KAJIAN SIFAT OPTIS PADA GLUKOSA DARAH Skripsi Diajukan untuk Memenuhi Persyaratan Memperoleh Gelar Sarjana Sains (S.Si)
Oleh QOLBY SABRINA 107097002859
PROGRAM STUDI FISIKA FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SYARIF HIDAYATULLAH JAKARTA 2011
KAJIAN SIFAT OPTIS PADA GLUKOSA DARAH
Skripsi Diajukan kepada Fakultas Sains dan Teknologi untuk Memenuhi Persyaratan Memperoleh Gelar Sarjana Sains (S.Si) oleh Qolby Sabrina NIM : 107097002859 Menyetujui Dosen Pembimbing I
Dosen Pembimbing II
Elvan Yuniarti, M.Si
Sitti
NIP. 150408697
Ahmiatri,
M.Si
NIP. 1977704162005012 Mengetahui Ketua Program Studi Fisika
Drs. Sutrisno, M.Si NIP. 19590202 198203 1005
LEMBAR PERNYATAAN DENGAN INI SAYA MENYATAKAN BAHWA SKRIPSI INI BENAR HASIL KARYA SENDIRI YANG BELUM PERNAH DIAJUKAN SEBAGAI SKRIPSI ATAU KARYA ILMIAH PADA PERGURUAN TINGGI ATAU LEMBAGA MANAPUN.
Jakarta, Juni 2011
Qolby Sabrina 107097002859
ABSTRAK
Telah dilakukan pengkajian sifat optis glukosa darah menggunakan sample darah manusia dengan konsentrasi 99 mg/dl, 108 mg/dl,dan 136 mg/dl glukosa didalam darah. Pengamatan sifat optis panjang gelombang pada absorbansi maksimum dan transmitansi maksimum suatu sample darah menggunakan Spektroskopi FTIR dan Spektroskopi UV-Vis, pada spectrum FTIR sample darah berada dalam range bilangan gelombang 4000-450 cm-1.Serapan absorbansi maksimum spectrum FTIR pada bilangan gelombang 3413.65 cm-1,3432.03 cm-1 dan 3465.17 cm-1 mengindikasikan kehadiran gugus fungsi O-H dan vibrasi regangan O-H, sedangkan transmitansi maksimum spectrum FTIR pada bilangan gelombang 1080-870 cm-1 mengindikasikan adanya gugus C-O dan C-H tanpa vibrasi. Pada hasil spektroskopi UV-Vis sinar yang mengalami absorbansi maksimum adalah visible (warna biru) pada range panjang gelombang 435-436 nm. Data hasil spektum digunakan sebagai referensi pengembangan sensor gula darah untuk mendeteksi kadar gula dalam darah sehingga dapat membantu mengobati penderita penyakit Diabetes Mellitus. Kata kunci : panjang gelombang, bilangan gelombang, absorbansi, transmitansi, spektroskopi FTIR,spektroskopi UV-Vis, sensor gula darah, diabetes mellitus
i
ABSTRACT Assessment has been carried out the optical characteristic of blood glucose using human blood samples with concentration of 99 mg/dl, 108 mg/dl and 136 mg/dl glucose in the blood. Wavelength observations of the optical characteristic at the maximum absorbance abd transmittance maximum spectroscopy a blood sample using FTIR and UV-Vis, on FTIR spectra of blood samples in range 4000-450 cm-1 wave numbers. Maximum absorbance FTIR absorption spectrum at wave numbers 3413.65 cm-1,3432.03 cm-1 and 3465.17 cm-1indicate the presence of functional groups and vibrational strain O-H, while the maximum transmittance FTIR spectra at wave numbers 1080-870 cm-1 indicates a functional group C-O and C-H without any vibration. On the results of UV-Vis Spectroscopy of light having the maximum absorbance is visible light (blue) in the wavelength range of 435-436 nm.The spectrum is used as a reference the development of sensors for detecting blood glucose level, wich could have treat disease Diabetes Mellitus.
Key words : wavelength, wave number, absorbance, transmittance, FTIR spectroscopy, UV-Vis spectroscopy, sensor of blood glucose, Diabetes Mellitus
ii
KATA PENGATAR
Alhamdulillah, puja dan puji hanyalah milik Allah SWT rabb semesta alam, rasa syukur tak berhingga untuk curahan segala nikmat yang tiada henti mengalir kepada umat-Nya khususnya penulis, sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini. Shalawat serta salam semoga selalu menyelimuti Rasulullah tercinta selaku suri tauladan terbaik sebagai pemberi kabar gembira untuk umatnya juga kepada para sahabat, keluarga serta pengikutnya hingga akhir zaman. Dengan selesainya penulisan tugas akhir ini, penulis menyampaikan rasa terima kasih kepada: 1
Kedua orang tua penulis, terimakasih untuk seluruh curahan kasih sayang yang tulus. Dukungan materi dan moril sehingga penulis tetap optimis dan terus semangat
2
Bapak DR. Syopiansyah Jaya Putra, M.Sis selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatulah Jakarta
3
Bapak Sutrisno, M.si selaku ketua program studi fisika Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah Jakarta.
4
Ibu Elvan Yuniarti, M.si selaku pembimbing pertama, atas waktu yang diluangkan, ilmu yang diberikan dan atas kesabarannya dalam membimbing penulis.
iii
5
Ibu Siti ahmiatri, M.si selaku pembimbing kedua yang dengan sabar meluangkan waktunya untuk memberikan petunjuk tentang apa yang penulis perlukan untuk menyelesaikan tugas akhir ini.
6
Sahabat-sahabat terbaik kostan Al – Barkah 3 yang senantiasa memberikan semangatnya kepada penulis. Selalu ada dalam suka maupun duka.
7
Seluruh sahabat tercinta Fisika angkatan 2007 (all instru’07: omi,des3,oz,mba ana,hescul,opik,asa,bdai,pangky) yang telah melewatkan bersama-sama masa kuliah yang penuh kenangan.
8
Terima kasih tak terhingga untuk para donor darah yang telah bersedia mendonorkan darahnya untuk dijadikan study penelitian (ka fatimah FKIK’06, ka nur FKIK’06, ka ida, sri)
9
Dan semua pihak yang belum disebutkan diatas, yang telah membantu terlaksananya pembuatan tugas akhir ini.
Penulis berharap tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi penulis dan juga pembaca, tidak lupa penulis mohon maaf yang sebesar-besarnya atas segala kekurangan yang ada pada tugas akhir ini. Terima kasih
Jakarta, 23 Mei 2011
Penulis
iv
DAFTAR ISI ABSTRAK
i
ABSTRACT
ii
KATA PENGANTAR
iii
DAFTAR ISI
v
DAFTAR GAMBAR
vii
DAFTAR TABEL
x
BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang
1
1.2. Rumusan Masalah
3
1.3. Batasan Masalah
4
1.4. Tujuan Penelitian
4
1.5. Manfaat Penelitian
4
1.6. Sistematika Penelitian
5
BAB II LANDASAN TEORI 2.1. Definisi Gula Darah
6
2.2. Definisi Penyakit Diabetes Mellitus
7
2.3. Spektroskopi FTIR (Fast Fourier Transform)
10
2.4. Spektroskopi UV-Vis (Ultra Violet-Visible)
23
2.5. Proses Fezze Draying (Pengeringan Beku)
27
BAB III METODE PENELITIAN 24
3.1. Waktu dan Tempat
v
3.2. Metode Pengambilan Data
32
3.2.1
Spektroskopi FTIR
32
3.2.2
Spektoskopi UV-Vis
36
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Hasil Spektroskopi FTIR
43
4.2. Hasil Spektroskopi UV-Vis
48
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan
55
5.2
57
Saran
DAFTAR PUSTAKA
58
LAMPIRAN
59
vi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1
Struktur Molekul Glukosa
7
Gambar 2.2
Berkas Radiasi Elektromagnetik
11
Gambar 2.3
Daerah Spektrum Elektromagnetik
13
Gambar 2.4
Perumpaan Senyawa
13
Gambar 2.5
Vibrasi Regangan (a) Regangan Simetri (b) Regangan Asimetri
Gambar 2.6
17
Vibrasi Bengkokan (a)Vibrasi Goyangan (b)Vibrasi Guntingan (c)Vibrasi Kibasan (d)Vibrasi Pelintiran
18
Gambar 2.7
Sistem Optic Spektrofotometer FTIR
21
Gambar 2.8
Diagram Skematis Spectrometer UV-Vis
23
Gambar 2.9
Kurva Hubungan Tekanan dan Suhu pada Sifat 28
Termodinamika Air Gambar 3.1
Penampang Spektroskopi FTIR (a) tampak depan (b) tampak atas
32
Gambar 3.2
Penambang Lumping Agate dan Spatula
33
Gambar 3.3
Penampang Handy Press
33
Gambar 3.4
Disc Holder (a)penampang disc holder (b) Tempat pemasangan disc holder pada spektroskopi FTIR
Gambar 3.5
34
Botol serbuk Kbr dan sample darah setelah mengalami proses freeze draying
34
vii
Gambar 3.6
Freeze draying (a)Tabung freeze (b)Tutup tabung freeze (c) Vacum tube (d) screen control
Gambar 3.7
Spektoskopi UV-Vis (a)penampang spektoskopi UV-Vis (b) Tempat kuvet dalam spektroskopi Uv-Vis
Gambar 3.8
35
37
Bahan uji spektoskopi UV-Vis(a)Sample darah dengan berbagai konsentrasi (b)Memasukkan sample darah ke dalam kuvet (c)Sample darah dalam kuvet (d)Meletakkan
Gambar 3.9
kuvet berisi sample darah kedalam spektroskopi Uv-vis
38
Flowchart Penelitian
40
Gambar 3.10 Flowcart pengambilan data Spektroskopi UV-Vis
41
Gambar 3.11
Flowcart pengambilan data Spektroskopi FTIR
42
Gambar 4.1
Spectra FTIR 3 sample darah dengan kadar glukosa 99, 108, 136 mg/dl
Gambar 4.2
43
Grafik hubungan linear absorbansi max terhadap perubahan 45
konsentrasi Gambar 4.3
Grafik hubungan linear transmitansi max terhadap perubahan konsentrasi
Gambar 4.4
46
Spektra absorpsi 3 sample darah dengan kadar glukosa berbeda (90 ,108 ,136 mg/dl) dalam air ; b=1cm;garis yang paling bawah merupakan blanko yang terdiri atas air saja
Gambar 4.5
48
Grafik hubungan linear absorbansi max terhadap perubahan konsentrasi
49
viii
Gambar 4.6
Grafik hubungan linear transmitansi max terhadap perubahan konsentrasi
Gambar 4.6
50
Grafik hubungan linear antara absorbansi max pada tiap konsentrasi terhadap panjang gelombangnya
ix
50
DAFTAR TABEL Tabel 2.1
Kadar glukosa darah sewaktu dan puasa sebagai patokan penyaring dan diagnosis Diabetes Mellitus(DM) dalam satuan mg/dl
Tabel 2.2
8
Kisaran panjang gelombang, frekuensi, dan spectrum Elektromagnetik
12
Tabel 2.3
Vibrasi Suatu Gugus Fungsi
19
Tabel 2.4
Serapan khas beberapa gugus fungsi
22
Tabel 4.1
Hasi Spektroskopi FTIR (a)Nilai Absorbansi dan panjang gelombang spektrum FTIR (b)Nilai Absorbansi maksimum dan Transmitansi maksimum pada tiap konsentrasi
Tabel 4.2
45
Hasi Spektroskopi UV-Vis (a)Nilai Absorbansi dan panjang gelombang spektrum UV-Vis (b)Nilai Absorbansi maksimum dan Transmitansi Max pada tiap konsentrasi
x
49
NOTASI E = Energi, Joule h = Tetapan Plank ; 6,6262 x 10-34 J.s c = Kecepatan cahaya ; 3,0 x 1010 cm/detik n = indeks bias (dalam keadaan vakum harga n = 1)
λ = panjang gelombang ; cm υ = frekwensi ; Hertz c = kecepatan cahaya : 3,0 x 1010 cm/detik k = tetapan gaya atau kuat ikat, dyne/cm µ = massa tereduksi m = massa atom, gram ε koefisien ekstingsi molar, yang khas untuk zat terlarut pda kondisi pengukuran. c adalah konsentrasi larutan (mol dm-3) d adalah tebal kuvet (cm) I0 dan I adalah intensitas cahaya setelah melewati pelarut murni dan larutan. I/I0 juga disebut dengan transmitans ( T ) A adalah absorbansi
xi
BAB I PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang Maha kuasa Allah SWT, rabb semesta alam yang telah menciptakan
manusia bukan tanpa tujuan atau sekedar untuk bermain-main saja dan demi kesia-siaan. Allah ta’ala berfirman (yang artinya), “Apakah kalian mengira bahwasanya Kami menciptakan kalian dengan sia-sia dan kalian tidak akan dikembalikan kepada Kami? Maha tinggi Allah Raja Yang Maha benar. Tiada sesembahan yang benar kecuali Dia, Rabb Yang memiliki Arsy yang mulia.” (QS. al-Mu’minun: 115-116). “Tidaklah Kami menciptakan langit dan bumi serta segala sesuatu yang ada di antara keduanya ini untuk kesia-siaan. Itu adalah persangkaan orang-orang kafir saja, maka celakalah orang-orang kafir itu karena mereka akan masuk ke dalam neraka.” (QS. Shaad: 27). Melalui pedoman hidup Al Qur’an seharusnya dapat membuat manusia menyadari bahwa semua yang Allah ciptakan dalam tubuh manusia tidak ada yang sia-sia, termasuk tiap ml darah yang Allah atur agar tetap mengalir dalam tubuh supaya manusia pandai bersyukur dengan nikmat kehidupan. Tiap ml darah yang tak hentihentinya mengalir dalam tubuh manusia memiliki banyak kandungan didalamya, karena darah memiliki fungsi sebagai alat transportasi zat dan oksigen yang dibutuhkan oleh sel-sel tubuh. Kandungan yang ada pada tiap ml darah harus tetap berada dalam keadaan normal agar tubuh tidak merasakan sakit, seperti halnya 1
kandungan glukosa dalam darah. Kandungan glukosa dalam darah harus dijaga berada dalam range ukuran normal bila tidak ingin tubuh dikategorikan terserang penyakit gangguan glukosa dalam darah (Diabetes Mellitus), ataupun penyakitpenyakit lainnya. Saat ini terdapat sekitar 28513 orang terkena diabetes pada populasi orang dewasa di seluruh dunia. Federasi Diabetes Internasional memperkirakan Jumlah penderita diabetes akan meningkat hingga 438 juta orang di seluruh dunia pada 2030. Dari Jumlah tersebut, diperkirakan 60 persen berada di Asia. Pada tahun 2010, hampir 4 juta orang dalam kelompok 20-79 tahun meninggal karena diabetes dan komplikasi. Dan sekitar 50 persen dari penderita diabetes meninggal karena penyakit kardiovaskuler, dan Iebih dari 8 persen meninggal karena gagal ginjal. Diabetes terutama yang tidak terkontrol, dikaitkan erat dengan peningkatan resiko penyakit jantung. Jumlah penderita diabetes melitus di Indonesia meningkat sejak 2000. Pada 2030 jumlahnya diperkirakan mencapai 21,3 juta orang pada tahun 2000 jumlah penderita diabetes melitus di Tanah Air mencapai 8,4 juta orang. Setiap tahun jumlahnya terus bertambah, sehingga dia memperkirakan pada 2013 akan mencapai 21,3 juta orang.1 Diabetes merupakan satu keadaan dimana tahap gula didalam darah adalah tinggi dari normal. Untuk itu sangat diperlukan pengontrolan kadar glukosa dalam darah bagi penderita diabetes, hal ini menjadi kendala tersendiri karena pemeriksaan uji kadar gukosa dalam darah di laboratorium membutuhkan biaya yang tidak murah. Untuk itu sangatlah diperlukan alat pengontrol gula darah yang 1
American Diabetes association,”Data prevalensi diabetes WHO” liputan 6.com
2
dapat dimiliki dan digunakan sendiri (Self Monitoring Blood Glucose) dengan harga yang murah serta praktis dalam penggunaannya. Saat ini alat pengontrol gula darah sudah ada yang digital, akan tetapi alat ini masih memiliki kelemahan karena masih bersifat kurang stabil, sensor memiliki efek samping, dan belum dapat dipakai secara berulang dalam jangka waktu yang lama. Oleh karena itu diperlukan referensi mengenai sifat optis glukosa darah, untuk dapat digunakan dalam menentukan sensor yang tepat sehingga kemungkinan eror hasil pembacaan sensor pada alat pengontrol gula darah dapat dikurangi. Hasil penelitian ini juga dapat dimanfaatkan sebagai data acuan pembuatan alat pengukur glukosa secara non-invasive (tanpa melukai), yaitu mendeteksi kadar glukosa dalam darah tanpa jarum suntik yang saat ini sedang ramai dikembangkan, alat seperti ini akan lebih banyak digunakan oleh penderita diabetes karena pemakaiannya yang tidak menimbulkan rasa sakit akibat bekas luka tusukan jarum suntik.
1.2
Rumusan Masalah Apakah sifat optis dapat diketahui dengan menentukan intensitas serta
panjang gelombang yang memiliki nilai absorbansi maksimum (Amaks) pada berkas sample glukosa darah?
1.3
Batasan Masalah Penelitian ini dibatasi oleh sample glukosa dan metode yang digunakan.
Sample senyawa yang dipakai dalam penelitian ini adalah sample darah manusia dalam tiga kondisi kadar glukosa yang berbeda-beda yaitu 99 mg/dl,108 mg/dl dan 136 mg/dl. Sedangkan metode yang digunakan dalam penelitian ini sebatas 3
penggunaan alat spektroskopi UV-Visible dengan daerah sinar Ultra violet berada pada range panjang gelombang (200-400nm), sedangkan untuk sinar tampak berada pada range (400-750 nm)2
dan penggunaan alat spektroskopi FTIR
dengan range absorpsi untuk daerah infra merah pertengahan (2,5-50µm) 3.
1.4
Tujuan Penelitian Penilitian ini bertujuan untuk mengetahui karakteristik gula darah terhadap
sifat optiknya. Sifat optik yang dimaksud yaitu panjang gelombang absorpsi maksimum
dan
trasnmitansi
maksimum
yang
berhasil
ditangkap
oleh
spektroskopi UV-Vis dan Spektroskopi FTIR. Penilitian ini juga bertujuan untuk mengetahui hubungan Absorbansi maksimum dan transmitansi maksimum terhadap perubahan tingkat konsentrasi sample.
1.5
Manfaat Penelitian Penelitian ini diharapkan bermanfaat sebagai data referensi sifat optis dari
senyawa glukosa untuk mendesain sensor glukosa pada alat pengukur gula darah pribadi (Self Monitoring Blood Glucose) yang praktis, ekonomis bahkan tanpa harus melukai tubuh (non-ivasive).
1.6
Sistematika Penelitian Sistematika penulisan dalam penelitian yang dilakukan dalam tugas akhir
ini adalah sebagai berikut :
2
3
Sandra Hermanto,Teknik analisa spektroskopi, spektroskopi serapan molekul UV-Vis. Robert M Silverstein,Spectrometric identification of organic compounds,sixth edition
4
BAB 1 : PENDAHULUAN Pada bab ini akan diterangkan secara singkat mengenai latar belakang, tujuan, manfaat, permasalahan, batasan masalah dan sistematika penulisan. BAB II : LANDASAN TEORI Dijelaskan mengenai teori-teori yang berkaitan dengan bahasan tugas akhir ini seperti definisi gula darah, definisi DM (Diabetes mellitus) spektroskopi UVVisible, spektroskopi FTIR (Fourier Transform Infra Red), proses freeze draying. BAB III : METODE PENELITIAN Pada bab ini dijelaskan tentang waktu dan tempat penelitian, metode pengambilan data (yang mencangkup pengambilan sample darah, menguji kandungan glukosa dalam darah, pengambilan data dengan spektoskopi FTIR, memproses darah dengan freeze draying, serta pengambilan data dengan spektroskopi UV- Vis). BAB IV : HASIL DAN PEMBAHASAN Membahas tentang hasil dan pembahasan dari spektrum yang telah direkam dari hasil kerja alat spektroskopi FTIR dan UV-Vis. BAB V : KESIMPULAN DAN SARAN Bab ini membahas tentang kesimpulan yang diambil dari hasil analisa serta saransaran yang diharapkan dapat mengembangkan tugas akhir ini.
5
BAB II LANDASAN TEORI
2.1
Definisi Gula Darah Dalam ilmu kedokteran, gula darah adalah istilah yang mengacu pada
kadar glukosa di dalam darah. Konsentrasi gula darah, atau kadar glukosa serum, diatur dengan ketat di dalam tubuh. Glukosa yang dialirkan melalui darah adalah sumber utama energi untuk sel-sel tubuh. Umumnya kadar gula darah bertahan pada batas-batas yang sempit sepanjang hari: 4-8 mmol/l (70-150 mg/dl). Kadar ini meningkat setelah makan dan biasanya berada pada level terendah pada pagi hari, sebelum orang makan. Kadar glukosa dipengaruhi oleh faktor endogen dan eksogen. Faktor endogen yaitu humoral factor seperti hormon insulin, glucagon, kortisol. Faktor eksogen antara lain jumlah dan jenis makanan yang dikonsumsi serta aktivitas fisik yang dilakukan. 4 Nama lain dari gula darah adalah glucose, sedangkan rumus senyawa kimianya adalah C6H12O6 dan memiliki berat molekul 180 g/mol. Kandungan gula darah manusia (70-100 ml tiap 100 ml darah). Berikut adalah struktur glukosa darah:
4
John W, Kimball biology page
6
Gambar 2.1 Struktur molekul glukosa5
Kadar gula dalam darah dapat diukur dengan pengukuran kadar gula standard menggunakan bahan plasma darah yang berasal dari pembuluh vena. Plasma darah adalah bagian cair dari darah. Intinya adalah darah yang sudah tidak mengandung bahan-bahan padat lagi seperti sel darah merah hematokrit dan yang lainnya. Pada alat pengukur gula darah portable yang banyak terdapat di pasaran, metode mendapatkan plasma dari darah dengan melakukan penyaringan darah yang diambil yang dilakukan oleh strip tempat menaruh sediaan darah yang diambil. Kemudian darah pada strip terdeteksi oleh sensor glukosa yang terdapat pada alat pengukur gula darah digital tersebut. Pengukuran kadar gula darah sebaiknya dilakukan sesegera mungkin setelah darah diambil dari vena. Pengukuran darah vena dan kapiler pada saat puasa memberikan hasil yang identik pada saat puasa tetapi tidak untuk pengukuran 2 jam setelah makan dimana hasil dari darah kapiler menunjukkan nilai yang lebih tinggi.5
5
Valery Tuchin,Handbook of optical sensing of glucose in biological fluids and tissue
7
Tabel 2.1 Kadar glukosa darah sewaktu dan puasa sebagai patokan penyaring dan diagnosis Diabetes Mellitus(DM) dalam satuan mg/dl.6 Sampel darah
Bukan DM
Belum pasti DM
DM
Plasma vena
<110
110-199
>200
Darah kapiler
<90
90-199
>200
Plasma vena
<110
110-125
>126
Darah kapiler
<90
90-109
>110
Kadar glukosa darah sewaktu:
Kadar glukosa darah puasa:
2.2
Definisi Penyakit Diabetes Mellitus Diabetes Mellitus (DM) merupakan salah satu masalah kesehatan yang
berdampak pada produktivitas dan dapat menurunkan sumber daya manusia. Penyakit ini tidak hanya berpengaruh secara individu, tetapi sistem kesehatan suatu negara. Walaupun belum ada survei nasional, sejalan dengan perubahan gaya hidup termasuk pola makan masyarakat Indonesia diperkirakan penderita DM ini semakin meningkat, terutama pada kelompok umur dewasa ke atas pada seluruh status sosial ekonomi. Saat ini upaya penanggulangan penyakit DM belum menempati skala prioritas utama dalam pelayanan kesehatan, walaupun diketahui dampak negatif yang ditimbulkannya cukup besar antara lain komplikasi kronik pada penyakit jantung kronis, hipertensi, otak, system saraf, hati, mata dan ginjal. 6
Jurnal Diabtes Mellitus media Litbang kesehatan volume XIV no.3 Th 2004
8
DM merupakan salah satu penyakit degeratif, dimana terjadi gangguan metabolisme karbohidrat, lemak dan protein serta ditandai dengan tingginya kadar gula dalam darah (hiperglikemia) dan dalam urin (glukosuria). DM atau kencing manis adalah suatu penyakit yang disebabkan oleh karena peningkatan kadar gula dalam darah (hiperglikemi) akibat kekurangan hormon insulin baik absolut maupun relatif. Absolut berarti tidak ada insulin sama sekali sedangkan relatif berarti jumlahnya cukup/memang sedikit tinggi atau daya kerjanya kurang. Hormon Insulin dibuat dalam pancreas. Ada 2 macam type DM : 1. DM type I. atau disebut DM yang tergantung pada insulin. DM ini disebabkan akibat kekurangan insulin dalam darah yang terjadi karena kerusakan dari sel beta pancreas. Gejala yang menonjol adalah terjadinya sering kencing (terutama malam hari), sering lapar dan sering haus, sebagian besar penderita DM type ini berat badannya normal atau kurus. Biasanya terjadi pada usia muda dan memerlukan insulin seumur hidup. 2. DM type II atau disebut DM yang tak tergantung pada insulin. DM ini disebabkan insulin yang ada tidak dapat bekerja dengan baik, kadar insulin dapat normal, rendah atau bahkan bahkan meningkat tetapi fungsi insulin untuk metabolisme glukosa tidak ada/kurang. Akibatnya glukosa dalam darah tetap tinggi sehingga terjadi hiperglikemia, 75% dari penderita DM type II dengan obesitas atau ada sangat kegemukan dan biasanya diketahui DM setelah usia 30 tahun. Kegemukan atau obesitas salah satu faktor penyebab penyakit DM, dalam pengobatan penderita 9
DM, selain obat-obatan anti diabetes, perlu ditunjang dengan terapi diit untuk menurunkan kadar gula darah serta mencegah komplikasikomplikasi yang lain. Gejala klinis yang khas pada DM yaitu “Triaspoli” polidipsi (banyak minum), poli phagia (banyak makan) & poliuri (banyak kencing), disamping disertai dengan keluhan sering kesemutan terutama pada jari-jari tangan, badan terasa lemas, gatal-gatal dan bila ada luka sukar sembuh. Kadang-kadang BB menurun secara drastis. Untuk mengetahui apakah seorang menderita DM yaitu dengan memeriksakan kadar gula darah. Kadar gula darah normal adalah : Pada saat : Puasa (nuchter) : 80 - < 110 mg/dl Setelah makan : 110 - < 160 gr/dl.7
2.3
Spektroskopi FTIR (Fourier Transform Infra Red) Cahaya yang dapat dilihat melalui pengelihatan manusia terdiri dari
gelombang elektromagnetik dengan frekuensi yang berbeda-beda, setiap frekuensi tersebut bisa dilihat sebagai warna yang berbeda. Radiasi infra-merah juga merupakan gelombang dengan frekuensi yang berkesinambungan, hanya saja karena keterbatasan mata manusia, terkadang tidak dapat terlihat. Jika suatu senyawa organik disinari dengan infra-merah yang mempunyai frekuensi tertentu, maka akan didapat beberapa frekuensi yang diserap oleh senyawa tersebut. Sebuah alat pendetektor yang diletakkan disisi lain senyawa tersebut akan menunjukkan bahwa beberapa frekuensi melewati senyawa tersebut tanpa diserap sama sekali, tetapi frekuensi lainnya banyak yang diserap. Berapa 7
WHO department of noncommunicable disease surveillance,1999
10
banyak frekuensi tertentu yang melewati senyawa tersebut diukur sebagai presentasi transmitasi (percentage transmittance). 8 Pada spektro IR meskipun bisa digunakan untuk analisa kuantitatif, namun biasanya lebih kepada analisa kualitatif. Umumnya spektro IR digunakan untuk mengidentifikasi gugus fungsi pada suatu senyawa, terutama senyawa organik. Setiap serapan pada panjang gelombang tertentu menggambarkan adanya suatu gugus fungsi spesifik. Spektrofotometri Infra Red atau Infra Merah merupakan suatu metode yang mengamati interaksi molekul dengan radiasi elektromagnetik yang berada pada daerah panjang gelombang 0,75 – 1.000 µm atau pada Bilangan Gelombang 13.000 – 10 cm-1. Radiasi elektromagnetik dikemukakan pertama kali oleh James Clark Maxwell, yang menyatakan bahwa cahaya secara fisis merupakan gelombang elektromagnetik, artinya mempunyai vektor listrik dan vektor magnetik yang keduanya saling tegak lurus dengan arah rambatan.
Gambar 2.2 Berkas Radiasi Elektromagnetik
8
Robert M Silverstein,Spectrometric identification of organic compounds,sixth edition
11
Saat ini telah dikenal berbagai macam gelombang elektromagnetik dengan rentang panjang gelombang tertentu. Spektrum elektromagnetik merupakan kumpulan spektrum dari berbagai panjang gelombang. Berdasarkan pembagian daerah panjang gelombang pada Tabel 2.2, sinar infra merah dibagi atas tiga daerah, yaitu: a. Daerah Infra Merah dekat. b. Daerah Infra Merah pertengahan. c. Daerah infra merah jauh. Tabel 2.2 Kisaran panjang gelombang,frekuensi,dan spectrum elektromagnetik9
Spektrum Sinar-X Ultra Ungu Jauh Ultra Ungu Dekat Sinar Tampak Infra Merah Dekat Infra Merah Pertengahan Infra Merah Jauh Gelombang Mikro Gelombang Radio
9
Panjang Gelombang Satuan Umum Meter 10-200 nm 200-400 nm 400-750 0,75-2,5 µm 2,5-50 µm 50-1000 µm 0,1-100 cm 1-1000 m
Frekuensi,Hz
Bilangan Gelombang, cm-1
10-12 – 10-8
1020 – 1016
10-12 – 2x10-7
1016 – 1015
2x10-7 – 4,0x10-7
1015 – 7,5x1014
4,0x10-7 – 7,5x10-7
7,5x1014 – 4x1014
25000 – 13000
7,5x10-7 – 2,5x10-5
4x1014 – 1,2x1014
13000 – 4000
2,5x10-5 – 5,0x10-5
1,2x1014 – 6x1012
4000 – 200
5,0x10-5 – 1x10-3
6x1012– 1011
200 – 10
1x 10-3 – 1
1011 – 108
10 – 10-2
1 – 103
108 – 105
Ibnu Gholib,Kimia farmasi analisis, pustaka pelajar, 2007
12
Gambar 2.3 Daerah Spektrum Elektromagnetik Dari pembagian daerah spektrum elektromagnetik tersebut diatas, daerah panjang gelombang yang digunakan pada alat spektrofotometer infra merah adalah pada daerah infra merah pertengahan, yaitu pada panjang gelombang 2,5 – 50 µm atau pada bilangan gelombang 4.000 – 200 cm-1. Satuan yang sering digunakan dalam spektrofotometri infra merah adalah Bilangan Gelombang ( ) atau disebut juga sebagai Kaiser. Dasar Spektroskopi Infra Merah dikemukakan oleh Hooke dan didasarkan atas senyawa yang terdiri atas dua atom atau diatom yang digambarkan dengan dua buah bola yang saling terikat oleh pegas seperti tampak pada gambar dibawah ini. Jika pegas direntangkan atau ditekan pada jarak keseimbangan tersebut maka energi potensial dari sistim tersebut akan naik.10
Gambar 2.4 Perumpaan senyawa
10
Lau, W.S. (1999). karakterisasi inframerah untuk mikroelektronik. World Scientific.
13
Setiap senyawa pada keadaan tertentu telah mempunyai tiga macam gerak, yaitu : 1. Gerak Translasi, yaitu perpindahan dari satu titik ke titik lain. 2. Gerak Rotasi, yaitu berputar pada porosnya, dan 3. Gerak Vibrasi, yaitu bergetar pada tempatnya. Bila ikatan bergetar, maka energi vibrasi secara terus menerus dan secara periodik berubah dari energi kinetik ke energi potensial dan sebaiknya. Jumlah energi total adalah sebanding dengan frekwensi vibrasi dan tetapan gaya ( k ) dari pegas dan massa ( m1 dan m2 ) dari dua atom yang terikat. Energi yang dimiliki oleh sinar infra merah hanya cukup kuat untuk mengadakan perubahan vibrasi. Panjang gelombang atau bilangan gelombang dan kecepatan cahaya dihubungkan dengan frekwensi melalui bersamaan berikut :
……………....................................
(2.1)
Energi yang timbul juga berbanding lurus dengan frekwesi dan digambarkan dengan persamaan Max Plank :
……………………………………
(2.2)
……………………………………
(2.3)
sehingga :
14
dimana : E = Energi, Joule h = Tetapan Plank ; 6,6262 x 10-34 J.s c = Kecepatan cahaya ; 3,0 x 1010 cm/detik n = indeks bias (dalam keadaan vakum harga n = 1)
λ = panjang gelombang ; cm υ = frekwensi ; Hertz Dalam spektroskopi infra merah panjang gelombang dan bilangan gelombang adalah nilai yang digunakan untuk menunjukkan posisi dalam spektrum serapan. Panjang gelombang biasanya diukur dalam mikron atau mikro meter ( µm ). Sedangkan bilangan gelombang (
) adalah frekwensi dibagi
dengan kecepatan cahaya, yaitu kebalikan dari panjang gelombang dalam satuan cm-1. Persamaan dari hubungan kedua hal tersebut diatas adalah :
…………………………….
(2.4)
Posisi pita serapan dapat diprediksi berdasarkan teori mekanikal tentang osilator harmoni, yaitu diturunkan dari hukum Hooke tentang pegas sederhana yang bergetar, yaitu :
…………………………… (2.5) dimana : 15
……………………………
(2.6)
Keterangan : c = kecepatan cahaya : 3,0 x 1010 cm/detik k = tetapan gaya atau kuat ikat, dyne/cm µ = massa tereduksi m = massa atom, gram Setiap molekul memiliki harga energi yang tertentu. Bila suatu senyawa menyerap energi dari sinar infra merah, maka tingkatan energi di dalam molekul itu akan tereksitasi ke tingkatan energi yang lebih tinggi. Sesuai dengan tingkatan energi yang diserap, maka yang akan terjadi pada molekul itu adalah perubahan energi vibrasi yang diikuti dengan perubahan energi rotasi.11 Atom-atom di dalam molekul tidak dalam keadaan diam, tetapi biasanya terjadi peristiwa vibrasi. Hal ini bergantung pada atom-atom dan kekuatan ikatan yang menghubungkannya. Vibrasi molekul sangat khas untuk suatu molekul tertentu dan biasanya disebut vibrasi finger print. Vibrasi molekul dapat digolongkan atas dua golongan besar, yaitu : 1. Vibrasi Regangan (Streching) 2. Vibrasi Bengkokan (Bending)
11
Silverstein, R.M. (1991). spectrometric identification of organic compound. John wiley & Sons, Inc
16
Dalam vibrasi ini atom bergerak terus sepanjang ikatan yang menghubungkannya sehingga akan terjadi perubahan jarak antara keduanya, walaupun sudut ikatan tidak berubah. Vibrasi regangan ada dua macam, yaitu: 1. Regangan Simetri, unit struktur bergerak bersamaan dan searah dalam satu bidang datar. 2. Regangan Asimetri, unit struktur bergerak bersamaan dan tidak searah tetapi masih dalam satu bidang datar.
(a)
(b)
Gambar 2.5 Vibrasi Regangan (a) Regangan Simetri (b) Regangan Asimetri Jika sistem tiga atom merupakan bagian dari sebuah molekul yang lebih besar, maka dapat menimbulkan vibrasi bengkokan atau vibrasi deformasi yang mempengaruhi osilasi atom atau molekul secara keseluruhan. Vibrasi bengkokan ini terbagi menjadi empat jenis, yaitu : 1. Vibrasi Goyangan (Rocking), unit struktur bergerak mengayun asimetri tetapi masih dalam bidang datar. 2. Vibrasi Guntingan (Scissoring), unit struktur bergerak mengayun simetri dan masih dalam bidang datar.
17
3. Vibrasi Kibasan (Wagging), unit struktur bergerak mengibas keluar dari bidang datar. 4. Vibrasi Pelintiran (Twisting), unit struktur berputar mengelilingi ikatan yang menghubungkan dengan molekul induk dan berada di dalam bidang datar.
(a)
(b)
(c)
(d)
Gambar 2.6 Vibrasi Bengkokan (a)Vibrasi Goyangan (b)Vibrasi Guntingan (c)Vibrasi Kibasan (d)Vibrasi Pelintiran Para ahli kimia telah memetakan ribuan spektrum infra merah dan menentukan panjang gelombang absorbsi masing-masing gugus fungsi. Vibrasi suatu gugus fungsi spesifik pada bilangan gelombang tertentu. Dari Tabel 2.3 diketahui bahwa vibrasi bengkokan C–H dari metilena dalam cincin siklo pentana berada pada daerah bilangan gelombang 1455 cm-1. Artinya jika suatu senyawa spektrum senyawa X menunjukkan pita absorbsi pada bilangan gelombang tersebut tersebut maka dapat disimpulkan bahwa senyawa X tersebut mengandung gugus siklo pentana.
18
Tabel 2.3 Vibrasi Suatu Gugus Fungsi12 Frekuensi (cm-1) 3400 2962 2926 2890 2872 2853 1467 1460 1455 1452 1397 1370 1385 1368 1378 1350-1150 1345 1305 1250 1210 1170 1141-1132 955 930 920 835-739 720
Golongan Metilena Metil Metilena Metil Metilena Metilena Metil Metilena Metilena
Jenis Vibrasi Vibrasi regangan O-H Vibrasi regangan asimetris dari ikatan C-H Vibrasi regangan asimetris dari ikatan C-H Vibrasi regangan dari ikatan C-H Vibrasi regangan simetris dari ikatan C-H Vibrasi regangan simetris dari ikatan C-H Vibrasi bengkokan C-H dari rantai metilena lurus Vibrasi bengkokan asimetris dari ikatan C-H Vibrasi bengkokan C-H dari cincin siklo pentane Vibrasi bengkokan C-H dari cincin siklo heksana
Butil Tersier
Vibrasi bengkokan simetris C-H dari metal
-CH Tersier
Iso propil dan di-metil Metil Metilena Iso propel Metilena
Vibrasi bengkokan simetris C-H Vibrasi kibasan dan pelintiran C-H
Butil Tersier
Vibrasi goyangan C-CH3
Iso propil Metil dalam normal parafin Iso propil Butil Tersier Iso propil Butil Tersier -(CH2)-
Vibrasi goyangan C-CH3
Vibrasi bengkokan simetris C-H dari metal
Vibrasi kibasan C-H
Vibrasi goyangan C-CH3 Vibrasi C-C Vibrasi C-C Vibrasi C-C Vibrasi C-C Vibrasi goyangan C-H
Vibrasi yang digunakan untuk identifikasi adalah vibrasi bengkokan, khususnya goyangan (rocking), yaitu yang berada di daerah bilangan gelombang 2000 – 400 cm-1. Karena di daerah antara 4000 – 2000 cm-1 merupakan daerah yang khusus yang berguna untuk identifkasi gugus fungsional. Daerah ini menunjukkan absorbsi yang disebabkan oleh vibrasi regangan. Sedangkan daerah
12
Silverstein, R.M. (1991). spectrometric identification of organic compound. John wiley & Sons, Inc
19
antara 2000 – 400 cm-1 seringkali sangat rumit, karena vibrasi regangan maupun bengkokan mengakibatkan absorbsi pada daerah tersebut. Dalam daerah 2000 – 400 cm-1 tiap senyawa organik mempunyai absorbsi yang unik, sehingga daerah tersebut sering juga disebut sebagai daerah sidik jari (fingerprint region). Meskipun pada daerah 4000 – 2000 cm-1 menunjukkan absorbsi yang sama, pada daerah 2000 – 400 cm-1 juga harus menunjukkan pola yang sama sehingga dapat disimpulkan bahwa dua senyawa adalah sama. Prinsip kerja alat FTIR secara umum dapat digambarkan sebagai berikut: sample discan, yang berarti sinar infra merah akan dilewatkan ke sampel. Gelombang yang diteruskan oleh sample akan ditangkap oleh detector yang terhubung ke komputer yang akan memberikan gambaran spectrum sample yang diuji. Struktur kimia dan bentuk ikatan molekul serta gugus fungsi tertentu sample yang diuji menjadi dasar bentuk spectrum yang akan diperoleh dari hasil analisa. Sistem optik dari spektroskopi FTIR dilengkapi dengan cincin yang bergerak tegak lurus dan cermin yang diam. System optic ini bekerja atas dasar fourier transform interferometer. Ada tiga bagian utama dari interferometer yaitu cermin diam (Fixed mirror),cermin bergerak (vibrated mirror) dan cermin penjatah sinar (chopper mirror). Sinar dibagi menjadi 2 bagian. Bagian pertama dilewatkan pada cermin diam (F) kemudian kembali, sedangkan bagian yang lain dilewatkan pada cermin bergerak (M) dan kembali. Kedua berkas digabung kembali di (O) kemudian dipancarkan ke sample dan kemudian dibaca oleh detector.
20
Gambar 2.7 Sistem optik spektrofotometer FTIR13 Detektor fotoconducing biasanya digunakan dalam FTIR. Tranduser photoconducing terdiri dari film tipis bahan semi konduktor, seperti PbS atau indium antimonid. Bahan tersebut di depositkan pada permukaan gelas yang diberi penutup untuk melindungi dari udara. Adanya absorpsi IR akan mempromosikan electron valensi non konduksi ketingkat konduksi yang lebih tinggi, sehingga nilai tahanan turun dan voltase luar akan berkurang apabila terjadi absorpsi radiasi. Prinsip kerja alat FTIR dibandingkan dengan panjang gelombang sinar ultraviolet dan tampak, panjang gelombang infra merah lebih panjang dan dengan demikian energinya lebih rendah. Energi sinar inframerah akan berkaitan dengan energi vibrasi molekul. Molekul akan dieksitasi sesuai dengan panjang gelombang yang diserapnya. Vibrasi ulur dan tekuk adalah cara vibrasi yang dapat diekstitasi
13
Sandra Hermanto,Teknik analisa kromatografi spektroskopi,2009
21
oleh sinar dengan bilangan gelombang (jumlah gelombang per satuan panjang) dalam rentang 1200-4000 cm-1. Hampir semua gugus fungsi organik memiliki bilangan gelombang serapan khas di daerah yang tertentu. Jadi daerah ini disebut daerah gugus fungsi dan absorpsinya disebut absorpsi khas.
Tabel 2.4 Serapan khas beberapa gugus fungsi.14 Gugus C−H C−H C−H C−H C=C C≡C C=C C−H C−O C=O O−H O−H O−H N−H C−N C≡N −NO2
Jenis Senyawa Alkana Alkena Aromatik Alkuna Alkena Alkuna Aromatik (cincin) Alkana Alkohol,eter,asam karboksilat,ester Aldehyda,keton,asam karboksilat,ester Alkohol,fenol(monomer) Alkohol,fenol(ikatan H) Asam karboksilat Amina Amina Nitril Nitro
Daerah Serapan (cm-1) 2850-2960, 1350-1470 3020-3080, 675-1000 3000-3100, 675-870 3300 1640-1680 2100-2260 1500-1600 2850-2960,1350-1470 1080-1300 1690-1760 3610-3640 200-3600(lebar) 500-3000(lebar) 3300-3500 1180-1360 2210-2260 1515-1560,1345-1385
Bilangan gelombang vibrasi ulur karbonil agak berbeda untuk aldehida, keton dan asam karboksilat, yang menunjukkan bahwa analisis bilangan gelombang karakteristik dengan teliti dapat memberikan informasi bagian struktur molekulnya. Di Tabel 2.4 serapan khas beberapa gugus ditampilkan. Serapan khas sungguh merupakan informasi yang kaya, tetapi harus diingat bahwa kekuatan absorpsi tidak memberikan informasi kuantitatif. Dalam hal ini spektroskopi IR memang bersifat kualitatif, berbeda dengan spektrokopi UV-VIS dan NMR.
14
Robert M Silverstein,Spectrometric identification of organic compounds,sixth edition
22
2.4
Spektroskopi UV-Vis (Ultra Violet-Visible) Molekul-molekul
dapat
mengabsorbsi
atau
mentransmisi
radiasi
gelombang elektromagnetik. Berkas cahaya putih adalah kombinasi semua panjang gelombang spectrum tampak. Perbedaan warna yang terlihat sebenarnya ditentukan dengan bagaimana gelombang cahaya tersebut diabsorpsi dan ditransmisikan (dipantulkan) oleh objek atau suatu larutan. Spektrofotometer digunakan untuk mengukur jumlah cahaya yang diabsorpsi atau ditransmisi oleh molekul-molekul didalam larutan. Ketika panjang gelombang cahaya ditransmisikan melalui larutan, sebagian energy cahaya tersebut akan diserap (diabsorpsi). Besarnya kemampuan molekul-molekul zat terlarut untuk mengabsorpsi cahaya pada panjang gelombang tertentu dikenal dengan istilah absorbansi(A), yang setara dengan nilai konsentrasi larutan tersebut dan panjang berkas cahaya yang dilalui (biasanya 1 cm dalam spektrofotometer) ke suatu point dimana presentase jumlah cahaya yang ditransmisikan/ diabsorpsi diukur dengan phototube.15 Monokromator
Sumber Lampu
Detektor
Wadah sampel Celah (Slit)
Celah (Slit)
Computer and Chart recorder
Gambar 2.8 Diagram Skematis Spectrometer UV-Vis16
15
16
Sandra Hermanto,Teknik analisa kromatografi spektroskopi,2009 Ibnu Gholib,Kimia farmasi analisis, pustaka pelajar, 2007
23
Spektrometer yang sesuai untuk pengukuran didaerah spectrum ultraviolet dan sinar tampak terdiri atas suatu system dalam jangkauan panjang gelombang 200-800 nm. Sebuah spektofotometer memiliki lima bagian penting, yaitu: a)
Sumber cahaya/ lampu,umumnya digunakan lampu deuterium (D2O) digunakan untuk daerah UV pada panjang gelombang dari 190-350 nm, lampu deuterium mengandung gas deuterium pada kondisi tekanan rendah dan dihubugkan dengan tegangan tinggi sehingga menghasilkan spectrum kontinu yang merupakan spectrum UV, sementara lampu halogen kuarsa atau lampu tungsten xenon (Auc) digunakan untuk daerah visible (pada panjang gelombang antara 350-900 nm).
b)
Monokromator, suatu alat yang berfungsi mengubah cahaya polikromatik menjadi cahaya monokromatik, dengan mendispersikan sinar kedalam komponen-komponen panjang gelombangnya yang selanjutnya akan dipilih oleh celah (slit). Monokromator berputar sedemikian rupa sehingga kisaran panjang gelombang dilewatkan pada sample sebagai scan instrument melewati spektrum.
c)
Optik-optik, dapat didesain untuk memecah sumber sinar sehingga sumber sinar melewati 2 komartemen, dan sebakaimana spectrometer berkas ganda (double beam), suatu larutan blanko dapat digunakan dalam suatu kompartemen untuk mengoreksi pembacaan atau spectrum sampel. Yang paling sering digunakan sebagai blanko dalam spectrometer adalah semua pelarut yang digunakan untuk melarutkan sample atau pereaksi.
24
d)
Sel penyerap/ wadah pada sample, cell alam spektrofotometer disebut juga dengan kuvet, dibuat sedemikian rupa sehingga jarak yang dilalui berkas sinar adalah 1 cm
e)
Photodetector, berfungsi untuk menguah energy cahaya menjadi energy listrik.
f)
Computer, untuk spektrofotometer modern biasanya dilengkapi dengan computer sebagai Analyzer (pengolah data) dan perekam grafik.
Kalibrasi Instrumen Spektrometer yang digunakan untuk pengukuran harus dikalibrasi dengan baik terhadap skala panjang gelombang dan absorbansinya. Demikian juga untuk kalibrasi suatu instrument dilakukan pengecekan terhadap resolusi spectrometer (daya pisah spectrometer biasanya dikontrol dengan lebar celah) dan adanya penyesatan sinar (stray radiation, adalah sinar yang sampai kedetektor akan tetapi tidak melewati sample. Adanya sesatan sinar ini akan memberikan pembacaan absorbansiyang rendah tetapi palsu terhadap suatu sample, karena seolah-olah sample hanya menyerap sedikit sinar daripada yang seharusnya. Keadaan ini menjadi lebih serius jika suatu sample mempunyai absorbansi >2) Spektrofotometer UV-Vis biasanya bekerja pada daerah panjang gelombang sekitar 200nm (pada ultra violet dekat) sampai sekitar 800nm (sinar tampak). Umumnya spektroskopi dengan sinar ultraviolet (UV) dan sinar tampak (VIS) dibahas bersama karena sering kedua pengukuran dilakukan pada waktu yang sama. Karena spektroskopi UV-VIS berkaitan dengan proses berenergi tinggi yakni transisi elektron dalam molekul, informasi yang didapat cenderung 25
untuk molekul keseluruhan bukan bagian-bagian molekulnya. Metoda ini sangat sensitif dan dengan demikian sangat cocok untuk tujuan analisis. Lebih lanjut, spektroskopi UV-VIS sangat kuantitatif dan jumlah sinar yang diserap oleh sampel diberikan oleh ungkapan hukum Lambert-Beer.
Menurut hukum ini,
absorbansi larutan sampel sebanding dengan panjang lintasan cahaya d dan konsentrasi larutannya c.
Hukum Lambert-Beer log10 (I0/I) = εcd
(2.7)
ε koefisien ekstingsi molar, yang khas untuk zat terlarut pda kondisi pengukuran. c adalah konsentrasi larutan (mol dm-3) d adalah tebal kuvet (cm) I0 dan I adalah intensitas cahaya setelah melewati pelarut murni dan larutan. I/I0 juga disebut dengan transmitans ( T ) A=εcd
(2.8)
A = log10 (I0/I) = εcd
(2.9)
ε=
(2.10)
(2.10)
A adalah absorbansi Dengan mengukur transmitansi larutan sampel, nilai konsentrasi dapat ditentukan dengan menggunakan hukum Lambert-Beer. Konsentrasi dan panjang larutan yang dilalui sinar menjadi pertimbangan dalam menghitung nilai absorbansi. Spektroskopi UV-VIS sangat sensitif dan spektrometernya dapat
26
dibuat dengan ukuran yang sangat kecil, metoda ini khususnya sangat bermanfaat untuk analisis lingkungan, dan khususnya cocok untuk pekerjaan di lapangan. Hukum Lambert-Beer dipenuhi berapapun panjang gelombang sinar yang diserap sampel. Panjang gelombang sinar yang diserap oleh sampel bergantung pada struktur molekul sampelnya. Jadi spektrometri UV-VIS dapat digunakan sebagai sarana penentuan struktur. Sejak 1876, kimiawan Swiss-Jerman Otto Nikolaus Witt (1853-1915) mengusulkan teori empiris warna zat (yang ditentukan oleh panjang gelombang sinar yang diserap) dan struktur bagian-bagiannya. 17
2.5
Proses Freeze Draying (pengeringan beku) Pada prinsipnya pengeringan beku terdiri atas dua urutan proses, yaitu
pembekuan yang dilanjutkan dengan pengeringan. Dalam hal ini, proses pengeringan berlangsung pada saat bahan dalam keadaan beku, sehingga proses perubahan fase yang terjadi adalah sublimasi. Sublimasi dapat terjadi jika suhu dan tekanan ruang sangat rendah, yaitu dibawah titik tripel air (gambar dibawah )
Gambar 2.9 Kurva hubungan tekanan dan suhu pada sifat termodinamika air 17
Sandra Hermanto,Teknik analisa kromatografi spektroskopi,2009
27
Titik tripel terletak pada suhu 0,01 C dan tekanan 0,61 KPa, dengan demikian proses pengeringan beku harus dilakukan pada kondisi dibawah suhu dan tekanan tersebut. Tekanan kerja yang umum digunakan di dalam ruang pengeringan beku adalah 60 – 600 Pa. Pada saat pembekuan terbentuk kristalkristal es di dalam bahan, yang mana pada saat pengeringan kristal es tersebut akan tersublimasi dan meninggalkan rongga (pori) didalam bahan. Keadaan bahan yang bersifat
porous setelah pengeringan, meyebabkan bentuk bahan tidak
mengalami perubahan yang besar dibandingkan sebelumnya, serta proses rehidrasi air (pembasahan kembali) lebih baik dari pada proses pengeringan lainnya.18 Pengeringan Beku ini merupakan salah satu cara dalam pengeringan bahan pangan. Pada cara pengeringan ini semua bahan pada awalnya dibekukan, kemudian diperlakukan dengan suatu proses pemanasan ringan dalam suatu lemari hampa udara. Kristal-kristal es ini yang terbentuk Selama tahap pembekuan, menyublim jika dipanaskan pada tekanan hampa yaitu berubah secara langsung dari es menjadi uap air tanpa melewati fase cair. Ini akan menghasilkan produk yang bersifat porous dengan perubahan yang sangat kecil terhadap ukuran dan bentuk bahan aslinya. Karena panas yang digunakan sedikit, maka kerusakan karena panas juga kecil dibandingkan dengan cara-cara pengeringan lainnya. Produk yang bersifat porous dapat direhidrasi dengan cepat didalam air dingin.19
18
Armansyah H. T, Freeze drying ,IPB
19
Gaman dan Sherrington, freeze drying 1981
28
Dalam pengeringan beku, perpindahan panas ke daerah pengeringan dapat dilakukan oleh konduksi atau pemancaran atau oleh gabungan kedua cara ini. Pengawasan laju pindah panas sangat penting adalah perlu untuk menghindari pencairan es dan dengan demikian laju pindah panas harus cukup rendah untuk menjamin hal ini. Selain itu , untuk melakukan proses pengeringan dalam waktu yang masuk akal, laju pindah panas haruslah setinggi mungkin. Untuk mencapai pengeringan yang aman, perhatian yang utama ditujukan dalam perencanaan peralatan pengeringan beku dan efisien. Faktor lain yang perlu diperhatian bahwa suhu permukan tidak boleh sedemikian tinggi karena akan menyebabkan kerusakan bahan pangan pada permukaannya. Dengan menggunakan yang tinggi, dimungkinkan terciptanya keadaan suhu dan tekanan sehingga sifat fisik suatu substrat bahan pangan dapat diatur pada suatu titik kritik yang memungkinkan berhasilnya proses pengeringan dengan potensi rehidrasi yang dapat diperbaiki. Sistem ini telah dilakukan selam bertahun-tahundan disebut dehidrasi beku. Pengertian lainnya tentang pengeringan beku, air dihilangkan dengan mengubahnya dari bentuk beku (es) ke bentuk gas (uap air) tanpa melalui fase cair-fase yang disebut sublimasi. Pengeringan beku dilakukan dalam hampa udara dan suhu sangat rendah. Pengeringan beku ini menghasilkan produk terbaik, terutama karena pangan tidak kehilangan banyak aroma dan rasa atau nilai gizi, pengolahan tidak kontinu, suhu yang digunakan cukup rendah untuk mencehah pencairan, tekanan yang digunakan dibawah 4 mm Hg, waktu pengeringan umumnya antara 12 dan 24 jam, hilangnya air melalui sublimasi dari perbatasan zona kristal-kristal es 29
yang abadi, partikel kering porous, densitas lebih rendah dari pada bahan pangan yang asli, rehidrasi dapat cepat, sempurna, citarasa asli. Namun, proses ini mahal karena memerlukan suhu rendah maupun tinggi dan keadaan hampa udara. Penggunaan cara ini hanya dibenarkan jika panga sangat peka terhadap panas, dan produk yang diperoleh harus memenuhi standar gizi yang tinggi20 Pada titik teripel air, ditemukan air terdapat dalam tiga bentuk yaitu cairan, padat, dan uap. Titik potong dari ketiga garis batas fase tersebut seperti terlihat pada Gambar kurva, dan titik potong ini disebut titik tripel. Pada suhu 320F dan tekanan sebesar 4,7 mm air raksa, air berada dalam kondisi yang demikian. Jika dikehendaki agar supaya molekul-molekul air berpindah dari fase padat ke fase uap tanpa melalui fase air, maka akan kelihatan dari diagram bahwa 4,7 mm adalah merupakan tekanan maksimum unutk terjadinya kondisi tersebut, dan terdapat suatu rentang suhu yang dapat memenuhinya (Desrosier, 1988). Pada tekanan diatas 4,7 mm dapat terjadi fase cair. Dengan jalan menurunkan tekanan menjadi 5 mm maka akan terjadi pendidihan. Blair telah menemukan bahwa pada tekanan 4 mm dapat terjadi pembusaan pada beberapa substrat cair, dan pembusaan ini dapat dikendalikan. Pada tekanan 4 mm biasanya suatu bahan panagn telah berada dibawah titik tripelnya dan umumnya prosesproses dehidrasi beku dirancang pada tekanan ini atau lebih rendah.21
20
WHO,1988
21
Desrosier,titik tripel air, 1988.
30
31
BAB III METODE PENELITIAN
3.1
Waktu dan Tempat Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Januari sampai dengan bulan Maret
2011. Adapun tempat penelitian dilakukan di Laboratorium Kimia Instrument dan
Fisika Pusat Laboratorium Terpadu UIN Syarif Hidayatullah Jakarta
3.2
Metode Pengambilan Data Metode pengambilan data spektra ini meliputi penggunaan spektroskopi FTIR
dan spektroskopi Uv-Visible.
3.2.1 Spektroskopi FTIR • Alat : 1. Spektrofotometer FTIR Spectrum One Perkin Elmer
3.1(a)
3.1(b)
Gambar 3.1 Penampang Spektroskopi FTIR (a) tampak depan (b) tampak atas 2. spatula 32
3. lumping agate/ vibrating ball mill
Gambar 3.2 Penampang lumping agate dan spatula 4. Handy press
Gambar 3.3 Penampang handy press
33
5. Kbr disc holder
3.4(a)
3.4(b)
Gambar 3.4 Disc Holder (a)penampang disc holder (b) Tempat pemasangan disc holder pada spektroskopi FTIR • Bahan:
Gambar 3.5 Botol serbuk Kbr dan sample darah setelah mengalami proses freeze draying 1. Serbuk Kbr 2. Sample darah manusia dengan kadar glukosa 99 ml/dl dalam darah (telah melalui proses freeze draying)
34
3. Sample darah manusia dengan kadar glukosa 108 ml/dl dalam darah (telah melalui proses freeze draying) 4. Sample darah manusia dengan kadar glukosa 136 ml/dl dalam darah (telah melalui proses freeze draying)
• Freeze draying sebagian sample darah
3.6 (a)
3.6 (b)
3.6 (c)
3.6 (d)
Gambar 3.6 Freeze draying (a)Tabung freeze (b) Tutup tabung freeze (c) Vacum tube (d) screen control
35
1) Simpan sample darah dalam freeze dengan suhu -43º c 2) Masukkan sample darah kedalam vacum tube untuk proses drying (menghilangkan kadungan air dalam sample) • Menentukan nilai absorbansi 1) Siapkan sample darah yang telah melalui proses freeze drying 2) Siapkan serbuk Kbr 3) Gerus dan campur 0,5-1 mgram tiap sample dengan serbuk kbr kering dengan menggunakan lumping agate/ vibrating ball mill hingga benarbenar tercampur homogeny. 4) Masukkan campuran tersebut kedalam pencetak khusus menggunkan spatula 5) Hubungkan pencetak dengan handy press 6) Lepaskan tongkang handy press lalu keluarkan cakram Kbr 7) Masukkan cakram kedalam Kbr disc holder, kemudian rekam spectrum absorbansi tiap sample darah
3.2.2 Spektroskopi UV-Visible • Alat : 1. Spektrofotometer UV-Vis Lambda 25 Perkin Elmer
36
3.7(a)
3.7(b)
Gambar 3.7 Spektoskopi UV-Vis (a) penampang spektoskopi UV-Vis (b) Tempat kuvet dalam spektroskopi Uv-Vis 2. Tabung reaksi 3. Pipet tetes & volume 4. Rak tabung reaksi 5. Labu ukur 6. Kuvet quartz • Bahan:
3.8(a)
3.8(b)
37
3.8(c)
3.8(d)
Gambar 3.8 Bahan uji spektoskopi UV-Vis(a)Sample darah dengan berbagai konsentrasi (b)Memasukkan sample darah ke dalam kuvet (c)Sample darah dalam kuvet (d)Meletakkan kuvet berisi sample darah kedalam spektroskopi Uv-vis 1. Aquadest 2. Sample darah manusia dengan kadar glukosa 99 ml/dl dalam darah 3. Sample darah manusia dengan kadar glukosa 108 ml/dl dalam darah 4. Sample darah manusia dengan kadar glukosa 136 ml/dl dalam darah
• Kalibrasi Alat Spektrofotometer UV-Vis 1) Nyalakan alat Spektrofotometer selama ± 15 menit untuk menstabilakan sumber cahaya dan fotodetektor. 2) Siapkan aquades, masukkan kedalam kuvet yang telah diberihkan sebelumnya dengan tissue. 3) Pilih menu aplikasi wavelength scan. Lakukan kalibrasi dengan menggunakan larutan Aquades (minimal 2 kali menekan tombol autozerro).
38
setting nilai absorbansi = 0 setting nilai transmitansi = 100% (larutan sample tidak mengabsorpsi cahaya yang diberikan) • Menentukan panjang gelombang yang memiliki nili absorbansi maximum (λmax).19 1) Pertama-tama tentukan range panjang gelombang yang akan digunakan (untuk sample yang tidak berwarna, gunakan range panjang gelombang sinar UV: 180-400nm) 2) Masukan sample 1 (glukosa 99 ml/dl dalam darah) ke dalam kuvet yang kering dan bersih. 3) Lakukan scanning panjang gelombang maksimum untuk sample 1 hingga dihasilkan nilai λmax. 4) Buatlah grafik hubungan antara nilai absorbansi sebagai fungsi panjang gelombang 5) Tentukan panjang gelombang maksimum untuk sample yang lain (glukosa 108 ml/dl dan 136 ml/dl dalam darah). Tiap sample telah melalui pengenceran 16 kali setiap 0.05 ml
19
Buku petunjuk spektroskopi Parkin Elmer lambda 25
39
Proses pengambilan sampel darah
Uji kadar glukosa sampel darah
sample darah dengan kadar glukosa 99 mg/dl sample darah
sample darah dengan kadar glukosa 108 mg/dl sample darah
sample darah dengan kadar glukosa 136 mg/dl sample darah
Uji sampel darah dengan alat
Spektroskopi FTIR
Spektroskopi UV-Visible
Gambar 3.9 Tahapan penelitian
40
Spektroskopi UV-Visible Start
Tidak
Sample darah siap uji ?
Lakukan pengenceran terhadap sampel darah
Ya
Masukkan sample siap uji kedalam spektroskopi UV-Vis
Proses Scaning
Hasil rekam grafik spectra pada layar komputer
Tidak
Hasil spectra bagus ?
Ya
FINISH
Gambar 3.10 Flowcart pengambilan data Spektroskopi UV-Vis
41
Spektroskopi FTIR Start
Tidak
Sample darah siap uji ?
Lakukan proses Freeze drying pada tiap sampel darah
Masukkan sample darah siap uji (darah+serbuk Kbr tercampur homogen) kedalam pencetak cakram
Buat cakram Kbr (dengan cara gerus sampel darah kering dengan serbuk Kbr)
Sampel darah+serbuk Kbr sudah tercampur homogen ?
Ya
Cakram sampel uji tercipta Ya
Masukkan cakram ke dalam Kbr Disc holder
Tidak
Proses Scaning
FINISH
Hasil spectra FTIR pada layar komputer
Gambar 3.11 Flowcart pengambilan data Spektroskopi FTIR
42
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil Spektroskopi FITR
4.1
Hasil spectrum spektroskopi FTIR 870 1080 3 1.0 30
L aborato ry T es t Res ult
28 26 1652.01
24 22 20
1651.70 1652.05
%T 1 8 16
glukosa 99 ml/dl glukosa 108 ml/dl glukosa 136 ml/dl
3432.03
14 3465.17
12 10
3463.15
8 6 .5 4 00 0.0
3 00 0
2 00 0
1 50 0
1 00 0
4 50 .0
cm-1
Gambar 4.1 Spectra FTIR 3 sample darah dengan kadar glukosa 99, 108,136 mg/dl Berdasarkan hasil spektrum pada gambar diatas, dapat dianalisa bahwa spektum FTIR sample darah berada pada rentang bilangan gelombang 4000-450 cm-1. Terdapat beberapa pita serapan absorbansi maksimum (transmitansi maksimum) pada tiap konsentrasi kandungan glukosa sample darah yaitu terletak 43
pada bilangan gelombang 3463.15 cm-1 untuk sample darah dengan konsentrasi kadar glukosa 99mg/dl, untuk sample darah dengan konsentrasi kadar glukosa 108 mg/dl pita serapan absorbansi maksimum terletak pada bilangan gelombang 3432.03 cm-1 dan yang terakhir pada bilangan gelombang 3465.17 cm-1 pita serapan absorbansi maksimum terjadi untuk sample darah dengan kadar glukosa 136 mg/dl. Daerah serapan absorbansi max (transmitansi min) pada bilangan gelombang 3463.15, 3432.03 dan 3465.17 mengindikasikan kehadiran gugus fungsi O-H (asam karboksilat).Pada rentang bilangan gelombang 1080 cm-1 dan 870 cm-1 mengalami transmitansi max (absorbansi min) hal ini mengindikasikan adanya gugus fungsi C-O dan C-H. Pada saat transmitansi mencapai nilai maksimum pada bilangan gelombang 1080 cm-1 untuk sample darah dengan kadar glukosa 99mg/dl,870 cm-1 untuk sample darah dengan kadar glukosa 108 mg/dl dan 136 mg/dl tidak menunjukkan adanya jenis vibrasi apapun karena berkas sinar yang terlalu banyak ditransmisikan sehingga tidak terjadi vibrasi. Pada saat ketiga jenis sample darah mengalami absorbansi maksimum (transmitansi minimum), terdeteksi adanya jenis vibrasi regangan C-H pada bilangan gelombang diatas 3400 cm-1, hal ini disebabkan oleh banyaknya jumlah sinar yang diserap sehingga banyak molekul yang saling berinteraksi sehingga menimbulkan vibrasi jenis tersebut .
44
Tabel 4.1 Hasi Spektroskopi FTIR (a)Nilai Absorbansi dan panjang gelombang spektrum FTIR (b)Nilai Absorbansi maksimum dan Transmitansi maksimum pada tiap konsentrasi Konsentrasi alat ukur 99 mg/dl
108 mg/dl
136 mg/dl
λ (nm)
A=log10 I0/I A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3
0.76 0.64 0,57 0,68 0,63 0,57 0.68 0,65 0,62
λ1 λ2 λ3 λ1 λ2 λ3 λ1 λ2 λ3
3448.84 1651,57 618,85 3411,24 1651,98 659,32 3410,05 1651,99 616,85
(a)
Transmitansi Konsentrasi Max alat ukur 99 mg/dl 29.5 108 mg/dl 28.7 136 mg/dl 25.4
A= log10 I0/I Konsentrasi (max) alat ukur 99 mg/dl 0.76 108 mg/dl 0.68 0.68 136 mg/dl (b)
Gambar 4.2 Grafik hubungan linear absorbansi max terhadap perubahan konsentrasi
45
Gambar 4.3 Grafik hubungan linear transmitansi max terhadap perubahan konsentrasi
Dari hasil spectra diatas bila ditarik grafik hubungan antara absorbansi maksimum dengan tingkat konsentrasi gula dalam sample darah pada gambar 4.2, tampak bahwa semakin besar absorbansi penyerapan sinar maka tingkat konsentrasinya akan semakin rendah. Akan tetapi hal ini tidak sesuai saat konsentrasi 136 mg/dl, pada kondisi ini spectrum yang tampak justru menunjukkan peningkatan nilai absorbansinya. Apabila ditarik garis linier hubungan antara besar konsentrasi dengan absorbansinya akan didapat persamaan y=-0.001x+0.881, grafik hubungan atara keduanya tersebut memiliki tingkat penyimpangan 0,63 dari garis linier yang seharusnya. Oleh karena itu nilai absorbansi belum bisa dijadikan rujukan karena nilai yang dihasilkan belum stabil. Ketidakstabilan nilai absorbansi yang didapat bisa saja terjadi karena 46
sample yang diujikan masih terlalu sedikit, sehingga hasil spektrum yang didapat belum cukup signifikan. Bagian sinar yang diserap (tingkat absorbansi) akan tergantung pada berapa banyak molekul yang berinteraksi dengan sinar, semakin banyak molekul yang berinteraksi dengan sinar maka akan semakin besar nilai absorbansinya, karena pada sample (dalam penelitan ini adalah darah) memiliki zat warna yang kuat / tajam berupa larutan pekat maka akan diperoleh nilai absorbansi yang sangat tinggi karena ada banyak molekul yang berinteraksi dengan sinar. Pada grafik selanjutnya gambar 4.3, hubungan antara transmitansi dengan perubahan konsentrasi menunjukkan hasil yang cukup baik karena jauh lebih stabil. Dapat disimpulkan hubungan antara keduanya adalah jika nilai transmitansinya tinggi maka akan semakin besar pula tingkat konsentrasinya. Bila ditarik garis linier antara keduanya akan didapat persamaan y=-0.112x+40.72, hasil tersebut cukup baik karena hanya memiliki 0,002 derajat penyimpangan dari garis linier yang seharusnya. Oleh karena itu data transmitansi dapat digunakan sebagai rujukan yang lebih stabil untuk dimanfaatkan dalam pengembangan sensor pendeteksi kadar gula dalam darah.
47
4.2
Hasil Spektroskopi UV-Vis Hasil spectra spektroskopi Uv-vis Dat e: 2/4/20 11
T ime: 12:13 :16 PM
3.20 435.5213 6 ml/ d L
3.0
436.44 1 0 8 ml/ d L
2.8
436.26
2.6
9 9 ml/ d L
2.4 2.2 2.0 1.8
A
1.6
302.08
1.4 301.19 301.09 1.2 1.0
364.46 364.22
301.23 363.80
0.8 300.10 300.07 0.6 323.89 0.4 0.2
571.09 557.80 571.01 557.85 570.90
387.06 387.00 387.26
537.46 561.76 561.78 536.50 537.40
323.85 323.80
606.73 606.72 606.70
589.82 589.91
589.94 0.00 300.0
350
400
450
500
550
600
650.0
nm
Absorpsi spektrum Ultra ungu dekat
absorpsi spektrum sinar tampak
Gambar 4.4 spektra absorpsi 3 sample darah dengan kadar glukosa berbeda (90 ,108 ,136 mg/dl) dalam air ; b=1cm;garis yang paling bawah merupakan blanko yang hanya terdiri atas air saja
48
Tabel 4.2 Hasi Spektroskopi UV-Vis (a) Nilai Absorbansi dan panjang gelombang spektrum UV-Vis (b) Nilai Absorbansi maksimum dan Transmitansi Max pada tiap konsentrasi Konsentrasi alat ukur
99 mg/dl
108 mg/dl
136 mg/dl
λ (nm)
A=log10 A1
0.3737
λ1
606.70
A2
0.3483
570.90
A3 A4 A5
2.5074 0.7564 0.2146 0.3934 0.3718 2.5511 0.8806 0.2276 0.4707 0.4461 2.5976 1.0844 1.4080
λ2 λ3 λ4 λ5 λ1 λ2 λ3 λ4 λ5 λ1 λ2 λ3 λ4 λ5
A1 A2
A3 A4 A5 A1 A2
A3 A4 A5
436.26 363.80 589.82 606.72 571.01 436.44 364.22 589.91 606.73 571.09 435.52 364.46 302.08
(a)
A= log10 I0/I Konsentrasi (max) alat ukur 99 mg/dl 2.5074 108 mg/dl 2.5511 136 mg/dl 2.5976
Transmitansi Konsentrasi Max alat ukur 99 mg/dl 0.15 108 mg/dl 0.18 136 mg/dl 0.2 (b)
Gambar 4.5 Grafik hubungan linear absorbansi max terhadap perubahan konsentrasi 49
Gambar 4.6 Grafik hubungan linear transmitansi max terhadap perubahan konsentrasi Pada gambar 4.4 tampak bahwa nilai absorbansi maksimum (transmitansi minimum) terjadi pada berkas sinar jenis sinar tampak (visible) pada range panjang gelombang 435 nm-436 nm. Sinar ultraviolet dan sinar tampak dapat dianggap sebagai energy yang merambat dalam bentuk gelombang. Panjang gelombang merupakan jarak linier dari suatu titik pada satu gelombang ke titik yang besebelahan pada gelombang yang berdekatan. Sinar ultraviolet mempunyai range panjang gelombang antara 200-400 nm, sedangkan sinar tampak mempunyai range panjang gelombang 400-750 nm. Warna sinar tampak dapat dihubungkan dengan panjang gelombangnya. Sinar putih mengandung radiasi pada semua panjang gelombang di daerah sinar tampak. Sinar pada panjang gelombang tunggal (radiasi monokromatik) dapat dipilih dari sinar putih (sebagai contoh dengan alat prisma).
50
Secara eksperimental, untuk mengukur banyaknya radiasi yang diserap oleh suatu molekul dapat diartikan sebagi fungsi frekuensi radiasi. Suatu grafik yang menghubungkan antara banyaknya sinar yang diserap dengan panjang gelombang sinar merupakan spectrum absorpsi menunjukkan hasil yang linier untuk beberapa sample darah dengan berbagai tingkat konsentrasi. Dengan demikian spectra dapat digunakan sebagai bahan informasi yang bermanfaat untuk analisis kualitatif. Banyaknya sinar yang diabsorpsi pada panjang gelombang tertentu sebanding dengan banyaknya molekul yang menyerap radiasi, sehingga spectra absorpsi juga dapat digunakan unuk analisis kuantitatif. Sinar ultraviolet dan sinar tampak memberikan energy yang cukup untuk terjadinya transisi elektronik. Dengan demikian, spectra ultraviolet dan spectra tampak dikatakan sebagai spectra elektronik. Keadaan energy yang paling rendah adalah pada saat keadaan dasar (ground state). Transisi-transisi elektronik akan meningkatkan energi molekuler dari keadaan dasar ke satu atau lebih tingkat energi tereksitasi. Jika suatu molekul sederhana dikenakan radiasi elektromagnetik maka molekul tersebut akan menyerap radiasi elektromagnetik yang energinya sesuai. Interaksi antara molekul dengan radiasi elektromagnetik ini akan meningkakan energy potensial electron pada tingkat keadaan tereksitasi. Apabila pada molekul yang sederhana hanya terjadi transisi elektronik pada satu macam gugus yang terdapat pada molekul, maka hanya akan terjadi satu absorpsi yang merupakan garis pada spectrum. Pada hasil penelitian didapatkan hasil seperti gambar 4.4 bahwa tiap garis spectrum yang dihasilkan oleh tiap-tiap sample darah memiliki 51
lebih dari satu absorpsi. Spektrum UV-Vis yang merupakan korelasi antara absorbansi (sebagai ordinat) dan panjang gelombang (sebagai absis) bukan merupakan garis spectrum akan tetapi merupakan suatu pita spectrum. Terbentuknya suatu pita spectrum UV-Vis disebabkan oleh terjadinya eksitasi elektronik lebih dari satu macam pada gugus molekul yang sangat kompleks, sehingga memiliki lebih dari satu panjang gelombang maksimal. Jika absorbansi suatu konsentrasi larutan diukur pada panjang gelombang, suhu, kondisi pelarut yang sama; dan absorbansi masing-masing larutan diplotkan terhadap konsentrasinya maka suatu garis lurus akan teramati sesuai dengan persamaan hukum Lambert-Beer. Grafik pada gambar 4.5 di atas menunjukan hubungan linier antara absorbansi dengan tingkat konsentrasi, garis yang dihasilkan merupakan suatu garis lurus, maka dapat dikatakan bahwa hukum lambert-Bert dipenuhi pada kisaran konsentasi yang diamati yaitu nilai absorbansi akan semakin bertambah seiring bertambahnya tingkat konsentrasi sample darah yang di uji. Dari hasil gabungan spectra tiga sample diatas semuanya memiliki Absorbansi maksimum pada panjang gelombang yang memiliki range berkisar antara 435-500, berdasarkan
klasifiksi
serapan
radiasi
elektromagnetik
range
tersebut
menunjukkan daerah serapan warna biru.
52
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1
Kesimpulan Dari hasil penelitian yang telah dilakukan dapat ditarik beberapa
kesimpulan antara lain : 1. Spektrum FTIR dari sample darah dalam berbagai keadaan konsentrasi glukosa didalamnya dapat terbaca dengan baik pada range bilangan gelombang 4000-450 cm-1. 2. Pita serapan absorbansi maksimum spectrum FTIR berada pada bilangan gelombang 3413.65 cm-1 untuk sample darah dengan konsentrasi glukosa 99 mg/dl, 3432.03 cm-1 untuk sample dengan konsentrasi 108 mg/dl dan yang teakhir berada pada panjang gelombang 3465.17 cm-1 untuk sample dengan konsentrasi 136 mg/dl. 3. Spektrum FTIR yang berada dalam daerah serapan (absorbansi max) pada bilangan gelombang 3413.65 cm-1, 3432.03 cm-1 dan 3465.17 cm-1 mengindikasikan adanya kehadiran gugus fungsi O-H (asam karboksilat). Sedangkan pada rentang bilangan gelombang 1080-870 cm-1 yang mengalami transmitansi maksimal mengindikasikan adanya gugus fungsi C-O dan C-H. 4. Pada saat spectrum sample darah mengalami absorbansi maksimum, terdeteksi adanya jenis vibrasi regangan C-H yang disebabkan banyaknya sinar yang diserap, maka akan banyak pula molekul yang saling
53
berinteraksi sehingga timbul jenis vibrasi tersebut. Vibrasi ini tidak Nampak pada saat spectrum sample darah mengalami absorbansi minimum (transmitansi max). 5. Hasil spektroskopi FTIR menunjukkan hubungan linier antara besar nilai absorbansi dengan perubahan tingkat konsentrasi, semakin besar absorbansinya maka tingkat konsentrasinya semakin rendah. Hasil ini belum cukup stabil untuk digunakankarena terlalu sedikitnya sample yang diuji. Hubungan linier yang lebih baik ditunjukkan oleh nilai transmitansi sinar yang melewati sample dengan perubahan konsentrasinya. Data ini akan lebih baik untuk dijadikan acuan karena cenderung lebih stabil, jika transmitansinya besar maka nilai konsentrasinyapun akan semakin besar. 6. Hasil spektroskopi UV-Vis menunjukkan bahwa jenis sinar yang mengalami absorbansi maksimum saat dilewatkan pada sample darah adalah jenis sinar tmpak (visible) pada range panjang gelombang λ 435436 nm. 7. Berdasarkan klasifikasi serapan radiasi elktromagnetik hasil spectra UVVis saat mengalami absorbansi maksimum pada range panjang gelombang 435-500 nm terdeteksi sebagai daerah serapan warna biru (bagian dari sinar tampak), hal ini dapat dimanfaatkan sebagai referensi pembuatan sensor pendeteksi gula darah yang dibutuhkan lebih lanjut.
5.2
Saran Penelitian ini masih merupakan tahap awal sebagai bahan referensi
karakteristik optis dari glukosa darah. Untuk pemanfaatannya lebih lanjut,
54
alangkah lebih baik lagi jika jumlah sample darah yang diuji diperbanyak (tidak sebatas sample darah dengan konsentrasi 99 mg/dl, 108 mg/l dan 136 mg/dl didalamya), selain itu penggunaan alat untuk pengujian sample dapat diperbanyak selain menggunakan spektroskopi FTIR dan spektroskopi UV-Vis guna mendapatkan hasil data yang signifikan yang bermanfaat untuk pengembangan pembuatan sensor pendeteksi glukosa dalam darah secara lebih lanjut.
55
DAFTAR PUSTAKA •
American Diabetes association,”Data prevalensi diabetes WHO” liputan 6.com
•
Armansyah H. T, Freeze drying ,IPB
•
Desrosier,titik tripel air, 1988.
•
Gaman dan Sherrington, freeze drying 1981
•
Ibnu Gholib,Kimia farmasi analisis, pustaka pelajar, 2007
•
John W, Kimball biology page,2000
•
Jurnal Diabtes Mellitus media Litbang kesehatan volume XIV no.3 Th 2004
•
Lau, W.S. karakterisasi inframerah untuk mikroelektronik. World Scientific. (1999).
•
Robert M Silverstein,Spectrometric identification of organic compounds,sixth edition
•
Sandra Hermanto,Teknik analisa kromatografi spektroskopi, spektroskopi serapan molekul UV-Vis,2009
•
Silverstein, R.M. spectrometric identification of organic compound. John wiley & Sons, Inc, (1991)
•
Valery Tuchin,Handbook of optical sensing of glucose in biological fluids and tissue,1990
•
WHO department of noncommunicable disease surveillance,1999
56
LAMPIRAN Peak List Spectrum: 1 Comment: glukosa 99 mL/dL fp 160x Threshold: 0.1000 Abscissa units: nm Ordinate units: A No. Abscissa Ordinate Type ------------------------------------1
606.70
0.3737
Peak
2
570.90
0.3481
Peak
3
436.26
2.5074
Peak
4
363.80
0.7564
Peak
1
589.82
0.2146
Base
Peak List Spectrum: 2 Comment: glukosa 108 mL/dL fp 160x Threshold: 0.1000 Abscissa units: nm Ordinate units: A No. Abscissa Ordinate Type ------------------------------------1
606.72
0.3934
Peak
2
571.01
0.3718
Peak
3
557.85
0.2965
Peak
4
436.44
2.5511
Peak
5
364.22
0.8806
Peak
1
589.91
0.2276
Base
Peak List Spectrum: 3 Comment: glukosa 136 mL/dL fp 160x Threshold: 0.1000 Abscissa units: nm Ordinate units: A
No. Abscissa Ordinate Type ------------------------------------1
606.73
0.4707
Peak
2
571.09
0.4461
Peak
3
557.80
0.3591
Peak
4
435.52
2.5976
Peak
5
364.46
1.0844
Peak
6
302.08
1.4080
Peak
Sekilas perjalanan mencapai titik ini,, Juni 2011 Kupersembahkan pengabdian tertinggi pada Rabb semesta alam (Al-Hakam,,duhai Allah yang Maha Menentukan)
Kehidupan tak kan pernah lepas dari nafas perjuangan Laksana seseorang yang menyelami dalamnya lautan samudra Ketika berada diatas permukaan,,terlihat tenang dalam zona nyaman Semakin menyelam kedasar lautan,,semakin kuat arus gelombang ujian menerjang Ketika kau mampu survive dari semua ujian yang datang,, Bersiaplah dengan hadiah indah tantangan tahap kehidupan yang baru..
Cukup catatan kecil dari malaikat kanan kiriku Mengabadikan moment perjuangan ini Tawa,tangis,semangat bahkan sampai tertatih sekalipun Biarlah menjadi warna indah dalam kanvas kehidupanku.. Menjadi wakilnya Engkau duhai Allah Ar-Rosyid yang Maha cerdas dimuka bumi..
Keep Fight cause Allah..
terntuk orang-orang yang sangat kusayangi.. (ayah,bunda,sahabat terbaik,sahabat terindah) ^_^ Terimakasih telah hadir dalam hari-hariku
