6

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

Metil Amfetamina (MA) atau biasa disebut metamfetamina atau shabu

merupakan salah satu turunan dari amfetamina. Berdasarkan Undang-Undang

Republik Indonesia No. 35 Tahun 2009 Tentang Narkotika, MA termasuk

kedalam golongan I karena potensi menyebabkan ketergantungan yang sangat

kuat.

2.1 Metamfetamina (MA)

Metamfetamina dikenal dengan nama ICE atau shabu-shabu pada tahun 1980

yang merupakan bentuk yang sangat murni. Nama kimia dari senyawa ini yaitu

(αS)-N,α-dimetilbenzenetamina dengan berat molekul 149,2. Metamfetamina dapat

dibuat dari bahan baku prekursor seperti efedrin atau pseudoefedrin.

Metamfetamina berbentuk kristal putih yang larut dalam air, alkohol, kloroform

tetapi tidak larut dalam eter dan terasa pahit [13].

Gambar 2.1 Struktur Metamfetamina

(Sumber: [17])

Metamfetamina pertama kali dikenal di Hawai pada tahun 1980-an dengan

nama “ICE” yang merupakan bentuk sangat murni dari MA. Proses pembuatan

metamfetamina tidak diketahui secara pasti, tetapi diketahui bahwa pusat produksi

metamfetamina berada di Asia Tenggara dan sangat populer di Jepang.

Penyalahgunaan MA awalnya diketahui dari Inggris [13].

2.2 Reaksi Warna

Reaksi warna memberikan hasil analisis senyawa yang terkandung dalam

sediaan, tetapi hasil positif yang ditunjukkan dengan reaksi warna hanya hasil

CH3

CH3

HN

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7

dugaan kemungkinan adanya senyawa obat. Tes warna memiliki keuntungan salah

satunya adalah hasil analisis dari reaksi warna dapat langsung ditindaklanjuti

untuk analisis di laboratorium bahkan hasil analisis tersebut didapat dari

seseorang yang tidak memiliki keterampilan dalam melakukan sebuah analisis

[15].

2.2.1 Marquis

Pereaksi Marquis digunakan sebagai analisis sederhana untuk

mengidentifikasi dugaan alkaloid serta senyawa lain. Pereaksi ini dari campuran

Formaldehid dan Asam sulfat dengan perbandingan 1:40. Senyawa yang berbeda

dalam suatu sediaan menghasilkan reaksi warna yang berbeda dengan pereaksi

Marquis [6]. Formaldehid akan membentuk ion karbonium dan bereaksi dengan

senyawa aromatik pada MA. Dalam suasana asam dari asam sulfat, ion karbonium

bereaksi membentuk warna oranye pada MA [15]. Berikut adalah mekanisme

reaksi Marquis:

Gambar 2.2 Reaksi Marquis pada Metamfetamina

Sumber: [15]

2.2.2 Simon

Sama halnya dengan pereaksi Marquis, pereaksi Simon digunakan sebagai

analisis sederhana untuk mengidentifikasi adanya suatu senyawa. Pereaksi Simon

terdiri dari 2 larutan yang dikenal dengan Simon A dan Simon B. Pereaksi Simon

H3C

H N

CH3

H H

H3C

H3C

H N

CH3

CH3

N

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8

A terdiri dari Natrium Karbonat 2% dalam aquadest sedangkan Simon B terdiri

dari campuran Natrium nitroprussid dalam aquadest dan asetaldehid. Warna yang

terbentuk sesuai dengan senyawa yang terkandung dalam sediaan [5].

Senyawa Amina dengan asetaldehid akan menghasilkan enamina, yang

kemudian bereaksi dengan natrium nitroprussid sehingga menghasilkan garam

ammonium yang berwarna biru [15]. Penggunaan utama pereaksi ini adalah untuk

mendeteksi adanya senyawa amina sekunder seperti MDMA dan metamfetamina

sehingga digunakan setelah dilakukan pengujian dengan pereaksi Marquis.

Penggunaan ini dapat dilakukan untuk membedakan antara metamfetamina atau

MDMA dengan amfetamina atau MDA. Modifikasi pereaksi Simon yaitu dengan

mengganti asetaldehid dengan aseton akan memberikan hasil positif adanya

senyawa amina primer yaitu amfetamina atau MDA yang berwarna ungu [24].

Gambar 2.3 Reaksi Simon pada Metamfetamina (Sumber: [15])

H2O 2-

R

R CH N

-H2O +CH3CHO

R H N

CH3

R

CH2 N

CH3

+[ONFe(CN)5]2-

CH2 NOFe(CN)5

R

R

NH2 + CH O CH2 NOFe(CN)5 3-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9

2.3 Argentometri

Titrasi argentometri adalah suatu analisa volumetri yang didasarkan pada

reaksi pengendapan dengan AgNO3 sebagai larutan standar. Penentuan klor dan

brom dapat dilakukan dengan mentitrasi halogenida dengan AgNO3 menggunakan

indikator kalium kromat dimana ion kromat akan bereaksi dengan ion perak bila

seluruh Cl- telah diendapkan secara kuantitatif oleh ion Ag+ sehingga titik

akhir titrasi ditandainya dengan terbentuknya endapan merah dari Ag2CrO4 [21].

Reaksi yang terjadi adalah :

Ag++ Cl- → AgCl

Ag++ CrO42- → Ag2CrO4

Cara Mohr hanya dapat digunakan untuk suasana asam atau sedikit basa (pH

7 ± 10,5) dan ia tidak dapat dipergunakan untuk menentukan iodida dan tiosianat

sedangkan cara Volhard dilakukan dengan penambahan AgNO3 terukur dan

berlebih pada larutan halogenida yang akan ditentukan, kemudian kelebihan

halogenida dititrasi kembali dengan larutan CNS- dengan memakai indikator Fe3+

[21].

Ag+ + Cl- → AgCl

Ag+ + CNS- → AgCNS

Fe3+ + CNS- → Ag(CNS)2+

AgCNS lebih sukar larut dari AgCl, maka dipisahkan dari filtrat secara

kuantitatif, kemudian baru dititrasi sampai titik akhir (merah). Cara ini dapat

dipakai dalam suasana asam serta dapat pula untuk penentuan iodida dan tiosianat

[21].

Titrasi pengendapan adalah golongan titrasi dimana hasil tirasinya merupakan

endapan atau garam yang sukar larut. Prinsip dasarnya adalah reaksi pengendapan

yang cepat mencapai kesetimbangan. Pada setiap penambahan titrasi tidak

ada pengotor yang mengganggu dan diperlukan indikator untuk melihat titik akhir

titrasi [21].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10

2.4 Validasi Metode Analisis

Validasi metode menurut United States Pharmacopeia (USP) dilakukan

untuk menjamin bahwa metode analisis akurat, spesifik, reprodusibel, dan tahan

pada kisaran analit yang akan dianalisis [11].

Suatu metode analisis harus divalidasi untuk melakukan verifikasi bahwa

parameter-parameter kinerjanya cukup mampu untuk mengatasi problem analisis,

karenanya suatu metode analisis harus divalidasi, ketika:

1. Metode baru dikembangkan untuk mengatasi problem analisis tertentu;

2. Metode yang sudah baku direvisi untuk menyesuaikan perkembangan atau

karena munculnya suatu problem yang mengarahkan bahwa metode baku

tersebut harus direvisi;

3. Penjaminan mutu yang mengindikasikan bahwa metode baku telah berubah

seiring dengan berjalannya waktu;

4. Metode baku digunakan di laboratorium yang berbeda, dikerjakan oleh analis

yang berbeda, atau dikerjakan dengan alat yang berbeda;

5. Untuk mendemonstrasikan kesetaraan antar 2 metode, seperti antara metode

baru dan metode baku [11].

Menurut ICH (International Conference on Harmanization) membagi

karateristik validasi metode menjadi 9 langkah yaitu:

1. Akurasi

Akurasi merupakan ketelitian metode analisis atau kedekatan antara nilai

terukur dengan nilai yang diterima baik nilai konvensi, nilai sebenarnya, atau nilai

rujukan. Akurasi diukur sebagai banyaknya analit yang diperoleh kembali pada

suatu pengukuran dengan melakukan spiking pada suatu sampel. Untuk pengujian

senyawa obat, akurasi diperoleh dengan membandingkan hasil pengukuran

dengan bahan rujukan standar (Standard Reference Material, SRM) [11].

Untuk mendokumentasikan akurasi, ICH merekomendasikan pengumpulan

data 9 kali penetapan kadar dengan 3 konsentrasi yang berbeda (misal 3

konsentrasi dengan 3 kali replikasi). Data harus dilaporkan sebagai persentase

perolehan kembali [11].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11

2. Presisi

Presisi merupakan ukuran keterulangan metode analisis dan biasanya

diekspresikan sebagai simpangan baku relatif dari sejumlah sampel yang berbeda

signifikan secara statistik [11]. Sesuai dengan ICH, presisi harus dilakukan pada 3

tingkatan yang berbeda yaitu;

a. Keterulangan (repeability), yaitu ketepatan (precision) pada kondisi

percobaan yang sama (berulang) baik orangnya, peralatannya, tempatnya,

maupun waktunya;

b. Presisi antara (intermediate precision), yaitu ketepatan (precision) pada

kondisi percobaan yang berbeda baik orangnya, peralatannya, tempatnya,

maupun waktunya;

c. Ketertiruan (reproducibility) merujuk pada hasil-hasil dari laboratorium yang

lain [11].

Presisi seringkali diekspresikan dengan standar deviasi atau standar deviasi

relative (RSD) dari serangkaian data. Data untuk menguji presisi dikumpulkan

sebagai kajian-kajian lain yang berkaiatan dengan presisi linearitas atau akurasi.

Biasanya replikasi 6-15 kali dilakukan pada sampel tunggal untuk setiap

konsentrasi [11].

3. Batas deteksi (Limit of Detection, LoD)

Batas deteksi didefinisikan sebagai konsentrasi analit terendah dalam sampel

yang masih dapat dideteksi, meskipun tidak selalu dapat dikuantifikasi. LoD

merupakan batas uji yang secara spesifik menyatakan apakah analit di atas atau di

bawah nilai tertentu. Defenisi yang paling umum digunakan dalam kimia analisis

adalah bahwa batas deteksi merupakan kadar analit yang memberikan respon

sebesar blanko ditambah dengan 3 simpangan baku blanko [11].

LoD seringkali diekspresikan sebagai suatu konsentrasi pada rasio signal

terhadap derau (signal to noise ratio) yang biasanya rasionya 2 atau 3 dibading 1.

ICH mengenalkan metode signal to noise ratio ini, meskipun demikian ICH juga

menggunakan 2 metode pilihan lain untuk menentukan LoD, yaitu metode non

instrumental visual dan dengan metode perhitungan. Metode non instrumental

visual digunakan pada teknik kromatografi lapis tipis dan pada metode titrimetri

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12

[11]. LoD juga dapat menghitung berdasarkan pada standar deviasi (SD) respon

dan kemiringan( slope, S) kurva baku pada level yang mendekati LoD sesuai

dengan rumus:

LoD = 3,3 (𝑆𝐷𝑆

) (1-1)

Standar deviasi respon dapat ditentukan berdasarkan pada standar deviasi

blanko, pada standar deviasi residual dari garis regresi, atau standar deviasi

intersep y pada garis regresi [11].

4. Batas kuantifikasi (Limit of Quantification, LoQ)

Batas kuantifikasi didefinisikan sebagai konsentrasi analit terendah dalam

sampel yang dapat ditentukan dengan presisi dan akurasi yang padat diterima pada

kondisi operasional metode yang digunakan. Sebagaimana LoD, LoQ juga

diekspresikan sebagai konsentrasi (dengan akurasi dan presisi juga dilaporkan).

Kadang-kadang rasio signal to noise ratio 10 : 1 digunakan untuk menentukan

LoQ. Perhitungan LoQ dengan rasio signal to noise ratio merupakan aturan

umum, meskipun demikian perlu diingat bahwa LoQ merupakan suatu kompromi

antara konsentrasi dengan presisi dan akurasi yang dipersyaratkan. Jadi, jika

konsentrasi LoQ menurun maka presisi juga akan menurun. Jika presisi tinggi

dipersyaratkan, maka konsentrasi LoQ yang lebih tinggi yang dilaporkan [11].

5. Spesifisitas

Spesifisitas adalah kemampuan untuk mengukur analit yang dituju secara

tepat dan spesifik dengan adanya kemponen-komponen lain dalam matriks sampel

seperti ketidakmurnian, produk degradasi, dan komponen matriks [11]. ICH

membagi spesifisitas dalam 2 kategori, yaitu:

a. Uji identifikasi, spesifisitas ditunjukkan dengan kemampuan suatu metode

analis untuk membedakan antar senyawa yang mempunyai struktur molekul

yang hampir sama;

b. Uji kemurnian atau pengukuran, spesifisitas ditunjukkan oleh daya pisah 2

senyawa yang berdekatan (sebagaimana dalam kromatografi). Senyawa-

senyawa tersebut biasanya adalah komponen utama atau komponen aktif dan

atau suatu pengotor. Jika dalam suatu uji terdapat pengotor maka metode uji

harus tidak berpengaruh dengan adanya pengotor ini [11].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

13

6. Linearitas

Linearitas merupakan kemampuan suatu metode untuk memperoleh hasil-

hasil uji secara langsung proposional dengan konsentrasi analit pada kisaran yang

diberikan. Linearitas suatu metode merupakan ukuran seberapa baik kurva

kalibrasi yang menghubungkan respon (y) dengan konsentrasi (x). Linearitas

dapat diukur dengan melakukan pengukuran tunggal pada konsentrasi yang

berbeda-beda. Data yang diperoleh selanjutnya dapat ditentukan kemiringan

(slope), intersep, dan koefisien korelasinya [11].

7. Kisaran (range)

Kisaran suatu metode didefenisikan sebagai konsentrasi terendah dan

tertinggi yang mana suatu metode menunjukkan akurasi, presisi, dan linearitas

yang mencukupi. Kisaran-kisaran konsentrasi yang diuji tergantung pada jenis

metode dan kegunaannya. Untuk pengujian komponen utama, maka konsentrasi

baku harus diukur didekat atau sama dengan konsentrasi kandungan analit yang

diharapkan [11].

8. Ketahanan

Ketahanan merupakan kapasitas metode untuk tetap tidak terpengaruh oleh

adanya variasi parameter metode yang kecil. Ketahanan dievaluasi dengan

melakukan variasi parameter-parameter metode seperti persentase pelarut organik,

kekuatan ionik, suhu dan sebagainya. Suatu praktik yang baik untuk mengevaluasi

ketahanan suatu metode adalah dengan menvariasi parameter-parameter penting

dalam suatu metode secara sistematis lalu mengukur pengaruhnya pada pemisahan

[11].

9. Kesesuaian sistem

Sebelum melakukan analisis setiap hari, seorang analis harus memastikan

bahwa sistem dan prosedur yang digunakan harus mampu memberikan data yang

dapat diterima. Hal ini dapat dilakukan dengan percobaan kesesuaian system yang

didefenisikan sebagai serangkaian uji untuk menjamin bahwa metode tersebut

dapat menghasilkan akurasi dan presisi yang dapat diterima. Persyaratan-

persyaratan kesesuaian sistem biasanya dilakukan setelah dilakukannya

pengembangan metode dan validasi metode [11].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

14

2.5 Kromatografi Lapis Tipis (KLT)

Kromatografi Lapis Tipis adalah metode pemisahan yang dilengkapi plat tipis

penyerap dan media selektif yang digunakan sebagai pembawa. Teknik ini

dikembangkan pertama kali tahun 1938 oleh Ismailoff dan Scharaiber [17].

Teknik standar dalam melaksanakan pemisahan dengan KLT adalah sebagai

berikut. Pertama kali lapisan tipis adsorben dibuat pada permukaan plat kaca

dengan ukuran dan tebal plat bervariasi, tergantung penggunaanya. Larutan

campuran senyawa yang akan dipisahkan diteteskan pada kira-kira 1,5 cm dari

bagian bawah plat tersebut dengan menggunakan pipet mikro atau pada

permukaan plat kaca dengan ukuran dan tebal plat bervariasi, tergantung

penggunaanya. Larutan campuran senyawa yang akan dipisahkan diteteskan pada

kira-kira 1,5 cm dari bagian bawah plat tersebut dengan menggunakan pipet mikro

atau syringe. Zat pelarut yang terdapat pada sampel yang akan diteteskan tersebut

dikembangkan dengan mencelupkannya pada tangki yang berisi campuran zat

pelarut (eluen). Tinggi eluen dalam tangki harus lebih rendah dari letak spot

sampel pada plat kromatografi. Dengan pengembangan tersebut masing-masing

komponen senyawa dalam sampel akan bergerak ke atas dengan kecepatan yang

berbeda-beda [17].

Komponen yang terdapat dalam campuran akan terpisah karena terbawa oleh

aliran pelarut. Perbedaan interaksi komponen sampel dengan fasa diam

menyebabkan perbedaan waktu tambat. Perbedaan waktu tambat menyebabkan

perbedaan kecepatan migrasi komponen dan perbedaan kecepatan migrasi

komponen yang menyebabkan pemisahan komponen [17].

2.5.1 Fasa Diam

Fasa diam pada KLT berupa plat tipis (adsorben) yang ditebarkan pada suatu

plat, yang berfungsi sebagai permukaan penyerap. Fasa diam yang umum

digunakan adalah padatan dengan kehalusan dan polaritas tertentu. Kepolaran fasa

diam harus disesuaikan dengan polaritas analit yang akan dipisahkan [17].

Macam-macam fasa diam diantaranya silika gel, alumina, kieselguhr (tanah

diatom) dan selulosa. Dari keempat jenis fasa diam tersebut yang paling banyak

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

15

dipakai adalah silika gel yang terbagi atas dua jenis, yaitu silika gel G yang

mengandung 13 % kalium sulfat dan silika gel PF yang ditemukan belakangan ini

yang dibuat sedemikian rupa sehingga senyawa organik yang terikat pada plat ini

dapat mengadakan fluoresensi, sehingga visualisasinya dapat dikerjakan dengan

menempatkan plat yang telah dikembangkan di dalam ruangan gelap atau dengan

sinar ultraviolet yang bergelombang pendek [17].

2.5.2 Fasa Gerak

Fasa gerak dalam KLT adalah suatu cairan baik pelarut organik atau non

organik, baik dalam bentuk campuran maupun pelarut murni yang digunakan

untuk mengelusikan komponen sampel. Campuran pelarut dianjurkan hanya

dipakai satu kali pengembangan saja sebab susunannya mudah berubah akibat

salah satu komponennya menguap [17].

Faktor yang perlu diperhatikan dalam pemilihan fasa gerak antara lain harus

mempunyai sifat mengalir yang tinggi, kemurnian yang tinggi, kelarutan, polaritas

dan pengaruh sifat adsorben yang digunakan. Fasa gerak harus mudah melarutkan

sampel campuran pada waktu pemisahan dilakukan, tetapi tidak bereaksi dengan

adsorben [17].

2.5.3 Penotolan

Sampel yang merupakan campuran senyawa yang akan dipisahkan, dilarutkan

dalam pelarut yang mudah menguap, misalnya kloroform atau zat pelarut lain

yang serupa, yang mempunyai titik didih antara 50-100oC. Larutan sampel

tersebut diteteskan pada plat menggunakan pipet mikro atau syringe. Jumlah

sampel yang harus diusahakan sekecil mungkin dengan meneteskan berulang kali,

dengan dibiarkan mengering sebelum tetesan berikutnya dikerjakan [17].

2.5.4 Pengembangan

Pengembangan dilakukan dengan mencelupkan dasar plat KLT yang telah

dideteksi pada sampel dalam sistem pelarut. Pemilihan sistem pelarut yang

dipakai didasarkan atas prinsip like dissolves like, yang berarti untuk memisahkan

sampel yang bersifat non polar digunakan sistem pelarut yang bersifat non polar

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

16

juga [17]. Proses pengembangan akan lebih baik bila ruangan pengembangan

tersebut telah jenuh dengan uap sistem pelarut, terdapat 2 macam teknik elusi

yang umum dikenal, yaitu:

1. Teknik Elusi Menaik (ascending)

Pada teknik ini fasa gerak akan bergerak kearah dengan gaya kapiler melalui

lapisan adsorben yang diletakkan miring. Teknik elusi ini sederhana dan

peralatan tersedia secara komersial sehingga lebih banyak digunakan [17].

2. Teknik Elusi Menurun (descending)

Pada teknik ini pelarut ke bawah melalui lapisan adsorben yang diletakkan

vertikal dengan perantara kertas saring. Biasanya digunakan untuk senyawa

yang lambat gerakannya. Teknik ini menggunakan peralatan yang kompleks

sehingga jarang digunakan dalam KLT [17].

2.5.5 Visualisasi

Visualisasi dimaksudkan untuk melihat komponen penyusun yang sudah

terpisah setelah proses pengembangan [17]. Visualisasi dapat dikerjakan dengan 2

cara, yaitu:

1. Visualisasi sacara kimia

Dengan pereaksi penampak noda yang khas untuk setiap senyawa. Pereaksi

ini disemprotkan pada plat tipis, sehingga warna tertentu dapat terlihat secara

visual [17].

2. Visualisasi secara fisika

Dengan pengamatan bercak menggunakan sinar ultra violet. Pengamatan

dapat terjadi karena fasa diam pada plat KLT mengandung indikator

fluorosensi yaitu senyawa yang dapat memancarkan sinar radiasi energi (sinar

tampak pada panjang gelombang 400-800 nm). Ketika menyerap energi yang

lebih rendah, maka plat akan berwarna apabila disinari pada panjang

gelombang yang tepat. Noda pada plat akan timbul sebagai pemadaman

fluorosensi. Indikator yang ditambahkan hanya sekitar 1 % dan pada

umumnya tidak ikut berperan dalam proses pemisahan senyawa [17].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

17

2.5.6 Faktor Retardasi (Rf)

Faktor retardasi (Rf) menyatakan perbandingan jarak bercak dengan jarak

rambat eluen [17].

Rf = Jarak yang ditempuh substansi

Jarak yang ditempuh oleh pelarut (1-2)

Nilai Rf berkisar pada rentang 0-1. Suatu senyawa dikatakan identik dengan

standarnya jika Rf senyawa tersebut sama atau mendekati Rf standar. Semakin

besar nilai Rf dari sampel maka semakin besar pula jarak bergeraknya senyawa

tersebut pada plat kromatografi lapis tipis. Saat membandingkan dua sampel yang

berbeda di bawah kondisi kromatografi yang sama, nilai Rf akan besar bila

senyawa tersebut kurang polar dan berinteraksi dengan adsorben polar dari plat

kromatografi lapis tipis [17].

2.5.7 Keunggulan KLT

Senyawa-senyawa yang tidak mudah menguap serta terlalu labil untuk

kromatografi cair dapat dianalisis dengan KLT. KLT dapat pula untuk

pemeriksaan adanya zat pengotor dalam pelarut dan cocok digunakan bagi ahli

kimia forensik untuk melakukan berbagai macam pemisahan. Proses KLT relatif

lebih singkat dibandingkan kromatografi kertas. Preparasi sampel KLT lebih

sederhana dan relatif murah [17].

2.5.8 Gangguan Pada Kromatografi Lapis Tipis

Noda atau bercak yang dihasilkan pada KLT tidak selalu bulat seperti yang

diharapkan [17]. Hal-hal yang mungkin terjadi pada visualisasi KLT adalah:

1. Pengekoran (Tailing)

Pengekoran adalah bentuk noda yang tidak bulat (berekor) dapat disebabkan

oleh pemisahan yang tidak sempurna, ketidakjenuhan chamber pada saat elusi

(fasa gerak yang segera menguap), ketidaktepatan dalam memilih fasa gerak

dan fasa diam [17].

2. Fronting

Fronting adalah timbulnya garis depan pelarut yang tidak rata pada lempeng

KLT. Hal ini disebabkan oleh suhu pada lapisan adsorben pada saat elusi

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

18

tidak sama, sehingga aliran pelarut pergerakannya tidak sama pada lapisan

adsorben, dan fasa gerak yang digunakan tidak sesuai dengan komponen

sampel [17].

2.6 Gas Chromathography-Mass Spectrometer (GC-MS)

Gas chromathography (GC) adalah metode pemisahan yang digunakan untuk

menganalisis senyawa yang mudah menguap atau senyawa yang mudah diuapkan.

Senyawa yang mudah terdegradasi oleh panas tidak dapat dianalisis dengan

metode ini. Mass Spectrometer (MS) adalah suatu metode analisis instrumental

yang dipakai untuk identifikasi dan penentuan struktur dari komponen sampel

dengan cara menunjukkan massa relatif dari molekul komponen dan massa relatif

hasil pecahannya [8].

Gas Chromathography-Mass Spectrometer merupakan gabungan metode

analisis antara GC dan MS. Dalam hal ini GC hanya berfungsi sebagai sarana

pemisah tanpa dilengkapi dengan detektor sebagaimana GC pada umumnya, tetapi

yang berfungsi sebagai detektornya adalah MS. Kemampuan dan aturan

pemisahannya akan mengikuti aturan pada GC, demikian pula aturan fragmentasi

dan pola spektrum massa akan mengikuti aturan MS. Dengan adanya gabungan

kedua metode tersebut akan memberikan keuntungan yang lebih baik karena

senyawa yang telah terpisahkan oleh GC dapat langsung dideteksi oleh MS.

Detektor MS untuk kromatografi gas mempunyai beberapa keuntungan, antara

lain yaitu penggunaan senyawa yang telah diketahui isotopnya sebagai standar

meningkatkan ketelitian analisis serta pada resolusi tinggi dapat menentukan

komposisi dasar dari senyawa yang dianalisis. Dengan adanya penggabungan

kedua alat tersebut, maka GC-MS mampu memisahkan komponen-komponen

dalam suatu analit sekaligus menentukan jenis komponen tersebut melalui

spektrum massanya [8]. Berikut adalah instrumentasi komponen GC-MS:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

19

Gambar 2.4 Instrumentasi Kromatografi Gas-Spektrometer Massa

(Sumber: [10])

Prinsip kerja GC-MS adalah sampel yang berupa cairan diinjeksikan ke

dalam injektor kemudian diuapkan. Sampel yang berbentuk uap dibawa oleh gas

pembawa menuju kolom untuk proses pemisahan. Setelah terpisah, masing-

masing komponen akan melalui ruang pengion dan dibombardir oleh elektron

sehingga terjadi ionisasi. Fragmen-fragmen ion yang dihasilkan akan ditangkap

oleh detektor dan dihasilkan spektrum massa [8].

2.6.1 Komponen Gas Chromathography-Mass Spectrometer (GC-MS)

Pada prinsipnya kromatografi gas-spektrometri massa terdiri dari 4 komponen

utama yaitu:

1. Gas Chromathography

Prinsip mekanisme kromatografi gas adalah cuplikan diinjeksikan ke dalam

injektor kemudian diuapkan hingga cuplikan berubah menjadi uap atau gas.

Cuplikan yang berbentuk gas dibawa oleh gas pembawa dengan laju alir yang

konstan masuk dalam kolom pemisah. Komponen-komponen sampel akan

terpisah pada saat melewati kolom karena adanya perbedaan daya adsorpsi fasa

diam terhadap komponen-komponen sampel. Komponen yang sudah terpisah akan

didorong oleh fasa gerak untuk bergerak di sepanjang kolom berupa pita-pita [8].

Setelah sampel dipisahkan menjadi komponen-komponennya, masing-masing

komponen tersebut akan keluar dari kolom bersama fasa gerak. Konsentrasi

komponen tersebut dapat diukur dengan suatu detektor yang akan menghasilkan

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

20

sinyal dan dikirim ke pencatat. Komponen-komponen dari sampel yang telah

terpisahkan akan menghasilkan kurva-kurva karena masing-masing komponen

tersebut ditahan pada kolom dalam waktu berbeda-beda. Lamanya waktu suatu

komponen ditahan oleh kolom adsorpsi merupakan ciri khas komponen yang

disebut sebagai waktu retensi atau waktu tambat [8].

Untuk analisis kualitatif secara kromatografi gas, parameter hasil pemisahan

yang digunakan adalah waktu retensi. Waktu retensi sejak penyuntikan hingga

terbentuknya puncak maksimum, sifat ini merupakan ciri khas cuplikan dan fasa

cair pada suhu tertentu. Dengan menggunakan aliran yang tepat dan pengendalian

suhu, waktu retensi dapat terulang dalam batas 1% dan dapat digunakan untuk

mengidentifikasi tiap puncak. Beberapa senyawa mungkin mempunyai waktu

retensi yang sama atau berdekatan, tetapi tiap senyawa hanya mempunyai satu

waktu retensi saja [8]. Pada kromatografi gas, pada umumnya ada 5 komponen

utama yaitu:

a. Gas Pembawa

Fungsi utama gas pembawa adalah untuk memindahkan analit dari injektor

menuju detektor. Syarat mutlak gas pembawa pada kromatografi gas adalah

lembam dari segi kimia dan mempunyai kemurnian yang tinggi. Paling

banyak digunakan sebagai gas pembawa adalah helium, argon, nitrogen, atau

campuran argon dan metana. Aliran gas pembawa ini harus tetap selama

operasional dan laju aliran gas sebelum masuk ke kolom bersama uap sampel

diatur oleh sebuah pengatur tekanan yang dilengkapi dengan meter tekanan

[8].

b. Gerbang Suntik

Sampel yang dapat dianalisis dengan metode kromatografi gas pada

umumnya berbentuk cairan. Akan tetapi, sampel berbentuk padat dan gas

juga dapat dianalisis dengan memakai sistem pemasuk sampel yang khusus.

Sampel berbentuk cair yang telah dipreparasi diinjeksikan ke dalam gerbang

udara. Volume yang diinjenksikan bervariasi mulai dari 0,01-20 µL. pada

gerbang suntik yang terpenting adalah program temperatur. Pengaturan

temperatur pada gerbang suntik harus di atas suhu titik didih komponen yang

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

21

terkandung dalam cuplikan, biasanya diatur sampai 50 oC di atas titik didih

komponen [18]. Apabila temperatur terlalu tinggi komponen cepat menguap,

tetapi dapat menyebabkan terjadinya penguraian komponen. Begitu juga

sebaliknya, apabila temperatur di bawah titik didih komponen dalam cuplikan

dapat menyebabkan pengendapan / penumpukan pada gerbang suntik.

Analisis senyawa yang mudah menguap atau yang mempunyai titik didih

yang rendah misalnya senyawa ester / eter, maka gerbang suntik kromatografi

gas dapat dilengkapi dengan head space dan autosampler [8].

c. Termostat Oven

Termostat oven berfungsi untuk mengatur temperatur kolom. Pengaturan

kolom pada kromatografi gas sangat penting sebab pemisahan komponen

terjadi di dalam kolom, yang sangat dipengaruhi oleh temperatur di dalam

oven [8].

d. Kolom

Kolom merupakan bagian yang sangat penting dalam kromatografi gas sebab

pemisahan terjadi di dalam kolom. Efesiensi kolom dalam kromatografi

secara umum berkaitan dengan lamanya waktu komponen atau molekul yang

dianalisis berada dalam kolom yang dikenal dengan waktu tambat [8]. Syarat

kolom yang baik adalah:

1. Tidak mudah menguap;

2. Stabil pada pemanasan;

3. Lembam; dan

4. Tetapan fisik diketahui [8].

Pengaturan temperatur kolom tergantung pada komponen yang ada pada

cuplikan. Apabila cuplikan mengandung beberapa komponen analit yang

memiliki rentang titik didih lebar, sebaiknya menggunakan temperatur

terprogram. Sedangkan apabila cuplikan hanya mengandung satu komponen

analit, maka cukup dengan pengaturan stabilitas suhu yang cukup

memisahkan analit dari komponen lain dalam cuplikan dengan waktu yang

tidak terlalu lama. Pengaturan temperatur kolom tidak boleh melebihi

temperatur maksimum yang disyaratkan pada ketentuan jenis kolom yang

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

22

digunakan, karena dapat menyebabkan column bleeding dan kerusakan pada

fase diam. Secara umum kolom kromatografi gas terbagi atas 2 jenis, yaitu

kolom terpaking (packed column) dan kolom kapiler (capillary column).

Kolom terpaking terbuat dari gelas atau logam yang tahan karat atau dari

tembaga, alumunium dan nikel. Panjang kolom jenis ini 2-3 m dengan

diameter dalam 1,5 cm sedangkan diameter kolom kapiler adalah 0,3-0,5 mm

dengan panjang 25-60 m. fase diamnya berupa cairan tipis yang melapisi

dinding bagian dalam pipa tersebut. Kolom kapiler lebih banyak digunakan

saat ini karena menghasilkan resolusi atau daya pisah yang baik. Penentuan

jenis fase diam yang berupa cairan tergantung pada aplikasi tingkat kepolaran

analit yang dianalisis [8].

e. Detektor

Ciri detektor yang dikehendaki adalah kepekaan tinggi, kelinearan

tanggapannya lebar, tanggap terhadap semua jenis senyawa, kuat, tidak peka

terhadap perubahan aliran, suhu, dan harganya murah. Pada kromatografi gas

spektrometer massa, spektrometer massa merupakan detektor dari

kromatografi gas [8].

2. Interface

Interface adalah bagian yang menghubungkan antara kromatografi gas

dengan spektrometer massa pada kondisi hampa udara yang tinggi. Tujuan utama

dari interface adalah menghilangakan gas pembawa tanpa menghilangkan analit.

Interface yang ideal dapat memindahkan analit secara kuantitatif, mengurangi

tekanan dan laju alir ke suatu tingkat yang dapat ditangani oleh spektrum massa

[8].

3. Mass Spectrometer

Prinsip kerja dari spektrometri massa adalah sampel diuapkan dalam keadaan

vakum kemudian dialirkan menuju ruang pengion. Di ruang pengion sampel

ditembak dengan arus partikel berenergi tinggi menghasilkan ion dengan

kelebihan energi (radikal ion) yang bisa memecah dan tidak bisa memecah. Ion

yang bisa memecah disebut ion induk (parent ion), ion induk akan memecah

menjadi ion positif, negatif dan pecahan yang netral. Ion negatif akan tertarik ke

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

23

anoda untuk dinetralkan dan dihisap oleh pompa vakum bersama-sama dengan

fragmen netral. Sedangkan partikel bermuatan positif menuju ke tabung

analisator, partikel-partikel ini dibelokkan oleh medan magnet sehingga

lintasannya melengkung [8].

Dalam spektrometer massa, hanya ion-ion positif yang terdeteksi oleh

spektrometer dan dipresentasikan sebagai tabel atau grafik yang memuat puncak

m/z (massa/muatan) ion-ion yang intensitasnya tergantung pada kelimpahan

relatif ion tersebut. Puncak spektrum tertinggi disebut sebagai base peak yang

intensitasnya dianggap 100 %, sedangkan puncak-puncak dengan intensitas dari

relatif dari berbagai nilai m/z dinamakan spektrum massa dan untuk setiap

senyawa sifatnya sangat spesifik. Pecahnya suatu ion-ion atau molekul menjadi

fragmen-fragmen bergantung pada kerangka karbon dan gugus fungsional yang

ada. Oleh karena itu struktur dan massa fragmen memberikan petunjuk mengenai

struktur molekul induknya [8].

4. Sistem Pengolah Data

Teknologi komputer sangat diperlukan untuk harmonisasi bekerjanya

instrumen terpadu seperti GC-MS, dalam pengolahan atau penyuguhan data

analisis. Selain itu, komputer juga berperan sebagai perangkat lunak yang

menyimpan data analisis standar SRM (Standard Reference Material) sebagai

pembanding terhadap data analisis analit hasil penentuan. Koleksi data analisis

SRM yang ada pada perangkat lunak dikenal sebagai Standard Library Spectra.

Identifikasi analit terhadap Standard Library Spectra dinyatakan dengan persen

kemiripan dan keduanya dinyatakan identik jika komputer menilai persen

keduanya diatas 90 % [8].

2.6.2 Fragmentasi

Di ruang pengion sampel ditembak dengan arus partikel berenergi tinggi

menghasilkan ion dengan kelebihan energi (ion radikal) yang bisa memecah dan

tidak bisa memecah. Ion yang bisa memecah disebut ion induk (parent ion), ion

induk akan terfragmen menjadi ion positif, negatif dan fragmen netral. Ion negatif

akan tertarik ke anoda untuk dinetralkan dan dihisap oleh pompa vakum bersama-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

24

sama dengan fragmen netral. Sedangkan partikel bermuatan positif menuju ke

tabung analisator, partikel-partikel ini dibelokkan oleh medan magnet sehingga

lintasannya melengkung [8]. Pada awalnya, ion radikal bergetar karena tidak

stabil sehingga dengan adanya fragmentasi akan menyebabkan ion menjadi lebih

stabil dan akhirnya ion induk bisa memecah [16]. Berikut ini adalah urutan ion

yang mudah mengalami fragmentasi:

CH3+ < RCH2

+ < R2CH+ < R3C+ < CH2=CH-CH2+ < C6H5 –CH2

+ [16]

Metamfetamin yang mempunyai massa molekul relatif 149,23 dengan

struktur pada gambar 2.6 mengalami fragmentasi sebagai berikut:

Gambar 2.5 Fragmen Metamfetamina

Metamfetamin mengalami fragmentasi sesuai dengan gambar 2.6, dengan

spektrum utama yaitu 148, 91 dan 58 sebagai base peak (puncak tertinggi).

Gambar 2.6 Spektrum Massa Metamfetamina

Sumber: [19]

Dibawah ini merupakan tabel yang memuat massa beberapa molekul yang

hilang dalam fragmentasi baik itu ion radikal maupun fragmen netral.

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 1500

2000

4000

6000

8000

m/ z-->

Abundanc e

Sc an 50 (1 .264 min ): JAKBAR 107.D \ data .ms58.1

91.0

44.1 73.0 134.1115.0 147.0104.0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 1500

2000

4000

6000

8000

m/ z-->

Abundanc e

# 45399: Benzeneethanamine, N ,.a lpha.-d imethyl- $$ Phenethylamine , N ,.a lpha.-d imethyl- $$ D eoxyephedrine $$ Ephedrine , deoxy- $$ 2-M ethylamino-1 -phenylp ropane $$ Anadrex $$ D esoxyephedrine $$ D esoxyn $$ M ethamphetamine $$ M ethedrine $$ M ethylamphetamine $$58 .0

91 .030 .0 42 .0 134.077 .0 115.015 .0 103.0 148.0

91

CH3

CH3

HN

58

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

25

Tabel 2.1 Daftar Jumlah Massa yang Hilang Jumlah

Massa

[1]

Ion Radikal dan Fragmen

Netral yang Hilang

[2]

Keterangan

[3]

1 H• Lebih banyak terdapat pada ion dalam senyawa amina dan aldehid

15 CH3• Mudah hilang pada karbon

kuartener 17 OH• or NH3 18 H2O Mudah hilang pada alkohol

sekunder dan tersier 19/20 F•/HF Fluorida

28 CO Keton atau asam 29 C2H5

• 30 CH2O Senyawa aromatik metileter 31 CH3O• Metil ester 31 CH3NH2 Amina sekunder 32 CH3OH Metil ester 33 H2O + CH3

35/36 Cl•/HCl Klorida 42 CH2=C=O Asetat 43 C3H7

• Mudah hilang pada kelompok isopropyl

43 CH3CO• Metil keton atau asetat 43 CO + CH3

• 44 CO2 Ester 45 CO2H• Asam karboksilat 46 CO + H2O 57 C4H9

• 60 CH3COOH Asetat 73 (CH3)3Si• Trimetisilil eter 90 (CH3)3SiOH Trimetisilil eter

Sumber: [16]

2.6.3 Teknik Analisis

2.6.3.1 Teknik Multiple Ion Monitoring (MIM) atau SCAN

Dengan menggunakan teknik MIM, didapatkan hasil Total Ion

Chromatogram (TIC), dengan absis sebagai waktu tambat sedangkan ordinatnya

merupakan limpahan relatif (abundance) ion molekulnya. Masing-masing

kromatogram menghasilkan spektrum massa suatu senyawa yang dianalisis dan

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

26

dapat dibandingkan dengan data spektrum massa standar yang ada pada data

pustaka. Analisis dengan teknik MIM memerlukan senyawa yang memiliki kadar

relatif besar, karena molekul senyawa yang terfragmentasi memerlukan adanya

sisa ion molekul yang utuh. Hal ini diperlukan untuk mendapatkan kemiripan

senyawa yang lebih besar dari 90 % dengan senyawa yang ada pada data pustaka

[16].

2.6.3.2 Teknik Selected Ion Monitoring (SIM)

GC-MS dengan teknik SIM didapatkan dari hasil TIC dengan spektrum

massa suatu komponen yang mempunyai puncak-puncak fragmen secara

keseluruhan, yang akan diseleksi puncak fragmen ion molekul (m/z) secara

selektif berdasarkan kelimpahannya. Hasilnya akan diperoleh 3 puncak fragmen

ion molekul (m/z) yang mempunyai kelimpahan tinggi. Teknik SIM akan

menghasilkan data puncak yang lebih tajam dan selektif sehingga akan

meningkatkan kepekaan detektor. Oleh karena itu, teknik SIM dapat digunakan

untuk analisis dengan kadar yang kecil dan sangat bermanfaat untuk pengukuran

kuantitatif suatu komponen di dalam sampel yang mengandung banyak campuran

senyawa [16].