5.3 Pembuatan larutan Mg2+ 10-3 M Larutan ion Mg2+ dibuat dengan melarutkan 2,033 gram padatan MgCl2.6H2O dengan akuadem ke dalam labu ukur 100ml hingga tanda batas. Kemudian, dipipet sebanyak 1,0 ml larutan tersebut dan dipindahkan secara kuantitatif ke dalam labu ukur 100 ml. Selanjutnya, larutan diencerkan dengan akuadem hingga tanda batas dan dikocok hingga homogen. 3.3.5.4 Pembuatan larutan Na+ 10-3 M Larutan ion Na+ dibuat dengan melarutkan 0,5844 gram padatan NaCl dengan akuadem ke dalam labu ukur 100 mL hingga tanda batas. Kemudian, dipipet sebanyak 1,0 mL larutan tersebut dan dipindahkan secara kuantitatif ke dalam labu ukur 100 mL. Selanjutnya, larutan diencerkan dengan akuadem hingga tanda batas dan kocok hingga homogen. 3.3.6 Pembuatan Molecularly Imprinted Polymer (MIP) Molecularly Imprinted Polymer (MIP) dibuat dengan cara mereaksikan 0,0252 gram melamin dalam 5 mL larutan kloroform dengan 0,0688 gram asam metaklirat dalm 5 mL kloroform, ke dalam gelas piala 50 mL. Melamin berfungsi
Skripsi
Asri Zulchana Sari Penentuan Cemaran Melamin dalam Susu secara Potensiometri menggunakan Elektroda Pasta Karbon Nanopori / Molecularly Imprinted Polymer
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
24
sebagai template dan asam metaklirat berfungsi sebagai monomer. Kemudian, larutan tersebut didiamkan selama 1 jam. Ke dalam gelas piala yang berbeda, direaksikan sebanyak 0,4752 gram etilen glikol dimetaklirat (EGDMA) sebagai crosslinker dengan 0,24223 gram benzoil peroksida yang sebelumnya telah dilarutkan dalam 1 mL kloroform. Benzoil peroksida berfungsi sebagai inisiator pada reaksi polimerisasi ini. Kemudian, campuran larutan crosslinker dan inisiator dimasukkan ke dalam campuran larutan melamin dan asam metaklirat dan dipanaskan dengan hotplate pada suhu 600C selama kurang lebih 2 jam tanpa adanya pengadukan. Hasil dari pemanasan ini akan terbentuk padatan, dimana padatan ini kemudian dikeringkan di udara terbuka. Padatan kemudian di haluskan dan diayak dengan ukuran 200 mesh sehingga dihasilkan padatan yang berbentuk partikel dengan ukuran yang homogen. MIP yang sudah terbentuk kemudian dicuci dengan menggunakan asam asetat dan metanol dengan perbandingan 2:8, kemudian dicuci dengan air 700C (Qin dkk, 2009). Polimer MIP telah terbentuk pada reaksi ini. Kemudian, pembuatan polimer kontrol dapat dengan cara yang sama namun tanpa penambahan melamin ke dalamnya. 3.3.7 Pembuatan badan elektroda pasta karbon nanopori / MIP Elektroda untuk analisis melamin ini dibuat dengan mengisi sebanyak ¾ tube mikropipet dengan parafin yang mana sebelumnya telah dimasukkan kawat logam Perak (Ag) sebagai penguhubung antara elektroda dengan alat potensiometer. Kemudian sisanya diisi dengan padatan karbon nanopori yang telah dicampur dengan parafin padat dan MIP yang telah dibuat dengan
Skripsi
Asri Zulchana Sari Penentuan Cemaran Melamin dalam Susu secara Potensiometri menggunakan Elektroda Pasta Karbon Nanopori / Molecularly Imprinted Polymer
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
25
penekanan sehingga tube akan padat penuh berisi. Agar padatan yang ada dapat berbentuk pasta, maka perlu dipanaskan. Ujung permukaan elektroda kemudian digosok dengan kertas.
Kawat Perak (Ag)
Parafin Padat
Pasta Karbon Nanopori Gambar 3.1 Konstruksi elektroda pasta karbon nanopori / MIP 3.3.8 Pembuatan sampel susu ber-spiked melamin Pembuatan sampel susu ber-spiked dengan melamin dibuat dengan cara menimbang dengan teliti sebanyak 1,0000 gram susu bubuk dan di masukkan ke dalam tabung sentrifuge. Kemudian, di tambahkan 5 mL larutan melamin 10-2 M dan 1,5 mL Asam Trikloro Asetat (TCA) 5%. Asam Trikloro Asetat (TCA) yang ditambahkan akan mengendapkan protein yang terdapat dalam susu yaitu kasein. Penambahan TCA ini akan mengakibatkan larutan menjadi pH isoelektrik kasein. Pada pH isoelektrik tersebut, kasein akan tepat mengendap, yaitu pada pH 4,8. Selanjutnya, campuran tersebut di sentrifuge selama 20 menit dengan skala 8. Setelah 20 menit, akan terjadi dua lapisan, dimana kasein akan mengendap dari
Skripsi
Asri Zulchana Sari Penentuan Cemaran Melamin dalam Susu secara Potensiometri menggunakan Elektroda Pasta Karbon Nanopori / Molecularly Imprinted Polymer
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
26
filtratnya. Filtrat kemudian dipisahkan dengan endapan menggunakan pipet tetes dengan hati-hati (Kusumaningputri, 2010). Selanjutnya, filtrat diuji dengan menggunakan elektroda kerja pasta karbon nanopori / MIP untuk menguji adanya kadar melamin yang terkandung didalam susu. 3.3.9 Optimasi elektroda 3.3.9.1 Optimasi pH larutan melamin Melarutkan 2,5 mLlarutan melamin 10-3M masing-masing kedalam larutan pH 2, 3, 4, 5, 6, 7, dan 8 dalam labu ukur 25 mL dan diencerkan hingga tanda batas masing-masing dengan larutan buffer pH 2, 3 4, 5, 6, 7, dan 8. Kemudian, larutan tersebut dimasukkan kedalam wadah sampel dan diuji dengan elektroda kerja pasta karbon nanopori / MIP yang telah dibuat dengan elektroda pembanding menggunakan Ag/AgCl. Besarnya harga potensial yang telah relatif konstan merupakan besarnya pH optimum pengukuran. 3.3.9.2 Optimasi komposisi elektroda Perlunya melakukan optimasi komposisi elektroda adalah agar dapat dihasilkan suatu elektroda dengan komposisi yang sesuai sehingga mampu bekerja secara optimum. Dari berbagai komposisi yang berbeda-beda ini akan diamati masing-masing faktor Nernst, linearitas, dan batas deteksi. Komposisi keseluruhan campuran karbon nanopori, MIP, dan parafin dalam elektroda adalah 0,3 gram. Komposisi elektroda dapat dilihat pada tabel 3.3.
Skripsi
Asri Zulchana Sari Penentuan Cemaran Melamin dalam Susu secara Potensiometri menggunakan Elektroda Pasta Karbon Nanopori / Molecularly Imprinted Polymer
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
27
Tabel 3.3 Komposisi elektroda pasta karbon nanopori/MIP Nama Elektrode E1 E2 E3 E4 E5 E6 E7 E8 3.3.10
Karbon nanopori (%wt) 65 50 60 58 55 50 45 40
MIP (%wt) 0 15 Polimer kontrol 5 7 10 15 20 25
Parafin (%wt) 35 35 35 35 35 35 35 35
Pembuatan kurva standar melamin Pembuatan kurva standar melamin dibuat dengan cara mengukur besarnya
beda potensial larutan melamin 10-2 M hingga 10-8 M yang telah di optimasi dengan pH buffer menggunakan elektroda pasta karbon nanopori / MIP. Kemudian, dibuat kurva hubungan antara potensial (mV) dengan Log konsentrasi melamin. Hasilnya berupa garis lurus yang menunjukkan kurva standar melamin. 3.3.11
Penentuan parameter validasi metode
3.3.11.1 Penentuan jangkauan pengukuran Jangkauan pengukuran diartikan sebagai batas konsetrasi yang masih memberikan suatu garis lurus yang memenuhi persamaan faktor Nernst (Bakker dkk, 1997). Penentuan jangkauan pengukuran dilakukan dengan membuat kurva standar melamin antara besarnya pengukuran potensial larutan melamin 10-8 – 10-2 M dengan log konsentrasi. Kemudian akan dihasilkan persamaan garis regresi linear untuk mendapatkan nilai kemiringannya (faktor Nernst). Batas yang masih memberikan nilai kemiringan pada garis regresi linear dan masih memenuhi persamaan Nernst disebut dengan jangkauan pengukuran.
Skripsi
Asri Zulchana Sari Penentuan Cemaran Melamin dalam Susu secara Potensiometri menggunakan Elektroda Pasta Karbon Nanopori / Molecularly Imprinted Polymer
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
28
3.3.11.2 Penentuan faktor Nernst dan linearitas Dalam potensiometri, faktor Nernst memiliki arti sebagai hasil nilai kemiringan pada grafik antara beda potensial (mV) dengan log konsentrasi (M) (Cattrall, 1997). Penentuan besarnya faktor Nernst dapat dilakukan dengan membuat kurva larutan melamin yang telah diukur dengan elektroda pasta karbon nanopori / MIP. Kurva dibuat dengan menghubungkan antara potensial (mV) dengan log konsentrasi melamin. Kemiringan kurva (slope) merupakan besarnya faktor Nernst. y = bx + a
(3.1)
Linearitas suatu kurva kalibrasi atau dapat disebut dengan koefisien korelasi (r) dihitung dengan rumus 3.4.
r
x i x y i y
x
x
2
i
y y 2
i
1 2
(3.2)
dengan xi adalah konsentrasi ke-i, x adalah ion melamin, yi adalah potensial ke-i, dan y adalah dan rata-rata ion melamin. Rentang nilai r yaitu -1 ≤ r ≤ 1. 3.3.11.3 Penentuan batas deteksi Batas deteksi ditentukan dengan cara membuat titik potong ekstrapolasi kurva pada daerah pengukuran rendah dengan daerah pengukuran tinggi. Kurva yang telah dibuat dan mempunyai persamaan regresi linear, kemudian diekstrapolasi dengan garis non linear antara potensial dengan log konsentrasi melamin, sehingga akan ditentukan titik potong kedua garis. Titik potong ini kemudian di hubungkan ke absis dan akan terlihat konsentrasi terkecil dari
Skripsi
Asri Zulchana Sari Penentuan Cemaran Melamin dalam Susu secara Potensiometri menggunakan Elektroda Pasta Karbon Nanopori / Molecularly Imprinted Polymer
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
29
melamin yang masih dapat dideteksi dengan elektroda, yang selanjutnya disebut batas deteksi (Bakker, 1997). 3.3.11.4 Penentuan presisi Presisi adalah kedapatulangan suatu set hasil uji diantara hasil-hasil pengujian atau sebagai suatu ketelitian dari keterulangan suatu sampel yang sama (Taylor dkk, 1994). Penentuan presisi dapat ditentukan dengan menghitung nilai simpangan baku (standar deviasi/SD) dan koefisien variasi (KV). Pada penelitian ini, dilakukan pengulangan pengukuran larutan melamin pada konsentrasi 10-3M dan 10-4M dengan elektroda pasta karbon nanopori / MIP sebanyak tiga kali, kemudian dilakukan perhitungan dengan rumusan berikut. ∑
√
̅
̅
(3.3) (3.4)
dimana xi adalah nilai setiap pengukuran, ̅ adalah rata-rata pengukuran, dan n adalah jumlah pengukuran. 3.3.11.5 Penentuan akurasi / persen Recovery (%R) Akurasi atau persen recovery adalah ketepatan keterulangan konsentrasi larutan standar yang diperoleh kembali dengan konsentrasi larutan standar yang sebenarnya. Perolehan persen recovery didapatkan dengan menghitung nilai perbandigan antara kosentrasi larutan standar yang diperoeh dengan konsentrasi larutan standar sebenarnya. Besarnya persen recovery dilakukan pada konsentrasi melamin 10-3M dan 10-4M diukur menggunakan elektroda optimum pada pH optimum sehingga diperoleh nilai potensial larutan. Kemudian, dengan
Skripsi
Asri Zulchana Sari Penentuan Cemaran Melamin dalam Susu secara Potensiometri menggunakan Elektroda Pasta Karbon Nanopori / Molecularly Imprinted Polymer
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
30
menganalogkan nilai y sebagai potensial sel larutan melamin dan mensubstitusi hasil pengulangan ke dalam hasil regresi linear larutan standar, maka diperoleh konsentrasi larutan melamin terukur. Selanjutnya, harga persen recovery didapatkan dengan persamaan berikut. R=
Csp x 100% Ks
(3.5)
Dengan menganggap larutan melamin 10-3M dan 10-4M adalah konsentrasi larutan standar sebenarnya, Csp adalah konsentrasi standar melamin hasil analisis, dan Ks adalah konsentrasi standar melamin sebenarnya. 3.3.11.6 Penentuan koefisien selektivitas Penentuan besarnya koefisien selektivitas dilakukan dengan mengukur besarnya potensial yang dihasilkan dari larutan ion pengganggu yaitu Ca2+, K+, Mg2+, dan Na+ dengan konsentrasi 10-3M menggunakan elektroda pasta karbon nanopori / MIP yang telah dioptimasi. Kemudian, memasukkan nilai potensial dari ion pengganggu kedalam persamaan regresi linear dari kurva standar melamin, sehingga dihasilkan besarnya konsentrasi yang terukur. Hasil dari konsentrasi tersebut selanjutnya dimasukkan kedalam persamaan (3.8) sehingga akan didapatkan besarnya koefisien selektivitas dari elektroda pasta karbon nanopori / MIP. =
Skripsi
(3.6)
Asri Zulchana Sari Penentuan Cemaran Melamin dalam Susu secara Potensiometri menggunakan Elektroda Pasta Karbon Nanopori / Molecularly Imprinted Polymer
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1
Hasil Pembuatan Molecularly Imprinted Polymer (MIP) Pembuatan Molecularly Imprinted Polymer (MIP) dilakukan dengan
mereaksikan sebanyak 0,2 mmol melamin yang bertindak sebagai template, 0,8 mmol asam metaklirat sebagai monomer, dan 2,4 mmol etilen glikol dimetaklirat (EGDMA) sebagai crosslinker. Proses polimerisasi yang terjadi adalah polimerisasi adisi. Polimerisasi adisi dibantu dengan penambahan inisiator yaitu benzoil peroksida yang berfungsi mengubah asam metaklirat menjadi suatu molekul radikal yang nantinya akan dengan mudah mengalami tahap propagasi atau pemanjangan rantai (Odian, 2004). Tahap awal pembuatan MIP, dilakukan dengan mereaksikan melamin dan asam metaklirat. Hal ini bertujuan membentuk rangkaian cetakan awal berbentuk melamin. Perbandingan mol asam metaklirat yang ditambahkan lebih besar dibandingkan melamin, dengan tujuan agar ketika direaksikan, maka akan terbentuk cetakan melamin yang dikelilingi oleh asam metaklirat, karena pada keadaan yang sama, melamin dapat pula bertindak sebagai monomernya. Mekanisme terbentuknya cetakan melamin ditunjukkan pada Gambar 4.1.
31 Skripsi
Asri Zulchana Sari Penentuan Cemaran Melamin dalam Susu secara Potensiometri menggunakan Elektroda Pasta Karbon Nanopori / Molecularly Imprinted Polymer
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
32
NH2 O N
H2N
N
+
C OH
NH2
N
(melamin)
(asam metaklirat)
kloroform
C
O C
H
O
NH
O
C
H
H N
O
N H
HN
N
H
H
O
O
N H
C
Gambar 4.1 Reaksi antara melamin dan asam metaklirat (Qin dkk, 2009) Proses selanjutnya yaitu mencampurkan campuran crosslinker dan inisiator ke dalam campuran melamin dan asam metaklirat. Reaksinya ditunjukkan pada Gambar 4.2. Campuran tersebut kemudian di panaskan pada suhu 600C selama 2 jam sehingga porogen yang digunakan yaitu kloroform habis menguap. Hasil yang menunjukkan proses polimerisasi selesai adalah ketika cairan bening yang dipanaskan berubah menjadi padatan putih kekuningan menyerupai keramik yang menempel pada gelas beker. Selanjutnya, padatan dihaluskan dan diayak dengan ayakan ukuran 200 mesh. Hasil padatan halus tersebut kemudian dicuci dengan campuran asam asetat dan metanol dengan
Skripsi
Asri Zulchana Sari Penentuan Cemaran Melamin dalam Susu secara Potensiometri menggunakan Elektroda Pasta Karbon Nanopori / Molecularly Imprinted Polymer
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
33
perbandingan 2:8 (v/v) yang dimaksudkan untuk menghilangkan sisa-sisa reaktan pada proses polimerisasi yang tidak bereaksi (Qin dkk, 2009).
C
O C
H
O
NH
O
C
O
H
H N
H O
N
EGDMA
H HN
N
H
H
O
O
O
NH
O H N
N H
C
H O
N H
Benzoil peroksida
HN
N
H
H
O
O
N H
C
Gambar 4.2 Polimerisasi dengan penambahan inisiator dan crosslinker (Qin dkk, 2009) Pencucian dilanjutkan dengan menggunakan air panas 700C yang dimaksudkan untuk mengekstraksi template yang ada pada MIP. Pada akhir pencucian, diharapkan mampu menghasilkan MIP dengan cetakan molekul melamin yang spesifik seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.3.
O O O
C
H
H
O
H O
O
Gambar 4.3 MIP yang telah diekstraksi (Qin dkk, 2009)
Skripsi
Asri Zulchana Sari Penentuan Cemaran Melamin dalam Susu secara Potensiometri menggunakan Elektroda Pasta Karbon Nanopori / Molecularly Imprinted Polymer
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
4.2
34
Hasil Pembuatan Polimer Kontrol Pembuatan polimer kontrol dilakukan dengan proses polimerisasi adisi,
yang sama dengan pembuatan MIP. Namun bedanya, pada pembuatan polimer kontrol tanpa ditambahkan template melamin. Sehingga, nantinya polimer kontrol tidak memiliki sisi pengenal aktif melamin. Hasil polimer kontrol yang didapatkan berbentuk padatan putih keramik yang menempel pada gelas beker. Hasil polimer kontrol yang terbentuk kemudian dicuci dengan asam asetat dan metanol (2:8 v/v) yang dimaksudkan untuk menghilangkan reagen yang tidak ikut bereaksi.
4.3
Karakterisasi Molecularly Imprinted Polymer (MIP) dan Polimer Kontrol Karakterisasi MIP dan polimer kontrol bertujuan untuk mengetahui adanya
reaksi polimerisasi yang terjadi dan mengetahui melamin yang telah benar-benar terekstrak dari polimer sehingga akan terbentuk cetakan MIP. Karakterisasi MIP dan polimer kontrol dilakukan menggunakan instrumet FTIR dan hasil karakterisasi ditunjukkan pada Gambar 4.4. Polimerisasi yang terjadi pada MIP ditunjukkan dengan adanya pergeseran peak gugus C=O terkonjugsi pada asam metaklirat pada yaitu pada bilangan gelombang 1697 cm-1 menjadi gugus C=O pada bilangan gelombang 1731,25cm-1. Hal ini disebabkan karena adanya perubahan ikatan C=O terkonjugasi pada spektra asam metaklirat bergeser menjadi ikatan C=O tanpa konjugasi setelah terjadinya polimerisasi. Peristiwa polimerisasi ini ditunjukkan
Skripsi
Asri Zulchana Sari Penentuan Cemaran Melamin dalam Susu secara Potensiometri menggunakan Elektroda Pasta Karbon Nanopori / Molecularly Imprinted Polymer
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
35
pada Gambar 4.4 spektra 1. Sedangkan pektra asam metaklirat ditunjukkan pada Lampiran 13. Gambar 4.4 spektra 2 menunjukkan adanya melamin yang terekstrak. Melamin yang telah berhasil diekstrak ditunjukkan dengan hilangnya peak N-H disekitar 3564,40 cm-1 yang terlihat pada spektra 1 dan hilang pada spektra 2. Selain itu, melamin yang berhasil terekstrak memiliki peak O-H karboksil dari asam metaklirat yang melebar pada bilangan gelombang 3433,23 cm-1. Polimerisasi yang terjadi pada polimer kontrol ditunjukkan pada Gambar 4.4 spektra 3. Terjadinya polimerisasi ditunjukkan dengan pergeseran peak gugus C=O yang terkonjugasi pada asam metaklirat yang ditunjukkan pada bilangan gelombang 1697 cm-1 menjadi gugus C=O pada bilangan gelombang 1731,14cm-1. Hal ini disebabkan karena perubahan ikatan C=O pada asam metaklirat yang terkonjugasi alkena menjadi C=O yang terjadi setelah polimerisasi. Tabel 4.1 Hasil spektra FTIR pada Molecularly Imprinted Polymer (MIP) dan Polimer Kontrol pada analisis cemaran melamin secara potensiometri dengan elektroda pasta karbon nanopori/MIP Spektra Gugus fungsi Bilangan gelombang (cm-1) Asam metaklirat C=O C=C 1697 1636,13 MIP terikat melamin C=O 1731,25 MIP terikat melamin MIP tidak terikat melamin Asam metaklirat Polimer kontrol
Skripsi
N-H C=O C=O
3564,40 C=C -
1697 1731,14
1636,13 -
Asri Zulchana Sari Penentuan Cemaran Melamin dalam Susu secara Potensiometri menggunakan Elektroda Pasta Karbon Nanopori / Molecularly Imprinted Polymer
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
36
Gambar 4.4 Spektra FTIR (1) MIP terikat melamin (2) MIP tidak terikat melamin (3) Polimer kontrol, pada analisis cemaran melamin secara potensiometri dengan elektroda pasta karbon nanopori/MIP
Skripsi
Asri Zulchana Sari Penentuan Cemaran Melamin dalam Susu secara Potensiometri menggunakan Elektroda Pasta Karbon Nanopori / Molecularly Imprinted Polymer
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
4.4
37
Optimasi Elektroda Sebelum dilakukan analisis dengan menggunakan potensiometer, maka
elektroda yang telah dibuat perlu dioptimasi. Pada proses ini, akan didapatkan hasil elektroda yang menunjukkan kinerja yang optimum, sehingga nantinya akan digunakan untuk analisis lebih lanjut. Pada penelitian ini, dilakukan dua macam optimasi elektroda, yaitu optimasi kompisisi elektroda dan optimasi pH elektroda. 4.4.1 Optimasi komposisi elektroda Elektroda dibuat dengan campuran MIP, karbon nanopori, dan parafin. Penggunaan MIP sebagai modifikasi elektroda dimaksudkan untuk menghasilkan sensor yang selektif dan sensitif terhadap analit target (Özcan dan Sahin, 2007). Sedangkan penggunaan karbon nanopori sebagai elektroda dalam bidang kimia dikarenakan karbon ini merupakan material yang inert, memiliki luas permukaan yang besar, dan memiliki konduktivitas yang tinggi (Pyun dan Lee, 2007). Sehingga dengan karbon nanopori, diharapkan mampu memperluas permukaan sistem sisi pengenal molekul yang aktif. Pada penelitian ini, dilakukan variasi komposisi elektroda yang terdapat pada Tabel 3.3. Komposisi MIP dan karbon nanopori dibuat bervariasi, dengan komposisi parafin yang tetap untuk setiap elektrodanya. Kemudian, kedelapan elektroda tersebut digunakan untuk mengukur potensial yang dihasilkan pada larutan melamin 10-8M sampai dengan 10-2M menggunakan elektroda pembanding Ag/AgCl secara potensiometri. Perhitungan secara lengkap pembuatan larutan induk 10-2M dan larutan kerja 10-3 sampai 10-8M terdapat pada Lampiran 1.
Skripsi
Asri Zulchana Sari Penentuan Cemaran Melamin dalam Susu secara Potensiometri menggunakan Elektroda Pasta Karbon Nanopori / Molecularly Imprinted Polymer
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
38
Pengukuran yang dilakukan pada masing-masing elektroda dapat menunjukkan besarnya faktor Nernst, jangkauan pengukuran, dan linearitas yang ditunjukkan pada Tabel 4.2. Perhitungan data pada masing-masing elektroda ditunjukkan pada Lampiran 2, sedangkan grafik masing-masing elektroda ditunjukkan pada Gambar 4.5. Tabel 4.2 Elektroda E1 E2 E3 E4 E5 E6 E7 E8
Komposisi elektroda pasta karbon nanopori/MIP dengan besarnya potensial melamin Karbon MIP Parafin Faktor Jangkauan r nanopori (%wt) (%wt) Nernst pengukuran (%wt) (mV/dekade) (M) -3 65 0 35 5,51 10 - 10-6 0,9695 Polimer 50 35 15,4 10-2- 10-6 0,9063 kontrol 60 5 35 20,31 10-2- 10-5 0,9626 58 7 35 8,8 10-3- 10-6 0,9826 55 10 35 18,3 10-2- 10-5 0,9691 50 15 35 12,51 10-3- 10-6 0,9203 45 20 35 50,3 10-2- 10-6 0,9973 40 25 35 6,38 10-2- 10-6 0,9863 700
Potensial (mV)
600
E1
500
E2
400
E3 E4
300
-7
-6
-5
-4 -3 Log C [melamin]
-2
-1
E5
200
E6
100
E7
0
E8 0
Gambar 4.5 Kurva komposisi elektroda pasta karbon nanopori/MIP melamin secara Potensiometri
Skripsi
Asri Zulchana Sari Penentuan Cemaran Melamin dalam Susu secara Potensiometri menggunakan Elektroda Pasta Karbon Nanopori / Molecularly Imprinted Polymer
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
39
Suatu potensiometri dikatakan telah memenuhi persamaan Nernst apabila faktor Nernstnya bernilai 0,0592/n (± 1-2 mV) (Cattrall, 1997). Melamin merupakan molekul monovalen, dimana faktor Nernstnya adalah 59 mV/dekade. Faktor Nernst erat hubungannya dengan potensiometri. Sebuah elektroda yang baik adalah elektroda yang mampu memberikan nilai faktor Nernst mendekati 59 mV/dekade. Berdasarkan hasil pengukuran yang telah dilakukan pada beberapa komposisi elektroda, didapatkan elektroda E7 yang memiliki faktor Nernst yang baik yaitu 50,3 mV/dekade. Selain melihat besarnya faktor Nernst, suatu elektroda dikatakan baik apabila memiliki jangkauan pengukuran yang luas. Penentuan jangkauan pengukuran tersebut dapat dilihat ketika grafik yang masih memberikan suatu garis lurus. Berdasarkan grafik pada Gambar 4.5 terlihat bahwa elektroda E7 memiliki jangkauan pengukuran pada rentang 10-6 M hingga 10-2 M, sehingga dapat dikatakan elektroda yang baik. Elektroda E7 memiliki linearitas sebesar r=0,9973 yang diartikan bahwa elektroda tersebut memiliki sensitivitas tinggi terhadap analit. Linearitas yang baik adalah bernilai mendekati satu. Elektroda E7 dapat dikatakan elektroda dengan komposisi yang optimal, sehingga selanjutnya, elektroda E7 yang akan digunakan untuk menentukan cemaran melamin pada susu. Namun, dengan komposisi tersebut, masih perlu dilakukan peningkatan kinerja elektroda E7 terutama dengan faktor Nernst yang dihasilkan. Sehingga dapat dilakukan penambahan perlakuan terhadap elektroda E7 untuk menghasilkan faktor Nernst yang lebih baik. Penambahan perlakuan ini dilakukan dengan cara melapisi kawat perak (Ag) yang digunakan sebagai
Skripsi
Asri Zulchana Sari Penentuan Cemaran Melamin dalam Susu secara Potensiometri menggunakan Elektroda Pasta Karbon Nanopori / Molecularly Imprinted Polymer
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
40
penghantar dengan AgCl. Pelapisan kawat tersebut dilakukan dengan proses elektrolisis sederhana yaitu dengan mengalirkan suatu potensial listrik pada kawat perak yang direndam dalam larutan NaCl 0,1 M selama satu jam. Kawat perak pada kutub positif batere sebagai anoda sedangkan kawat perak pada kutub negatif batere sebagai katoda. Pada katoda akan terjadi proses reduksi sedangkan pada anoda akan terjadi proses oksidasi. Kawat perak pada katoda akan terlapisi oleh AgCl dan berwarna hitam. Kawat perak yang telah dielektrolisis dan terlapisi AgCl kemudian digunakan kembali untuk dilakukan pengukuran terhadap larutan kerja melamin 10-8 M – 10-2 M. Dari hasil pengukuran, didapatkan besarnya faktor Nernst elektroda E7 terlapis AgCl sebesar 54,4 mV/dekade, dengan jangkauan pengukuran 10-6 M – 10-2 M, dan linearitas r=0,9994. Perhitungan elektroda E7 terlapis AgCl ditunjukkan pada Lampiran 4 sedangkan perbandingan elektroda E7 dengan elektroda E7 terlapis AgCl ditunjukkan pada Tabel 4.3 dan Gambar 4.6. Tabel 4.3 Perbandingan elektroda E7 dengan elektroda E7 terlapis AgCl Elektroda Faktor Nernst Jangkauan r (mV/dekade) Pengukuran (M) E7 50,3 10-6 - 10-2 0,9973 E7 terlapis AgCl 54,4 10-6 - 10-2 0,9994
Skripsi
Asri Zulchana Sari Penentuan Cemaran Melamin dalam Susu secara Potensiometri menggunakan Elektroda Pasta Karbon Nanopori / Molecularly Imprinted Polymer
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
41
700 600 Potensial (mV)
500
Elektroda E7
400 300 Elektroda E7 dengan pelapisan AgCl
200 100 0
-8
-6
-4
-2
0
Log C [Melamin]
Gambar 4.6 Kurva perbandingan elektroda E7 dengan elektroda E7 terlapis AgCl Hal ini membuktikan bahwa pelapisan kawat perak (Ag) dengan AgCl memberikan pengaruh peningkatan pada faktor Nernst yang didapatkan. Sehingga, elektroda E7 terlapis AgCl inilah yang akan digunakan untuk menentukan cemaran melamin dalam susu, karena memiliki hasil yang lebih baik dibandingkan dengan elektroda E7 tanpa pelapisan AgCl. Elektroda E7 memiliki komposisi karbon nanopori dan MIP sebesar 45:20(%wt). Besarnya penambahan komposisi MIP akan berpengaruh terhadap besarnya sensitivitas dan linearitas (Qin dkk, 2009). Pada pengukuran, MIP akan menangkap analit dalam cetakan molekul melamin. Selanjutnya, karbon nanopori akan menyampaikan respon tersebut melalui kawat perak (Ag) yang terlapisi AgCl, sehingga akan terukur pada alat potensiometer. Besarnya gangguan antara melamin yang berada di dalam elektroda (hasil penjenuhan awal elektroda) dengan melamin dalam larutan akan menimbulkan potensial yang dapat diukur dengan besar potensial yang sebanding dengan konsentrasi larutan.
Skripsi
Asri Zulchana Sari Penentuan Cemaran Melamin dalam Susu secara Potensiometri menggunakan Elektroda Pasta Karbon Nanopori / Molecularly Imprinted Polymer
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
42
Elektroda optimum E7 yang telah didapatkan mampu memberikan respon selektif terhadap melamin. Hal ini akan berbeda dengan elektroda E2 yang mengandung polimer kontrol (15%wt) dan elektroda E1 yang mengandung karbon nanopori saja. Elektroda yang mengandung polimer kontrol memberikan respon yang kurang baik terhadap melamin, dikarenakan tidak adanya cetakan melamin yang terbentuk. Hal tersebut juga dialami oleh elektroda E1 yang mengandung karbon nanopori (65%wt). Karbon nanopori tidak memiliki cetakan melamin, sehingga respon terhadap analit tidak dapat selektif dan kurang baik. Perbandingan respon elektroda terhadap melamin pada berbagai konsentrasi yang mengandung MIP, polimer kontrol, dan karbon nanopori ditunjukkan pada Gambar 4.7. 500 450 400
karbon nanopori/MIP
350
E (mV)
300
karbon nanopori/polimer kontrol
250 200
karbon nanopori
150 100 50 0 -8
-6
-4 Log C [Melamin]
-2
0
Gambar 4.7. Kurva perbandingan respon elektroda antara karbon nanopori/MIP, karbon nanopori/polimer kontrol, dan karbon nanopori terhadap pengukuran melamin secara Potensiometri
Skripsi
Asri Zulchana Sari Penentuan Cemaran Melamin dalam Susu secara Potensiometri menggunakan Elektroda Pasta Karbon Nanopori / Molecularly Imprinted Polymer
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
43
4.4.2 Optimasi pH elektroda Pengukuran kondisi pH dilakukan dengan tujuan untuk mengetahui pada rentang pH berapakah suatu analit tersebut akan stabil untuk dianalisis. Optimasi pH elektroda dilakukan pada rentang pH 2-8. Dengan rentang pH tersebut, diharapkan dapat mengetahui pada pH asam, netral, ataukah basa suatu analit melamin dapat optimal dilakukan analisis menggunakan elektroda pasta karbon nanopori/MIP. Optimasi pH dilakukan hanya pada konsentrasi 10-3 M dengan harapan pada konsentrasi lain akan memberikan respon potensial yang sama. Pengukuran dilakukan menggunakan komposisi elektroda optimal menggunakan elektroda pembangin Ag/AgCl secara potensiometri. Kurva hubungan antara pH dan potensial yang dihasilkan ditunjukkan pada gambar 4.8. 300
Potensial (mV)
250 200 150 100 50 0 1
2
3
4
5
6
7
8
pH
Gambar 4.8 Kurva optimasi pH elektroda pasta karbon nanopori/MIP secara potensiometri Pada kurva yang terlihat, keadaan pH optimum melamin berada pada rentang asam yaitu pH 3 dan pH 4 yang ditunjukkan oleh potensial yang konstan.
Skripsi
Asri Zulchana Sari Penentuan Cemaran Melamin dalam Susu secara Potensiometri menggunakan Elektroda Pasta Karbon Nanopori / Molecularly Imprinted Polymer
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
44
Pada renang pH<3, melamin akan terhidrolisis dan berubah menjadi menjadi senyawa lain seperti amelina, amelida, dan asam sianurat. Sedangkan pada keadaan pH>4 akan mengakibatkan melamin bermuatan netral dan meningkatkan potensial (Bozzi, 2004). Data optimasi pH selengkapnya ditunjukkan pada Lampiran 5.
4.5. Kurva Kalibrasi Melamin Kurva kalibrasi melamin dibuat dengan mengukur besarnya potensial pada larutan kerja melamin 10-8, 10-7, 10-6, 10-5, 10-4, 10-3, dan 10-2 M dengan elektroda optimum yaitu elektroda E7 yang terlapis AgCl pada pH optimum. Pengukuran dilakukan secara potensiometri dengan elektroda pembanding Ag/AgCl. Selanjutnya, data yang memberikan garis lurus yang kemudian menjadi kurva kalibrasi standar melamin. Data pengukuran potensial larutan melamin pada berbagai konsentrasi ditunjukkan oleh Tabel 4.4. Sedangkan kurva hubungan antara log konsentrasi melamin pada berbagai konsentrasi terhadap potensialnya dapat dilihat pada Gambar 4.9. Tabel 4.4 Data pengukuran melamin dengan elektroda pasta karbon nanopori E7 terlapis AgCl pada pH 4 secara potensiometri Konsentrasi melamin (M) Potensial (mV) -8 10 249 -7 10 272 10-6 230 -5 10 288 10-4 345 -3 10 398 -2 10 447
Skripsi
Asri Zulchana Sari Penentuan Cemaran Melamin dalam Susu secara Potensiometri menggunakan Elektroda Pasta Karbon Nanopori / Molecularly Imprinted Polymer
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
45
500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0
Potensial (mV)
y = 54,4x + 559,2 R = 0,9994
-7
-6
-5
-4
-3
-2
-1
0
Log C
Gambar 4.9 Kurva standar melamin yang diukur menggunakan elektroda pasta karbon nanopori/MIP secara potensiometri 4.6 Penentuan Parameter Validasi Metode 4.6.1 Jangkauan pengukuran Jangkauan pengukuran digunakan sebagai salah satu bukti suatu elektroda dapat dikatakan baik. Suatu elektroda yang baik adalah yang memiliki jangkauan pengukuran yang luas. Penentuan jangkauan pengukuran dilakukan pada elektroda E7 dan E8. Pada hasil perhitungan, didapatkan nilai jangkauan pengukuran dan faktor Nernst yang baik dari elektroda E7 yaitu pada konsentrasi 10-6 – 10-2 M dan faktor Nernst sebesar 54,4 mV/dekade. Penelitian sebelumnya mengenai analisis melamin dalam susu dengan elektroda tipe tabung membran PVC yang dimodifikasi dengan MIP oleh Qin dkk (2009) memiliki jangkauan pengukuran antara 5x10-6 – 10-2 M, sehingga elektroda pasta karbon nanopori/MIP pada penelitian ini lebih baik karena memiliki jangkauan
Skripsi
Asri Zulchana Sari Penentuan Cemaran Melamin dalam Susu secara Potensiometri menggunakan Elektroda Pasta Karbon Nanopori / Molecularly Imprinted Polymer
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
46
pengukuran yang lebih luas. Perhitungan jangkauan pengukuran ditunjukkan pada Lampiran 6 dan data jangkauan pengukuran ditunjukkan pada Tabel 4.5. Tabel 4.5 Jangkauan pengukuran elektroda pasta karbon nanopori/MIP secara potensiometri Elektroda Konsentrasi (M) Regresi Faktor Nernst -8 -2 10 – 10 y = 34,32x + 490,0 34,32 -7 -2 10 – 10 y = 41,02x + 514,6 41,02 E7 10-6 – 10-2 M y = 54,4 + 559,2 54,4 -8 -2 10 – 10 y = 3,53x + 133,7 3,53 -7 -2 10 – 10 y = 3,96 + 135,5 3,96 E8 -6 -2 10 – 10 y = 6,38x+ 143,3 6,38
melamin R 0,9162 0,9354 0,9994 0,8310 0,8074 0,9863
4.6.2 Faktor Nernst dan linearitas Berdasarkan hasil kurva standar melamin, maka dapat ditentukan nilai faktor Nernst dengan melihat hasil regresi linear. Faktor Nernst didapatkan dari harga kemiringan (slope) pada persamaan regresi linearnya. Persamaan regresinya adalah y=54,4x + 559,2 sehingga didapat faktor Nernst sebesar 54,4 mV/dekade. Sedangkan harga linearitasnya sebesar r=0,9994 dan dapat dilihat perhitungannya pada Lampiran 7. 4.6.3 Batas deteksi Batas deteksi didefinisikan sebagai konsentrasi terendah suatu analit yang dapat dideteksi oleh prosedur analisis (Bakker dkk, 1997). Semakin rendah batas deteksi, maka semakin sensitif metode analisis tersebut. Pada penelitian ini, didapatkan hasil batas deteksi dari elektroda sebesar 9,51 x 10-7 M. Hasil tersebut menunjukkan bahwa elektroda pasta karbon nanopori/MIP baik digunakan untuk analisis melamin dalam kontaminan susu karena memiliki batas deteksi yang rendah. Penelitian sebelumnya mengenai analisis melamin dalam susu menggunakan elektroda tipe tabung dengan
Skripsi
Asri Zulchana Sari Penentuan Cemaran Melamin dalam Susu secara Potensiometri menggunakan Elektroda Pasta Karbon Nanopori / Molecularly Imprinted Polymer
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
47
membran PVC yang dimodifikasi dengan MIP oleh Qin dkk (2009) memiliki batas deteksi 6x10-6 M, sehingga elektroda pasta karbon nanopori/MIP pada penelitian ini lebih bagus karena memiliki batas deteksi yang lebih rendah. Perhitungan mengenai batas deteksi dapat ditunjukkan pada Lampiran 8. 4.6.4 Presisi Presisi adalah kedapatulangan suatu set hasil uji diantara hasil-hasil pengujian. Presisi juga diartikan sebagai ketelitian dari keterulangan suatu sampel yang sama. Nilai presisi dinyatakan dalam persen koefisien variasi (%KV). Hasil presisi yang baik ditunjukkan dengan nilai persen koefisien variasi antara 1-3 % (Taylor dkk, 1994). Penentuan presisi dilakukan pada larutan melamin 10-3 M dan 10-4 M yang diukur dengan elektroda optimum sebanyak tiga kali terulangan. Hasil pengukuran selanjutnya dihitung nilai persen koefisien variasi (%KV). Berdasarkan hasil perhitungan, maka didapatkan presisi untuk larutan 10-4 M dan 10-3 M masing-masing sebesar 1,17 % dan 1,93 %. Data pengukuran persen korelasi dapat dilihat pada Tabel 4.6 dan analisis perhitungan dapat dilihat pada Lampiran 9. Tabel 4.6 Pengukuran presisi elektroda pasta karbon nanopori/MIP secara potensiometri Potensial (mV) Konsentrasi (M) Replikasi 1 Replikasi 2 Replikasi 3 -4 10 M 343 340 348 -3 10 M 397 384 398
melamin %KV 1,17 1,98
4.6.5 Akurasi Penentuan besarnya akurasi dinyatakan oleh persen recovery dengan membandingkan konsentrasi terukur dengan konsentrasi sebenarnya dalam
Skripsi
Asri Zulchana Sari Penentuan Cemaran Melamin dalam Susu secara Potensiometri menggunakan Elektroda Pasta Karbon Nanopori / Molecularly Imprinted Polymer
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
48
larutan. Pada penelitian ini, digunakan larutan melamin 10-4 M dan 10-3 M untuk menentukan akurasinya. Berdasarkan hasil perhitungan, maka didapatkan akurasi untuk larutan 10-4 M dan 10-3 M masing-masing sebesar 106,1 % dan 104,3 %. Akurasi yang baik adalah pada rentang 90-107% (Harmita, 2004), sehingga elektroda pasta karbon nanopori/MIP pada penelitian ini merupakan elektroda yang baik digunakan untuk pengukuran melamin karena masih masuk pada rentang yang diperbolehkan. Data perhitungan akurasi ditunjukkan oleh Tabel 4.7 dan perhitungan pada Lampiran 10. Tabel 4.7 Pengukuran akurasi elektroda pasta karbon nanopori/MIP melamin secara potensiometri Konsentrasi (M) Potensial (mV) Akurasi (%) 10-4 343 106,1 -3 10 397 104,3 4.6.6 Koefisien Selektivitas Suatu elektroda memiliki selektivitas terhadap ion atau molekul yang akan diukur yang ditentukan oleh koefisien selektivitas (Evans, 1991). Pada penelitian ini, beberapa diantaranya analisis ion yang diperkirakan mengganggu antara lain ion Ca2+, K+, Mg2+, Na+. Ion-ion tersebut juga terdapat dalam susu. Larutan ion tersebut disiapkan pada konsentrasi 10-3M yang kemudian diukur besarnya potensial dengan elektroda. Hasil pengukuran ditunjukkan pada Tabel 4.8 dan perhitungan selengkapnya pada Lampiran 11. Tabel 4.8 Koefisien selektivitas elektroda pasta karbon nanopori/MIP melamin secara potensiometri Ion pengganggu Koefisien selektivitas Ca2+ 6,77 x 10-3 K+ 1,02 x 10-4 2+ Mg 1,47 x 10-3 Na+ 3,21 x 10-4
Skripsi
Asri Zulchana Sari Penentuan Cemaran Melamin dalam Susu secara Potensiometri menggunakan Elektroda Pasta Karbon Nanopori / Molecularly Imprinted Polymer
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
49
Ketentuan pembacaan besarnya koefisien selektivitas adalah sebagai berikut. Apabila nilai ki.j=0 dan nilai ai >
, maka ion asing tidak
mengganggu. Apabila nilai ki,j<1, maka elektroda selektif terhadap ion i daripada ion j, dan apabila nilak ki,j>1 maka elektroda selektif terhadap ion j daripada ion i. (Cattrall, 1997). Karena hasil koefisien selektivitas tersebut lebih kecil daripada 1, maka elektroda, memiliki selektivitas terhadap melamin daripada ion-ion pengganggu tersebut.
4.7
Mekanisme Timbulnya Beda Potensial Timbulnya beda potensial yang terukur pada saat pengukuran, disebabkan
karena adanya gangguan kesetimbangan antara kation melamin (C3N3H+(NH2)3) dengan
C3N3H+(NH2)3/MIP
yang
terdapat
pada
elektroda.
Gangguan
kesetimbangan ini terjadi dalam larutan sampel melalui antarmuka larutanmembran elektroda. Mekanisme gangguan kesetimbangan ini, ditunjukkan pada Gambar 4.10. Larutan sampel melamin
Karbon nanopori/MIP
C3N3H+(NH2)3
C3N3H+(NH2)3(MIP)
antarmuka Gambar 4.10 Kesetimbangan antara larutan sampel melamin dan elektroda
Skripsi
Asri Zulchana Sari Penentuan Cemaran Melamin dalam Susu secara Potensiometri menggunakan Elektroda Pasta Karbon Nanopori / Molecularly Imprinted Polymer
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
4.8
50
Penentuan Cemaran Melamin dalam Susu Munculnya kasus pemalsuan susu dengan penambahan melamin yang
marak menyebabkan perlunya pengembangan metode mengenai analisis cemaran melamin dalam susu. Pada penelitian ini, penentuan cemaran melamin dalam susu dilakukan dengan mengukur besarnya potensial pada susu yang di-spiked dengan konsentrasi tertentu melamin. Sehingga diharapkan mampu memberikan akurasi (% perolehan kembali) yang baik. Preparasi sampel susu dilakukan dengan melarutkan 1,0000 gram susu bubuk dengan 5mL larutan melamin 10-2M, 10-3M, dan 10-4M. Selanjutnya, protein pada susu diendapkan dengan adanya pemambahan 1mL asam trikloro asetat (TCA) 5%. Penambahan TCA ini berguna untuk memisahkan melamin dari protein susu. Protein susu (kasein) akan mengendap pada pH isoelektriknya yaitu pada pH 4,8 (Kusumaningputri, 2010). Perlunya pengendapan kasein karena diharapkan kasein tersebut tidak mengganggu pengukuran melamin. Selanjutnya, campuran disentrifugasi untuk memisahkan filtrat yang mengandung melamin dengan endapan protein dari susu. Filtrat hasil sentrifugasi kemudian diambil dan dilakukan pengujian kandungan melaminnya menggunakan elektroda kerja pasta karbon nanopori/MIP yang telah dioptimasi. Besarnya potensial yang ditunjukkan sebanding dengan besarnya konsentrasi larutan melamin yang ditambahkan, seperti terlihat pada Tabel 4.9.
Skripsi
Asri Zulchana Sari Penentuan Cemaran Melamin dalam Susu secara Potensiometri menggunakan Elektroda Pasta Karbon Nanopori / Molecularly Imprinted Polymer
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
51
Tabel 4.9 Hasil analisa cemaran melamin dalam susu menggunakan elektroda pasta karbon nanopori/MIP secara potensiometri No. Melamin yang ditambahkan Konsentrasi melamin terukur Akurasi (M) (M) (%R) -4 -4 1 10 0,586 x 10 58,6 2 10-3 0,775 x 10-3 77,5 -2 -2 3 10 0,866 x 10 86,6 Penelitian sebelumnya mengenai penentuan analisis kandungan melamin dalam susu berdasarkan sensor MIP secara potensiometri (Qin, dkk) didapatkan besarnya akurasi (%R) sebesar 95-110%. Apabila hasil tersebut dibandingan dengan penelitian ini, maka didapatkan hasil yg kurang baik. Hal ini dikarenakan perbedaan perlakuan sampel susu yang dilakukan. Namun, berdasarkan besarnya persen akurasi yang ditunjukkan pada Tabel 4.9, maka elektroda pasta karbon nanopori secara potensiometri dapat digunakan sebagai alternatif pilihan metode yang baik dalam penentuan cemaran melamin dalam susu menggunakan metode spiked dengan memperbaiki preparasi sampel susu yang akan dianalisis. Sehingga diharapkan didapatkan akurasi (%R) yang lebih baik yaitu mendekati nikai 100%.
Skripsi
Asri Zulchana Sari Penentuan Cemaran Melamin dalam Susu secara Potensiometri menggunakan Elektroda Pasta Karbon Nanopori / Molecularly Imprinted Polymer
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1
Kesimpulan Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan, maka didapatkan kesimpulan : 1. Kondisi optimum analisis melamin menggunakan sensor potensiometri pasta karbon nanopori/MIP adalah pada perbandingan karbon nanopori, MIP dan parafin 45:20:35 dan pada pH optimum 3-4. 2. Analisis melamin menggunakan sensor potensiometri pasta karbon nanopori/MIP memberikan hasil jangkauan pengukuran sebesar 10-6 10-2 M, batas deteksi 9,51 x 10-7 M, faktor Nernst sebesar 54,4 mV/dekade, presisi untuk konsentrasi 10-4 M dan 10-3 M masing-masing sebesar 1,17 dan 1,98, akurasi untuk konsentrasi 10-4 M dan 10-3 M masing-masing sebesar 106,1% dan 104,3%, dan nilai koefisien selektivitas untuk ion Ca2+,
K+, Mg2+, Na+ masing-masing sebesar
6,77x10-3, 1,02x10-4, 1,47x10-3, dan 3,21x10-4. 3. Besarnya nilai akurasi (% perolehan kembali : %recovery) pengukuran melamin dalam susu yang di-spiked dengan melamin pada konsentrasi 10-2M yang diukur dengan elektroda pasta karbon nanopori/MIP adalah sebesar 86,6%.
52 Skripsi
Asri Zulchana Sari Penentuan Cemaran Melamin dalam Susu secara Potensiometri menggunakan Elektroda Pasta Karbon Nanopori / Molecularly Imprinted Polymer
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
5.2
53
Saran 1.
Diperlukan penelitian untuk mengetahui life time elektroda yang digunakan sehingga dapat digunakan berulang lebih dari tiga kali.
2.
Diperlukan penelitian untuk mengetahui perlakuan preparasi sampel susu yang tepat untuk digunakan pada analisis cemaran melamin menggunakan
elektroda
pasta
karbon
nanopori/MIP
secara
potensiometri.
Skripsi
Asri Zulchana Sari Penentuan Cemaran Melamin dalam Susu secara Potensiometri menggunakan Elektroda Pasta Karbon Nanopori / Molecularly Imprinted Polymer
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
DAFTAR PUSTAKA
Bakker, E., Buhlmann, P., Pretsch, E., 1997, Carrier-Based Ion Selective Electrodes and Bulk Optodes (1) General Characteristics, Chem. Rev., 97 : 3083-3132 Blanco-Lopez, M.C., Lobo-Castanon, M.J., Miranda-Ordieres, A.J., TunonBlanco, P., 2003, Voltammetric Sensor for Vanillylmandelic Acid Based on Molecularly Imprinted Polymer–modified Electrodes, Biosensors and Bioelectronics, 18 : 353–362 Bozzi, A., Dhananjeyan, M., Guasaquillo, I., Parra, S., Pulgarin, C., Weins, C., Kiwi, J., 2004, Evolution of Toxicity during Melamine Photocatalysis with TiO2 suspensions, Journal of Photochemistry and Photobiology A:Chemistry 162 (179-185) Braun, R.D., 1987, Introduction to Instrumental Analysis, International edition, McGraw Hill, New York, 703-704 Brüggemann, O., 2002, Molecularly Imprinted Materials-Receptors More Durable than Nature Can Provide, Springer-Verlag Heidelberg, Berlin, Germany Cattrall, R.W., 1997, Chemical Sensors, Oxford University Press, New York Day, R.A., Underwood, A.L., 2002, Analisis Kimia Kuantitatif, Penerjemah : Iis Sopyan, Edisi Keenam, Erlangga, Jakarta, 377 Evans, A., 1991, Potentiometry and Ion Selective Electrodes, John Wiley & Sons, Chichester, New York Fritz, J. A., Schenk, G. H., 1987, Quantitative Analytical Chemistry, Fifth Edition, Prentice Hall, Englewood Cliffs, New Jersey 07632, 307-308 Harmita, 2004, Petunjuk Pelaksanaan Validasi Metode dan Cara Perhitungannya, Majalah Ilmu Kefarmasian, Vol. I, No.3, 117-135 Hau, A.K.C., Kwan, T. H., Li, P. K. T., 2009, Melamine Toxicity and The Kidney, Journal of American Society of Nephrology, 245-500 IARC (International Agency for Research on Cancer), 1999, Some Chemicals that Cause Tumours of The Kidney or Urinary Bladder in Rodents and Some other substances, IARC Monographs on the Evaluation of Carcinogenic Risks to Humans, World Health Organization
54 Skripsi
Asri Zulchana Sari Penentuan Cemaran Melamin dalam Susu secara Potensiometri menggunakan Elektroda Pasta Karbon Nanopori / Molecularly Imprinted Polymer
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
55
Jenkins, A.L., Yin, R., Jensen, J., 2001, Molecularly Imprinted Polymer Sensors for Pesticide and Insecticide Detection in Water, Analyst 126 : 798–802 Kusumaningputri, H. A., 2010, Penentuan Kadar Protein pada Susu Bermelamin melalui Pengendapan dengan Asam Trikloroasetat secara Kjeldahl yang Dimodifikasi, Skripsi, Departemen Kimia Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Airlangga Li, M., Zhang, L., Meng, Z., Wang, Z., Wu, H., 2010, Molecularly–Imprinted Microspheres for Selective Extraction and Determination of Melamine in Milk and Feed using Gas Chromatography-Mass Spectrometry, Journal of Chromatography B 878 : 2333-2338 Mandasari, E., 2011, Sensor Potensiometri Berbasis Karbon Nanopori/Molecularly Imprinted Polymer dengan monomer Asam Metaklirat, Skripsi, Departemen Kimia Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Airlangga Merck, 2001, The Merck Index, thirteenth edition, John Wiley and Sons, New York Nshisso, L. D., 2010, Melamine Contamination of Infant Formula, Case Western Reserve University Odian, G., 2004, Principles of Polymeryzation, Fourth Edition, John Willey and Sons, Inc., New Jersey Özcan, L., Sahin, Y., 2007, Determination of Paracetamol Based on Electropolymerized-molecularly Imprinted Polypirrole modified Pencil Graphite Electrode, Sensors and Actuators B 127 : 362-369 Panasyuk-Delaney, T., Mirsky, V. M., Ulbricht, M., Wolfbeis, O.S., 2001, Impedometric Herbicide Chemosensors Based on Molecularly Imprinted Polymers, Analytica Chimica Acta 435 : 157–162 Petrova, B., Tsyntsarski, B., Budinova, T., Petrov, N., Ania, C.O., Parra, J. B., Mladenov, M., Tzvetkov, P., 2010, Synthesis of Nanoporous Carbons from Mixtures of Coal Tar Pitch and Furfural and Their Application as Electrode Materials, Fuel Processing Technology 91 : 1710–1716 Pyun, S., Lee, G., 2007, Synthesis and Characterization of Nanoporous Carbon and Its Electrochemical Application to Electrode Material for Supercapasitors, Modern Aspect of Electrochemistry, No 41, Springer, New York Qin, W., Liang, R., Zhang, R., 2009, Potentiometric Sensor based on Molecularly Imprinted Polymer for Determination of Melamine in Milk, Sensor and Actuators B, 141: 544-550
Skripsi
Asri Zulchana Sari Penentuan Cemaran Melamin dalam Susu secara Potensiometri menggunakan Elektroda Pasta Karbon Nanopori / Molecularly Imprinted Polymer
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
56
Sellergren, B., Hall, A. J., 2001, Fundamental Aspects on the Synthesis and Characterization of Imprinted Polymers, Department of Inorganic Chemistry and Analytical Chemistry Johannes Gutenberg University Mainz, Germany Sergeyeva, T.A., Piletsky, S.A., Brovko, A.A., Slinchenko, E.A., Sergeeva, L.M., Panasyuk, T.L., El’skaya, A.V., 1999, Conductimetric Sensor for Atrazine Detection Based on Molecularly Imprinted Polymers Membranes, Analyst 124 : 331–334. Skoog, D. A., West, D. M., Holler, F. J., 1992, Fundamentals Of Analytical Chemistry Sixth Edition, Saunders College Publishing, Orlando, Florida, 399-400 Smith, D. D., 2007, Cornell Details Effect of Pet Food Contaminant, Melamine, Science News http://www.melamine/Cornell Details Effect of Pet Food Contaminant, melamin.htm Suyanto, 2009, Kimia Polimer, Departemen Kimia Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Airlangga Taylor, L. R., Papp, R. B., Pollard, B. D., 1994, Instrumental methods for determining elements, VCH Publishers, Inc., New York Tehrani, M. S., Vardini, M. T., Azar, P. A., Husain, S. W., 2010, Molecularly Imprinted Polymer Based PVC-Membrane-Coated Graphite Electrode for the Determination of Metoprolol, International Journal of Electrochemical Science 5 : 88-104 Turnipseed, S., Casey, C., Nochetto, C., Heller, D., 2008, Determination of Melamine and Cyanuric Acid Residues in Infant Formula Using LCMS/MS. Retrieved March 21, 2010, from U.S. Food and Drug Administration. Yang, H., Zhou, W., Gu, X., Chen, F., Zhao, H., Lin, L., Wang, X., 2009, Molecularly Imprinted Polymer as SPE Sorbent for Selective Extraction of Melamine in Dairy Products, Talanta 80 : 821–825
Skripsi
Asri Zulchana Sari Penentuan Cemaran Melamin dalam Susu secara Potensiometri menggunakan Elektroda Pasta Karbon Nanopori / Molecularly Imprinted Polymer
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
Lampiran 1 Pembuatan larutan induk dan larutan kerja melamin 1. Larutan induk melamin 10-2 M Mr Melamin = 126,12 g/mol
→
g = 1,2161 g/1000 mL g = 0,1216 g/100 mL 2. Larutan kerja melamin 10-3 M – 10-8 M a.
Konsentrasi 10-3 M V1.M1 = V2.M2 V1.10-2 = 25.10-3 V1 = 2,5 mL
b.
Konsentrasi 10-4 M V1.M1 = V2.M2 V1.10-3 = 25.10-4 V1 = 2,5 mL
c.
Konsentrasi 10-5 M V1.M1 = V2.M2 V1.10-4 = 25.10-5 V1 = 2,5 mL
Skripsi
Asri Zulchana Sari Penentuan Cemaran Melamin dalam Susu secara Potensiometri menggunakan Elektroda Pasta Karbon Nanopori / Molecularly Imprinted Polymer