MOLECULARLY IMPRINTED POLYMER SEBAGAI SENSOR POTENSIOMETRI FRUKTOSA DALAM MADU

ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga

SKRIPSI

ELEKTRODA BERBASIS KARBON NANOPORI/MOLECULARLY IMPRINTED POLYMER SEBAGAI SENSOR POTENSIOMETRI FRUKTOSA DALAM MADU

AYU TIRANNY MARTHA HERDININGTYAS

DEPARTEMEN KIMIA FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS AIRLANGGA 2012

Skripsi

Ayu Tiranny M. Herdiningtyas ELEKTRODA BERBASIS KARBON NANOPORI/MOLECULARLY IMPRINTED POLYMER SEBAGAI SENSOR POTENSIOMETRI FRUKTOSA DALAM MADU


ELEKTRODA BERBASIS KARBON NANOPORI/MOLECULARLY IMPRINTED POLYMER SEBAGAI SENSOR POTENSIOMETRI FRUKTOSA DALAM MADU

SKRIPSI

Sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh Gelar Sarjana Sains Bidang Kimia Pada Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Airlangga

Disetujui oleh:

Skripsi

Pembimbing I,

Pembimbing II,

Dr. Muji Harsini, M.Si NIP. 19640502 198903 2 002

Dr. Ir. Suyanto, M.Si NIP. 19520217 198203 1 001



LEMBAR PENGESAHAN NASKAH SKRIPSI

Judul

Penyusun NIM Tanggal Ujian

: ELEKTRODA BERBASIS KARBON NANOPORI/ MOLECULARLY IMPRINTED POLYMER SEBAGAI SENSOR POTENSIOMETRI FRUKTOSA DALAM MADU : Ayu Tiranny Martha Herdiningtyas : 080810498 : Selasa, 7 Agustus 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

Skripsi



PEDOMAN PENGGUNAAN SKRIPSI

Skripsi ini tidak dipublikasikan, 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.

Skripsi



KATA PENGANTAR Segala syukur dan pujian kepada Allah SWT, atas limpahan karunia, nikmat, dan segala kemudahan sehingga selesailah skripsi yang berjudul ”Elektroda Berbasis Karbon Nanopori/Molecularly Imprinted Polymer sebagai Sensor Potensiometri Fruktosa dalam Madu”. Skripsi ini dibuat untuk memenuhi persyaratan akademis pendidikan dalam bidang Kimia Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Airlangga. Terima kasih yang sebesar-besarnya penyusun sampaikan kepada pihakpihak yang telah memberikan segenap bimbingan, petunjuk, dan motivasi, karena tanpanya, skripsi ini tidak akan pernah terwujud. Terima kasih penulis sampaikan kepada: 1. Dr. Muji Harsini, M.Si selaku dosen pembimbing I yang telah mencurahkan segenap perhatian, petunjuk, bimbingan, waktu dan tenaga dalam penyusunan skripsi ini 2. Dr. Ir. Suyanto, M.Si selaku dosen pembimbing II yang telah memberikan arahan dan ilmu dalam penyusunan skripsi ini 3. Dra. Aning Purwaningsih, M.Si selaku dosen wali, atas kesabaran, saran, dukungan, serta motivasi kepada penulis, 4. Dr. Alfinda Novi Kristanti, DEA. selaku ketua Departemen Kimia yang banyak memberikan kemudahan dalam pengumpulan naskah, 5. Prof. Ris. Dr. Gustan Pari, M.Si dari Pusat Penelitian dan Pengembangan Hasil Hutan, Bogor, atas bantuan penyediaan karbon nanopori, kawat perak dan sebagian bahan penelitian, 6. Rekan sepenelitian Aya, Asri, dan Pipit, atas kerjasama, kepedulian dan diskusi, 7. Mas Rohadi dan Pak Giman, untuk pinjaman alat dan saran-saran yang membantu skripsi ini,

Skripsi



8. Orangtua, keluarga dan teman-teman, untuk doa, dorongan semangat, dan penghiburan, serta 9. Semua pihak yang tentunya tidak dapat disebutkan satu per satu. 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, Juli 2012

Ayu Tiranny M. H

Skripsi



Herdiningtyas, Ayu Tiranny M., 2012, ELEKTRODA BERBASIS KARBON NANOPORI/MOLECULARLY IMPRINTED POLYMER SEBAGAI SENSOR POTENSIOMETRI FRUKTOSA DALAM MADU. 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 Telah dilakukan pembuatan dan karakterisasi elektroda selektif berbasis karbon nanopori/molecularly imprinted polymer (MIP) untuk analisis fruktosa dalam madu. Penelitian ini bertujuan mengetahui kondisi optimum dan kinerja elektroda selektif berbasis karbon nanopori/MIP untuk analisis fruktosa dalam madu dan kinerja elektroda selektif berbasis karbon nanopori/MIP. Pembuatan MIP dilakukan dengan mencampurkan 0,2 mmol (0,03603 gram) fruktosa sebagai template, 0,8 mmol (0,0688 gram) asam metakrilat sebagai monomer, dan 2,4 mmol (0,4757 gram) etilen glikol dimetakrilat sebagai crosslinker serta 1 mmol (0,2422 gram) benzoil peroksida sebagai inisiator. Elektroda dibuat dengan mencampurkan karbon nanopori, MIP dan parafin dengan perbandingan berturutturut 45:20:35. Dari penelitian diperoleh pH optimum larutan fruktosa sebesar 5,0-6,0, faktor Nernst sebesar 27,78 mV/dekade, jangkauan pengukuran sebesar 10-7M-10-1M. Konsentrasi terkecil fruktosa yang dapat diukur oleh elektroda sebesar 4,71 x 10-8 M. Koefisien selektivitas dari larutan glukosa dan sukrosa sebesar 2,48 x 10-5 dan 2,98 x 10-5 yang berarti adanya larutan tersebut tidak mengganggu pengukuran. Elektroda ini memiliki akurasi pengukuran sebesar 90,83% untuk konsentrasi 10-4M dan sebesar 102,35% untuk konsentrasi 10-2M, presisi dinyatakan dengan koefisien variasi sebesar 1,3267% untuk konsentrasi 102 M dan 1,2920% untuk konsentrasi 10-4M serta diperoleh kadar fruktosa dalam madu sebesar 29,80% b/b.

Kata kunci : fruktosa, molecularly imprinted polymer, potensiometri, karbon nanopori

Skripsi



Herdiningtyas, Ayu Tiranny M., 2012, Electrode Based on Nanoporous Carbon/Molecularly Imprinted Polymer as Potentiometric Sensor of Fructose in Honey, This Bachelor Thesis is under guidance of Dr. Muji Harsini., M.Si and Dr. Ir. Suyanto, M.Si, Departement of Chemistry, Faculty of Science and Technology, Airlangga University, Surabaya ABSTRACT Selective electrode based on nanoporous carbon/molecularly imprinted polymer (MIP) has been synthesized and characterized to analyze fructose in honey. The purposes of the research are determining the optimum condition of electrodes based on nanoporous carbon/MIP and the performance of the electrode. Molecularly imprinted polymer (MIP) is synthesized by mixing 0,2 mmol (0,03603 gram) of fructose as template, 0,8 mmol (0,0688 gram) of methacrilic acid as monomer, 2,4 mmol (0,4757 gram) of ethylene glycol dimethacrylate as crosslinker and a mmol of benzoil peroxide as initiator. The electrode is made by mixing nanoporus carbon, MIP and paraffin at rasio 45:20:35. As the results, optimum pH of fructose solution is 5,0-6,0, Nersnt factor is 27,78 mV/decade, concentration range of the measurement is from 10-7M to 10-1M. Limit detection of the electrode is 4,71 x 10-8 M. Selectivity coefficient of glucose and sucrose solution are 2,48 x 10-5and 2,98 x 10-5 which means these solution do not interfere fructose measurement. Accuration of the electrode for 10-2M and 10-4M of fructose concentration are 102,35% and 90,83% respectively. Precision, which is expressed as coefficient of variation, valued 1,3267% and 1,2920% for 10-2M and 10-4M of fructose concentration. Analysis of fructose in honey solution is valued 29,80% w/w.

Key word : fructose, molecularly imprinted polymer, potentiometry, nanoporous carbon

Skripsi



DAFTAR ISI Halaman HALAMAN JUDUL ...................................................................................... i LEMBAR PERNYATAAN ........................................................................... ii LEMBAR PENGESAHAN ........................................................................... iii LEMBAR PEDOMAN PENGGUNAAN SKRIPSI .................................... iv KATA PENGANTAR .................................................................................... v ABSTRAK ...................................................................................................... vii ABSTRACT .................................................................................................... viii DAFTAR ISI ................................................................................................... ix DAFTAR TABEL .......................................................................................... xii DAFTAR GAMBAR ...................................................................................... xiii DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................. xiv BAB I PENDAHULUAN ............................................................................ 1 1.1 Latar Belakang ............................................................................. 1 1.2 Rumusan Masalah ........................................................................ 5 1.3 Tujuan Penelitian ......................................................................... 5 1.4 Manfaat Penelitian ....................................................................... 6 BAB II TINJAUAN PUSTAKA................................................................... 7 2.1 Fruktosa ....................................................................................... 7 2.2 Madu ............................................................................................ 8 2.3 Polimer ......................................................................................... 11 2.4 Molecularly Imprinting Polymer ................................................. 13 2.5 Potensiometri ............................................................................... 14 2.5.1 Tinjauan umum potensiometri ........................................ 14 2.5.2 Elektroda kerja dan pembanding..................................... 16 2.6 Elektroda Selektif Ion ................................................................. 17 2.7 Kinerja Elektroda ........................................................................ 18 2.7.1 Faktor Nerst .................................................................... 18 2.7.2 Batas deteksi ................................................................... 19 2.7.3 Jangkauan pengukuran .................................................... 20 2.7.4 Akurasi dan presisi .......................................................... 20 2.7.5 Koefisien selektifitas ....................................................... 20 2.8 Karbon Nanopori ........................................................................ 21 BAB III METODE PENELITIAN ............................................................... 23 3.1 Tempat dan Waktu Penelitian ...................................................... 23 3.2 Bahan dan Alat Penelitian............................................................ 23 3.2.1 Bahan penelitian.............................................................. 23

Skripsi



3.2.2 Alat penelitian ................................................................. 23 3.3 Prosedur Penelitian ...................................................................... 24 3.3.1 Diagram alir penelitian.................................................... 24 3.3.2 Pembuatan larutan induk fruktosa 10-1 M ....................... 25 3.3.3 Pembuatan larutan kerja fruktosa 10-2-10-8 M ................ 25 3.3.4. Pembuatan larutan asam asetat 0,2 M ............................. 25 3.3.5 Pembuatan natrium asetat trihidrat 0,2 M ....................... 25 3.3.6 Pembuatan larutan buffer asetat ...................................... 26 3.3.7 Pembuatan larutan kalium hidrogen fosfat trihidrat 0,2 M.............................................................................. 26 3.3.8 Pembuatan larutan kalium dihidrogenfosfat 0,2 M......... 27 3.3.9 Pembuatan larutan buffer fosfat ...................................... 27 3.4 Pembuatan larutan pengganggu .................................................. 28 3.4.1 Pembuatan larutan glukosa 10-3 M .................................. 28 3.4.2 Pembuatan larutan sukrosa 10-3 M .................................. 28 3.5 Pembuatan Molecularly Imprinted Polymer (MIP) ................... 28 3.6 Pembuatan/konstruksi badan elektroda pasta karbon nanopori/MIP .............................................................................. 29 3.7 Optimasi elektroda ...................................................................... 30 3.7.1 Optimasi pH larutan fruktosa .......................................... 30 3.7.2 Optimasi komposisi elektroda......................................... 31 3.7.3 Pembuatan kurva standar fruktosa .................................. 31 3.8 Penentuan parameter validasi...................................................... 32 3.8.1 Penentuan batas deteksi .................................................. 32 3.8.2 Faktor Nerst dan linearitas .............................................. 32 3.8.3 Penentuan koefisien variasi............................................. 33 3.8.4 Penentuan persen recovery (% R) ................................... 34 3.8.5 Jangkauan pengukuran .................................................... 35 3.8.6 Penentuan koefisien selektifitas ...................................... 35 3.9 Jadwal dan Anggaran Penelitian .................................................. 36 3.9.1 Waktu penelitian ............................................................. 36 3.9.2 Anggaran dana penelitian................................................ 36 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ....................................................... 37 4.1 Hasil Pembuatan Molecularly Imprinted Polymer (MIP)............ 37 4.2 Hasil Pembuatan Polimer Kontrol ............................................... 40 4.3 Karakterisasi Molecularly Imprinted Polymer (MIP) dan Polimer Kontrol .......................................................................... 40 4.4 Optimasi Elektroda ...................................................................... 44 4.4.1 Optimasi komposisi elektroda......................................... 44 4.4.2 Optimasi pH .................................................................... 48 4.5 Kurva Kalibrasi Fruktosa ............................................................ 49 4.6 Uji kinerja Elektroda Karbon Nanopori/MIP.............................. 50 4.6.1 Jangkauan pengukuran .................................................... 50 4.6.2 Batas deteksi ................................................................... 51 4.6.3 Persen Recovery .............................................................. 51

Skripsi



4.6.4 Presisi .............................................................................. 52 4.6.5 Selektifitas Elektroda ...................................................... 53 4.7 Mekanisme Timbulnya Beda Potensial ...................................... 54 4.8 Hasil Pengukuran Kadar Fruktosa dalam Madu ......................... 55 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan ................................................................................. 56 5.2 Saran ........................................................................................... 56 DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................... 57 LAMPIRAN

Skripsi



DAFTAR TABEL Nomor

Judul Tabel

Halaman

2.1

Kualitas Madu menurut SNI-01-3545-2004

10

3.1

Volume CH3COOH 0,2 M dan CH3COONa 0,2 M pada

26

pembuatan buffer asetat 3.2

Komposisi volume K2HPO4 0,2 M dan KH2PO4 0,2 M

27

pada pembuatan buffer fosfat 3.3

Komposisi pasta karbon nanopori/MIP

31

4.1

Pengaruh komposisi karbon nanopori dan MIP terhadap

45

jangkauan pengukuran, faktor Nerst pada pengukuran fruktosa secara potensiometri

Skripsi

4.2

Data pengukuran fruktosa menggunakan E6 pada pH 5-6

49

4.3

Jangkauan pengukuran E6 dan E7

50

4.4

Akurasi pengukuran

51

4.5

Koefisien variasi pengukuran

52

4.6

Koefisien selektifitas pengukuran

54



DAFTAR GAMBAR Nomor

Judul Gambar

Halaman

2.1

Struktur Fischer rantai terbuka fruktosa, fruktopiranosa

8

dan fruktofuranosa (Fessenden dan Fessenden, 1986) 2.2

Kurva penentuan batas deteksi (Bakker, 1997)

19

3.1

Konstruksi elektroda pasta karbon nanopori/MIP

30

4.1

Perkiraan pembentukan MIP oleh monomer asam

38

metakrilat, template fruktosa dan crosslinker EGDMA 4.2

Reaksi polimerisasi asam metakrilat (Munk dkk, 1994)

38

4.3

Hasil pembuatan MIP

38

4.4

Perkiraan

cetakan

MIP

fruktosa

yang

template

39

fruktosanya telah diekstraksi 4.5

Hasil polimer kontrol

40

4.6

Spektrum inframerah (a) asam metakrilat; (b) MIP

42

sebelum dicuci; (c) MIP setelah dicuci; (d)Polimer kontrol 4.7

Elektroda karbon nanopori/MIP dengan kawat Ag

45

4.8

Perbandingan elektroda

46

4.9

Kurva optimasi pH pada pengukuran larutan fruktosa 10-3

49

M menggunakan elektroda E6 secara potensiometri

Skripsi

4.10

Kurva kalibrasi fruktosa

50

4.11

Kesetimbangan di dalam elektroda

54



DAFTAR LAMPIRAN

Nomor

Skripsi

Judul

1

Pembuatan larutan induk dan larutan kerja fruktosa

2

Pembuatan larutan pengganggu

3

Pembuatan Molecularly Imprinted Polymer

4

Perhitungan faktor Nerst dan linearitas elektroda 1-7

5

Data optimasi pH

6

Penentuan koefisien variasi

7

Penentuan persen Recovery

8

Penentuan Koefisien Selektifitas

9

Penentuan kadar fruktosa dalam sampel madu

10

Spesifikasi karbon nanopori

11

Spektrum inframerah



BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Madu adalah bahan makanan berbentuk cairan jernih keemasan yang manis yang diproduksi oleh lebah madu dari nektar yang berasal dari bunga-bungaan melalui proses regurgitasi, yaitu proses pemuntahan material oleh beberapa jenis organisme melalui mulut, faring, dan esofagus yang biasanya ditandai dengan adanya makanan yang belum tercerna dan darah (Nelson dan Couto, 2009). Madu adalah pemanis yang unik, dapat digunakan oleh manusia secara langsung tanpa proses apapun, mengandung nutrisi dan efek medisinal yang baik. Madu mengandung 38% fruktosa, 31% glukosa, 7% maltosa, 1,3% sukrosa. Nilai nutrisi dan rasa unik madu menyebabkan harga madu murni lebih tinggi daripada pemanis yang lainnya, sehingga madu sangat rentan terhadap pemalsuan yang dilakukan dengan menambahkan pemanis lainnya yang harganya lebih murah, seperti fruktosa sintetis. Padahal, menurut European Union, Codex Alimentarius of Food dan Agriculture Organization of the United Nation, madu ditetapkan sebagai produk murni yang tidak diperbolehkan untuk ditambahi dengan substansi lainnya (Xiangrong dkk, 2009). Fruktosa, atau biasa disebut gula buah, adalah suatu monosakarida polihidroksiketon dengan enam atom karbon dan bersifat sebagai gula pereduksi. Fruktosa adalah gula yang memiliki rasa paling manis bila dibandingkan dengan gula yang lainnya, seperti glukosa dan sukrosa (Hanover dan White, 1993). Gula

Skripsi



ini paling sering ditemukan pada buah-buahan, sayuran, termasuk tebu dan jagung serta madu (Park dan Yetley, 1993). Fruktosa paling sering diekstrak dari jagung, karena jagung lebih murah daripada sumber fruktosa yang lain. Terdapat dua jenis fruktosa dari ekstraksi ini, yaitu sirup jagung kaya fruktosa yang mengandung 55 % fruktosa dan 45 % glukosa, dan kristal fruktosa, yang mengandung 98 % fruktosa. Dalam bentuk padatnya, fruktosa berwarna putih, tidak beraroma, berbentuk padatan kristal dan merupakan gula yang paling mudah larut dalam air (Hyvonen dan Kuivistoinen, 1982). Analisis fruktosa dalam campuran yang mengandung gula-gula lainnya seperti madu menjadi sulit karena analisisnya diganggu oleh gula yang lain, yang secara alami juga ada bersamaan dengan adanya fruktosa, seperti glukosa, maltosa dan sukrosa. Maka dari itu perlu dikembangkan analisis fruktosa dalam campuran gula yang lain tanpa harus diganggu oleh gula lainnya. Weigel dkk (1996) menganalisis fruktosa dalam campuran berbagai macam gula dengan menggunakan Flow Injection Analysis (FIA) yang digabung dengan enzim terimobilisasi campuran dan menghasilkan kesalahan sebesar 3% - 6%. Wahjudi dkk (2009) menganalisis fruktosa dengan menggunakan Kromatografi Gas/Spektroskopi Massa (GC/MS) dan mendapatkan limit deteksi sebesar 46 µM. Untuk menganalisis fruktosa dan glukosa, Campuzano dkk (2004) menggunakan bienzim biosensor pada elektroda cakram

emas untuk

deteksi secara

amperometri dengan HPLC dan memperoleh recovery rata-rata sebesar 98%. Sementara itu Bhand dkk (2010) menggunakan metode kalorimetri selektif dalam FIA untuk menganalisis fruktosa dalam sampel sirup tanpa harus menghilangkan

Skripsi



glukosa dan memperoleh limit deteksi sebesar 0,12 mM. Metode-metode ini memang memberikan hasil yang sensitif dan selektif, tapi membutuhkan biaya operasional yang tinggi, analisis yang rumit dan memerlukan penanganan yang sangat cermat, sehingga perlu dikembangkan metode analisis fruktosa yang lebih sederhana dan murah, tapi memiliki selektifitas dan sensitifitas yang minimal sama baiknya, yaitu dengan menggunakan salah satu metode elektrokimia yang disebut potensiometri. Potensiometri adalah salah satu metode elektrokimia yang berdasarkan pada penentuan potensial sel pada arus nol (Skoog dkk, 1992). Beda potensial timbul karena adanya analit yang dapat dipertukarkan pada permukaan elektroda. Permukaan elektroda merupakan sensor yang harus mengandung komponen yang bereaksi secara kimia dan reversibel dengan analit (Cattral, 1997). Dalam madu, fruktosa hadir bersama-sama dengan gula yang lainnya, yaitu glukosa, maltosa dan sukrosa. Gula-gula ini mengganggu analisis karena sama-sama dapat memberi respon potensiometri seperti juga fruktosa. Oleh karena itu dibutuhkan metode untuk memperoleh elektroda yang selektif dan sensitif. Metode yang dapat digunakan yaitu dengan memodifikasi elektroda pada potensiometri. Salah satu modifikasi yang digunakan adalah molecular imprinted polymer (MIP). Terdapat berbagai penelitian yang menggunakan elektroda termodifikasi untuk sensor potensiometri sebelumnya. Alizadeh dan Akhoundian (2009) membuat sensor potensiometri berbasis MIP untuk menganalisis prometazin dan memperoleh limit deteksi sebesar 1,0 x 10-7 M. Javanbakht dkk (2008)

Skripsi



menganalisis hidroksizin pada tablet dan cairan biologis dengan sensor potensiometri berbasis MIP

dengan menggunakan asam metakrilat sebagai

monomer dan mendapatkan limit deteksi sebesar 7.0 x 10-7 M. Sedangkan Sadeghi dkk (2006) menggunakan sensor potensiometri berbasis MIP untuk menganalisis levamisol dan mendapatkan limit deteksi sebesar 1,0 µmolL-1. Molecularly imprinting polymer sangat menjanjikan untuk digunakan dalam berbagai aplikasi, khususnya sebagai sensor kimia, karena polimer yang disintesis memiliki kemampuan untuk mengenali molekul spesifik, bahkan potensial untuk mengenali senyawa kiral (Tom dan Foster, 2010). Metode pembuatannya cukup sederhana dan mudah, karena yang dibutuhkan hanyalah monomer, template, pelarut dan crosslinker. Polimerisasi yang terjadi kemudian diikuti oleh proses penghilangan template oleh pelarut yang tepat, kemudian terbentuklah material yang spesifik terhadap template tersebut (Komiyama dkk, 2003). Molecularly imprinting polymer pada penelitian ini digunakan untuk memodifikasi elektroda potensiometri karbon nanopori sebagai sensor untuk analisis fruktosa dalam madu. Karbon nanopori digunakan sebagai elektroda karena bersifat inert dan memiliki konduktivitas yang tinggi (Pyun dan Lee, 2007). Molecularly imprinting polymer dalam penelitian ini dibuat dengan menggunakan monomer asam metakrilat (MAA), crosslinker etilen glikol dimetakrilat (EDMA), dan inisiator benzoil peroksida. Sensor fruktosa secara potensiometri ini diharapkan memiliki sensitifitas dan selektifitas yang lebih baik dalam analisisnya, serta memiliki keunggulan

Skripsi



yang tidak dimiliki metode lain. Modifikasi elektroda potensiometri karbon nanopori dengan MIP diharapkan dapat memberikan kinerja sensor potensiometri fruktosa yang optimum meliputi faktor Nernst, jangkauan pengukuran, batas deteksi, akurasi, dan presisi, sehingga akan diperoleh suatu metode alternatif untuk pengukuran kadar fruktosa menggunakan sensor potensiometri yang berbasis pada karbon nanopori dengan MIP dengan hasil yang akurat.

1.2 Rumusan Masalah Berdasarkan latar belakang di atas maka dapat dirumuskan masalah sebagai berikut. 1. Bagaimanakah kondisi optimum analisis fruktosa menggunakan sensor potensiometri karbon nanopori dengan MIP? 2. Berapakah batas deteksi, faktor Nernst, jangkauan pengukuran, akurasi, presisi dan koefisien selektivitas pada analisis fruktosa menggunakan sensor potensiometri karbon nanopori dengan MIP?

1.3 Tujuan Penelitian Tujuan penelitian ini adalah: 1. mengetahui kondisi optimum analisis fruktosa menggunakan sensor potensiometri karbon nanopori dengan MIP 2. menentukan batas deteksi, faktor Nernst, jangkauan pengukuran, akurasi, presisi dan koefisien selektivitas pada analisis fruktosa menggunakan sensor potensiometri karbon nanopori dengan MIP.

Skripsi



1.4 Manfaat Penelitian Elektroda karbon nanopori dengan MIP dapat menghasilkan suatu sensor yang sensitif dan selektif terhadap fruktosa sehingga diperoleh hasil yang akurat. Dengan demikian metode ini diharapkan dapat digunakan sebagai alternatif dalam pengukuran fruktosa dengan cepat, tepat dan murah.

Skripsi



BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1

Fruktosa Fruktosa ditemukan oleh seorang kimiawan Perancis bernama Augustin-

Pierre Dubrunfaut pada tahun 1847 (Furton, 1972). Fruktosa adalah suatu polihidroksi keton dan merupakan monosakarida yang memiliki enam atom karbon dan gugus fungsi keton, sehingga sering disebut sebagai ketoheksulosa (Fessenden dan Fessenden, 1986). Fruktosa juga disebut sebagai levulosa karena memutar bidang polarisasi ke kiri. Fruktosa memiliki rumus molekul yang sama dengan glukosa, yaitu C6H12O6, tetapi berbeda karena glukosa bergugus fungsi aldehid. Fruktosa dalam bentuk kristalnya adalah berupa siklik enam anggota (Dfruktopiranosa) dimana struktur ini stabil karena terdapat suatu hemiketal dan ikatan hidrogen internal. Hemiketal terbentuk melalui reaksi intramolekul antara gugus keton dan gugus hidroksil dalam air. Selain D-fruktopiranosa, reaksi ini juga menghasilkan siklik lima anggota D-fruktofuranosa. Dalam larutannya, fruktosa berada dalam kesetimbangan campuran ketiga bentuknya, yaitu fruktosa rantai terbuka, fruktofuranosa dan fruktopiranosa (Fessenden dan Fessenden, 1986). Gambar struktur fruktosa ditunjukkan oleh Gambar 2.1.

Skripsi



CH 2OH C HO

O

H

H

H

OH

H

H

O

H H H

CH2OH

O H

OH OH

HOH2C

OH

OH

CH 2OH

CH2OH

HO

H

H

OH OH

H

Gambar 2.1 Struktur Fischer rantai terbuka fruktosa, fruktopiranosa dan fruktofuranosa Fruktosa yang murni dan kering, memiliki rasa yang sangat manis, berwarna putih, tak berbau, berbentuk padatan kristal dan merupakan gula yang paling mudah larut dalam air (Hyvonen dan Koivistoinen, 1982). Fruktosa banyak digunakan dalam minuman dan makanan kemasan karena fruktosa lebih manis 1,73 kali daripada sukrosa (Hanover dan White, 1993). Fruktosa paling sering ditemukan pada buah-buahan, sayuran, termasuk tebu dan jagung serta madu (Park dan Yetley, 1993). Berat molekulnya adalah 180,16 g/mol, titik lelehnya 1030 C, dan sangat mudah larut dalam air (Budavari, 1996). Telah dilakukan berbagai macam metode untuk menganalisis fruktosa. Beberapa diantaranya adalah dengan FIA (Weigel dkk, 1996), GC/MS (Wahjudi dkk, 2009), HPLC-amperometri (Campuzano dkk, 2003), dan kalorimetri-FIA (Bhand dkk, 2010).

2.2

Madu Madu adalah bahan makanan berbentuk cairan jernih keemasan yang

manis yang diproduksi oleh lebah madu dari nektar yang berasal dari bungabungaan melalui proses regurgitasi, yaitu proses pemuntahan material oleh beberapa jenis organisme melalui mulut, faring, dan esofagus yang biasanya

Skripsi



ditandai dengan adanya makanan yang belum tercerna dan darah (Nelson dan Couto, 2009). Madu adalah pemanis yang unik, dapat digunakan oleh manusia secara langsung tanpa proses apapun, mengandung nutrisi dan efek medisinal yang baik. Beberapa sifat fisik madu bervariasi karena sangat tergantung pada kandungan air, jenis bunga, suhu, dan komposisi gula yang terkandung di dalamnya. Madu segar berbentuk cairan yang sangat jenuh, mengandung lebih banyak air daripada madu pada temperatur kamar, dimana bentuknya adalah cairan yang lebih kental dan glukosa di dalamnya terpresipitasi menjadi padatan berbutir. Indeks glisemik madu adalah antara 31-78, tergantung pada varietasnya (Arcot dan Brand-Miller, 2005), dan densitasnya sebesar 1,36 kg/l (Krell, 1996). Madu mengandung 38% fruktosa, 31% glukosa, 7% maltosa, 1,3% sukrosa, air rata-rata 17,2 %, gula yang lebih kompleks 1,5%, abu 0,2%, dan senyawa lain yang tidak terdeteksi sebanyak 3,2% (White dan Doner, 1980). Menurut USDA (United States Department of Agriculture, 2007), madu juga mengandung sangat sedikit (trace amount) vitamin dan mineral. Dilaporkan dalam 100 gram madu terdapat 0,3 g protein, 0,2 g serat, 0,038 mg vitamin B2, 0,121 mg vitamin B3, 0,068 mg vitamin B5, 2 µg vitamin B6, 6 mg vitamin C, 6 mg kalsium, 0,42 besi, 2 mg magnesium, 4 mg pospor, 52 mg kalium, 4 mg natrium dan 0,22 mg zink. Madu juga mengandung sejumlah kecil senyawa yang berfungsi sebagai antioksidan, seperti krisin, pinobaksin, katalase, dan pinocembrin. Komposisi spesifik dari madu sangat tergantung pada jenis nektar bunga (Martos dan Barberan, 2000; Gheldof dkk, 2002).

Skripsi



Kualitas madu menurut SNI-01-3545-2004 dijelaskan oleh Tabel 2.1: Tabel 2.1 Kualitas madu menurut SNI-01-3545-2004 Persyaratan mutu madu No 1 2 3 4

Jenis uji

DN

3

mg/kg

50

% b/b

22

Gula pereduksi (dihitung sebagai glukosa), min.

% b/b

65

% b/b ml NaOH 1 N/kg

5

Sukrosa, maks.

6

Keasaman, maks.

8 9 10

Persyaratan

Aktifitas enzim diastase, min. Hidroksimetilfurfural (HMF), maks. Air, maks.

5

7

Satuan

Padatan yang tak larut dalam air, maks. Abu, maks. Cemaran logam Timbal (Pb), maks Tembaga (Cu), maks. Cemaran arsen (As), maks.

50

% b/b

0,5

% b/b

0,5

mg/kg mg/kg

1,0 5,0

mg/kg

0,5

Sementara itu di Amerika Serikat, kualitas madu dibagi menjadi empat kelas yang ditentukan oleh kandungan air, cacat dan kejernihannya. Semakin sedikit kadar airnya, semakin murni dan segar aroma dan rasanya, semakin sedikit cacat dan pengotornya, kualitas madu semakin baik (USDA, 2007). Nilai nutrisi dan rasa unik madu menyebabkan harga madu murni lebih tinggi daripada pemanis yang lainnya, sehingga madu sangat rentan terhadap pemalsuan yang dilakukan dengan menambahkan pemanis lainnya yang harganya lebih murah, seperti fruktosa. Padahal, menurut European Union, Codex Alimentarius of Food dan Agriculture Organization of the United Nation, madu

Skripsi



ditetapkan sebagai produk murni yang tidak diperbolehkan untuk ditambahi dengan substansi lainnya (Xiangrong dkk, 2009).

2.3

Polimer Polimer adalah molekul besar yang tersusun secara berulang dari unit

kimia yang kecil dan sederhana (mer). Reaksi penggabungan antara monomermonomer untuk membentuk sebuah molekul polimer disebut dengan reaksi polimerisasi (Odian, 2004). Penyusunan itu dapat berupa susunan linier yang terdiri dari mata rantai yang terbuka, rantai yang bercabang ataupun membentuk jaringan tiga dimensi. Satuan penyusun (repeating unit) setara atau hampir setara dengan monomer. Reaksi polimerisasi ada dua macam, yaitu polimerisasi adisi dan polimerisasi kondensasi. Pada polimerisasi kondensasi, pembentukan polimer terjadi karena adanya kondensasi antara dua molekul polifungsional untuk membentuk satu molekul polifungsional yang lebih besar. Polimerisasi ini berlangsung dalam beberapa tahap dan membentuk intermediet yang beragam, seperti dimer, trimer dan sebagainya, dalam keadaan yang stabil sampai tahap reaksi yang selanjutnya. Biasanya dalam setiap tahap reaksi, proses ini menghasilkan air. Pada polimerisasi adisi, polimerisasinya ditandai digunakannya katalis, dengan tidak terjadinya eliminasi, dan tidak adanya produk samping. Polimerisasi ini terjadi melalui tiga tahapan, yaitu inisiasi, propagasi, dan terminasi. Pada tahap inisiasi dibutuhkan inisiator untuk memulai reaksi. Inisiator dapat berupa radikal bebas (R.), kation atau anion. Sedangkan tahap propagasi melibatkan reaksi

Skripsi



pemanjangan rantai polimer akibat penambahan unit monomer secara berturutturut dan biasanya terjadi dalam waktu yang sangat cepat. Sedangkan tahap terminasi adalah tahap penghentian pembentukan rantai polimer (Odian, 2004). Selama reaksi berlangsung, tak terdapat senyawa yang stabil sebab intermediet yang berbentuk ion atau radikal berumur sangat pendek dan bereksi langsung. Pembentukan rantai polimer pertama adalah single sweep dan yang kedua adalah pembentukan fraksi. Polimerisasi pada senyawa rangkap adalah termasuk reaksi ini (Suyanto, 2009). Pada reaksi adisi tertentu, mula-mula terjadi pembukaan cincin senyawa siklik kemudian terjadilah reaksi selanjutnya. Reaksi semacam ini tergolong diantara polimerisasi adisi dan kondensasi. Salah satu bentuk polimerisasi adisi ini adalah kopolimerisasi. Kopolimerisasi adalah polimer yang tersusun atas dua macam atau lebih monomer yang berbeda yang tersusun secara acak atau berselang-seling membentuk suatu rantai kopolimer tunggal ataupun suatu jaringan. Beberapa jenis baru kopolimer adalah kopolimer blok dan kopolimer graf. Kopolimer blok satu jenis rangkaian polimer yang membentuk prepolimerisasi dan kemudian bergabung dengan rangkaian prepolimerisasi yang lain. Sedangkan kopolimer graf terdiri atas suatu rangkaian satu jenis monomer, dan serangkaian monomer jenis lain merupakan cabangnya (Suyanto, 2009).

Skripsi



2.4

Molecularly Imprinted Polymer (MIP) Molecularly imprinted polymer sangat menjanjikan untuk digunakan

dalam berbagai aplikasi, khususnya sebagai sensor kimia, karena polimer yang disintesis memiliki kemampuan untuk mengenali molekul spesifik, bahkan potensial untuk mengenali senyawa kiral (Tom dan Foster, 2010). Metode pembuatannya cukup sederhana dan mudah, karena yang dibutuhkan hanyalah monomer, template, pelarut dan crosslinker. Monomer fungsional bertindak sebagai pencetak, molekul target bertindak sebagai template melalui interaksi kovalen atau non kovalen, dan crosslinker digunakan untuk membentuk struktur polimer. Polimerisasi yang terjadi kemudian diikuti oleh proses penghilangan template oleh pelarut yang tepat, kemudian terbentuklah material yang spesifik terhadap template tersebut. Terdapat dua metode yang dapat dilakukan untuk membuat MIP, yaitu melalui pendekatan ikatan kovalen dan ikatan non kovalen. Pendekatan ikatan kovalen monomer fungsional dan template terikat satu sama lain oleh ikatan kovalen. Konjugat kovalen ini kemudian mengalami polimerisasi di bawah kondisi normal. Setelah polimerisasi, ikatan kovalennya terpecah dan template dihilangkan dari polimer, sehingga terbentuklah sisi yang dapat mengikat template kembali. Keuntungan teknik ini adalah konjugat monomer-template stabil dan stokiometris, dan dapat digunakan berbagai macam kondisi polimerisasi. Namun, teknik ini mahal dan konjugatnya susah terbentuk, ikatan kovalen yang reversibel jumlahnya terbatas, pelekatan dan pelepasan kembali dari gugus tamunya memakan waktu yang lama.

Skripsi



Sementara pada teknik non-kovalen, dengan sendirinya template berinteraksi dengan monomer fungsional melalui pendekatan ikatan Van der Waals, interaksi elektrostatik, dan ikatan hidrogen. Kekurangan teknik ini adalah konjugat monomer dan template-nya tidak stabil dan tidak stokiometris, kondisi polimerisasinya harus dipilih dengan cermat, dan membutuhkan monomer yang berlebih. Namun teknik ini merupakan teknik pencetakan yang cepat dan paling umum digunakan karena sintesis monomer-template kovalennya tidak perlu dilakukan, template sangat mudah dihilangkan dari polimer dan pelekatan dan pelepasan kembali gugus tamunya sangat mudah (Komiyama dkk, 2003).

2.5

Potensiometri

2.5.1 Tinjauan umum potensiometri Potensiometri adalah suatu teknik analitik dimana sejumlah analit dalam sampel ditentukan kadarnya, baik dengan cara langsung maupun tidak langsung, dari pengukuran electromotive force (emf) antara dua elektroda yang dicelupkan ke dalam larutan sampel (Braun, 1987). Besarnya beda potensial bergantung pada bagaimana sejumlah analit terdistribusi/menyebar melintasi antarmuka dan berhubungan dengan aktivitas analit yang mengalami reaksi dalam sel (Skoog dkk, 2007). Reaksi setengah sel dari oksidasi reduksi dapat ditulis secara umum.: aOx + n e

b Red

Dengan keterangan Ox adalah bentuk teroksidasi, Red adalah bentuk tereduksi, n adalah jumlah elektron yang terlibat dalam reaksi, a adalah koefisien dari bentuk teroksidasi pada kesetimbangan, b adalah koefisien dari bentuk tereduksi pada kesetimbangan.

Skripsi



Pada larutan yang encer, maka aktivitas zat dianggap sama dengan konsentrasi zat dalam larutan sehingga besarnya potensial dapat dituliskan dalam persamaan : E = Eo +

ln [ox]a/[red]b

(1)

Potensial pembanding (Eo) merupakan potensial elektroda standar yang nilainya konstan. Harga E dapat diukur dengan menggabungkan elektroda penunjuk dan elektroda pembanding kemudian diukur emf

(electromotive force) dari sel

terbentuk (Basset dkk, 1991) Pada persamaan (1) faktor

melibatkan tetapan-tetapan yang diketahui

dan jika dikonversikan ke dalam bentuk logaritma (2,303) maka faktor ini menjadi 0,0591 pada 25oC, sehingga persamaannya menjadi: E = Eo +

log [ox]a/[red]b

(2)

Analisis menggunakan metode potensiometri semakin meluas sejak ditemukannya elektroda selektif ion (Day and Underwood,1998). Terdapat dua teknik pengukuran dengan menggunakan potensiometri. Pertama adalah potensiometri langsung dimana pengukuran tunggal digunakan untuk menentukan suatu aktifitas ion tertentu. Kedua adalah potensiometri tidak langsung dimana pengukuran dilakukan dengan cara titrasi. Ion dititrasi dan diukur sebagai fungsi volume titran.

Skripsi



2.5.2 Elektroda Kerja dan Pembanding Elektroda merupakan bagian dari komponen potensiometri yang berfungsi sebagai sensor analit yang terdiri dari sebuah penghantar elektronik (misal logam) dan sebuah penghantar ionik (larutan). Dalam pengukuran secara potensiometri elektroda yang digunakan harus bersifat inert sehingga tidak dapat bereaksi dengan analit, misalnya platina (Pt), emas (Au), dan karbon (C). Terdapat dua jenis elektroda yang digunakan dalam pengukuran secara potensiometri, yaitu elektroda kerja dan elektroda pembanding (Skoog dkk, 2007) Elektroda kerja merupakan elektroda yang potensialnya bergantung pada aktivitas analit. Dua jenis elektroda yang umum digunakan dalam pengukuran secara potensiometri yaitu elektroda logam dan elektroda membran. Elektroda logam dibagi menjadi dua yaitu elektroda jenis pertama dan elektroda jenis kedua. Untuk elektroda jenis pertama, analit yang akan diukur terlibat langsung dalam reaksi elektroda. Pada elektroda ini terjadi kesetimbangan langsung dengan kation yang berasal dari elektroda logam, misalnya elektroda Cu, Ag, Hg, Cd, Zn, dan Pb. Sedangkan untuk elektroda jenis kedua, pengukuran analit tidak langsung berhubungan dalam reaksi elektroda. Misalnya elektroda perak-perak klorida yang dibentuk dengan menyalut kawat perak dengan perak klorida. Elektroda tersebut digunakan untuk mengukur konsentrasi ion klorida dalam larutan (Basset dkk, 1991). Elektroda membran atau umum disebut elektroda selektif ion (ESI) merupakan elektroda yang memiliki sensor berupa membran pada permukaan elektroda.

Skripsi



Elektroda pembanding adalah elektroda yang memiliki nilai potensial yang telah diketahui, konstan, dan tidak bergantung pada besarnya konsentrasi analit. Elektroda yang umum digunakan adalah elektroda kalomel (Hg/Hg2Cl2) dan elektroda Ag/AgCl (Skoog dkk, 2004). Elektroda kalomel adalah elektroda yang paling sering digunakan karena memiliki potensial yang konstan dan mudah pembuatannya. Elektroda Ag/AgCl terdiri dari kawat perak atau kawat platinum yang dilapis secara elektrolisis dengan lapisan tipis perak klorida, kawat ini tercelup ke dalam larutan kalium klorida yang diketahui konsentrasinya (Basset dkk, 1991). Berbeda dengan elektroda kalomel yang tidak dapat digunakan pada temperatur di atas 60oC, elektroda Ag/AgCl masih dapat digunakan.

2.6

Elektroda Selektif Ion Elektroda selektif ion (ESI) merupakan alat yang menggunakan membran

sebagai sensor kimia untuk menentukan analit secara kuantitatif, dengan potensial yang berubah-ubah secara reversibel terhadap perubahan aktifitas analit yang ditentukan. Analit yang dikenali oleh ESI biasanya berbentuk ion seperti Na+ ataupun K+, namun apabila spesies larutan yang akan dianalisis bukan sebuah ion melainkan molekul, maka elektrodanya disebut sebagai molecule selective electrode (Braun, 1987). Membran yang digunakan untuk elektroda diklasifikasikan menjadi dua tipe yaitu membran cair dan membran padat. Membran cair terdiri dari dua jenis membran yaitu membran ionofor yang diamobilisasikan pada polimer dan membran enzim yang diamobilisasikan pada gel atau terikat secara kimia. Sedangkan membran padat terdiri pula atas dua jenis membran yaitu membran

Skripsi



gelas yang selektif untuk ion-ion seperti H+, Na+, dan NH4+, dan membran garam anorganik yang terdiri dari kristal tunggal seperti LaF3 untuk penentuan F- atau kristal campuran seperti Ag2S untuk penentuan S2- dan Ag+ . Membran ESI yang baik harus memiliki komposisi bahan-bahan aktif yang dapat berikatan dengan analit pada permukaan membran dengan reaksi yang cepat, reversibel, dan selektif (Skoog dkk, 2004).

2.7

Kinerja Elektroda Terdapat beberapa parameter yang dapat menunjukkan kinerja suatu

elektroda diantaranya, faktor Nernst, batas deteksi, jangkauan pengukuran, akurasi, dan presisi.

2.7.1 Faktor Nernst Pada metode potensiometri, korelasi antara potensial elektroda yang terukur dengan keaktifan analit dalam larutan dinyatakan oleh persamaan Nernst. Persamaan Nernst: Esel = Eo ± 2,303

log C

(3)

Besarnya faktor Nernst dapat diperoleh dari kemiringan (slope) grafik potensial (E) terhadap log konsentrasi analit. Dengan memasukkan harga R= tetapan gas ideal (8,314 joule derajat mol), T= suhu dalam derajat Kelvin (273+25=293oK) dan F= tetapan Faraday (96489 coulomb ekivalen), maka diperoleh harga: Esel= Eo ±

log C

(4)

Dengan ketentuan Esel adalah potensial yang terukur (V), Eo adalah potensial standar (V), n adalah muatan ion dan log C adalah konsentrasi dari analit (M).

Skripsi



Suatu ESI dikatakan telah memenuhi persamaan Nernst jika bernilai 0,0592/n (± 1-2 mV). Jika faktor Nernst yang diperoleh melebihi nilai tersebut maka disebut Super-Nernstian, dan jika kurang disebut Sub-Nernstian (Cattral, 1997).

2.7.2 Batas deteksi Batas deteksi adalah kadar terkecil dari analit dalam sampel yang masih dapat terukur oleh alat. Setiap ESI memiliki batas pengukuran terendah (lower detection limit) dan tertinggi (upper detection limit) yang merupakan respon nernstian dari elektroda (Bakker, 1997). Penentuan batas deteksi dengan menentukan titik potong ekstrapolasi kurva pada jangkauan pengukuran dapat ditunjukkan pada Gambar 2.2

Batas deteksi atas

E (mV)

Batas deteksi bawah

log konsentrasi

Gambar 2.2 Kurva penentuan batas deteksi

Skripsi



2.7.3 Jangkauan pengukuran Jangkauan pengukuran suatu ESI merupakan range yang masih memberikan garis lurus dan masih memenuhi persamaan Nernst pada kurva potensial (E) terhadap log konsentrasi (Bakker, 1997).

2.7.4 Akurasi dan presisi Akurasi merupakan ukuran yang menunjukkan derajat kedekatan hasil analisis dengan kadar analit yang sebenarnya, sedangkan presisi atau keterulangan merupakan keseksamaan metode jika dilakukan oleh analis yang sama dan dalam interval waktu yang pendek. Uji akurasi dan presisi dilakukan untuk menilai ketepatan metode analisis dan ketelitiannya. Tingkat akurasi dapat diketahui melalui nilai presentasi perolehan kembali (recovery). Sedangkan tingkat presisi dapat dilihat melalui perolehan nilai standar deviasi (SD) dan koefisien variasi (KV) pengukuran.

2.7.5 Koefisien selektivitas Elektroda pada potensiometri memiliki karakter selektif untuk analit tertentu. Tingkat selektivitas suatu elektroda ditentukan oleh nilai koefisien selektivitas. Pada pengukuran secara potensiometri sebagian besar membran sensor dari elektroda akan mensensor analit atau ion utama, tetapi ada juga kontribusi dari ion lain yang dapat berinteraksi dengan membran sensor. Idealnya, kontribusi yang diberikan sangat kecil atau dapat diabaikan. Pada umumnya, pengukuran secara luas pengaruh ion lain pada respon sensor potensiometri dirumuskan oleh Nicolsky pada persamaan berikut.

Skripsi



E= konstan + RT/nF ln [ai +

.

]…………………….(3.8)

n dan x berturut-turut adalah muatan ion utama dan ion pengganggu, ai adalah aktifitas ion utama, aj adalah aktifitas ion asing/pengganggu dan

adalah

koefisien selektivitas. Selanjutnya koefisien aktivitas ditambah jika ion pengganggunya lebih dari satu (Cattral, 1997) Untuk memperoleh perhitungan koefisien selektivitas, perlu menghitung aktivitas kedua ion dalam satu larutan campuran. Kekuatan ion akan berbeda jika ada dalam dua larutan secara terpisah. Koefisien selektivitas selanjutnya dihitung dengan menggunakan persamaan berikut. = ai . 10(E2-E1)/s - ai’

……………………………….(3.9)

Dengan ketentuan ai adalah aktivitas ion utama, ai’ adalah aktivitas larutan campuran, aj adalah aktivitas ion pengganggu dalam larutan campuran dan s adalah kemiringan kurva kalibrasi ion utama (Cattral, 1997). Jika nilai Ki,j=0 dan ai >

.

, maka ion asing tidak mengganggu.

Jika nilai Ki,j < 1, maka elektroda bersifat selektif terhadap ion i daripada ion j. Untuk nilai Ki,j > 1, maka elektroda bersifat lebih selektif terhadap ion j daripada ion I (Cattral, 1997).

2.8

Karbon Nanopori Karbon nanopori merupakan hasil proses pemurnian lebih lanjut dari arang

aktif. Karbon nanopori dibuat dengan proses pirolisis pada suhu 900-3000oC sambil dialirkan arus plasma pada tekanan tertentu. Pirolisis adalah dekomposisi

Skripsi



kimia bahan organik melalui proses pemanasan tanpa atau sedikit oksigen atau reagen lain dimana material mentah akan mengalami pemecahan struktur kimia menjadi fasa gas. Pirolisis bertujuan untuk membuang material non karbon sehingga hanya meninggalkan karbon. Kandungan zat yang mudah menguap akan hilang sehingga terbentuk pori (Jankowska dkk, 1991) Arang yang mengalami proses pirolisis pada suhu 900oC dan 1300oC menunjukkan adanya peningkatan derajat kristalinitas dari 15,42% menjadi 72,04% dan 79,18%. Hal ini menunjukkan adanya perubahan struktur dari atom karbon yang bersifat amorf menjadi pola struktur yang teratur (Pari, 2010). Karbon nanopori banyak digunakan dalam industri elektronik, komputer dan mobil yang bahan baku utamanya atom karbon (Pari, 2010). Dalam bidang kimia karbon nanopori dapat dimanfaatkan sebagai elektroda karena merupakan material yang inert, memiliki luas permukaan yang besar dan memiliki konduktivitas yang tinggi (Pyun dan Lee, 2007).

Skripsi



BAB III METODE PENELITIAN

3.1

Lokasi dan Waktu Penelitian Penelitian dilaksanakan di Laboratorium Kimia Analitik, Departemen

Kimia, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Airlangga Surabaya. Penelitian dimulai pada bulan Maret 2012 hingga bulan Juni 2012.

3.2

Bahan dan Alat Penelitian

3.2.1 Bahan penelitian Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah fruktosa, asam metakrilat, kloroform, etilen glikol dimetakrilat (EGDMA), benzoil peroksida, air Ultra High Pure (UHP), metanol, asam asetat, natrium asetat trihidrat, kalium hidrogenfosfat trihidrat, kalium dihidrogenfosfat, glukosa, sukrosa, madu, kawat Ag, karbon nanopori dan parafin padat. Semua bahan kimia berderajat kemurnian pro analisis. 3.2.2 Alat penelitian Penelitian ini menggunakan seperangkat alat potensiometri Cyberscan 510, pH-meter tipe 744, instrumen FTIR, hotplate magnetic stirrer, tube mikropipet, serta alat-alat gelas yang umum digunakan di laboratorium.

Skripsi



3.3

Prosedur Penelitian

3.3.1 Diagram alir penelitian

fruktosa

Asam metakrilat + etilen glikol dimetakrilat + benzoil peroksida

Polimer kontrol

MIP

Parafin padat

Karbon nanopori

Elektroda pembanding

Elektroda kerja

Larutan fruktosa

Electro motive force (EMF)

Optimasi - pH larutan - komposisi elektroda

Skripsi

Validasi metode: - jangkauan pengukuran - faktor Nernst - batas deteksi - presisi - akurasi - selektivitas



3.3.2 Pembuatan larutan induk fruktosa 10-1 M Larutan induk fruktosa 10-1 M dibuat dengan menimbang fruktosa sebanyak 1,8016 gram kemudian dilarutkan dalam 25 mL air UHP dalam gelas piala hingga larut sempurna. Larutan fruktosa dipindahkan secara kuantitatif ke dalam labu ukur 100 mL dan diencerkan dengan air UHP sampai tanda batas dan dikocok hingga homogen. 3.3.3 Pembuatan larutan kerja fruktosa 10-2 M-10-8 M Larutan kerja fruktosa 10-2 M dibuat dengan memipet 2,5 mL larutan fruktosa 10-1 M dan memindahkannya secara kuantitatif ke dalam labu ukur 25 mL. Ke dalam labu ukur tersebut ditambahkan air UHP sampai tanda batas dan dikocok hingga homogen. Prosedur yang sama dilakukan untuk pembuatan larutan kerja fruktosa 10-3 M, 10-4 M, 10-5 M, 10-6 M, 10-7 M, dan 10-8 M dengan volume larutan induk menyesuaikan. 3.3.4 Pembuatan larutan asam asetat 0,2 M Larutan asam asetat 0,2 M dibuat dengan mengencerkan 1,18 mL larutan asam asetat glasial 17 N dengan air UHP dalam labu ukur 100 mL. Larutan tersebut diencerkan sampai tanda batas lalu dikocok sampai homogen. 3.3.5 Pembuatan larutan natrium asetat trihidrat 0,2 M Ditimbang sebanyak 2,7216 gram natrium asetat trihidrat kemudian dilarutkan dalam 25 mL air UHP dalam gelas piala. Kemudian larutan tersebut

Skripsi



dipindahkan secara kuantitatif ke dalam labu ukur 100 mL lalu diencerkan dengan air UHP sampai tanda batas dan dikocok sampai homogen. 3.3.6 Pembuatan larutan buffer asetat Larutan buffer asetat pH 3,0; 3,5; 4,0; 4,5 dan 5,0 dibuat dengan mencampurkan larutan asam asetat 0,2 M dan natrium asetat 0,2 M sesuai komposisi volume seperti yang ditampilkan pada Tabel 3.1 Tabel 3.1 Volume CH3COOH 0,2 M dan CH3COONa 0,2 M pada pembuatan buffer asetat

pH Larutan 2,0 3,0 4,0 5,0

Volume (mL) CH3COOH 0,2 M CH3COONa 0,2 M 49,9 0,1 49,0 1,0 42,6 7,4 18,3 31,7

Kemudian kedua larutan dicampurkan dalam gelas beker dan diencerkan dengan air UHP sampai volume 100 mL. Selanjutnya pH larutan diukur dengan pH meter. Apabila pH buffer terlalu asam maka ditambahkan ke dalamnya larutan CH3COONa.3H2O 0,2 M tetes demi tetes hingga tercapai pH yang diinginkan. Apabila pH buffer terlalu basa maka ditambahkan tetes demi tetes larutan CH3COOH 0,2 M sampai pH yang diinginkan tercapai.

3.3.7 Pembuatan larutan kalium hidrogenfosfat trihidrat 0,2 M Pembuatan larutan kalium hidrogenfosfat trihidrat 0,2 M dibuat dengan melarutkan 4,5644 gram K2HPO4.3H2O dengan 50 mL air UHP dalam gelas piala 100 mL. Larutan tersebut dipindahkan secara kuantitatif ke dalam labu ukur 100

Skripsi



mL dan diencerkan dengan air UHP sampai tanda batas lalu dikocok sampai homogen.

3.3.8 Pembuatan larutan kalium dihidrogenfosfat 0,2 M Larutan kalium dihidrogenfosfat dibuat dengan menimbang 2,7217 gram KH2PO4 dan melarutkannya dengan 25 mL akuades dalam gelas piala 50 mL. Larutan tesebut dipindahkan secara kuantitatif ke dalam labu ukur 100 mL lalu diencerkan dengan air UHP sampai tanda batas dan dikocok sampai homogen.

3.3.9 Pembuatan larutan buffer fosfat Larutan buffer fosfat dengan pH 6,0, 7,0, dan 8,0 dibuat dengan mencampurkan larutan kalium hidrogenfosfat 0,2 M dan kalium dihidrogenfosfat 0,2 M sesuai dengan komposisi volume yang disajikan pada Tabel 3.2. Tabel 3.2 Komposisi volume K2HPO4 0,2 M dan KH2PO4 0,2 M pada pembuatan buffer fosfat pH Larutan 6,0 7,0 8,0

Volume (mL) K2HPO4 0,2 M 2,9 19,1 43,1

KH2PO4 0,2 M 47,1 30,9 6,9

Kedua larutan dimasukkan ke dalam gelas beker dan diencerkan dengan air UHP sampai volume 100 mL. Kemudian pH larutan diukur dengan pH meter. Apabila pH terlalu asam, larutan ditambahkan dengan larutan kalium hidrogenfosfat trihidrat 0,2 M tetes demi tetes hingga pH yang diinginkan

Skripsi



tercapai. Apabila pH buffer terlalu basa maka ditambahkan larutan kalium dihidrogenfosfat 0,2 M sampai diperoleh pH yang diinginkan.

3.4

Pembuatan larutan pengganggu

3.4.1 Pembuatan larutan glukosa 10-3 M Larutan glukosa 10-3 M dibuat dengan mengencerkan larutan glukosa 10-2 M yang dibuat dengan melarutkan 0,1802 g glukosa secara kuantitatif dalam labu ukur 100 ml. Diambil 10 ml larutan glukosa 10-2 M, kemudian larutan tersebut dipindahkan secara kuantitatif ke dalam labu ukur 100 mL dan diencerkan dengan air UHP sampai tanda batas dan dikocok hingga homogen. 3.4.2 Pembuatan larutan sukrosa 10-3 M Larutan sukrosa 10-3 M dibuat dengan mengencerkan larutan sukrosa 10-2 M yang dibuat dengan melarutkan 0,3423 g sukrosa secara kuantitatif dalam labu ukur 100 ml. Diambil 10 ml larutan sukrosa 10-2 M, kemudian larutan tersebut dipindahkan secara kuantitatif ke dalam labu ukur 100 mL dan diencerkan dengan air UHP sampai tanda batas dan dikocok hingga homogen.

3.5

Pembuatan Molecularly Imprinted Polymer (MIP) Molecularly Imprinted Polymer (MIP) dibuat dengan mencampurkan 0,8

mmol (68,848 mg) monomer asam metakrilat dalam 5 mL kloroform dengan 0,2 mmol (36,032 mg) fruktosa sebagai template yang sudah dilarutkan dalam 2 mL metanol yang kemudian dilarutkan lagi dalam 3 mL kloroform di dalam gelas

Skripsi



beker, selanjutnya campuran tersebut didiamkan selama 1 jam. Dalam gelas beker yang berbeda disiapkan pula 2,4 mmol (475,728 mg) crosslinker etilen glikol dimetakrilat (EGDMA) dan 1 mmol (242,23 mg) benzoil peroksida sebagai inisiator yang telah dilarutkan dalam 1 ml kloroform. Selanjutnya crooslinker dan inisiator ditambahkan ke dalam campuran asam metakrilat dan fruktosa, kemudian dipanaskan di atas hotplate pada temperatur 60oC selama kurang lebih 2 jam tanpa pengadukan. Padatan yang terbentuk dikeringkan di udara terbuka. Selanjutnya padatan digerus dan diayak dengan ukuran 200 mesh sehingga diperoleh ukuran partikel yang homogen. Kemudian MIP dicuci menggunakan asam asetat dan metanol dengan perbandingan 2:8, selanjutnya dengan air 70oC (Liang dkk, 2009). Polimer yang telah diekstraksi inilah yang menjadi MIP. Sedangkan polimer kontrol disintesis dengan cara yang sama tanpa penambahan fruktosa. 3.6

Pembuatan badan elektroda pasta karbon nanopori/MIP Elektroda dibuat dengan membuat badan elektroda terlebih dahulu yaitu

dengan mengisi ¾ tube mikropipet 1 ml dengan parafin padat yang di dalamnya telah dipasang kawat Ag. Kawat Ag digunakan sebagai penghubung antara elektroda dengan alat potensiometer. Selanjutnya sisa tube yang belum terisi, diisi dengan karbon nanopori yang telah dicampur dengan parafin padat dan MIP dengan penekanan sehingga tube penuh terisi dengan pasta karbon nanopori/MIP. Karbon nanopori dicuci terlebih dahulu dengan menggunakan asam nitrat untuk menghilangkan kandungan logamnya. Agar terbentuk pasta maka campuran antara karbon nanopori, parafin padat dan MIP dipanaskan terlebih dahulu. Selanjutnya permukaan elektroda digosokkan pada kertas HVS sehingga

Skripsi



permukaan elektroda menjadi halus. Konstruksi elektroda pasta karbon nanopori/MIP ditunjukkan pada Gambar 3.1

Kawat Ag

Parafin padat Pasta karbon nanopori/MIP

Gambar 3.1 Konstruksi elektroda pasta karbon nanopori/MIP

3.7

Optimasi elektroda

3.7.1 Optimasi pH larutan fruktosa Untuk optimasi ini, digunakan larutan fruktosa 10-3 M yang didapatkan dengan mengencerkan 1 ml larutan induk fruktosa 10-1 M di dalam labu ukur 25 ml. Pengencerannya dilakukan dengan larutan buffer dengan tujuh pH yang berbeda, yaitu, pH 2, 3, 4, 5, 6, 7 dan 8, yang ditambahkan ke dalam labu ukur sampai tanda batas, dan dikocok hingga homogen. Selanjutnya larutan ini dimasukkan ke dalam wadah sampel dan dianalisis menggunakan elektroda kerja pasta karbon nanopori/MIP dan elektroda pembanding Ag/AgCl. pH optimum merupakan pH dimana potensial menunjukkan harga yang relatif konstan.

Skripsi



3.7.2 Optimasi komposisi elektroda Optimasi komposisi antara pasta karbon nanopori dan MIP dalam pembuatan elektroda perlu dilakukan untuk mendapatkan elektroda yang mampu bekerja secara optimum. Dari komposisi yang berbeda-beda tersebut akan diamati faktor Nernst, linieritas dan batas deteksi. Total keseluruhan dari campuran karbon nanopori, MIP dan parafin adalah 0,3 gram. Komposisi antara karbon nanopori dan MIP dapat dilihat pada Tabel 3.3. Tabel 3.3 Komposisi pasta karbon nanopori/MIP Karbon nanopori (%wt) 65 60 58 55 50 45 40

MIP (%wt) Parafin (%wt) 0* 35 5 35 7 35 10 35 15 35 20 35 25 35

*) Polimer kontrol 15% 3.7.3 Pembuatan kurva standar fruktosa Larutan fruktosa dengan konsentrasi 10-1 M sampai 10-8 M yang telah dibuat pada pH optimum seperti prosedur 3.3.8.1 selanjutnya diukur potensialnya menggunakan sensor potensiometri pasta karbon nanopori/MIP yang sudah dioptimasi. Beda potensial yang dihasilkan selanjutnya dibuat kurva hubungan antara potensial dan log konsentrasi fruktosa. Kurva yang memberikan garis lurus adalah kurva standar fruktosa.

Skripsi



3.8

Penentuan parameter validasi

3.8.1

Penentuan batas deteksi Batas deteksi menyatakan besarnya kadar analit terkecil dalam sampel

yang masih dapat diukur atau dideteksi dengan baik oleh suatu metode. Sebelum melakukan perhitungan batas deteksi harus ditentukan terlebih dahulu persamaan garis linier dari kurva antara potensial dan log konsentrasi fruktosa seperti pada persamaan 3.1. y= bx+a………………………………………………………(3.1) dengan y merupakan potensial larutan, x merupakan nilai log konsentrasi analit, b adalah slope, dan a adalah intersep. Selanjutnya menentukan persamaan garis non linier pada kurva potensial (mV) terhadap log [fruktosa]. Kedua persamaan garis tersebut kemudian ditentukan titik potongnya. Jika titik potong kedua garis tersebut diekstrapolasi ke absis, maka akan diperoleh log konsentrasi fruktosa batas deteksi dari elektroda.

3.8.2 Faktor Nernst dan linieritas Faktor Nernst dapat ditentukan dari hasil pengukuran larutan kerja fruktosa menggunakan elektroda hasil optimasi yang dibuat kurva antara potensial (mV) terhadap log [fruktosa] sehingga diperoleh persamaan garis seperti pada persamaan 3.1. Kemiringan kurva (b) merupakan harga faktor Nernst.

b

Skripsi

n  xy   x  y ....................................................................... (3.2) 2 n  x 2   x 



a

y  bx ................................................................................ (3.3) n

dengan y merupakan potensial larutan, x merupakan nilai log konsentrasi analit, n adalah jumlah larutan yang diukur, b adalah slope, dan a adalah intersep. Secara kuantitatif, linieritas kurva kalibrasi dinyatakan dengan koefisien korelasi (r) Pearson dengan persamaan 4.

r

x i  x y i  y 

x

2

i

 x

1 2

 y  y  2

i

...................................................... (3.4)

dengan xi dan x berturut-turut adalah konsentrasi ke-i dan rata-rata fruktosa, yi dan y adalah potensial ke-i dan rata-rata fruktosa. Nilai r berada pada rentang antara -1 ≤ r ≤ 1 (Miller, 1991).

3.8.3

Penentuan koefisien variasi (presisi) Presisi atau ketelitian menyatakan derajat keterulangan (reproducibility)

yaitu besarnya kesesuaian atau penyimpangan dari setiap hasil pengukuran yang telah dilakukan berulang-ulang pada sampel yang sama. Larutan fruktosa dengan konsentrasi 10-2 M dan 10-4 M diukur menggunakan elektroda optimum pada pH optimum sebanyak 3 kali. Presisi dapat ditentukan dengan menghitung nilai simpangan baku (standar deviasi=SD) dan koefisien variasi (KV). Harga SD dan KV dapat ditentukan dari persamaan berikut (Miller dan Miller, 1998). n

(X SD =

Skripsi

i

 X )2

i 1

n 1

……......................................................(3.5)



KV =

SD X 100 % ……………..........................................(3.6) X

Dengan ketentuan X i adalah nilai setiap pengukuran, X adalah nilai rata-rata pengukuran, dan n adalah jumlah pengukuran.

3.8.4

Penentuan persen recovery (% R) Persen recovery merupakan nilai suatu ketepatan yang merupakan

kedekatan setiap konsentrasi larutan standar yang diperoleh kembali dengan konsentrasi larutan standar sebenarnya. Persen recovery dinyatakan dengan besarnya nilai perbandingan antara konsentrasi larutan standar yang diperoleh kembali dengan konsentrasi larutan standar yang sebenarnya. Untuk mendapatkan % recovery, larutan fruktosa dengan konsentrasi 10-2 M dan 10-4 M diukur menggunakan elektroda optimum pada pH optimum sehingga diperoleh nilai potensial masing-masing larutan. Dengan menganalogkan y sebagai potensial sel larutan fruktosa, hasil pengulangan pengukuran selanjutnya disubstitusi ke dalam persamaan regresi linier yang diperoleh. Sehingga didapatkan nilai konsentrasi fruktosa terukur. Dengan menganggap konsentrasi 10-2 M dan 10-4 M sebagai konsentrasi sesungguhnya dari larutan fruktosa, maka harga % recovery dihitung dengan persamaan berikut (Miller dan Milller, 1998). R=

Csp x 100%......................................................................(3.7) Ks

Dengan ketentuan Csp adalah konsentrasi standar fruktosa hasil analisis, Ks adalah konsentrasi standar fruktosa sebenarnya, dan R adalah persen recovery.

Skripsi



3.8.5

Jangkauan pengukuran Jangkauan pengukuran dilakukan dengan mengukur potensial larutan

fruktosa dengan menggunakan elektroda hasil optimasi pada konsentrasi larutan fruktosa 10-8 – 10-1 M. Dari hasil pengukuran dibuat kurva standar potensial (mV) terhadap log konsentrasi fruktosa dan ditentukan persamaan garis regresi linier untuk mendapatkan nilai kemiringannya (faktor Nernst). Range yang masih memberikan garis lurus dan masih memenuhi persamaan Nernst pada kurva merupakan jangkauan pengukuran.

3.8.6

Penentuan koefisien selektivitas Selektivitas elektroda dihitung dengan mengukur potensial dari larutan

pengganggu yaitu glukosa dan sukrosa pada konsentrasi 10-3 M (konsentrasi larutan pengganggu sesungguhnya) dengan elektroda pasta karbon nanopori/MIP hasil optimasi. Selanjutnya dengan memasukkan nilai potensial (y) dari larutan pengganggu pada persamaan regresi linier fruktosa sehingga diperoleh konsentrasi (x). Kemudian dengan menggunakan persamaan: =

…...........(3.8)

maka diperoleh koefisien selektivitas dari elektroda karbon nanopori/MIP. 3.9 Pengukuran Kadar Fruktosa dalam Madu Pengukuran kadar fruktosa dalam madu dilakukan dengan menimbang 2 gram madu kemudian melarutkannya dalam 100 mL lair UHP. Dari larutan tersebut, diambil 10 mL larutan dan diukur potensialnya dengan menggunakan

Skripsi



elektroda dan pH optimal. Hasil pengukuran potensial dimasukkan dalam persamaan regresi linear elektroda optimal untuk mendapatkan konsentrasi fruktosa dalam sampel madu.

Skripsi



BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil Pembuatan Molecularly Imprinted Polymer (MIP) Pembuatan MIP dilakukan dengan mencampurkan 0,2 mmol (0,03603 gram) fruktosa sebagai template, 0,8 mmol (0,0688 gram) asam metakrilat sebagai monomer, dan 2,4 mmol (0,4757 gram) etilen glikol dimetakrilat sebagai crosslinker serta 1 mmol (0,2422 gram) benzoil peroksida sebagai inisiator (Liang dkk, 2009). Penambahan Molecularly Imprinted Polymer (MIP) dalam pasta karbon nanopori pada penelitian ini dilakukan untuk meningkatkan selektifitas dan sensitifitas elektroda terhadap larutan yang akan dianalisis, yaitu fruktosa. Tahap pertama terjadinya MIP adalah terbentuknya konjugat non-kovalen antara fruktosa dan asam metakrilat. Untuk mendukung terjadinya tahap pertama ini, fruktosa dan asam metakrilat dicampurkan terlebih dahulu dan didiamkan selama 1 jam. Tahap kedua terjadi ketika campuran fruktosa dan asam metakrilat direaksikan dengan campuran crosslinker dan inisiator, seperti yang ditunjukkan Gambar 4.1. Pada tahap ini konjugat fruktosa dan asam metakrilat terperangkap dalam jaring-jaring tiga dimensi dari polimer (Komiyama dkk, 2003). Proses polimerisasi yang terjadi adalah polimerisasi adisi, dimana air tidak dihasilkan sebagai produk samping seperti pada polimerisasi kondensasi. Dalam polimerisasi adisi, diperlukan suatu inisiator yaitu benzoil peroksida untuk menginisiasi asam metakrilat sehingga menghasilkan suatu radikal yang diperlukan dalam tahap propagasi untuk pemanjangan rantai, seperti yang ditunjukkan oleh Gambar 4.2.

Skripsi



Setelah tahap propagasi, terjadi tahap terminasi, yaitu tahap dimana polimerisasi akan berhenti (Billmeyer, 1984).

OH

H2C

O asam metakrilat

O

+

O

O

HOH 2C

H

CH2OH

H

O O O

O

O H

H

H H

O O

O

+ O

H

O

O O

O

OH HO OH fruktosa

CH2

H

O H2C

EGDMA

Gambar 4.1 Perkiraan pembentukan MIP oleh monomer asam metakrilat, template fruktosa dan crosslinker EGDMA

OH

OH

CO 2H

O

O

CO2H

n

CO 2H

Asam metakrilat Gambar 4.2 Reaksi polimerisasi asam metakrilat (Munk dkk, 1994)

Gambar 4.3 Hasil pembuatan MIP

Skripsi



Dalam percobaan, proses polimerisasi dilakukan selama 2 jam hingga porogen kloroform habis menguap dan menghasikan suatu material padat berwarna putih kekuningan seperti yang ditunjukkan Gambar 4.3. Penghilangan monomer yang tidak bereaksi dilakukan dengan mencuci MIP dengan metanol/asam asetat 8:2 v/v. Sementara itu, template fruktosa dihilangkan dengan menggunakan air panas (Liang dkk, 2009). MIP yang template fruktosanya telah diekstraksi ditunjukkan oleh Gambar 4.4.

n O

O O O O O

O

O OH

HO H

O

O O

O O

H O O O

n

O H O

O

O O

n O

HO

O

O

O

O

O O

O

Gambar 4.4 Perkiraan cetakan MIP fruktosa yang template fruktosanya telah diekstraksi Berdasarkan interaksi antara template dan monomernya, MIP yang dibuat pada penelitian ini termasuk dalam teknik ikatan non-kovalen. Fruktosa dan asam metakrilat melakukan interaksi non-kovalen yaitu ikatan hidrogen. Teknik ini membutuhkan monomer berlebih agar dapat melingkupi seluruh template sehingga cetakan dapat terbentuk dengan sempurna. Teknik ini juga merupakan

Skripsi



teknik pencetakan yang tercepat dan paling umum digunakan karena pembuatan monomer-template kovalennya tidak perlu dilakukan, dan template sangat mudah dihilangkan dari polimer (Komiyama dkk, 2003). 4.2 Hasil Pembuatan Polimer Kontrol Pembuatan polimer kontrol dilakukan serupa dengan pembuatan MIP, hanya saja template tidak disertakan dalam reaksi sehingga padatan putih yang terbentuk tidak memiliki sisi pengenalan aktif seperti MIP. Polimerisasi yang terjadi terhadap polimer kontrol adalah polimerisasi adisi, sama dengan MIP. Polimer kontrol yang terbentuk kemudian dicuci dengan metanol/asam asetat 8:2 v/v dan dengan air panas. Hasil pembuatan polimer kontrol yang berupa padatan putih dapat dilihat pada Gambar 4.5.

Gambar 4.5 Hasil polimer kontrol 4.3

Karakterisasi Molecularly Imprinted Polymer (MIP) dan Polimer Kontrol Karakterisasi MIP dan polimer kontrol dilakukan dengan tujuan untuk

mengetahui keberhasilan terbentuknya polimer dan ekstraksi template dari polimer baik untuk MIP maupun polimer kontrol. Untuk itu, karakterisasi

Skripsi



dilakukan dengan menggunakan FTIR sehingga diperoleh data seperti yang ditunjukkan oleh Gambar 4.6. Untuk mengetahui apakah polimerisasi berhasil terjadi, perlu dibandingan spektrum antara asam metakrilat dan spektrum MIP. Berdasarkan Gambar 4.6 (b), yaitu spektrum MIP sebelum dicuci, tampak bahwa polimerisasi telah terjadi, karena pita serapan C=O dari gugus karboksil yang terkonjugasi dengan C=C dalam senyawa asam metakrilat (Gambar 4.6 (a)) pada bilangan gelombang 1697 cm-1 bergeser menjadi 1720,50 cm-1 akibat adanya perubahan ikatan rangkap C=C menjadi ikatan tunggal C-C. Ekstraksi template fruktosa dari MIP dapat diamati pada Gambar 4.6 (b) dan (c). Pada spektrum (b) yaitu MIP yang belum dicuci, terdapat pita serapan – OH dari gugus karboksil asam metakrilat yang muncul pada panjang gelombang 3417,86 cm-1 dan 3487,30 cm-1. Sedangkan pada spektrum (c) yaitu MIP yang sudah dicuci, tidak terlihat banyaknya perbedaan. Hal ini sangat mungkin disebabkan oleh tidak sempurnanya proses ekstraksi fruktosa dari MIP. Pada Gambar 4.6 (d), yaitu spektrum polimer kontrol, tampak bahwa polimerisasi telah terjadi, karena pita serapan C=O dari gugus karboksil yang terkonjugasi dengan C=C dalam senyawa asam metakrilat (Gambar 4.6 (a)) pada bilangan gelombang 1697 cm-1 bergeser menjadi 1720,50 cm-1 akibat adanya perubahan ikatan rangkap C=C menjadi ikatan tunggal C-C. Gugus –OH dari asam metakrilat muncul pada bilangan gelombang 3425,58 cm-1.

Skripsi



a.Asam metarilat

b.MIP sebelum dicuci

c.MIP sesudah dicuci

Skripsi



asam metakrilat

d. P. kontrol

Gambar 4.6 Spektrum inframerah (a) asam metakrilat; (b) MIP sebelum dicuci; (c) MIP setelah dicuci; (d)Polimer kontrol

Skripsi



4.4

Optimasi Elektroda Elektroda kerja adalah bagian dari potensiometer yang berfungsi sebagai

sensor dari analit yang akan dianalisis. Kemampuan elektroda untuk mengenali analit dan selektif terhadap pengganggu akan mempengaruhi akurasi hasil penelitian. Untuk memaksimalkan kinerja elektroda, dilakukan optimasi komposisi pasta karbon dan pH larutan. 4.4.1 Optimasi komposisi elektroda Dalam pengukuran secara potensiometri, material pendukung elektroda yang digunakan harus bersifat inert sehingga tidak dapat bereaksi dengan analit, misalnya karbon (C) (Skoog dkk, 2007). Karbon telah dikenal sebagai material yang inert, memiliki luas permukaan yang besar dan memiliki konduktivitas yang tinggi (Pyun dan Lee, 2007). Penambahan MIP dalam pasta karbon bertujuan untuk meningkatkan selektifitas elektroda karena adanya sisi pengenalan aktif yang dapat mengenali senyawa yang diinginkan, dalam hal ini fruktosa. Pembuatan pasta karbon dilakukan dengan mencampurkan MIP sebagai sensor fruktosa, karbon nanopori dan parafin. Penambahan parafin dilakukan agar campuran karbon dan MIP dapat tercampur sempurna dan dapat memadat saat dimasukkan ke dalam tube mikropipet, sehingga sensor elektroda menjadi solid. Elektroda yang telah berhasil dibuat ditunjukkan oleh Gambar 4.7. Variasi dilakukan dengan perbandingan massa MIP dan karbon nanopori, sementara massa parafin dibuat tetap, seperti yang ditunjukkan Tabel 4.1.

Skripsi



Gambar 4.7 Elektroda karbon nanopori/MIP dengan kawat Ag Delapan variasi komposisi elektroda yang telah dibuat digunakan untuk mengukur potensial delapan seri konsentrasi larutan standar fruktosa, yaitu 10-8, 10-7, 10-6, 10-5, 10-4, 10-3, 10-2, dan 10-1 M. Perhitungan pembuatan larutan standar fruktosa tersedia dalam Lampiran 1. Setelah percobaan dilakukan, terlihat bahwa masing-masing elektroda memiliki faktor Nernst, linearitas dan jangkauan pengukuran yang berbeda, seperti yang ditunjukkan Tabel 4.1, dengan perhitungan pada Lampiran 4. Kurva masing-masing elektroda tersedia pada Gambar 4.8. Tabel 4.1 Pengaruh komposisi karbon nanopori dan MIP terhadap jangkauan pengukuran, faktor Nernst pada pengukuran fruktosa secara potensiometri Karbon MIP Parafin Elektroda nanopori (%wt) (%wt) (%wt) E1 50 pk* 35 E2 60 5 35 E3 58 7 35 E4 55 10 35 E5 50 15 35 E6 45 20 35 E7 40 25 35 *polimer kontrol 15 %wt

Skripsi

Faktor Jangkauan Nernst pengukuran R (mV/dekade) (M) 15.9 10-7-10-4 0,995014 -8 -4 18,7 10 -10 0,999157 19,8 10-8-10-4 0,994335 -5 -2 22,7 10 -10 0,998780 22,9 10-8-10-5 0,999867 -7 -1 27,53 10 -10 0,999964 27,97 10-6-10-1 0,999824



Faktor Nernst pada metode potensiometri menyatakan korelasi antara potensial elektroda yang terukur dengan keaktifan analit dalam larutan sehingga faktor Nernst juga merupakan indikasi kesensitifan dan keselektifan elektroda. Hasil penelitian menunjukkan bahwa fruktosa merupakan molekul divalen. Berdasarkan persamaan Nernst molekul divalen memiliki faktor Nernst sebesar 59 mV/2 atau sebesar 29,5 mV/dekade. Hasil percobaan menunjukkan bahwa E6 dan E7 memiliki faktor Nernst yang paling mendekati 29,5 mV/dekade yaitu 27,78 mV/dekade untuk E6 dan 27,94 mV/dekade untuk E7. Data hasil pengukuran potensial larutan standar fruktosa masing-masing elektroda beserta faktor Nernst, linearitas dapat dilihat pada Lampiran 4.

Gambar 4.8 Perbandingan elektroda Selektifitas suatu elektroda ditunjukkan oleh linearitasnya. Semakin linear suatu fungsi semakin signifikan respon potensial suatu elektroda dengan penambahan sedikit konsentrasi. Dalam perhitungan linearitas ditunjukkan oleh besar koefisien korelasi (r). Hasil percobaan menunjukkan bahwa E6 memiliki koefisien korelasi yang paling mendekati 1 daripada E7.

Skripsi



Komposisi

elektroda

yang

optimum

ditentukan

oleh

jangkauan

pengukuran dari elektroda yang digunakan dimana jangkauan pengukuran yang didapatkan adalah seluas mungkin. Jangkauan pengukuran menunjukkan luasnya area kerja suatu elektroda sehingga semakin luas semakin besar juga area kerjanya. Jangkauan pengukuran ditunjukkan oleh kurva yang masih memberikan garis lurus terhadap perubahan konsentrasi. Percobaan menunjukkan jangkauan pengukuran elektroda 6 (E6) lebih luas daripada elektroda 7 (E7). Berdasarkan faktor Nernst, linearitas dan jangkauan pengukuran masingmasing elektroda, komposisi karbon nanopori dan MIP yang optimum adalah sebesar 45:20 yaitu pada elektroda 6 (E6). Elektroda 6 (E6) memiliki faktor Nernst 27,78 mV/dekade, faktor korelasi 0,9999 dan jangkauan pengukuran 10-710-1 M. Komposisi elektroda yang optimum akan sangat berpengaruh pada respon potensial dalam pengukuran. MIP akan bertindak sebagai sensor analit melalui sisi aktif spesifiknya, kemudian karbon nanopori akan menyampaikan respon tersebut ke kawat perak, untuk diteruskan kepada potensiometer. Semakin banyak MIP yang ditambahkan, semakin banyak pula sisi aktif atau cetakan yang tersedia untuk mengenali analit. Namun penambahan MIP lebih dari 20% tidak menunjukkan respon yang baik, karena membran menjadi kaku, kurang lentur sehingga memberikan respon yang lemah (Liang dkk, 2009). Adanya MIP dalam campuran pasta karbon elektroda memberikan respon yang lebih bagus daripada elektroda dengan campuran pasta karbon tanpa MIP ataupun dengan polimer kontrol karena faktor Nernst yang dihasilkan lebih

Skripsi



nernstian, jangkauan pengukurannya lebih lebar, dan memberikan linearitas yang lebih baik. Elektroda dengan polimer kontrol kurang mampu merespon analit karena tidak memiliki sisi pengenalan yang aktif dan spesifik terhadap analit, sementara elektroda tanpa MIP memberikan hasil yang tidak selektif terhadap senyawa. 4.4.2 Optimasi pH Hal yang perlu diperhatikan saat melakukan pengukuran suatu analit adalah kondisi analit saat analit itu diukur, seperti temperatur dan pH larutannya. Kemungkinan mendapatkan hasil pengukuran yang berbeda saat pH dan temperaturnya berubah sangatlah mungkin, karena itulah dalam penelitian ini optimasi pH perlu dilakukan untuk menyelidiki pengaruh pH pada respon yang dihasilkan potensiometer. Telah disiapkan 7 pH berbeda, yaitu pH 2 sampai pH 8 sehingga respon yang dihasilkan saat larutan fruktosa dalam keadaan asam, netral atau basa dapat diamati. Tujuh larutan fruktosa 10-3 M dengan pH 2 sampai pH 8 diukur potensialnya dengan hasil seperti yang tersedia pada Lampiran 5, sedangkan kurva optimasi pH ditunjukkan oleh Gambar 4.9. Kurva optimasi pH menunjukkan terjadinya penurunan potensial dengan kenaikan pH. Namun, pada pH 5-6 potensial elekroda relatif konstan, sehingga pH 5-6 ini merupakan pH optimum pengukuran. Pada kondisi netral atau asam, fruktosa mengalami protonasi dengan cepat pada atom oksigen dalam cincin, sedangkan pada kondisi basa, reaksinya diinisiasi oleh transfer proton anomerik ke basa (El Khadem, 1988).

Skripsi



Gambar 4.9 Kurva optimasi pH pada pengukuran larutan fruktosa 10-3 M menggunakan elektroda E6 secara potensiometri 4.5

Kurva Kalibrasi Fruktosa Kurva kalibrasi fruktosa diperoleh dari hasil pengukuran larutan standar

fruktosa konsentrasi 10-8, 10-7, 10-6, 10-5, 10-4, 10-3, 10-2 dan 10-1 M menggunakan elektroda dengan komposisi MIP dan karbon nanopori yang optimum, yaitu E6. Pengukuran ini juga dilakukan pada pH optimum, yaitu pH 5-6. Berdasarkan potensial yang diperoleh, dibuat kurva kalibrasi dengan log konsentrasi fruktosa sebagai sumbu x dan potensial (mV) sebagai sumbu y. Dari kurva tersebut, diambil serangkaian titik berurutan yang memiliki linearitas paling mendekati 1. Data pengukuran fruktosa dengan E6 dan pH 5-6 dapat dilihat pada Tabel 4.2. dan kurva kalibrasi fruktosa dapat dilihat pada Gambar 4.10. Tabel 4.2 Data pengukuran fruktosa menggunakan E6 pada pH 5-6 Konsentrasi fruktosa (M) 10-8 10-7 10-6 10-5 10-4 10-3 10-2 10-1

Skripsi

Potensial (mV) 280 304 333 361 388 416 444 471



Gambar 4.10 Kurva kalibrasi fruktosa 4.6

Uji Kinerja Elektroda Karbon Nanopori/MIP

4.6.1 Jangkauan pengukuran Baik tidaknya suatu elektroda dapat ditentukan dari seberapa lebar jangkauan pengukurannya. Semakin lebar, maka semakin baik elektroda tersebut. Penentuan jangkauan pengukuran dilakukan pada E6 dan E7 dengan membandingkan faktor Nernst, koefisien korelasi, dan jangkauan pengukuran pada range konsentrasi yang berbeda-beda. Hasil perhitungan menunjukkan jangkauan pengukuran yang baik dari E6 yaitu 10-7-10-1 M dengan faktor Nernst 27,78 mV/dekade. Data selengkapnya tersedia dalam Tabel 4.3 dan analisis perhitungan pada Lampiran 4. Tabel 4.3 Jangkauan pengukuran E6 dan E7 Elektroda

E6 E7

Skripsi

Konsentrasi (M)

Regresi

Faktor Nernst

R

10-8-10-1

y = 27,53x +498,5

27,53

0,999

10-7-10-1

y = 27,78x + 499,2

27,78

0,999

10-8-10-1

y = 23,94x + 437,6

23,94

0.977

10-6-10-1

y = 27,97x + 449

27,97

0.999



4.6.2 Batas deteksi Batas deteksi adalah kadar terkecil dari analit dalam sampel yang masih dapat terukur oleh alat. Setiap elektroda selektif memiliki batas pengukuran terendah dan tertinggi yang merupakan respon nernstian dari elektroda (Bakker, 1997). Penentuan batas deteksi dapat dilakukan dengan menentukan titik potong ekstrapolasi kurva standar fruktosa pada jangkauan pengukuran. Pada penelitian ini diperoleh batas deteksi bawah sebesar 4,71 x 10-8 M. Hal ini menunjukkan bahwa elektroda E6 memiliki kinerja yang sangat baik dan sangat sensitif, dimana elektroda ini mampu mendeteksi konsentrasi yang sangat kecil. Analisis perhitungan selengkapnya dapat dilihat pada Lampiran 4. 4.6.3 Persen Recovery Persen recovery dinyatakan dengan besarnya nilai perbandingan antara konsentrasi larutan standar yang diperoleh kembali dengan konsentrasi larutan standar yang sebenarnya. Persen recovery ini menunjukkan tingkat akurasi suatu pengukuran.

Penentuan

akurasi

pengukuran

fruktosa

dilakukan

dengan

menggunakan dua konsentrasi, yaitu 10-4 M dan 10-2 M. Dari hasil perhitungan nilai persen recovery untuk 10-4 M adalah 90,83% dan 102,35% untuk 10-2 M. Data potensial dan akurasi pengukuran ditunjukkan Tabel 4.4, sementara perhitungan selengkapnya terdapat dalam Lampiran 7. Tabel 4.4 Akurasi pengukuran

Skripsi

Konsentrasi (M)

Potensial (mV)

Akurasi (%)

10-4

387

90,83

10-2

444

102,35



Hasil menunjukkan bahwa elektroda karbon nanopori/MIP memiliki akurasi yang baik untuk kedua konsentrasi karena masih masuk dalam range yang ditolerir, yaitu 90-107% (Harmita, 2004). Hasil di atas juga menunjukkan bahwa akurasi yang lebih baik didapatkan ketika melakukan pengukuran konsenstasi fruktosa yang lebih besar. Cukup jelas bahwa elekroda berdasarkan karbon nanopori/MIP baik untuk mengukur larutan dengan konsentrasi yang lebih tinggi, daripada konsentrasi yang lebih kecil. 4.6.4 Presisi Presisi atau keterulangan merupakan keseksamaan metode jika dilakukan oleh analis yang sama dan dalam interval waktu yang pendek. Tingkat presisi dapat dilihat melalui perolehan nilai standar deviasi (SD) dan koefisien variasi (KV) pengukuran. Untuk itu, larutan fruktosa 10-4 M dan 10-2 M diukur potensialnya sebanyak 3 kali. Untuk metode potensiometri, presisi dikatakan baik jika harga KV-nya adalah antara 1-3% (Taylor, 1994). Nilai presisi yang lebih baik adalah yang nilai KV-nya lebih kecil. Berdasarkan percobaan dan hasil perhitungan, nilai KV untuk larutan fruktosa konsentrasi 10-4 M adalah sebesar 1,2920 % dan untuk 10-2 M adalah sebesar 1,3267 %. Data selengkapnya tersedia dalam Lampiran 6 dan hasil pengukuran tersedia dalam Tabel 4.5. Tabel 4.5 Koefisien variasi pengukuran

Skripsi

Potensial (mV)

Konsentrasi (M)

Replikasi 1

Replikasi 2

Replikasi 3

10-4

392

382

387

1,2920

10-2

435

446

444

1,3267

KV (%)



4.6.5 Selektifitas elektroda Elektroda pada potensiometri memiliki karakter selektif untuk analit tertentu. Tingkat selektivitas suatu elektroda ditentukan oleh nilai koefisien selektivitas. Pada pengukuran secara potensiometri, sebagian besar sensor elektroda akan mensensor analit, tetapi ada juga kontribusi dari ion lain yang dapat berinteraksi dengan sensor. Idealnya, kontribusi yang diberikan sangat kecil atau dapat diabaikan. Selektifitas elektroda sangat penting untuk dilakukan mengingat tujuan dari penelitian ini adalah mengukur kadar fruktosa dalam matriks madu yang mengandung gula lain dengan struktur yang mirip dengan fruktosa. Penentuan koefisien selektifitas dilakukan dengan mengukur potensial larutan pengganggu sukrosa dan glukosa konsentrasi 10-3 M dengan perhitungan pembuatannya pada Lampiran 8. Besarnya koefisien selektivitas mengikuti ketentuan berikut. Jika nilai Ki,j < 1, maka elektroda bersifat selektif terhadap ion i daripada ion j. Untuk nilai Ki,j > 1, maka elektroda bersifat lebih selektif terhadap ion j daripada ion i dengan ketentuan ion i adalah ion utama dan ion j adalah ion pengganggu (Cattral, 1997). Hasil perhitungan menunjukkan bahwa koefisien selektifitas larutan sukrosa adalah sebesar 2,98 x 10-5 sedangkan untuk glukosa adalah sebesar 2,48 x 10-5. Data hasil potensial dan perhitungan dapat dilihat selengkapnya pada Lampiran 8. Koefisien selektifitas ini menunjukkan bahwa elektroda berbasis karbon nanopori/MIP memiliki selektifitas yang sangat baik, dimana jika terdapat 105 pengganggu dan hanya terdapat 1 analit, analit tersebut masih dapat terukur

Skripsi



oleh elektroda. Koefisien selektifitas yang nilainya kurang dari 10-3 menunjukkan bahwa elektroda sangat selektif terhadap fruktosa, lebih daripada sukrosa dan glukosa. Tabel 4.6 Koefisien selektifitas pengukuran Pengganggu Sukrosa glukosa 4.7

Koefisien selektifitas 2,98 x 10-5 2,48 x 10-5

Mekanisme Timbulnya Beda Potensial Untuk memperoleh hasil pengukuran yang maksimal, sebelum digunakan

elektroda karbon nanopori harus dijenuhkan dengan lautan fruktosa terlebih dahulu. Penjenuhan dilakukan dengan merendam elektroda dalam larutan fruktosa selama 24 jam. Setelah direndam, di dalam elektroda terjadi kesetimbangan antara fruktosa dengan fruktosa/MIP sehingga potensial yang terukur merupakan beda potensial yang diakibatkan karena adanya gangguan kesetimbangan fruktosa di dalam larutan sampel melalui antarmuka larutan-membran elektroda. Gambar 4.11 menunjukkan elektroda yang telah jenuh dengan fruktosa. Larutan sampel fruktosa

Elektroda karbon nanopori/MIP yang telah dijenuhkan dengan fruktosa

C6H12O6

C6H12O6/MIP

Antarmuka Gambar 4.11 Kesetimbangan di dalam elektroda

Skripsi



4.8

Hasil Pengukuran Kadar Fruktosa dalam Madu Pengukuran kadar fruktosa dalam madu dilakukan dengan menimbang 2

gram madu yang diperoleh dari peternakan lebah madu di desa Banyuanyar, Gurah, Kediri, lalu melarutkannya dalam 100 mL air UHP. Pengukuran potensial dilakukan dengan elektroda dan pH optimal. Data dan perhitungan menunjukkan bahwa kadar fruktosa dalam madu adalah sebesar 29,80 % b/b, sementara menurut literatur kadar fruktosa dalam madu adalah sebesar 38% (White dan Doner, 1980). Perhitungan selengkapnya dapat dilihat pada Lampiran 9. Besarnya ketidaksesuaian ini sangat mungkin disebabkan oleh berbedanya jenis madu yang dianalisis.

Skripsi



BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1

Kesimpulan Dari penelitian yang telah dilakukan disimpulkan sebagai berikut: 1. Telah berhasil dibuat elektroda potensiometri berbasis karbon nanopori/MIP sebagai sensor fruktosa dalam madu. Elektroda ini mempunyai komposisi optimum karbon nanopori, MIP dan parafin dengan perbandingaan berturut-turut 45:20:15 dengan pengukuran terbaik pada pH larutan 5,0-6,0. 2. Elektroda ini mempunyai faktor Nernst, jangkauan pengukuran dan batas deteksi berturut-turut 27,78 mV/dekade, 10-7-10-1 M, dan 4,71 x 10-8 M. Akurasi pengukuran untuk konsentrasi 10-4 M dan 10-2 M adalah 90,83% dan 102,35%. Presisi yang dinyatakan dengan koefisien variasi untuk konsentrasi 10-4 M dan 10-2 M adalah 1,2920% dan 1,3267%. Sedangkan koefisien selektifitas untuk larutan glukosa dan sukrosa masing-masing adalah 2,48 x 10-5 dan 2,98 x 10-5, dan kadar fruktosa dalam madu adalah 29,80% b/b.

5.2

Saran 1. Diperlukan penelitian lebih lanjut untuk mengetahui waktu respon dan masa kerja (lifetime) elektroda karbon nanopori/MIP 2. Diperlukan penelitian lebih lanjut untuk aplikasi elektroda karbon nanopori/MIP untuk analisis fruktosa dalam madu.

Skripsi



DAFTAR PUSTAKA Alizadeh, T. dan Akhoundian, M., 2010, A novel potentiometric sensor for promethazine based on a molecularly imprinted polymer (MIP): The role of MIP structure on the sensor performance, Journal of Electrochimica Acta 55: 3477-3485 Arcot, J. dan Brand-Miller, J., 2005, A Preeliminary Assesment of the Glicemic Index of Honey, Australia Government, Rural Industries Research and Developing Corporation Bakker, E., 1997, Carier-Based Ion-Selective Elektrodes and Bulk Optodes”, 1 General characteristic, J. of American Chemical society, USA Basset, J., Denney, R.C., Jeffery, G.H., Mendham, J., 1991, Buku Ajar Vogel: Kimia Analisis Kuantitatif Anorganik, Alih Bahasa: A. Hadyana P dan Ir. L. Setiono, Buku Kedokteran EGC, Jakarta Bhand, S. G., Soundararajan, S., Surugiu-Warnmark, I., Milea, J. S., Dey, E. S., Yokovleva, M., Danielsson, B., 2010, Fructose-selective calorimetric biosensor in flow injection analysis, J. of Chimica Acta 668:13-18 Billmeyer, F.W., 1984, Textbook of Polymer Science, 3rd edition, John Wiley and Sons Inc, Canada Birch, G. G., dan Parker, K. J., Nutritive Sweeteners, Applied Science Publishers, London & New Jersey Braun, R. D., 1987, Singapore, 697

Introduction to Instrumental Analysis, McGraw-Hill,

Budavari, S. (ed.), 1996, The Merck Index - An Encyclopedia of Chemicals, Drugs, and Biologicals, Whitehouse Station NJ, Merck and Co., Inc.,724 Campuzano, S., Loaiz, O. A., Pedrero, M., de Villena, F. J. M., Pingarron, J. M., 2004, An Intregated Bienzyme Glucose oxidase-fructose Dehydrogenase-Tetrathiavulvalene-3-mercaptopropionic acid-Gold Electrode for the Simultaneous Determination of Glucose and Fructose, Journal of Bioelectrochemistry 63: 199-206 Cattral, R.W., 1997, Chemical Sensors, Oxford University Press, New York Day, J.R., dan Underwood, A.L., 1991, Analisis Kimia Kuantitatif, Edisi kelima, Penerjemah Aloysius Hadyana Pujaatmaka, Ph.d., Prentice Hall, Erlangga, Jakarta

Skripsi



El Khadem, Hassan S., 1988, Carbohydrat Chemistry: Monosaccharides and Their Oligomers,Academic Press, Inc., Washington D.C, 102 Fessenden, R. J., dan Fessenden, J. S., 1986, Organic Chemistry, Third Edition, Wadsworth, Inc., USA Fruton, J.S., 1972, Molecules of Life, Wiley-Interscience Gheldof, N., Wang, X., Engeseth, N., 2002, Identification and quantification of antioxidant components of honeys from various floral sources, J Agric Food Chem 50 (21): 5870–7. Hanover, L. M., White, J.S., 1993, Manufacturing, composition, and application of fructose, Journal of Clinical Nutrition 58: 724s-732 Harmita, 2004, Petunjuk Pelaksanaan Validasi Metode dan Cara Perhitungannya, Majalah Ilmu Kefarmasian, Vol. I, No. 3, 117-135 Hyvonen, L., and Koivistoinen, P., 1982, Fructose in Food Systems, Applied Science Publishers, London & New Jersey Jankowska, H., Swatkowski, A. and Choma, J., 1991, Active Carbon, Ellis Horwood, New York. Javanbakhta, M., Fardb, S. E., Mohammadic, A., Abdoussa, M., Ganjalie, M. R., Norouzie, P., Safaraliee, L., 2008, Molecularly imprinted polymer based potentiometric sensor for the determination of hydroxyzine in tablets and biological fluids, J. of analytica chimica acta 612: 65–74 Komiyama, M., Takeuchi, T., Mukawa, T., Asanuma, H., 2003, Molecular Imprinting, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA Krell, Rainer., 1996, Value-Added Products from Beekeeping, Fao Agricultural Services Bulletin, Food & Agriculture Organization of the UN Liang, R., Zhang, R., Qin, W., 2009, Potentiometric Sensor Based on Molecularly Imprinted Polymer for Determination of Melamine in Milk, J. of Sensors and Actuators B 141:544-550 Martos, I., Ferreres, F., Tomás-Barberán, F., 2000, Identification of flavonoid markers for the botanical origin of Eucalyptus honey, J Agric Food Chem 48 (5): 1498–502 Miller, J.C., dan Miller, J.N., 1998, Statistics for Analytical Chemistry, Second Edition, John Wiley & Sons, New York

Skripsi



Munk, P., Qin, A., Tian, M., Ramireddy, Webber, S.E., 1994, Polystyrene-Poly (methacrylic acid) Block Copolymer Micelles, Macromolecules, 27: 120-126 Nelson, R.W. dan C. G. Couto, 2009, Small Animal Internal Medicine, 4th ed. Odian, G., 1991, Principles of Polymeryzation, third edition, The City of University of New York, Staten Island, New York Pari, G., 2010, Peran dan Masa Depan Arang yang Porspektif umtuk Indonesia, LIPI, Jakarta Park, K.Y., Yetley, A. E., 1993, Intakes and food sources of fructose in the United States, American Journal of Clinical Nutrition 58 (5 Suppl) Pyun, Su-I dan Lee, Gyoung-Ja, 2007, Synthesis and Characterization of Nanoporous Carbon and Its Electrochemical Application to Electrode Material for Supercapasitors, J. of Modern Aspect of Electrochemistry, No 41, Springer, New York Sadeghi, S., Fathi, F., Abbasifar, J., 2007, Potentiometric sensing of levamisole hydrochloride based on molecularly imprinted polymer, J. of Sensors and Actuators B 122:158–164 Skoog, D. A., West, D. M., Holler, F. J, 1992, Fundamentals of Analytical Chemistry, 6th Edition, Saunders College Publishing, USA, 399-432 Suyanto, 2009, Kimia Polimer, Departemen Kimia Fakultas Sains Dan Teknologi Universitas Airlangga, Surabaya Tom, L. N, dan Foster, N., 2010, Development of a Molecularly Imprinted Polymer for the Analysis of Avermectin, J. of Analytica Chimica Acta 680:79-85 USDA Nutrient Data Laboratory Honey, 2007, Last accessed August 24, http://www.nal.usda.gov/fnic/foodcomp/search/ Wahjudi, P. N., Patterson, M. E., Lim, S., Yee., J. K., Mao, C.S., Lee, W. N. P., 2009, Measurement of Glucose and Fructose in Clinical Samples Using Gas Chromatography/Mass Spectrometry, J. of Clinical Biochem. 43:198-207 Weigel, B., Hitzmann, B., Kretzmer, G., Schiigerl, K., Huwigb, A., Giffhornb, F.,1996, Analysis of various sugars by means of immobilized enzyme coupled flow injection analysis, Journal of Biotechnology 50:93-106

Skripsi



White, J. W., dan Doner, L. W., 1980, Beekeping in the USA Agriculture Handbook Number 335, Eastern Regional Center, Philadelphia 82-91 Zhu, X., Li, S., Shan, Y., Zhang, Z., Li, G., Su, D., Liu, F., 2010, Detection of adulterants such as sweeteners materials in honey using nearinfraredspectroscopy and chemometrics, J. of Food Engineering 101:92-97

Skripsi



Lampiran 1 Pembuatan larutan induk dan larutan kerja fruktosa 1. Pembuatan larutan induk fruktosa

M

Massa = 1,8016 g 2. Pembuatan larutan kerja a. Konsentrasi

M-

M

M

V1M1 = V2M2 25.10-2 = V2.10-1 V2 = 2,5 mL b. Konsentrasi

M

V1M1 = V2M2 25.10-3 = V2.10-2 V2 = 2,5 mL c. Konsentrasi

M

V1M1 = V2M2 25.10-4 = V2.10-3 V2 = 2,5 mL d. Konsentrasi

M

V1M1 = V2M2

Skripsi



25.10-5 = V2.10-4 V2 = 2,5 mL e. Konsentrasi

M

V1M1 = V2M2 25.10-6 = V2.10-5 V2 = 2,5 mL f. Konsentrasi

M

V1M1 = V2M2 25.10-7 = V2.10-6 V2 = 2,5 mL g. Konsentrasi

M

V1M1 = V2M2 25.10-8 = V2.10-7 V2 = 2,5 mL

Skripsi



Lampiran 2 Pembuatan larutan pengganggu a. Glukosa 10-3 M

Massa = 0,1802 gram V1M1 = V2M2 100.10-3 = V2. 10-2 V2 = 10 mL b. Sukrosa 10-3 M

Massa = 0,3423 gram V1M1 = V2M2 100. 10-3 = V2. 10-2 V2 = 10 mL

Skripsi



Lampiran 3 Pembuatan Molecularly Imprinted Polymer a. Asam metakrilat 0,8 mmol

= 0,8 mmol . 86,06 = 68,848 mgram = 0,0688 gram

b. Fruktosa 0,2 mmol

= 0,2 mmol . 180,16 = 36,032 mgram = 0,0360 gram c. Etilen glikol dimetakrilat 2,4 mmol

= 2,4 mmol . 198,22 = 475,728 mgram = 0,4757 gram

Skripsi



d. Benzoil peroksida 1 mmol

= 1 mmol . 242,23 = 242,23 mgram = 0,2422 gram

Skripsi



Lampiran 4 Perhitungan faktor Nerst dan linearitas elektroda 1-7 1. Elektroda 1 a. Tabel konsentrasi larutan standar fruktosa dan potensial Konsentrasi fruktosa (M) 10-8 10-7 10-6 10-5 10-4 10-3 10-2 10-1

Potensial (mV) 204 211 231 246 259 269 250 255

b. Kurva hubungan log konsentrasi fruktosa 10-8-10-1 terhadap potensial elektroda 1

Skripsi



c. Kurva hubungan log konsentrasi fruktosa 10-7-10-4 terhadap potensial elektroda 1

d. Analisis Faktor Nerst (X- X )2

(Y- Y )2

-25,75 -5,75 9,25

(X- X ) (YY ) 38,625 2,875 4,625

2,25 0,25 0,25

663,0625 33,0625 85,5625

22,25

33,375

2,25

495,0625

X

Y

XY

X2

X- X

Y- Y

-7 -6 -5

211 231 246

-1477 -1386 -1230

49 36 25

-1,5 -0,5 0,5

-4 259 -1036 16 X = -5,5 Y = 236,75 Regresi linear:

1,5

y = bx + a y = 15,9 x + 324,2 Faktor Nerst = b = 15,9

Skripsi



Faktor Korelasi:

2. Elektroda 2 a. Tabel konsentrasi larutan standar fruktosa dan potensial Konsentrasi fruktosa (M) 10-8 10-7 10-6 10-5 10-4 10-3 10-2 10-1

Potensial (mV) 203 222 240 257 279 302 315 304


Skripsi




d. Analisis Faktor Nerst (X- X )2

(Y- Y )2

-37,2 -18,2 -0,2

(X- X ) (YY ) 74,4 18,2 0

4 1 0

1383,84 331,24 0,04

16,8 38,8

16,8 77,6

1 4

282,24 1505,44

X

Y

XY

X2

X- X

Y- Y

-8 -7 -6

203 222 240

-1624 -1554 -1440

64 49 36

-2 -1 0

-5 -4

257 279

-1285 25 -1116 16 Y = 240,2

1 2

X = -6 Regresi linear:


Skripsi



Faktor Korelasi:


Potensial (mV) 266 281 300 319 346 360 382 394


Skripsi




d. Analisis Faktor Nerst X

Y

-8 -7 -6 -5 -4

266 281 300 319 346

XY

X = -6 Regresi linear:

X2

-2128 64 -1967 49 -1800 36 -1595 25 -1384 16 Y = 302,4

X- X

Y- Y

-2 -1 0 1 2

-36,4 -21,4 -2,4 16,6 43,6

(X- X ) (YY ) 72,8 21,4 0 16,6 87,2

(X- X )2

(Y- Y )2

4 1 0 1 4

1324,96 457,96 5,76 275,56 1900,96


Skripsi



Faktor Korelasi:


Potensial (mV) 218 235 260 270 296 316 339 345


Skripsi




d. Analisis Faktor Nerst X2

X- X

Y- Y

-5 270 -1350 25 -4 296 -1184 16 -3 316 -948 9 -2 339 -678 4 X = -3,5 Y = 305,25 Regresi linear:

-1,5 -0,5 0,5 1,5

-35,25 -9,25 10,75 33,75

X

Y

XY

(X- X ) (YY ) 52,875 4,625 5,375 50,625

(X- X )2

(Y- Y )2

2,25 0,25 0,25 2,25

1242,563 85,5625 115,5625 1139,063


Skripsi



Faktor Korelasi:


Potensial (mV) 235 259 281 304 319 326 324 310


Skripsi




d. Analisis Faktor Nerst X2

X- X

Y- Y

-8 235 -1880 64 -7 259 -1813 49 -6 281 -1686 36 -5 304 -1520 25 X = -6,5 Y = 269,75 Regresi linear:

-1,5 -0,5 0,5 1,5

-34,75 -10,75 11,25 34,25

X

Y

XY

(X- X ) (YY ) 52,125 5,375 5,625 51,375

(X- X )2

(Y- Y )2

2,25 0,25 0,25 2,25

1207,563 115,5625 126,5625 1173,063


Skripsi



Faktor Korelasi:

6. Elektroda 6 a.

Tabel konsentrasi larutan standar fruktosa dan potensial Konsentrasi fruktosa (M) 10-8 10-7 10-6 10-5 10-4 10-3 10-2 10-1

Potensial (mV) 280 304 333 361 388 416 444 471


Skripsi





Y

XY

-7 -6 -5 -4 -3 -2 -1

X2

304 -2128 49 333 -1998 36 361 -1805 25 388 -1552 16 416 -1248 9 444 -888 4 471 -471 1 X = -4 Y = 388,14 Regresi linear:

X- X

Y- Y

-3 -2 -1 0 1 2 3

-84,1429 -55,1429 -27,1429 -0,14286 27,85714 55,85714 82,85714

(X- X ) (YY ) 252,4285714 110,2857143 27,14285714 0 27,85714286 111,7142857 248,5714286

(X- X )2

(Y- Y )2

9 4 1 0 1 4 9

7080,02 3040,735 736,7347 0,020408 776,0204 3120,02 6865,306

y = bx + a y = 27,78 x + 499,28

Skripsi



Faktor Nerst = b = 27,78 Faktor Korelasi:

Jangkauan pengukuran elektroda 6 adalah 10-7-10-1 M. e. Analisis batas deteksi No Log C (x)

Potensial (y)

C

x3

x4

xy

x2y

1

-8

280

64

-512

4096

-2240 17920

2

-7

304

49

-343

2401

-2128 14896

3

-6

333

36

-216

1296

-1998 11988

∑

-21

917

149

-1071

7793

-6366 44804

1. Nb0 + b1∑x + b2∑x2 = ∑y 3b0 – 21b1 + 149b2 = 917..............................……………………..(1) 2. b0∑x + b1∑x2 + b2∑x3 = ∑xy -21b0 + 149b1 – 1071b2 = -6366....................…………………..…(2) 3. b0∑x2 + b1∑x3 + b2∑x4 = ∑x2y 149b0 – 1071b1 + 7793b2 = 44804................……………….…….(3) Dengan cara eliminasi ketiga persamaan tersebut maka diperoleh b0 = 612 b1 = 61,5 b2 = 2,5 sehingga diperoleh persamaan garis nonlinier (y1) y1 = 2,5x2 + 61,5x + 612

Skripsi



persamaan garis linier (y2) y2 = 27,78x + 499,28 Limit deteksi dihitung dengan cara: y1 = y2 2,5x2 + 61,5x + 612 = 27,78x + 499,28 2,5x2 + 33,72x + 112,72 = 0

x1 = log C C = [fruktosa] = 7,66 x 10-7 M

x2 = log C C = [fruktosa] = 4,71 x 10-8 M Jadi diperoleh limit deteksi sebesar 7,66 x 10-7 M dan 4,71 x 10-8 M. 7. Elektroda 7 a. Tabel konsentrasi larutan standar fruktosa dan potensial Konsentrasi fruktosa (M) 10-8 10-7 10-6 10-5 10-4 10-3

Skripsi

Potensial (mV) 261 271 280 310 338 365



10-2 394 10-1 420 -8 b. Kurva hubungan log konsentrasi fruktosa 10 -10-1 terhadap potensial elektroda 1


Skripsi




Y

XY

X2

-6 280 -1680 36 -5 310 -1550 25 -4 338 -1352 16 -3 365 -1095 9 -2 394 -788 4 -1 420 -420 1 X = -3,5 Y = 351,1667 Regresi linear:

X- X

Y- Y

-2,5 -1,5 -0,5 0,5 1,5 2,5

-71,1667 -41,1667 -13,1667 13,83333 42,83333 68,83333

(X- X ) (YY ) 177,9166667 61,75 6,583333333 6,916666667 64,25 172,0833333

(X- X )2

(Y- Y )2

6,25 2,25 0,25 0,25 2,25 6,25

5064,694 1694,694 173,3611 191,3611 1834,694 4738,028

y = bx + a y = 27,97 x + 449,067 Faktor Nerst = b = 27,97 Faktor Korelasi:

Skripsi



Lampiran 5 Data optimasi pH

pH 2 3 4 5 6 7 8

Skripsi

Potensial (mV) 592 577 540 524 525 496 468



Lampiran 6 Penentuan Koefisien Variasi Konsentrasi (M) 10-4

10-2

392 382 387

5 -5 0

435 446 444

-6,67 4,33 2,33

25 25 0 =50 44,44 18,78 5,44 =68,67

Untuk konsentrasi 10-4:

Untuk konsentrasi 10-2:

Skripsi



Lampiran 7 Penentuan persen Recovery Persamaan regresi linear dari kurva standar fruktosa y = 27,78 x + 499,28 Untuk konsentrasi fruktosa 10-4 M : y = 27,78 x + 499,28 387 = 27,78 x + 499,28 387 - 499,28 = 27,78 x x = - 4,04 = log C C = [fruktosa] = 9,0833 x 10-5 M

Untuk konsentrasi fruktosa 10-2 M : y = 27,78 x + 499,28 444 = 27,78 x + 499,28 444 - 499,28 = 27,78 x x = - 1,99 = log C C = [fruktosa] = 1,0235 x 10-2 M

Skripsi



Lampiran 8 Penentuan Koefisien Selektifitas a. Larutan glukosa 10-3 M y = 27,78 x + 499,28 288 = 27,78 x + 499,28 288 - 499,28 = 27,78 x x = - 7,61 = log C C = [glukosa] = 2,48 x 10-8 M

b. Larutan sukrosa 10-3 M y = 27,78 x + 499,28 290 = 27,78 x + 499,28 290 - 499,28 = 27,78 x x = - 7,53 = log C C = [sukrosa] = 2,93 x 10-8 M

Skripsi



Lampiran 9 Penentuan kadar fruktosa dalam sampel madu Konsentrasi fruktosa (M) 10-8 10-7 10-6 10-5 10-4 10-3 10-2 10-1

Potensial (mV) 273 300 328 354 382 410 438 466

y = 27,56 x + 492,8 452 = 27,56 x + 492,8 452 - 492,8 = 27,56 x x = -1,48 = log C C = [fruktosa dalam sampel madu] = 0,0331 M

Skripsi



Lampiran 10 Spesifikasi karbon nanopori Material : batang bambu 1. Suhu aktivasi : 860oC 2. Steam : 90oC 3. KOH : 20 % 4. massa : 6,005 gram 5. Doping : Cu (1:4) Keterangan : dilakukan perlakuan terhadap karbon nanopori yaitu dicuci menggunakan asam nitrat untuk menghilangkan logam yang ada didalamnya.

Skripsi



Lampiran 11 Spektrum inframerah a. Asam metakrilat

b. MIP sebelum dicuci

Skripsi



c. MIP sesudah dicuci

d. Polimer kontrol

Skripsi


MOLECULARLY IMPRINTED POLYMER SEBAGAI SENSOR POTENSIOMETRI FRUKTOSA DALAM MADU

Recommend Documents