Prosiding Seminar Kontribusi Fisika 2013 (SKF 2013) 2-3 Desember 2013, Bandung, Indonesia
Pengaruh Kadar Gula dalam Larutan terhadap Daya Serap Super Absorbent Polymer Enggar Alfianto, Faiz Jazuli Nor, dan Suprijadi Abstrak Diabetes Militus atau yang sering disebut dengan penyakit kencing manis disebabkan karena jumlah insulin dalam tubuh tidak cukup untuk menyerap glukosa, sehingga akan terjadi penumpukan gula didalam darah. Salah satu gejalanya adalah urin mengandung glukosa. Super absorbent polymer merupakan bahan utama yang digunakan sebagai penyerap urin pada popok sekali pakai. Untuk mengetahui pengaruh kadar gula terhadap kemampuan penyerapan bahan, dilakukan uji kemampuan penyerapan Super absorbent polymer terhadab larutan gula. Dalam penelitian ini, kadar gula divariasikan mulai dari 0% hingga 50 %. Uji dilakukan delam rentang waktu 1 menit untuk tiap larutan. Hasil yang didapatkan adalah semakin tinggi kadar larutan gula, penyerapan semakin lambat. Kata-kata kunci: Super absorbent polymer, diabetes, urin, glukosa Pendahuluan Glukosa merupakan salah satu dari korbohi-drat yang dibutuhkan oleh tubuh. Molekul ini merupakan bagian penting yang berperan dalam memproduksi energi didalam tubuh. Hormon yang berperan dalam menyerap dan menyalur-kan glukosa adalah insulin. Hormon ini di produksi oleh kelenjar pankreas akibat aktifitas sel beta di dalamnya. Jika didalam tubuh seseorang kehilangan atau produksi hormon insulin tidak cukup untuk menyerap glukosa maka akan mengakibatkan penumpukan glukosa didalam tubuh. Penyakit karena kurangnya hormon insulin disebut diabetes millitus. Diabetes militus ada beberapa tipe. Diabetes yang sering terjadi pada balita sampai dengan remaja tergolong dalam tipe 1. Diabetes militus tipe 1 terjadi akibat hilangnya sel beta pada pankreas. Sel ini berfungsi untuk memproduksi hormon insulin. Sehingga produksi insulin dalam tubuh berkurang. Hormon ini berperan sebagai pembuka gerbang sel untuk penyerapan glukosa. Jika jumlah penyerapan glukosa tidak terjadi secara normal akibatnya gula tetap berada didalam darah. Indikasi yang terjadi akibat penyakit ini seperti peningkatan rasa haus, dan volume urin, inveksi berulang, penurunan berat badan yang tidak dapat dijelaskan serta dalam kasus yang parah dapat terjadi koma [1]. Gejala tersebut timbul akibat dari tingginya kadar gula dalam darah. Jika glukosa dalam darah cukup tinggi maka glukosa pun akan ikut keluar pada urin [2]. Penggunaan popok sebagai antisipasi ketika balita buang air kecil sudah menjadi kebiasaan bagi masyarakat di Indonesia. Rahasia popok dapat menyerap urin yang dikeluarkan balita adalah Super Absorbent Polymer. Bahan ini berhasil mengatasi masalah akibat waktu buang air kecil dari balita yang tidak bisa dikontrol.
ISBN 978-602-19655-5-9
Hal. 144
Prosiding Seminar Kontribusi Fisika 2013 (SKF 2013) 2-3 Desember 2013, Bandung, Indonesia
Namun bagaimana pengaruh penyerapan dari Super Absorbent Polymer jika urin mengandung glukosa belum diketahui. Tujuan penelitian kali ini adalah untuk mengatahui pengaruh dari penyerapan Super Absorbent Polymer terhadap urin yang mengandung glukosa. Sehingga dapat dijadikan acuan deteksi dini terhadap terjadinya penyakit diabetes militus. Dengan mengetahui diabetes militus lebih dini maka dapat dilakukan pengabotan dini yang penting untuk mengurangi terjadinya gagal ginjal berat yang memerlukan dialisis, serta menunda ”end stage renal disease” dan dengan ini memperpanjang umur penderita [3]. Teori Polimer yang digunakan untuk menyerap air memiliki sejarah yang panjang. Penemuan polimer untuk menyerap cairan dapat dibedakan berdasarkan atas kemampuan polimer dalam menyerap air. Mula-mula polimer pertama di buat dengan bahan kertas (Whatman no 3 filter paper) memiliki kemampuan penyerapan sebesar 180% dari berat awal [4]. Kemampuan penyerapan kemudian meningkat ketika ditemukan tissue wajah, dalam penelitian Zohuriaan-Mehr[4]. Disebutkan bahwa kemampuan tissue wajah dalam menyerap cairan adalah sebesar 400% dari berat awal. Perkembangan selanjutnya adalah polimer yang terbuat dari wood pulp fluff, dengan kemampuan 1200% dari masa awal. Kemudian di susul oleh bola kapas yang memiliki kemampuan 1890%. Kemampuan penyerapan terus ditingkatkan untuk memenuhi kebutuhan masyarakat hingga ditemukan Super Absorbent Plymer. Super Absorbent Polymer merupakan bahan polymer yang dapat menyerap air. Senyawa polymer tersebut terdiri dari COO-, Na+ dan COOH. Kemudian bebereapa molekul tersebut membentuk suatu senyawa Polymer [5]. Polymer yang terdiri dari bebereapa senyawa tersebut memiliki kemampuan menyerap air dengan mematuhi aturan Osmosis. Proses penyerapan dikarenakan adanya kadar Natrium di dalam Polymer. Sehingga sesuai dengan aturan Osmosis yaitu air yang memiliki kadar garam lebih kecil dibanding kadar garam di dalam Polymer menyerap kedalam membran permeable COOH [6]. Setelah cairan diserap kedalam Polymer, lapisan permeabel berubah menjadi membran hydrophilic sehingga air yang telah beara didalam membran terkunci didalam membran [5]. Proses tersebut berlanjut hingga kapasitas penyerapan mencapai maksimum, sehingga air tak lagi dapat diserap oleh polymer. Gambar 1 menunjukkan susunan kimia dari Super Absorbent Polymer.
ISBN 978-602-19655-5-9
Hal. 145
Prosiding Seminar Kontribusi Fisika 2013 (SKF 2013) 2-3 Desember 2013, Bandung, Indonesia
Gambar 1. Susunan kimia Super Absorbent Polymer [6]. Perkembangan Superabsorbent polymer, kemungkinan besar mengarah ke bahan selulosa berbasis Hydrogel [7]. Perkembangan tersebut memiliki titik berat pada bahan yang memiliki sifat bio degradable. Artinya pada saat dibuang, bahan tersebut mudah untuk di urai oleh alam. Sehingga bahan yang baru di nilai aman dan tidak berbahaya untuk alam. Selulosa merupakan kandidat untuk bahan yang dapat terurai dengan baik di alam [7]. Struktur selulosa memiliki kandidat yang baik untuk digunakan sebagai bahan penyerap, bahan itu juga memiliki kemampuan baik untuk menyerap cairan dan mengubahnya menjadi gel. Kemampuan penyerapan dinilai baik karena bahan selulosa bersifat hidrophyl, sehingga cairan yang telah terperangkap, tak bias keluar dalam waktu tertentu [7]. Jika di perhatikan kondisi produksi dunia terkait dengan absorbent polymer, terdapat peningkatan tren pertahun [4]. Penigkatan tersebut tentu saja berkaitan erat dengan permintaan pasar yang cenderung naik. Untuk itu, bahan yang baru yang ramah lingkungan di perlukan guna mengamankan kondisi alam. Metode Penelitian Pada penelitian kali ini, yang dilakukan pertama kali adalah mengukur kapasitas Super Absorbent Polymer jika larutan adalah air murni. Pada literatur [5], disebutkan bahwa kapasitas penyerap Super Absorbent Polymer adalah 300 kali dari massa awalnya. Namun untuk bahan yang terdapat dipasaran kemungkinan kapasitas serapan berbeda. Uji pertama ini menggunakan Super Absorbent Polymer seberat 1 gr. Air murni yang digunakan sebagai pelarut seberat 100gr. Setelah didapat nilai serapan bahan, kemudian dilakukan pengujian dengan variasi konsentrasi larutan gula. Air yang telah diberi variasi kadar gula, selanjutnya dimasu-kkan dalam gelas yang berisi 1 gr Super Absorbent Polymer. Berdasarkan pematauan Diabetes Militus yang dilakukan pemerikasaan kadar gula dalam darah menggunakan uji HbA1c menunjukkan bahwa bahwa pada keadaan normal kadar gula pada tubuh berkisar antara 4-6% [8]. Pada penelitian kali ini kadar gula yang digunakan divariasikan mulai dari 10%, 20%, 30%, 40% dan 50% sebagai acuan penderita diabetes militus memiliki kadar gula lebih besar dari pada presentase pada keadaan normal.
ISBN 978-602-19655-5-9
Hal. 146
Prosiding Seminar Kontribusi Fisika 2013 (SKF 2013) 2-3 Desember 2013, Bandung, Indonesia
Larutan yang diserap oleh Super Absorbent Polymer akan berbentuk gel. Langkah selanjut-nya adalah memisahkan gel yang telah terbentuk dengan air sisa yang tidak terserap. Kemudian gel yang terbentuk ditimbang untuk mengetahui berat maksimum dari cairan yang dapat diserap. Selain itu untuk dilakukan pula pengukuran terhadap volume larutan yang tidak terserap. Dua macam pengukuran tersebut dilakukan untuk mengetahui kemampuan penyerapan cairan oleh Super Absorbent Polymer, Penimbangan dimaksudkan untuk memperoleh nilai perubahan masa Super Absorbent Polymer stelah menyerap larutan. Sedangkan pengukuran volume bertujuan untuk mengetahui sisa cairan. Pengukuran sisa cairan diperlukan karena masing-masing larutan memiliki kerapatan gula yang berbeda. Sehingga sisa larutan seharusnya dapat digunakan untuk mengamati persentase larutan yang tak terserap. Kadar gula yang digunakan kemudian dibandingkan dengan kondisi kadar gula dalam cairan urin untuk beberapa macam pasien diabetes. Hasil perbandingan digunakan untuk justifikasi apakah Super Absorbent Polymer dapat digunakan sebagai kandidat peringatan dini untuk deteksi penderita diabetes. Jika mungkin, maka teknis yang digunakan adalah dengan membandingkan berat awal dari popok dengan berat akhir ketika popok sudah tak dapat menyerap cairan. Hasil dan diskusi Batasan waktu penyerapan diberikan agar didapatkan hasil yang relevan. Setiap sample diberikan waktu penyerapan selama 1 menit. Perhitungan waktu dimulai sejak dicampur-kannya larutan dengan Super Absorbent Polymer dan pada saat waktu menunjukkan satu menit larutan dipisahkan. Setalah percobaan dilakukan maka dida-patkan hasil pengukuran yang menunjukkan perubahan berat gel. Perubahan ini diakibatkan adanya perbedaaan kadar gula didalam larutan. Data percobaan dapat dilihat pada tabel 1. Tabel 1. Data hasil pengukuran penyerapan larutan terhadap Super Absorbent Polymer. Berat Polymer (gr) 1 1 1 1 1 1
Kadar Gula (%) 0 10 20 30 40 50
Berat Gel (gr) 70 67.5 49.9 47.8 41 39.6
Jika diamati, kemampuan polymer yang digunakan pada percobaan memiliki kemampuan penyerapan yang sangat lebih kecil dari literature yang ada [5,4]. Penurunan kemampuan penyerapan, kemungkinan dikarenakan oleh bahan yang digunakan untuk pembuatan Super Absorbent Polymer berbeda dengan bahan yang digunakan pada literatur. Perbedaan kemampuan penyerapan tidak menjadi bahasan
ISBN 978-602-19655-5-9
Hal. 147
Prosiding Seminar Kontribusi Fisika 2013 (SKF 2013) 2-3 Desember 2013, Bandung, Indonesia
tersendiri, karena bahan ini diperoleh dari popok yang ada di pasaran. Dan tidak ada data mengenai bahan serta type polymer yang digunakan. Dari data yang didapat, diketahui bahwa jika air murni dengan kadar gula 0% yang diserap, kapasitas penyerapan adalah 70 kali dari massa awal. Nilai ini dijadikan patokan sebagai pembanding untuk larutan dengan kadar gula yang lebih besar. Peningkatan kadar gula dalam larutan mengakibatkan volume larutan yang diserap pun berubah. Semakin besar kadar gula ternyata volume larutan yang terserap dan berubah menjadi gel lebih sedikit. Sisa volume dari hasil penyerapan larutan berdasarkan kadar gulanya dapat dilihat pada gambar 2.
Gambar 2, Sisa volume dari larutan yang telah terserap oleh Super Absorbent Polymer. Dari data-data tersebut, menunjukkan bahwa jika kadar gula di tambah, kapasitas penyerapan cairan pun berkurang. Semakin besar kadar gula dalam larutan volume larutan setelah penyerapan pun lebih banyak. Peru-bahan daya serap ini dapat dijadikan acuan untuk mengetahui tingkat kadar gula dalam larutan. Semakin banyak kadar gula dalam cairan, maka kemampuan penyerapan Super Absorbent Polymer semakin berkurang. Pengurangan kapasitas penyerapan ini diperngaruhi penambahan gula dalam larutan. Penambahan gula menjadikan air lebih pekat. Karena cara kerja penyerapan oleh Super Absorbent Polymer sama seperti cara kerja osmosis, jadi sangat wajar jika pengurangan daya serap terjadi. Proses osmosis dapat terjadi bila selisih dari kepekatan cairan tinggi. Semakin encer cairan, maka semakin cepat pula cairan terserap dalam selaput semi permeabel. Kesimpulan Berdasarkan hasil percobaan diketahui bahwa semakin besar kadar gula dalam larutan maka kapasitas penyerapan dari Super Absorbent Polymer menjadi berkurang. Peru-bahan tingkat penyerapan berbanding terbalik terhadap kadar gula dalam larutan. Sehingga dengan mengetahui perubahan penyerapan dari popok terhadap urin, maka dapat dijadikan sebagai deteksi dini terhadap gejala diabetes bagi balita.
ISBN 978-602-19655-5-9
Hal. 148
Prosiding Seminar Kontribusi Fisika 2013 (SKF 2013) 2-3 Desember 2013, Bandung, Indonesia
Referensi [1] Report of WHO Consultation, “Definition, Diagnosis and Classification of Diabetes Mellitus and its Complications”, Geneva. World Health Organization, 1999, p. 4 [2] Indra Kurniawan, “Diabetes Melitus Tipe 2 pada Usia Lanjut”, Majalah Kedokteran Indonesia Volume 60, Ikatan Dokter Indonesia, 2010, p. 584 [3] Heriyannis Homenta, “Diabetes Militus Tipe I”, Program Pasca Sarjana Ilmu Biomedik, 2012. [4] Iranian Polymer Journal 17(6), 2008, 451-477 [5] Super Absorbent Polymer, The Water CAMPWS Center for Advance Materials for purification of Water with Systems, University of Illionis. [6] Nonwovens Containing Immobilized Superabsorbent Polymer Particles, 2003, Darryl L. Whitmore, BASF Corp., Portsmouth, Virginia. [7] Materials 2009, 2, 353373; doi: 10.3390/ma 2020353 [8] Kontributor Biomedika, “Pemerikasaan Kimi Klinik”, Biomedika, URL http://biomedika. co.id/v2/services/laboratorium/33/pemeriksaan-kimia-klinik.html [diakses 2 Februari 2013]
Enggar Alfianto Program Studi Sains Komputasi FMIPA ITB Email:
[email protected] Faiz Jazuli Nor Program Studi Sains Komputasi FMIPA ITB
[email protected] Suprijadi Kelompok Keilmuan Fisika Teori Energi Tinggi dan Instrumentasi Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam e-mail :
[email protected]
ISBN 978-602-19655-5-9
Hal. 149
