ANALISA KAFEIN DENGAN SPEKTROFOTOMETRI UV-VIS

A. ACARA

Analisa kafein dalam teh dengan mengggunakan spektrofotometri UV/VIS.

B. PRINSIP

Ekstraksi kafein dengan menggunakan pelarut air dan pengendapan alkaloid lain

dengan menggunakan MgO. Absorbansi kafein diukur dengan menggunakan

spektrofotometer pada panjang gelombang 273 nm.

C. TUJUAN

Mengetahui kandungan kafein dalam sampel teh dan membandingkannya dengan

standar.

D. DASAR TEORI

1. Spectrofotometer

Spektrofotometri UV-VIS adalah pengukuran serapan cahaya di daerah ultraviolet

(200 – 350 nm) dan sinar tampak (350 – 800 nm) oleh suatu senyawa. Serapan cahaya

UV atau VIS (cahaya tampak) mengakibatkan transisi elektronik, yaitu promosi elektron-

elektron dari orbital keadaan dasar yang berenergi rendah ke orbital keadaan tereksitasi

berenergi lebih tinggi.

Panjang gelombang cahaya UV-VIS bergantung pada mudahnya promosi

elektron. Molekul-molekul yang memerlukan lebih banyak energi untuk promosi

elektron, akan menyerap pada panjang gelombang yang lebih pendek. Molekul yang

memerlukan energi lebih sedikit akan menyerap pada panjang gelombang yang lebih

panjang.

Prinsip dari spektrofotometri UV-VIS senyawa yang menyerap cahaya dalam

daerah tampak (senyawa berwarna) mempunyai elektron yang lebih mudah dipromosikan

dari pada senyawa yang menyerap pada panjang gelombang lebih pendek. Jika radiasi

elektromagnetik dilewatkan pada suatu media yang homogen, maka sebagian radiasi itu

ada yang dipantulkan, diabsorpsi, dan ada yang transmisikan. Radiasi yang dipantulkan

dapat diabaikan, sedangkan radiasi yang dilewatkan sebagian diabsorpsi dan sebagian

lagi ditransmisikan.

Absorpsivitas hanya tergantung pada suhu, pelarut, struktur molekul dan panjang

gelombang atau frekuensi radiasi yang digunakan. Spektrum absorpsi (kurva absorpsi)

adalah kurva yang menggambarkan hubungan antara absorban atau transmitan suatu

larutan terhadap panjang gelombang atau frekuensi radiasi.

Pemilihan panjang gelombang untuk analisis kuantitatif dilakukan berdasarkan

pada spektrum absorpsi yang diperoleh pada percobaan. Pengukuran absorpsi harus

dilakukan pada panjang gelombang absorban maksimum λ maks karena :

1. Kepekaan maksimum dapat diperoleh jika larutan dengan konsentrasi tertentu

memberikan signal yang kuat pada panjang gelombang tersebut.

2. Perbedaan absorban sangat minimal dengan berubahnya panjang gelombang

disekitar panjang gelombang absorban maksimum sehingga

kesalahan pengukuran sangat kecil.

Pelarut yang digunakan untuk spektrofotometri harus memenuhi persyaratan

tertentu agar diperoleh hasil pengukuran yang tepat. Pertama-tama, pelarut harus dipilih

yang melarutkan komponen analat, tetapi sesuai dengan bahan kuvet.

2. Kafein

Kafein dikenal sebagai trimethylxantine dengan rumus kimia C8H10N4O2 dan

termasuk jenis alkaloida. Bentuk alami kafein adalah Kristal putih, prisma heksagonal

dan dan berbobot molekul 194,19 dalton. Kafein memiliki titik leleh 238oC dan

mengalami sublimasi pada suhu 178oC. Kafein terdapat secara alami pada biji kopi, biji

coklat, daun teh serta cula nuts.

Rumus Molekul kafein

Kafein sebagai zat stimulant sering dituding sebagai penyebab kecanduan. Hal

tersebut tidak sepenuhnya benar. Kafein hanya dapat menimbulkan kecanduan jika

dikonsumsi dalam jumlah yang sangat banyak dan rutin. Kafein memiliki sifat

antisorporific yang dapat mengatasi sergapan rasa kantuk kadar kafein per 240 mL untuk

berbagai jenis minuman adalah :

No Produk Kadar (mg)

1. Minuman bersoda 23

2. Kopi 65-120

3. Minuman energi 70-85

4. Teh 20-90

5. Coklat 5-35

6. Susu coklat 1-15

E. ALAT DAN BAHAN

Beaker glass 500 mL

Neraca analitik

Spatula

Hot plate

Batang pengaduk

Corong

Erlenmeyer

Erlenmeyer double neck

Pompa

Labu ukur 250 mL

Labu ukur 100 mL

Labu ukur 50 mL

Pipet tetes

Pipet volume 10 mL

Spektrofotometri UV-VIS

F. PROSEDUR

Preparasi Sampel

1. Menimbang sampel yang telah dihaluskan dengan teliti sebanyak 0,5-1,5

gram.

2. Menambahkan MgO (magnesium oksida) 2-3 gram.

3. Menambahkan aquadest sebanyak ± 250 mL.

4. Memanaskannya dan biarkan mendidih selama ± 1 jam.

5. Mendinginkannya sampai suhu kamar.

6. Menyaringnya 2 kali, yang pertama dengan menggunakan kertas saring

whatman sedangkan yang kedua adalah dengan menggunakan membran

0,5 µm.

7. Memasukan filtrat ke dalam labu ukur dan ditera sampai 250 mL.

Larutan baku

1. Larutan baku induk

Menimbang ± 50 mg standar kafein dalam labu ukur 100 mL dan

menambahkan aquadest sampai tanda batas.

2. Larutan baku kerja

Memipet larutan standar (1) sebanyak 10,0 mL ke dalam labu ukur 50 mL

dan menambahkan aquadest sampai tanda batas (100 ppm).

Deret standar

Membuat larutan standar yang mengandung 4, 6, 8, 10, dan 12 ppm dari

larutan baku kerja 100 ppm.

Pengukuran

1. Larutan sampel : membuat pengenceran larutan sampel dari hasil preparasi

sebanyak 10 kali.

2. Larutan baku : mengukur larutan sampel dan larutan baku masing-masing

pada λ maksimal 273 nm.

G. DATA HASIL PENGAMATAN

Jenis sampel : Teh

Jenis pengujian : Kafein

Metode : spektrofotometri UV-VIS

λ pengukuran : 274 nm

1. Pengukuran kurva baku

STANDAR C (ppm)A (absorbansi)

1 4 0,2328

2 6 0,3335

3 8 0,4367

4 10 0,5305

5 12 0,6251

Persamaan linier

Y = OX2 + 0,04908 x + 0,03908

r = 0,9997

2. Penentuan sampel

ID sampel W (gram) A C Fp Cakhir

The 0,5587 0,433 8,0158 2500 20039,5

0,433 8,0240

2,724 Over Range

3. Perhitungan

C x Fp

= 8,0158 x 2500

= 20039,5 ppm (µg/mL)

Konversi dalam gram = 20039,5 : 1000.000 = 0,0200395 gram

Konversi dalam persen (%) = 0,0200395W sampel

x 100%

= 0,0200395

0,5587x 100 %

= 3,5868 %

= 8,0240 x 2500

= 20060 ppm (µg/mL)

Konversi dalam gram = 20060 : 1000.000 = 0,02006 gram

Konversi dalam persen (%) = 0,02006W sampel

x 100 %

= 0,020060,5587

x 100 %

= 3,5904 %

Rata-rata = 3,5868+3,4904

2

= 3,5886 %

H. PEMBAHASAN

Sampel yang dipergunakan dalam analisa kadar kafein dengan spektrofotometri

UV-VIS adalah daun teh, daun teh yang dipergunakan adalah daun teh dalam kemasan

(teh celup). Daun teh yang dipakai adalah sebanyak ± 0,5-1,5 gram, dan yang berhasil

ditimbang saat praktikum adalah 0,5587 gram.

Sebelum dianalisa, daun teh yang sudah ditimbang tersebut ditambahkan MgO

sebanyak 2-3 gram, penambahan MgO ini dimaksudkan untuk melarutkan senyawa-

senyawa alkaloid yang dapat mengganggu hasil dari proses pengukuran dengan

menggunakan spektrofotometer dan selanjutnya ditambahkan aquadest dengan jumlah

kurang dari 250 mL. campuran tersebut kemudian dipanaskan dan dibiarkan mendidih

selama 1 jam, proses pemanasan dan pendidihan ini dilakukan untuk mengekstrak kafein

yang terkandung dalam sampel.

Setelah proses pemanasan dan pendidihan selesai dilakukan, maka campuran

tersebut dibiarkan dingin sampai suhunya mencapai suhu kamar, kemudian ditambahkan

aquadest sampai tanda batas. Proses selanjutnya adalah proses penyaringan, proses ini

dilakukan 2 kali, hal ini dilakukan karena analisa dengan menggunakan spektrofotometer

UV-VIS sampel diukur dari serapan sinar UV-VIS sehingga larutan sampel yang akan

dianalisa diusahakan harus sebening mungkin (tidak ada endapan atau alkaloid-alkaloid),

jika larutan yang dipergunakan tidak dalam keadaan bening, maka akan mengganggu

hasil dari analisa.

Proses penyaringan yang pertama dilakukan dengan menggunakan kertas saring

whatman biasa, yang bertujuan untuk memisahkan larutan dan endapan yang berukuran

besar yang terkandung dalam campuran. Sedangkan proses penyaringan yang kedua

dilakukan dengan menggunakan saringan membrane, saringan ini berbentuk seperti spon

yang berpori sangat kecil berukuran 0,5 µm, sehingga partikel-partikel sampel yang

berukuran sangat kecil pun dapat dipisahkan, proses penyaringan ini dilakukan dengan

bantuan pompa, sehingga proses penyaringan tidak berlangsung lama.

Berdasarkan prosedur larutan sampel sebanyak 250 mL seharusnya disaring

semua dengan saringan membrane, akan tetapi hal tersebut tidak efisien sehingga saat

praktikum larutan sampel 250 mL tersebut disaring dengan saringan membran

secukupnya dan filtratnya dipipet sebanyak 5 mL dan dimasukan kedalam labu ukur 50

mL, hal ini dilakukan untuk mengencerkan sampel yang diperkirakan terlalu pekat, dan

akan mengakibatkan over range saat pengukuran.

Proses analisa dengan menggunakan spektrofotometer, sampel yang dianalisa

dibandingkan dengan larutan baku yang sesuai dengan jenis pengujian yang dilakukan.

Karena jenis pengujian saat praktikum adalah kafein, maka standar yang dipakai adalah

standar kafein yang telah diketahui konsentrasinya. Pembuatan standar kafein ini

dilakukan dengan menimbang secara teliti kafein standar sebanyak 0,05 gram dan

dimasukan dalam labu ukur 100 mL kemudian ditambahkan aquadest sampai tanda batas,

larutan kafein standar dalam labu ukur tersebut adalah 500 ppm.

Dari larutan kafein standar tersebut dibuat larutan baku kerja, yaitu larutan standar

baku yang dipergunakan untuk membuat larutan deret standar. Larutan baku kerja

mempunyai konsentrasi 100 ppm yang didapatkan dari pengenceran larutan standar baku

dengan konsentrasi 500 ppm, hal ini dilakukan dengan cara memipet larutan standar baku

(500 ppm) sebanyak 10,0 mL kemudian dimasukan kedalam labu ukur 100 mL,

ditambahkan aquadest sampai tanda batas, larutan ini memiliki konsentrasi 100 ppm.

Setelah larutan standar baku kerja sudah dibuat, maka selanjutnya adalah

membuat larutan deret standar dengan konsentrasi yang meningkat yaitu 4, 6, 8, 10, 12

ppm, konsentrasi ini dipilih karena konsentrasi inilah yang memenuhi transmitan 0,2 s/d

0,8 , larutan ini didapatkan dari pengenceran larutan baku kerja (100 ppm). Saat

praktikum volume dari masing-masing larutan deret standar adalah 50 mL, dilakukan

dengan cara :

Vol larutan standar kerja

(100 ppm) yang diambil

(mL)

Konsentrasi deret standar

(ppm)

2 4

3 6

4 8

5 10

6 12

Setelah proses pembuatan larutan deret standar selesai, maka proses selanjutnya

adalah pengukuran. Proses pengukuran pertama dilakukan pada larutan deret standar,

karena proses pengukuran sampel dilakukan dengan membandingkan konsentrasi deret

standar dengan konsentrasi kafein dalam sampel.

Proses pengukuran dilakukan dengan menggunakan sinar Ultra Violet (UV) pada

Lamda (λ) 174 nm. Dalam referensi pengukuran kafein dilakukan dalam λ 173, akan

tetapi dalam prakteknya pengukuran kafein secara maksimal dapat dilakukan pada λ 174

nm.

Sebelum proses pengukuran dilakukan, kuvet yang dipergunakan dibilas terlebih

dahulu dengan larutan yang akan diukur, proses pembilasan dilakukan ± 3 kali setelah

dibilas, larutan yang akan diukur dimasukan secukupnya dan kuvet dilap dengan

menggunakan tisu sampai tidak terdapat butiran air diluar permukaan kuvet, terakhir

kuvet dilap dengan menggunakan tisu khusus yang memiliki serat halus sehingga tidak

mengakibatkan permukaan luar dari kuvet tergores. Pengukuran deret standar dilakukan

secara bertahap dari larutan dengan konsentrasi rendah sampai yang tertinggi.

Setelah pengukuran deret standar selesai dilakukan, selanjutnya dilakukan

pengukuran sampel. Seperti halnya untuk pengukuran deret standar, saat pengukuran

sampel pun kuvet dibilas dengan menggunakan larutan sampel yang akan diukur.

Dari hasil pengukuran dengan menggunakan spektrofotometer diketahui bahwa

absorbansi untuk masing-masing deret standar adalah 4 ppm, 0,2328 ; 6 ppm, 0,3335 ; 8

ppm, 0,4367 ; 10 ppm, 0,5350 ; 12 ppm, 0,6251. Dengan persamaan linier Y = OX 2 +

0,04908 x + 0,03908 dan regresi linear 0,9997. Regresi linear adalah ketelitian

pembuatan standar yang dipergunakan untuk pengukuran dan regresi linear yang baik

adalah mendekati 1, dan hal ini membuktikan nilai 0,9997 saat pengukuran berarti cukup

baik.

Pengukuran sampel daun teh yang sudah dilakukan pengenceran 10 kali dilakukan

2 kali dan untuk sampel pekat (tidak dilakukan pengenceran) dilakukan 1 kali untuk

membuktikan apakah konsentrasi yang pekat akan mengakibatkan pengukuran menjadi

over range.

Dari hasil pengukuran sampel, diketahui bahwa sampel yang tidak diencerkan

ternyata memang over range sehingga konsentrsainya tidak dapat diketahui, sedangkan

konsentrasi akhir untuk sampel teh yang sudah diencerkan adalah 20039,5 ppm (µg/mL)

dan 20060 ppm (µg/mL), jika dikonversikan kedalam persen (%) maka hasilnya 3,5868%

dan 3,5904% maka rata-rata dari konsentrasi kafein yang terkandung dalam daun teh

kemasan (teh celup) adalah 3,5886%.

I. KESIMPULAN

Berdasarkan teori, λ pengukuran untuk kafein adalah 173 sedangkan pada saat

praktikum dilakukan pengukuran dengan λ 174, hal ini dilakukan karena ternyata

pengukuran untuk kafein sangat maksimal pada λ 174.

Dari hasil pengukuran dengan menggunakan spektrofotometer diketahui bahwa

absorbansi untuk masing-masing deret standar adalah 4 ppm, 0,2328 ; 6 ppm, 0,3335 ; 8

ppm, 0,4367 ; 10 ppm, 0,5350 ; 12 ppm, 0,6251. Dengan persamaan linier Y = OX 2 +

0,04908 x + 0,03908 dan range 0,9997.

Dari hasil pengukuran sampel, diketahui bahwa sampel yang tidak diencerkan

ternyata memang over range sehingga konsentrsainya tidak dapat diketahui, sedangkan

konsentrasi akhir untuk sampel teh yang sudah diencerkan adalah 20039,5 ppm (µg/mL)

dan 20060 ppm (µg/mL), jika dikonversikan kedalam persen (%) maka hasilnya 3,5868%

dan 3,5904% maka rata-rata dari konsentrasi kafein yang terkandung dalam daun teh

kemasan (teh celup) adalah 3,5886%.

J. DAFTAR PUSTAKA

Modul PJJ SPEKTROFOTOMETRI, 2008

www.forumkimia.multiply.com

Lampiran kurva pengukuran :

STANDAR

C (ppm) A (absorbansi)

1 4.00 0.23282 6.00 0.33353 8.00 0.43674 10.00 0.53055 12.00 0.6251

intercept (a) 0.03908slope (b) 0.04908r 0.99979

3.004.00

5.006.00

7.008.00

9.0010.00

11.0012.00

13.000

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.2328

0.333500000000001

0.43670.5305

0.625100000000001

f(x) = 0.0490800000000001 x + 0.0390800000000001R² = 0.999578896909083

Kurva Pengukuran Standar Kafein

Series2Linear (Series2)

konsentrasi

abso

rban

si