ANALISIS KOMPONEN NONHALAL DENGAN SPEKTROSKOPI

INFRAMERAH

Abdul Rohman, Ph.DProfessor in Analytical Chemistry, Faculty of PharmacyGadjah Mada University, Yogyakarta, 2015

Analisis Kuah Bakso

Analisis Daging Celeng

Analisis Daging Babi dalam Bakso Sapi

4

Analysis of lard in Cosmetic lotion

5

Analysis of Rat’s meat in meatball

APA YANG DIMAKSUD DENGAN SPEKTROSKOPI??

Spektrofotometri atau Spektrometri?

DEFINISI

DEFINISI

lowhigh Frequency (n)

Energy

X-RAY ULTRAVIOLET INFRARED MICRO- WAVE

RADIO FREQUENCY

Ultraviolet VisibleVibrationalinfrared

Nuclear magneticresonance

200 nm 400 nm 800 nm

2.5 mm 15 mm 1 m 5 m

short longWavelength (l)

high low

THE ELECTROMAGNETIC SPECTRUM

Spectral regions of interest for analytical purposes

Types of Energy Transitions in Each Region

of the Electromagnetic Spectrum

Region Energy Transition

X-ray Bond breaking

Ultraviolet-visible Electronic transition

Infrared Vibrational

Microwave Rotational

Radiofrequency (NMR) Nuclear and electronic spin

Infrared Radiation

Frequencies - 12800 to 10 cm-1 (cm-1 = wavenumbers) Divided into three Regions

Near : 12800 to 4000 cm-1

Middle: 4000 to 400 cm-1

Far: 400 to 10 cm-1

50

IR spectroscopy is based on the interaction between EMR and matters (samples) in IR regions

FTIR spectroscopy Rapid and sensitiveNon destructiveEase in sample presentation used for qualitative quantitative analyses

INFRARED (IR) SPECTROSCOPY

FINGER PRINT TECHNIQUE

FTIR SPECTRA OF LARD AND OTHERS (17 EDIBLE FATS AND OILS)

Gambar diambil dari Che Man, Salwani, Abdul Rohman (2011). JAOCS

Dimana Letak Fingerprint spektra di atas?

Pembedaan Spektra Inframerah

Jumlah Puncak (peak) /Bahu (shoulder)Intensitas (absorbansi atau transmitans) puncak/bahuFrekuensi eksak tiap puncak/bahu

Scanning Spektra IR

Absorbansi = Analisis kualitatif dan kuantitatifTransmitans = Analisis

kualitatif

PEMINDAIAN DALAM BENTUK ABSORBANSI

PEMINDAIAN DALAM BENTUK TRANSMITANS

Wavelength dan Wavenumbers

Infrared Absorption

Absorption of IR radiation vibrational energy levels

not sufficient energy for electronic excitation

Vibrational energy states are of greatest importance for IR spectroscopy

Proses absorpsi IR

Proses absorpsi IR juga proses Quantized (Hanya frekuensi tertentu yang sesuai dapat diabsorpsi molekul untuk vibrasi ikatan)

Walaupun energi/frekuensi IR sesuai dengan frekuensi vibrasi ikatan molekul, tidak pasti transfer energi itu terjadi.

Hanya ikatan yang berubah dipole moment sewaktu bervibrasi dapat mengabsorpsi inframerah selection rule

Contoh : CO2

Infrared Absorption

Bentuk-bentuk vibrasi Interaksi antara radiasi infra merah dengan materi

dapat difahami dalam hal perubahan-perubahan dipole molekul yang berkaitan dengan vibrasi.

Untuk memulai model dasar, suatu molekul dapat dilihat sebagai system massa yang dihubungkan dengan ikatan-ikatan dengan sifat seperti pegas.

The simplest types, or modes, of vibrational motion in a molecule that are infrared active—those that give rise to absorptions—are the stretching and bending modes.

Stretching Change in bond length

Bending Change in bond angle

Bentuk-bentuk vibrasi

Bentuk-bentuk vibrasi

Sym. stretch

Antisym. Stretch.

ScissoringRocking

Wagging Twisting

Bentuk-bentuk vibrasi

Hukum Hookes

Frekuensi vibrasi

NILAI KONSTANTA KEKUATAN BEBERAPA IKATAN KIMIA

Dasar Analisis kuantitatif dengan IR Hukum Lambert Beer

A = εbc

Ada hubungan linier antara absorbansi dengan konsentrasi

ANALISIS KUANTITTAIF DENGAN SPEKTROFOTOMETRI FTIR

Bersifat IR active

Mempunyai S/N yang besar sensitifitasFTIR sesuai untuk tujuan ini

SYARAT SENYAWA DAPAT DIKUANTIFIKASI DENGAN IR

Tinggi puncakLuas puncakRasio tinggi puncakRasio area puncak

Sinyal yang diukur untuk analisis kuantitatif

ANALISIS SENYAWA OBAT DENGAN IR

Senyawa tunggal Dapat dengan kalibrasi univariat

Dalam suatu campuran (multi-component) Digunakan berbagai model kalibrasi

multivariat

ANALISIS KOMPONEN TUNGGAL

ANALISIS SENYAWA TUNGGAL DALAM MATRIKS KOMPLEKS DENGAN

SPEKTROSKOPI IRUntuk Analisis senyawa analit tunggal dalam matriks yang kompleks atau analisis multikomponen dengan spektroskopi FTIR harus dikombinasikan dengan kalibrasi multivariate.

Kalibrasi multivariate adalah model kalibrasi yang mempunyai lebih dari satu variable. Kalibrasi multivariate yang paling sering digunakan adalah:

Classical least squareStepwise multiple linear regressionPrinciple component regression (PCR)Partial least square (PLS)

(Moros et al., 2010; Trends in Analytical Chemistry 29: 578 – 591)

TAHAPAN ANALISIS DENGAN SPEKTROSKOPI INFRAMERAH-KALIBRASI MULTIVARIAT

BEBERAPA ISTILAH DAN PARAMETER STATISTIKA KETIKA ANALISIS DENGAN SPEKTROSKOPI FTIR

Validasi silang (Cross validation) “Leave one out” technique

Root mean square error of calibration (RMSEC)

Root mean square error of prediction (RMSEP)

Root mean square error of cross validation (RMSECV)

PRESS (Predicted residual error sum of square)

Contoh Penggunaan Spektroskopi IR untuk Analisis Lemak Babi dalam bakso Sapi

Functional groups and modes of vibration of pork and beef fats

FTIR spectra of beef and pork fats as well its mixture obtained from extraction of meatball formulations, showing changes in the height ratio (R) at 1117 and 1097 cm−1 due to the increase of pork fat percentages at 4000–650 cm−1

SPEKTRA IR LEMAK BABI, LEMAK SAPI DAN CAMPURANNYA

Model Kalibrasi nilai sebenarnya versus nilai terprediksi

Model Validasi/Prediksi nilai sebenarnya versus nilai terprediksi

KELEMAHAN ANALISIS DENGAN SPEKTROSKOPI INFRA MERAH

Model yangdikembangkan hanya sesuai untuk formula sampel tertentu

Jika formula sampel berbeda, maka harus dlakukan kalibrasi dan pengembangan model yang sesuai