Indonesia Chimica Acta, , Vol. 2. No.2, Desember 2009
ISSN 2085-014X
Pengaruh Asam Amino Glisin dan Histidin Terhadap Nilai Koefisien Selektivitas EKT Polipirol-Glutamat Sebagai Sensor Potensiometrik
Abdul Karim, Damma Salama, Nurwahyuni Ode Jurusan Kimia FMIPA-Unhas Kampus Tamalanrea 90245 Makassar
Abstrak. Penelitian tentang pengaruh asam amino glisin dan histidin terhadap selektivitas EKT-glutamat telah dilakukan. Membran terdiri dari pirol 0,1 M, asam glutamat 0,1 M dan HClO 4 0,1 M. Analisis kinerja elektroda dilakukan dengan melihat, faktor Nernst, limit deteksi, dan pH larutan. Pengaruh asam amino glisin dan histidin terhadap pengukuran asam glutamat dilihat dengan menghitung koefisien selektivitasnya.. Hasil menunjukan bahwa elektroda memberikan respon nilai Nernstian 30,24 mV/dekade pada rentang konsentrasi 10 - 8 – 10 - 1 M, limit deteksi 2,735 x 10 -8 M dan pH 3. Asam amino glisin dan histidin tidak mempengaruhi kinerja EKT-glutamat.dengan koefisien selektivitas <1. Kata kunci: EKT-glutamat, Nerstian, selektivitas .
Abstract. A research on the effect of amino acids, glycine and hystidine, on the selectivity of Coated Wire Electrode (EKT)-glutamate has been conducted. Membrane consisted of 0.1 M pyrrole; 0.1 M glutamic acid and 0.1 M HClO4. Analysis of the electrode performance was conducted by looking at the Nernstian factor, detection limit, and solution pH. The effect of amino acids, glycine and hystidine, on measurement of glutamic acid can be studied by calculating its selectivity coefficient. Results showed that the electrode gave response of the Nernstian value of 30.24 mV/decade in the concentration range of 10-8 – 10-1 M, detection limit of 2.735 x 10-8 M and pH of 3. Amino acids, glycine and hystidine did not affect the performance of EKT-glutamate with the selectivity coefficient of less than 1. Keywords: Coated Wire Electrode (EKT)-glutamate, Nernstian, selectivity
27
Abdul Karim et al.
ISSN 2085-014X
yang dimilikinya, dan elektroda selektif ion diakui sebagai alat analitik yang baru (Buck dan Lindner, 2001). Menurut Bailey (1976) ESI memiliki keunggulan antara lain: (1) analisis dengan ESI cepat dan akurat, (2) ESI dapat mengukur aktivitas suatu spesies secara langsung dan memiliki selektifitas yang tinggi sehingga tidak memerlukan pemisahan, (3) jangkauan pengukuran luas, dan (4) biaya analisis murah (Bailey, 1976). Dalam beberapa ESI tipe kawat terlapis (EKT) digunakan bahan polimer konduktif yang didepositkan pada permukaan elektroda. Polimer konduktif yang cocok digunakan untuk aplikasi tersebut dan paling sering digunakan adalah polipirol dan polianilin karena mudah disintesis dan kestabilan sifat-sifatnya (Colin dan Petit, 2002). Elektroda selektif ion tipe kawat terlapis berbasis polipirol telah dibuktikan sebagai sensor potensiometrik yang mungkin untuk berbagai ion dan molekul. Polipirol dibuat secara elektrokimia sebagai lapisan tipis pada permukaan elektroda dan telah didepositkan pada berbagai substrat seperti besi, baja, aluminium, kuningan, baja lunak dan seng. Polipirol telah digunakan untuk mengamobilkan berbagai jenis enzim terutama pada elektroda platina (Akundy dan Rajagopalan, 2002). ESI tipe kawat terlapis berbasis polipirol telah diteliti sebelumnya pada penggunaannya sebagai sensor potensiometrik lisin (EKT polipirol-lisin) dan telah diaplikasikan untuk analisis kadar lisin pada sampel multivitamin, dimana elektroda menunjukkan perilaku yang Nernstian dengan kemiringan 56,91 ± 1,75 mV per dekade pada daerah linier 10-3-10-1 M, batas deteksi 10-4 M lisin, waktu respon 60-120 detik, koefisien selektivitas terhadap arginin dan histidin cukup mengganggu dengan K=2,64 dan 2,46 sedangkan terhadap alanin dan glisin tidak mengganggu dengan nilai K=0,4. Pada analisis lisin dalam sampel multivitamin
PENDAHULUAN Pada saat ini, beberapa negara banyak mengembangkan sensor elektrokimia seperti potensiometrik, amperometrik, dan sensor konduktometrik karena manfaatnya cukup besar dalam kehidupan manusia terutama dalam menentukan kandungan zat atau senyawa kimia dalam medium tertentu (Wang, dkk., 1995). Analisis dengan sensor elektrokimia diharapkan dapat menggantikan analisis instrumen kimia dengan metode klasik dan juga alternatif lain karena instrumen kimia modern pengadaan dan pemeliharaannya cukup mahal. Sensor potensiometrik banyak dikembangkan saat ini di beberapa negara karena manfaatnya cukup besar bagi kehidupan manusia terutama dalam menentukan kandungan zat atau senyawa kimia dalam medium tertentu (Wahab, 2006). Analisis dengan menggunakan sensor potensiometrik dapat menentukan beragam aktifitas ion-ion dalam larutan melalui potensial yang ditimbulkan (Brett, dkk., 1993). Salah satu contoh aplikasi sensor kimia dalam bidang kontrol bahan makanan yaitu untuk analisis asam amino, dimana sensor ini merupakan sensor yang paling banyak digunakan diantara sensor lainnya (Wang, dkk., 1995). Metode analisis seperti Amino Acid Analyzer (AAA), dan High Pressure Liquid Chromatography (HPLC), akan tetapi ketersediaan kedua alat tersebut masih terbatas serta biaya operasional yang diperlukan sangat tinggi. Untuk itu perlu dikembangkan metode analisis dengan memperhatikan faktor biaya, sensitifitas, dan selektifitas yang baik seperti elektroda selektif ion. Elektroda selektif ion (ESI) adalah sensor kimia yang secara luas digunakan untuk penentuan ion baik kation maupun anion (Masykur, dkk., 2004). Hal ini disebabkan karena kelebihan-kelebihan 28
Indonesia Chimica Acta, Vol. 2. No.2, Desember 2009
ISSN 2085-014X
dengan ESI-lisin diperoleh kadar lisin 0,025 M (Widya, 2005). Penelitian tentang elektroda kawat terlapis polipirol-glutamat (EKT polipirolglutamat) sebelumnya oleh Nursyamsiar (2008) menunjukkan perilaku Nernstian dengan kemiringan 27,855 mV/dekade pada daerah 10-9M-10-1M, pH kerja =3 , batas deteksi 10-7,56 M, waktu respon pada konsentrasi linier dari 25,05-240,04 detik, koefisien selektifitas terhadap asam aspartat ternyata tidak menggangu kinerja elektroda kawat terlapis polipirol-glutamat dengan nilai K= 6,45.10-5.(Nursyamsiar, 2008). Berdasarkan hal terrsebut diatas, diketahui bahwa EKT polipirol–glutamat tidak dipengaruhi oleh asam aspartat (gugus R bermuatan negative dan satu golongan dengan asam glutamate). Oleh karena itu perlu dilakukan penelitian bagaimana mendesain dan menguji kinerja EKT polipirol-glutamat dengan asam amino pengganggu yang lain dengan gugus R yang berbeda seperti glisin dan histidin.
Asam glutamat ditimbang dengan teliti sebanyak 0,7355 g, dilarutkan dan dimasukkan ke dalam labu ukur 50 mL kemudian diimpitkan dengan akuades hingga tanda batas (Glutamat 0,1 M). Larutan ini kemudian diencerkan hingga konsentrasi 10-2 - 10-9 M. 3. Pembuatan larutan standar untuk Uji Selektivitas Larutan histidin dan glisin dengan konsentrasi 10-9-10-1 dibuat sebagai ion pengganggu untuk pengujian selektivitas elektroda dengan menggunakan metode larutan terpisah. Asam amino Histidin (His) ditimbang dengan teliti sebanyak 0,7758 g, dilarutkan dan dimasukkan ke dalam labu ukur 50 mL kemudian diimpitkan dengan akuades hingga tanda batas (10-1 M) . Larutan ini kemudian diencerkan hingga konsentrasi 10-9 M. Asam amino Glisin (Gli) ditimbang dengan teliti sebanyak 0,3753 g, dilarutkan dan dimasukkan ke dalam labu ukur 50 mL kemudian diimpitkan dengan akuades hingga tanda batas (10-1M). Larutan ini kemudian diencerkan hingga konsentrasi 10-9 M.
METODE PENELITIAN 1. Desain EKT Polipirol-Glutamat tipe kawat terlapis Badan elektroda yang terdiri atas tabung tip berdiameter 2 mm dan panjang 7 cm dan kawat platina sepanjang 2 cm dengan diameter 0,2 mm disambungkan dengan kawat tembaga (Cu) yang terdapat dalam tabung tip yang setiap ujungnya dibungkus dengan parafilm/polietilen. Bagian bawah kawat platina dibiarkan terbuka sebagai tempat menempelnya membran. Setelah itu, kawat dicelupkan ke dalam larutan membran beberapa saat, hingga diperoleh membran yang menempel pada kawat secara merata dan tipis. ESI yang telah jadi diprakondisikan dengan merendamnya ke dalam larutan Glutamat selama 24 jam.
4. Analisis Kinerja EKT PolipirolGlutamat 1.Faktor Nernst dan Kisaran Pengukuran Elektroda hasil elektropolimerisasi digunakan sebagai elektroda kerja untuk mengukur potensial elektroda sederetan larutan Asam Aspartat dengan kisaran konsentrasi yang bervariasi dari 10-9 – 10-1 M. Potensial diukur berturut-turut dari larutan yang paling encer ke larutan yang lebih pekat konsentrasinya. Pengamatan dilakukan sambil diaduk dengan magnetik stirrer. Pembacaan dilakukan pada saat alat menunjukkan potensial tetap. Dari hasil pengukuran dibuat grafik antara potensial (mV) terhadap nilai -log [Glutamat]. Pada selang konsentrasi tertentu akan diperoleh
2 Pembuatan larutan standar Glutamat 10-1 – 10-9 M 29
Abdul Karim et al.
ISSN 2085-014X
selektivitas dari EKT Polipirol-Glutamat ditentukan melalui pengamatan potensial E (mV) terhadap berbagai larutan standar ionion utama Glutamat dan larutan standar ionion asam amino pengganggu (Histidin, dan Glisin). Selanjutnya nilai tetapan koefisien selektifitas elektroda dihitung dengan metode MPM/metode terpisah dengan menghitung persamaan garis regresi ion utama terlebih dahulu. Kemudian ditentukan konsentrasi ion pengganggu, misal [B] = 10-2 M, yang mempunyai nilai potensial tertentu melalui pengukuran (pembacaan potensial larutan = nilai Y). Nilai Y dimasukkan ke dalam persamaan ion utama, maka nilai X dapat dihitung. Nilai tetapan selektivitas dihitung dengan persamaan: X pot K i. j = 10-2 Apabila nilai X sudah dihitung dari persamaan ion utama di atas maka nilai tetapan selektivitas dapat dihitung.
garis lurus dengan kemiringan kurva secara teoritis sebesar 2,303RT/nF (S = 59,16mV/dekade) yang merupakan harga faktor Nernst. Sedangkan untuk kisaran pengukuran diperoleh dengan melihat hubungan -Log [Glutamat] dengan potensial yag memberikan pengukuran linier, dimana data kisaran pengukuran ini yang akan digunakan selanjutnya untuk uji kinerja ESI Polipirol-Glutamat ini. 2. Limit Deteksi Limit deteksi diperoleh dengan garis singgung pada dua fungsi garis linier yang Nernstian dan non-Nernstian dari hubungan potensial (E) dengan –log [glutamat] yang keduanya saling memotong. Jika titik potong kedua garis singgung tadi diekstrapolasikan ke absis maka akan diperoleh konstanta limit deteksi elektroda. 3. Pengaruh pH Untuk mengetahui apakah pH larutan mempengaruhi respon ESI, maka sederetan larutan standar Glutamat dari 10-9 – 10-1 M dengan variasi pH 2-8, dan hasilnya dimasukkan ke dalam kurva kalibrasi. Pengaturan pH larutan diatur dengan penambahan larutan NaOH 0,1 M dan HCl 0,1 M untuk mencapai pH yang diinginkan.
HASIL DAN PEMBAHASAN 1. Pembuatan Elektroda Kerja Elektroda kerja terbuat dari kawat platina yang dilapisi dengan polipirol-asam glutamate dibuat dengan menggunakan teknik elektropolimerisasi pirol secara elektrolisis biasa. Digunakan kawat platina karena platina memiliki daerah potensial yang lebih luas. Biasanya platina digunakan sebagai bahan elektroda utama pada proses oksidasi. Proses pada permukaan elektroda kerja teramati dengan timbulnya film berwarna hitam yang mengindikasikan terbentuknya polipirol.
4. Waktu respon Untuk mengetahui berapa waktu yang diperlukan oleh EKT sehingga diperoleh harga potensial yang konstan, maka potensial sel di dalam setiap larutan standar glutamat konsentrasi 10-9 – 10-1 M diukur waktunya hingga alat ukur menunjukkan potensial sel yang terukur. 5. Koefisien Selektivitas Diukur sederetan larutan standar Asam Glutamat (ion utama) pada konsentrasi 10-9 – 10-1 M dengan menggunakan EKT Polipirol-Glutamat. Dengan cara yang sama diukur sederetan larutan standar asam amino pengganggu (Histidin dan Glisin). Koefisien
2. Kondisi Optimum Penentuan kondisi optimum dimaksudkan untuk mencari komposisi membran yang terdiri dari bahan pirol, asam glutamat dan HClO4 yang menghasilkan elektroda dengan kinerja yang optimum. Penentuan komposisi didasarkan pada 30
Indonesia Chimica Acta, Vol. 2. No.2, Desember 2009
ISSN 2085-014X
kemiringan (slope) linear pada kurva antara potensial elektroda (E) dan (-log [glutamat]). Penelitian ini diharapkan kemiringan kurva mendekati faktor nernst teoritis, yaitu 59,16 mV/dekade. Komposisi membran yang digunakan terdiri dari 10 ml pirol 0,1 M, 10 ml asam glutamat 0,1 M dan 10 ml HClO4 0,1 M. Sesuai dengan penelitian yang telah dilakukan, maka diperoleh data faktor Nernst seperti yang ditunjukkan pada tabel 5.
(0,993), sehingga EKT-glutamat ini memiliki kinerja yang bagus pada komposisi membran tersebut. 3. Elektropolimerisasi Pirol-Asam Glutamat Elektropolimerisasi dilakukan agar monomer dalam larutan mengalami reaksi dan menghasilkan pelapisan polimer pada permukaan elektroda. Film polipirol diperoleh secara elektropolimerisasi dengan mendepositkan polipirol dalam larutan pirol dengan adanya KClO4 sebagai elektrolit pendukung melalui arus anodik. Penelitian ini diharapkan pada permukaan elektroda kerja teramati dengan timbulnya film berwarna hitam yang mengindikasikan terbentuknya polipirol. Untuk pelapisan elektroda kerja polipirol-asam glutamat, diperoleh komposisi konsentrasi yaitu: pirol/asam glutamat/ KClO4 = 0,1 M/0,1 M/0,1 M dengan beberapa teknik elektropolimerisasi. Sesuai dengan penelitian yang telah dilakukan, maka diperoleh film berwarna hitam pada permukaan elektroda kerja dengan teknik elektropolimerisasi secara elektrolisis biasa yaitu pada potensial tetap (baterai 1,5 V). Teknik elektropolimerisasi pirol pada setiap permukaan elektroda kerja berbeda-beda. Pada ESI polipirol-lisin teknik voltametrik siklik dengan menggunakan voltamogram memiliki kinerja paling bagus pada pembentukan film berwarna hitam pada permukaan elektroda kerja voltametri lebih menginformasikan potensial redoks pada spesi elektroaktif dan pengukuran yang tepat tentang efek dari media selama proses redoks berlangsung. Dimana menggambarkan potensial linier dari suatu elektroda stasioner yang dicelupkan dalam suatu larutan (tanpa pengadukan) yang menghasilkan bentuk potensial gelombang segitiga dan potensiostat mengukur arus yang dihasilkan dari potensial yang diberikan, sebagai hasil
Tabel 5. Komposisi membrane Komposisi membran Membran Pirol
0,1M A
10 ml
Gluta mat
0,1M 10 ml
HClO4
0,1M 10 ml
Persamaan Nernst S
R
30,2 0,99 4 3
Kondisi optimum untuk setiap elektroda berbeda untuk setiap komposisi membran. Untuk ESI tipe kawat terlapis polipirol-lisin memiliki kinerja paling bagus pada komposisi pirol/lisin/ClO4- = 0,05 M/0,05 M/0,1 M dimana diperoleh faktor Nernst 58,83 mV/dekade yang mendekati nilai faktor nernst secara teori yaitu 59,16 mV/decade dan ESI tipe kawat terlapis polipirol-aspartat memiliki kinerja paling bagus pada komposisi pirol/aspartat/ ClO4= 0,1 M/0,1 M/0,1 M dimana diperoleh faktor Nernst 50,188 mV/dekade yang mendekati nilai faktor Nernst secara teori yaitu 59,16 mV/dekade. Namun untuk ESI tipe kawat terlapis polipirol-glutamat (ESIglutamat) komposisi membran yang memiliki kinerja yang bagus adalah pada komposisi pirol/glutamat/ ClO4- = 0,1 M/0,1 M/0,1 M dimana diperoleh nilai faktor Nernst sebesar 30,24 mV/dekade, meskipun nilai ini masih sangat menyimpang dari nilai faktor Nernst secara teori namun dilihat dari korelasi (R) atau linearitasnya mendekati 1 31
Abdul Karim et al.
ISSN 2085-014X
Tabel 2. Faktor Nernst dan trayek pengukuran 10-8M-10-1M
aluran arus terhadap potensial menghasilkan voltamogram siklik. Namun ESI tipe kawat terlapis polipirol-glutamat (ESI glutamat) elektropolimerisasi pirol-glutamat memiliki kinerja paling bagus dengan menggunakan instrumen sederhana yaitu elektrolisis biasa yaitu pada arus tetap atau potensial tetap (baterai 1,5 V), dimana pada katoda disambungkan kawat platina dan pada anoda disambungkan elektroda kerja/platina kemudian bersama dicelupkan kedalam larutan membran selama beberapa menit.
-log [glutamat-] (10x Molar) 8 7 6 5 4 3 2 1 Slope E0 (K) R Trayek pengukuran
4. Faktor Nernst dan Trayek Pengukuran Penentuan nilai faktor Nernst dan kisaran pengukuran dapat dilihat pada Tabel 1 dan Gambar 5.
Potensial (m,V) 141,1 168,5 204,8 239,1 272,6 302,8 319,3 349,5 30,24 385,8 0,993 10-8 – 10-1
Tabel 1. Faktor Nernst dan trayek pengukuran 10-9M-10-1M -log [glutamat-] Potensial (mV) (10x Molar) 9 149,3 8 141,1 7 168,5 6 204,8 5 239,1 4 272,6 3 302,8 2 319,3 1 349,5 Slope 27,86 E0 (K) 377,8 R 0,978 Trayek pengukuran 10-8 – 10-1
Gambar 2. Grafik Pengukuran Potensial Elektroda tipe kawat terlapis polipirolglutamat pada trayek pengukuran 10-8M10-1M
Gambar 1. Grafik Pengukuran Potensial Elektroda Kawat Terlapis PolipirolGlutamat trayek pengukuran 10-9M-10-1M
Pengukuran faktor Nernst dilakukan dengan membuat grafik antara –log [glutamat] dengan potensial (mV) yang terukur. Grafik yang diperoleh merupakan garis lurus pada selang konsentrasi tertentu (trayek pengukuran) dengan kemiringan 2,303 RT/zF (S = 59,16 mV/dekade). Dari tabel 6 di atas, diperoleh gambar 9 yang mempunyai harga Nernst sebesar 27,855 mV/dekade dengan korelasi R (0,978) pada trayek pengukuran 10-9M-10-1M. Hasil yang diperoleh ini sangat jauh berbeda dengan 32
Indonesia Chimica Acta, Vol. 2. No.2, Desember 2009
ISSN 2085-014X
nilai Nernst teoritis (59,16 mV/dekade). Sehingga diambil trayek pengukuran 10-8M10-1M yang ditunjukkan pada gambar 10, dan diperoleh hasil pengukuran yang memberikan nilai Faktor Nernst sebesar 30,24. Nilai ini masih jauh menyimpang dari nilai Nernst teoritis atau memiliki fungsi linier yang non nernstian tapi memberikan korelasi (R) atau linearitas yang tinggi (mendekati 1) dengan nilai sebesar 0,993. Ini menunjukkan bahwa pada kisaran konsentrasi 10-8M-10-1M dianggap paling baik untuk pengukuran glutamat. Adanya perbedaan faktor Nernst pada setiap daerah trayek pengukuran disebabkan oleh adanya faktor limit deteksi setiap ESI. Selain itu, respon anion dalam larutan. Jika anion tidak mampu lagi merespon pada konsentrasi tertentu, maka anion tidak sensitif lagi pada konsentrasi tersebut. Sehingga nilai potensial yang terukur pada tiap konsentrasi berbeda-beda. Pengukuran potensial konsentrasi diharapkan linier dan memenuhi persamaan Nernstian (Padjali, 2008).
E=K E=K
Berdasarkan persamaan diatas dan pada tabel 1 dan 2 dapat dilihat hubungan potensial terhadap konsentrasi asam glutamat. Hasil penelitian menunjukkan bahwa semakin rendah konsentrasi asam glutamat maka potensialnya berkurang yang diduga bahwa elektroda merespon pada anion asam glutamat: HOOC-(CH2)2-CH(NH2)COOdan memenuhi persamaan: E = K – S log[as.glutamat]. Nilai S (slope) yang diperoleh dari elektroda adalah 30,24 mV/dekade (tabel 2) dapat menunjukkan bahwa asam glutamat yang bermuatan satu (monovalen) dapat menimbulkan potensial.
6. Batas Deteksi Batas deteksi merupakan ekstrapolasi (titik potong) dari dua persamaan yang nernstian dan non nernstian. Elektroda kerja terlapis polipirol asam glutamat mampu mendeteksi konsentrasi asam glutamat sampai konsentrasi 2,735 x 10-8 M (0,0363 ppm) dengan memenuhi persamaan Y1 = -30,24x + 385,8 (nernstian) Y2 = -9,6x + 229,7 (non nernstian) Nilai X yang diperoleh dari kedua persamaan di atas merupakan nilai batas deteksi
5. Hubungan Potensial Elektroda terhadap Konsentrasi Asam Glutamat Hubungan antara ionofor asam glutamat dengan sistem polipirol dapat dilihat dari persamaan-persamaan berikut (Widya, 2005): E = Eo + E
=
Eo
ln +
ln ln
. ln
([as.glu]memb [as.glu]lar). E
=
Eo
+
([as.glu]memb
ln
ln[as.glutamat]lar ln[as.glutamat]lar
ln
ln[as.glutamat]lar.
Nilai K adalah tetapan yang nilainya bergantung pada berbagai faktor yang mempengaruhi konstruksi spesifik ESI, sehingga: 33
Abdul Karim et al.
ISSN 2085-014X
Gambar 3. Penentuan batas deteksi dari elektroda
Gambar 4. Grafik Pengukuran Waktu Respon Elektroda kawat terlapis polipirolGlutamat pada konsentrasi10-8M-10-1M Ada beberapa faktor yang mempengaruhi waktu respon. Faktor yang memperlambat waktu tanggap antara lain adanya ion pengganggu dalam larutan, dan melarutnya bahan elektroaktif ke dalam fasa cair larutan. Sedangkan faktor yang mempercepat waktu respon yaitu homogenitas larutan dan kecepatan pengadukan. Selain itu waktu respon juga dipengaruhi oleh komposisi membran elektroda selektif ion.
7. Waktu Respon Waktu respon adalah waktu yang dibutuhkan oleh elektroda yang tercelup dalam asam glutamat ketika diukur sampai mendapatkan potensialnya stabil. Dalam tabel 4 dapat ditunjukkan bahwa secara umum Makin besar konsentrasi glutamat dalam larutan, maka waktu yang diperlukan ion glutamat untuk mencapai kesetimbangan pada permukaan membran semakin kecil. Namun grafik yang diperoleh bahwa waktu respon tiap kenaikan konsentrasi berbedabeda. Waktu respon dari elektroda ditunjukkan pada tabel 4.
8 Pengaruh pH Pengaruh pH merupakan salah satu faktor yang sangat penting dalam menentukan kinerja ESI-glutamat. Pada penelitian ini ESI-glutamat diuji dengan larutan glutamat- pada konsentrasi 10-8M10-1M dengan variasi pH 2 sampai 8 dengan menggunakan larutan HCl dan NaOH sebagai larutan pengatur pH. Hasil pengukuran dapat dilihat pada tabel 5.
Tabel 4. Waktu Respon ESI-glutamat untuk Berbagai Konsentrasi -log [glutamat-] (10x Molar) 8 7 6 5 4 3 2 1
Waktu Respon (detik) 239.04 206.01 189.01 175.02 119.07 100.06 76.15 24.05
Tabel 5. Pengaruh pengaturan pH larutan uji Persamaan Nernst untuk trayek pH pengukuran 10-1-10-8 M Slope R 2 16,77 0,948 3 30,24 0,993 4 33,76 0,933 5 29,10 0,942 6 25,52 0,866 7 25,85 0,860 34
Indonesia Chimica Acta, Vol. 2. No.2, Desember 2009
8
23,87
ISSN 2085-014X
Apabila nilai X sudah dihitung dari persamaan ion utama diatas maka nilai tetapan selektivitas dapat dihitung. Tabel 6. Nilai koefisien selektivitas ESIGlutamat dari ion pengganggu Histidin
0,864
Tabel di atas menunjukkan bahwa pH mempengaruhi kinerja ESI-glutamat. Pada semua variasi pH menunjukkan nilai faktor Nernst yang jauh menyimpang dari nilai teoritis (59,16 mV/dekade). Pada pH 6,7 dan 8 selain nilai faktor Nernst yang sangat jauh menyimpang, juga diperoleh korelai (R) atau linearitas yang rendah. Pada pH 2,4 dan 5 diperoleh korelasi (R) atau linearitas yang mendekati 1, dan pada pH 3 diperoleh korelasi (R) atau linearitas yang sangat bagus yaitu 0,993. Penurunan nilai slope ini kemungkinan dipengaruhi oleh penambahan larutan HCl dan NaOH. Dengan adanya penambahan basa dan asam pada larutan glutamat. Penurunan nilai slope pada keadaan yang terlalu basa adalah karena adanya OHmengakibatkan terjadi hidrolisis. ESI glutamat tidak dapat bekerja dengan baik pada pH yang terlalu tinggi dan juga pH yang terlalu rendah. 9. Koefisien Selektifitas ESI diharapkan hanya merespon ionion utama glutamat, namun kenyataannya dalam larutan elektroda pasti merespon ionion lain walaupun hanya sedikit. Penentuan koefisien selektivitas dilakukan dengan metode larutan terpisah. Pengukuran dilakukan dalam larutan yang mengandung ion pengganggu dengan variasi konsentrasi. Ion penggganggu yang digunakan adalah asam aspartat. Selanjutnya nilai tetapan selektifitas elektroda dihitung dengan metode MPM dengan menghitung persamaan garis regresi ion utama terlebih dahulu. Kemudian ditentukan konsentrasi ion pengganggu. Nilai tetapan selektivitas di hitung dengan persamaan :
K
pot ij
=
koefisien selektivitas
- log [Histidin]
Potensial (mV)
8
5,2
2,5947. 10-5
7
7,4
3,0676.10-6
6
10,6
3,9138.10-7
5
13
4,6989.10-8
4
14,6
5,3076.10-9
3
16,7
6,2287.10-10
2
18,5
7,1433.10-11
1
20,2
8,1301.10-12
Tabel 7. Nilai koefisien selektivitas ESIGlutamat dari ion pengganggu Glisin - log [Gli]
Pot. (mV)
Koef. selektivitas
8 7 6 5 4 3 2
7,4 10,3 13,6 18,2 14,1 19,1 3,4
3,0676. 10-5 3,8256.10-6 4,9181.10-7 6,9823.10-8 5,1097.10-9 7,4765.10-10 2,2620.10-11
1
2,1
2,0493.10-12
Keberadaan asam amino lain yaitu Histidin dan Glisin tidak mengganggu penentuan glutamat dengan elektroda terlapis polipirol-glutamat. Hal ini dapat dilihat dari harga koefisien selektivitas yang nilainya lebih kecil dari 1(K<1). Digunakan asam amino Histidin tidak mengganggu penentuan Glutamat karena tergolong asam
X [M ]
35
Abdul Karim et al.
ISSN 2085-014X
5.
amino basa karena mengandung gugus R yang bermuatan positif. Sedangkan digunakan asam amino Glisin juga tidak mengganggu penentuan Glutamat untuk karakterisasi koefisien selektivitas EKTglutamat karena asam aspartat mempunyai kemiripan sifat dengan glutamat dan dikelompokkan sebagai asam amino dengan gugus R bermuatan negatif.
6. Masykur, A., Noviandri, I., dan Buchari, 2002, Usia Pakai dan Pangaruh Oksidator-Raduktor pada Potensial Elektroda Selektif Ion (ESI) Hidrogen dengan Bahan Aktif Antimoni, Alchemy Jurnal Penelitian Kimia, 1(2), 7-19, Universitas Sebelas Maret, Surakarta.
KESIMPULAN Hasil penelitian desain EKT polipirol-glutamat dengan komposisi membran yang terdiri atas pirol 0,1 M, asam glutamat 0,1 M, dan HClO4 0,1 M mempunyai nilai faktor Nernst 30,24 mV/dekade, kisaran pengukuran 10-810-1 M, limit deteksi 2,735 x 10-8 M, dan bekerja baik pada pH 3. Adanya asam amino glisin dan histidin dalam larutan tidak mengganggu kinerja EKT polipirolglutamate pada pengukuran dan penentuan asam glutamate dengan nilai koefisien selektivitas < 1.
7. Megawati, 2008, Pembuatan Elektroda Kawat Terlapis Polipirol-Aspartat dan Penggunaannya Sebagai Sensor Aspartat dalam Analisis Jagung, Tesis Tidak Diterbitkan, Program Pascasarjana, Universitas Hasanuddin, Makassar. 8. Nursyamsiar, 2008, Desain Sensor Kimia (Biosensor) untuk Analisis Asam Glutamat pada Jagung yang dikembangkan di Makassar, Tesis Tidak Diterbitkan, Program Pascasarjana, Universitas Hasanuddin, Makassar.
DAFTAR ACUAN 1.
2.
Hendayana, S., Kadarohman, A., Sumarna, A. A., dan Supriatna, A., 1994, Kimia Analitik Instrumen Edisi Kesatu, IKIP Semarang Press, Semarang.
Colin, C., M. A. Petit, 2002, J. Electrochemical Society, Vol.149, 394-401.
9. Wahab, A. W., Buchari, Upe, A., dan Jalaluddin, M. N., 2005, Pengaruh Komposisi Membran Berpendukung PVC terhadap Kinerja Elektroda Selektif Ion (ESI) Hg(II) Menggunakan Ionofor DBDA18C6, Jurnal Penelitian Enjiniring, 11(3), 305-469
Bailey, L. P., 1976, Analysis with Selective Electrodes, Heiden and Son Ltd, New York.
3. Brett, C. M., dan Brett, M. O., 1993, Electrochemistry Principles Methods and Applications, Oxford University, New York.
10. Wang, E., Meyerhoff, M. E., dan Yang, V. C., 1995, Optical Detention of Macromolecular Heparin Via Selective Coextaction into Thin Polymeric Films, Anal. Chem, New York.
4. Buck, R. P., dan Lindner, E., 2001, Tracing The History of Selective Ion Sensors, Analytical Chemistry, p.88 A97 (http://www.chem.tufts.edu/courses/che m42/History-ISE.pdf 7.06, diakses 24 agustus 2008, 19:06).
11. Widya, E., 2005, Pembuatan Elektroda Tipe Kawat Terlapis Polipirol-Lisin dan Penggunaannya Sebagai Sensor Potensiometrik Lisin, Tesis, Departemen Kimia ITB, Bandung. 36
