ELEKTRODA BERBASIS KARBON …repository.unair.ac.id/25776/1/MPK 64 - 12 Her e.pdf · 2.1 Kualitas...

SKRIPSI

ELEKTRODA BERBASIS KARBON

NANOPORI/MOLECULARLY IMPRINTED POLYMER

SEBAGAI SENSOR POTENSIOMETRI

FRUKTOSA DALAM MADU

AYU TIRANNY MARTHA HERDININGTYAS

DEPARTEMEN KIMIA

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS AIRLANGGA

2012

ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga

Skripsi ELEKTRODA BERBASIS KARBON NANOPORI/MOLECULARLY IMPRINTED POLYMER SEBAGAI SENSOR POTENSIOMETRI FRUKTOSA DALAM MADU

Ayu Tiranny M. Herdiningtyas

ELEKTRODA BERBASIS KARBON NANOPORI/MOLECULARLY

IMPRINTED POLYMER SEBAGAI SENSOR POTENSIOMETRI

FRUKTOSA DALAM MADU

SKRIPSI

Sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh

Gelar Sarjana Sains Bidang Kimia

Pada Fakultas Sains dan Teknologi

Universitas Airlangga

Disetujui oleh:

Pembimbing I,

Dr. Muji Harsini, M.Si

NIP. 19640502 198903 2 002

Pembimbing II,

Dr. Ir. Suyanto, M.Si

NIP. 19520217 198203 1 001




LEMBAR PENGESAHAN NASKAH SKRIPSI

Judul : ELEKTRODA BERBASIS KARBON NANOPORI/

MOLECULARLY IMPRINTED POLYMER SEBAGAI

SENSOR POTENSIOMETRI FRUKTOSA DALAM MADU

Penyusun : Ayu Tiranny Martha Herdiningtyas

NIM : 080810498

Tanggal Ujian : Selasa, 7 Agustus 2012

Disetujui oleh :

Pembimbing I,

Dr. Muji Harsini, M.Si

NIP. 19640502 198903 2 002

Pembimbing II,

Dr. Ir. Suyanto, M.Si

NIP. 19520217 198203 1 001

Mengetahui,

Ketua Departemen Kimia

Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Airlangga

Dr. Alfinda Novi Kristanti, DEA

NIP. 19671115 199102 2 001




PEDOMAN PENGGUNAAN SKRIPSI

Skripsi ini tidak dipublikasikan, namun tersedia di perpustakaan dalam

lingkungan Universitas Airlangga, diperkenankan untuk dipakai sebagai referensi

kepustakaan, tetapi pengutipan harus seizin penyusun dan harus menyebutkan

sumbernya sesuai kebiasaan ilmiah. Dokumen skripsi ini merupakan hak milik

Universitas Airlangga.




KATA PENGANTAR

Segala syukur dan pujian kepada Allah SWT, atas limpahan karunia,

nikmat, dan segala kemudahan sehingga selesailah skripsi yang berjudul

”Elektroda Berbasis Karbon Nanopori/Molecularly Imprinted Polymer

sebagai Sensor Potensiometri Fruktosa dalam Madu”. Skripsi ini dibuat untuk

memenuhi persyaratan akademis pendidikan dalam bidang Kimia Fakultas Sains

dan Teknologi Universitas Airlangga.

Terima kasih yang sebesar-besarnya penyusun sampaikan kepada pihak-

pihak yang telah memberikan segenap bimbingan, petunjuk, dan motivasi, karena

tanpanya, skripsi ini tidak akan pernah terwujud. Terima kasih penulis sampaikan

kepada:

1. Dr. Muji Harsini, M.Si selaku dosen pembimbing I yang telah

mencurahkan segenap perhatian, petunjuk, bimbingan, waktu dan tenaga

dalam penyusunan skripsi ini

2. Dr. Ir. Suyanto, M.Si selaku dosen pembimbing II yang telah memberikan

arahan dan ilmu dalam penyusunan skripsi ini

3. Dra. Aning Purwaningsih, M.Si selaku dosen wali, atas kesabaran, saran,

dukungan, serta motivasi kepada penulis,

4. Dr. Alfinda Novi Kristanti, DEA. selaku ketua Departemen Kimia yang

banyak memberikan kemudahan dalam pengumpulan naskah,

5. Prof. Ris. Dr. Gustan Pari, M.Si dari Pusat Penelitian dan Pengembangan

Hasil Hutan, Bogor, atas bantuan penyediaan karbon nanopori, kawat

perak dan sebagian bahan penelitian,

6. Rekan sepenelitian Aya, Asri, dan Pipit, atas kerjasama, kepedulian dan

diskusi,

7. Mas Rohadi dan Pak Giman, untuk pinjaman alat dan saran-saran yang

membantu skripsi ini,




8. Orangtua, keluarga dan teman-teman, untuk doa, dorongan semangat, dan

penghiburan, serta

9. Semua pihak yang tentunya tidak dapat disebutkan satu per satu.

Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih banyak kekurangan. Oleh

karena itu demi kesempurnaan skripsi ini, kritik dan saran yang membangun dari

pembaca sangat diharapkan.

Surabaya, Juli 2012

Ayu Tiranny M. H




Herdiningtyas, Ayu Tiranny M., 2012, ELEKTRODA BERBASIS KARBON

NANOPORI/MOLECULARLY IMPRINTED POLYMER SEBAGAI

SENSOR POTENSIOMETRI FRUKTOSA DALAM MADU. Skripsi ini

dibawah bimbingan Dr. Muji Harsini., M.Si dan Dr. Ir. Suyanto, M.Si,

Departemen Kimia, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Airlangga,

Surabaya

ABSTRAK

Telah dilakukan pembuatan dan karakterisasi elektroda selektif berbasis

karbon nanopori/molecularly imprinted polymer (MIP) untuk analisis fruktosa

dalam madu. Penelitian ini bertujuan mengetahui kondisi optimum dan kinerja

elektroda selektif berbasis karbon nanopori/MIP untuk analisis fruktosa dalam

madu dan kinerja elektroda selektif berbasis karbon nanopori/MIP. Pembuatan

MIP dilakukan dengan mencampurkan 0,2 mmol (0,03603 gram) fruktosa sebagai

template, 0,8 mmol (0,0688 gram) asam metakrilat sebagai monomer, dan 2,4

mmol (0,4757 gram) etilen glikol dimetakrilat sebagai crosslinker serta 1 mmol

(0,2422 gram) benzoil peroksida sebagai inisiator. Elektroda dibuat dengan

mencampurkan karbon nanopori, MIP dan parafin dengan perbandingan berturut-

turut 45:20:35. Dari penelitian diperoleh pH optimum larutan fruktosa sebesar

5,0-6,0, faktor Nernst sebesar 27,78 mV/dekade, jangkauan pengukuran sebesar

10-7

M-10-1

M. Konsentrasi terkecil fruktosa yang dapat diukur oleh elektroda

sebesar 4,71 x 10-8

M. Koefisien selektivitas dari larutan glukosa dan sukrosa

sebesar 2,48 x 10-5

dan 2,98 x 10-5

yang berarti adanya larutan tersebut tidak

mengganggu pengukuran. Elektroda ini memiliki akurasi pengukuran sebesar

90,83% untuk konsentrasi 10-4

M dan sebesar 102,35% untuk konsentrasi 10-2

M,

presisi dinyatakan dengan koefisien variasi sebesar 1,3267% untuk konsentrasi 10-

2M dan 1,2920% untuk konsentrasi 10

-4M serta diperoleh kadar fruktosa dalam

madu sebesar 29,80% b/b.

Kata kunci : fruktosa, molecularly imprinted polymer, potensiometri, karbon

nanopori




Herdiningtyas, Ayu Tiranny M., 2012, Electrode Based on Nanoporous

Carbon/Molecularly Imprinted Polymer as Potentiometric Sensor of

Fructose in Honey, This Bachelor Thesis is under guidance of Dr. Muji

Harsini., M.Si and Dr. Ir. Suyanto, M.Si, Departement of Chemistry, Faculty

of Science and Technology, Airlangga University, Surabaya

ABSTRACT

Selective electrode based on nanoporous carbon/molecularly imprinted

polymer (MIP) has been synthesized and characterized to analyze fructose in

honey. The purposes of the research are determining the optimum condition of

electrodes based on nanoporous carbon/MIP and the performance of the electrode.

Molecularly imprinted polymer (MIP) is synthesized by mixing 0,2 mmol

(0,03603 gram) of fructose as template, 0,8 mmol (0,0688 gram) of methacrilic

acid as monomer, 2,4 mmol (0,4757 gram) of ethylene glycol dimethacrylate as

crosslinker and a mmol of benzoil peroxide as initiator. The electrode is made by

mixing nanoporus carbon, MIP and paraffin at rasio 45:20:35. As the results,

optimum pH of fructose solution is 5,0-6,0, Nersnt factor is 27,78 mV/decade,

concentration range of the measurement is from 10-7

M to 10-1

M. Limit detection

of the electrode is 4,71 x 10-8

M. Selectivity coefficient of glucose and sucrose

solution are 2,48 x 10-5

and 2,98 x 10-5

which means these solution do not interfere

fructose measurement. Accuration of the electrode for 10-2

M and 10-4

M of

fructose concentration are 102,35% and 90,83% respectively. Precision, which is

expressed as coefficient of variation, valued 1,3267% and 1,2920% for 10-2

M and

10-4

M of fructose concentration. Analysis of fructose in honey solution is valued

29,80% w/w.

Key word : fructose, molecularly imprinted polymer, potentiometry, nanoporous

carbon




DAFTAR ISI

Halaman

HALAMAN JUDUL ...................................................................................... i

LEMBAR PERNYATAAN ........................................................................... ii

LEMBAR PENGESAHAN ........................................................................... iii

LEMBAR PEDOMAN PENGGUNAAN SKRIPSI .................................... iv

KATA PENGANTAR .................................................................................... v

ABSTRAK ...................................................................................................... vii

ABSTRACT .................................................................................................... viii

DAFTAR ISI ................................................................................................... ix

DAFTAR TABEL .......................................................................................... xii

DAFTAR GAMBAR ...................................................................................... xiii

DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................. xiv

BAB I PENDAHULUAN ............................................................................ 1

1.1 Latar Belakang ............................................................................. 1

1.2 Rumusan Masalah ........................................................................ 5

1.3 Tujuan Penelitian ......................................................................... 5

1.4 Manfaat Penelitian ....................................................................... 6

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ................................................................... 7

2.1 Fruktosa ....................................................................................... 7

2.2 Madu ............................................................................................ 8

2.3 Polimer ......................................................................................... 11

2.4 Molecularly Imprinting Polymer ................................................. 13

2.5 Potensiometri ............................................................................... 14

2.5.1 Tinjauan umum potensiometri ........................................ 14

2.5.2 Elektroda kerja dan pembanding..................................... 16

2.6 Elektroda Selektif Ion ................................................................. 17

2.7 Kinerja Elektroda ........................................................................ 18

2.7.1 Faktor Nerst .................................................................... 18

2.7.2 Batas deteksi ................................................................... 19

2.7.3 Jangkauan pengukuran .................................................... 20

2.7.4 Akurasi dan presisi .......................................................... 20

2.7.5 Koefisien selektifitas ....................................................... 20

2.8 Karbon Nanopori ........................................................................ 21

BAB III METODE PENELITIAN ............................................................... 23

3.1 Tempat dan Waktu Penelitian ...................................................... 23

3.2 Bahan dan Alat Penelitian............................................................ 23

3.2.1 Bahan penelitian .............................................................. 23




3.2.2 Alat penelitian ................................................................. 23

3.3 Prosedur Penelitian ...................................................................... 24

3.3.1 Diagram alir penelitian.................................................... 24

3.3.2 Pembuatan larutan induk fruktosa 10-1

M ....................... 25

3.3.3 Pembuatan larutan kerja fruktosa 10-2

-10-8

M ................ 25

3.3.4. Pembuatan larutan asam asetat 0,2 M ............................. 25

3.3.5 Pembuatan natrium asetat trihidrat 0,2 M ....................... 25

3.3.6 Pembuatan larutan buffer asetat ...................................... 26

3.3.7 Pembuatan larutan kalium hidrogen fosfat trihidrat

0,2 M.............................................................................. 26

3.3.8 Pembuatan larutan kalium dihidrogenfosfat 0,2 M ......... 27

3.3.9 Pembuatan larutan buffer fosfat ...................................... 27

3.4 Pembuatan larutan pengganggu .................................................. 28

3.4.1 Pembuatan larutan glukosa 10-3

M .................................. 28

3.4.2 Pembuatan larutan sukrosa 10-3

M .................................. 28

3.5 Pembuatan Molecularly Imprinted Polymer (MIP) ................... 28

3.6 Pembuatan/konstruksi badan elektroda pasta karbon

nanopori/MIP .............................................................................. 29

3.7 Optimasi elektroda ...................................................................... 30

3.7.1 Optimasi pH larutan fruktosa .......................................... 30

3.7.2 Optimasi komposisi elektroda ......................................... 31

3.7.3 Pembuatan kurva standar fruktosa .................................. 31

3.8 Penentuan parameter validasi...................................................... 32

3.8.1 Penentuan batas deteksi .................................................. 32

3.8.2 Faktor Nerst dan linearitas .............................................. 32

3.8.3 Penentuan koefisien variasi ............................................. 33

3.8.4 Penentuan persen recovery (% R) ................................... 34


3.8.6 Penentuan koefisien selektifitas ...................................... 35

3.9 Jadwal dan Anggaran Penelitian .................................................. 36

3.9.1 Waktu penelitian ............................................................. 36

3.9.2 Anggaran dana penelitian................................................ 36

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ....................................................... 37

4.1 Hasil Pembuatan Molecularly Imprinted Polymer (MIP)............ 37

4.2 Hasil Pembuatan Polimer Kontrol ............................................... 40

4.3 Karakterisasi Molecularly Imprinted Polymer (MIP) dan

Polimer Kontrol .......................................................................... 40

4.4 Optimasi Elektroda ...................................................................... 44

4.4.1 Optimasi komposisi elektroda ......................................... 44

4.4.2 Optimasi pH .................................................................... 48

4.5 Kurva Kalibrasi Fruktosa ............................................................ 49

4.6 Uji kinerja Elektroda Karbon Nanopori/MIP.............................. 50


4.6.2 Batas deteksi ................................................................... 51

4.6.3 Persen Recovery .............................................................. 51




4.6.4 Presisi .............................................................................. 52

4.6.5 Selektifitas Elektroda ...................................................... 53

4.7 Mekanisme Timbulnya Beda Potensial ...................................... 54

4.8 Hasil Pengukuran Kadar Fruktosa dalam Madu ......................... 55

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan ................................................................................. 56

5.2 Saran ........................................................................................... 56

DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................... 57

LAMPIRAN




DAFTAR TABEL

Nomor Judul Tabel Halaman

2.1 Kualitas Madu menurut SNI-01-3545-2004 10

3.1 Volume CH3COOH 0,2 M dan CH3COONa 0,2 M pada

pembuatan buffer asetat

26

3.2 Komposisi volume K2HPO4 0,2 M dan KH2PO4 0,2 M

pada pembuatan buffer fosfat

27

3.3 Komposisi pasta karbon nanopori/MIP 31

4.1 Pengaruh komposisi karbon nanopori dan MIP terhadap

jangkauan pengukuran, faktor Nerst pada pengukuran

fruktosa secara potensiometri

45

4.2 Data pengukuran fruktosa menggunakan E6 pada pH 5-6 49

4.3 Jangkauan pengukuran E6 dan E7 50

4.4 Akurasi pengukuran 51

4.5 Koefisien variasi pengukuran 52

4.6 Koefisien selektifitas pengukuran 54




DAFTAR GAMBAR

Nomor Judul Gambar Halaman

2.1 Struktur Fischer rantai terbuka fruktosa, fruktopiranosa

dan fruktofuranosa (Fessenden dan Fessenden, 1986)

8

2.2 Kurva penentuan batas deteksi (Bakker, 1997) 19

3.1 Konstruksi elektroda pasta karbon nanopori/MIP 30

4.1 Perkiraan pembentukan MIP oleh monomer asam

metakrilat, template fruktosa dan crosslinker EGDMA

38

4.2 Reaksi polimerisasi asam metakrilat (Munk dkk, 1994) 38

4.3 Hasil pembuatan MIP 38

4.4 Perkiraan cetakan MIP fruktosa yang template

fruktosanya telah diekstraksi

39

4.5 Hasil polimer kontrol 40

4.6 Spektrum inframerah (a) asam metakrilat; (b) MIP

sebelum dicuci; (c) MIP setelah dicuci; (d)Polimer kontrol

42

4.7 Elektroda karbon nanopori/MIP dengan kawat Ag 45

4.8 Perbandingan elektroda 46

4.9 Kurva optimasi pH pada pengukuran larutan fruktosa 10-3

M menggunakan elektroda E6 secara potensiometri

49

4.10 Kurva kalibrasi fruktosa 50

4.11 Kesetimbangan di dalam elektroda 54




DAFTAR LAMPIRAN

Nomor Judul

1 Pembuatan larutan induk dan larutan kerja fruktosa

2 Pembuatan larutan pengganggu

3 Pembuatan Molecularly Imprinted Polymer

4 Perhitungan faktor Nerst dan linearitas elektroda 1-7

5 Data optimasi pH

6 Penentuan koefisien variasi

7 Penentuan persen Recovery

8 Penentuan Koefisien Selektifitas

9 Penentuan kadar fruktosa dalam sampel madu

10 Spesifikasi karbon nanopori

11 Spektrum inframerah




BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Madu adalah bahan makanan berbentuk cairan jernih keemasan yang manis

yang diproduksi oleh lebah madu dari nektar yang berasal dari bunga-bungaan

melalui proses regurgitasi, yaitu proses pemuntahan material oleh beberapa jenis

organisme melalui mulut, faring, dan esofagus yang biasanya ditandai dengan

adanya makanan yang belum tercerna dan darah (Nelson dan Couto, 2009). Madu

adalah pemanis yang unik, dapat digunakan oleh manusia secara langsung tanpa

proses apapun, mengandung nutrisi dan efek medisinal yang baik.

Madu mengandung 38% fruktosa, 31% glukosa, 7% maltosa, 1,3% sukrosa.

Nilai nutrisi dan rasa unik madu menyebabkan harga madu murni lebih tinggi

daripada pemanis yang lainnya, sehingga madu sangat rentan terhadap pemalsuan

yang dilakukan dengan menambahkan pemanis lainnya yang harganya lebih

murah, seperti fruktosa sintetis. Padahal, menurut European Union, Codex

Alimentarius of Food dan Agriculture Organization of the United Nation, madu

ditetapkan sebagai produk murni yang tidak diperbolehkan untuk ditambahi

dengan substansi lainnya (Xiangrong dkk, 2009).

Fruktosa, atau biasa disebut gula buah, adalah suatu monosakarida

polihidroksiketon dengan enam atom karbon dan bersifat sebagai gula pereduksi.

Fruktosa adalah gula yang memiliki rasa paling manis bila dibandingkan dengan

gula yang lainnya, seperti glukosa dan sukrosa (Hanover dan White, 1993). Gula




ini paling sering ditemukan pada buah-buahan, sayuran, termasuk tebu dan jagung

serta madu (Park dan Yetley, 1993). Fruktosa paling sering diekstrak dari jagung,

karena jagung lebih murah daripada sumber fruktosa yang lain. Terdapat dua jenis

fruktosa dari ekstraksi ini, yaitu sirup jagung kaya fruktosa yang mengandung 55

% fruktosa dan 45 % glukosa, dan kristal fruktosa, yang mengandung 98 %

fruktosa. Dalam bentuk padatnya, fruktosa berwarna putih, tidak beraroma,

berbentuk padatan kristal dan merupakan gula yang paling mudah larut dalam air

(Hyvonen dan Kuivistoinen, 1982).

Analisis fruktosa dalam campuran yang mengandung gula-gula lainnya seperti

madu menjadi sulit karena analisisnya diganggu oleh gula yang lain, yang secara

alami juga ada bersamaan dengan adanya fruktosa, seperti glukosa, maltosa dan

sukrosa. Maka dari itu perlu dikembangkan analisis fruktosa dalam campuran

gula yang lain tanpa harus diganggu oleh gula lainnya.

Weigel dkk (1996) menganalisis fruktosa dalam campuran berbagai macam

gula dengan menggunakan Flow Injection Analysis (FIA) yang digabung dengan

enzim terimobilisasi campuran dan menghasilkan kesalahan sebesar 3% - 6%.

Wahjudi dkk (2009) menganalisis fruktosa dengan menggunakan Kromatografi

Gas/Spektroskopi Massa (GC/MS) dan mendapatkan limit deteksi sebesar 46 µM.

Untuk menganalisis fruktosa dan glukosa, Campuzano dkk (2004) menggunakan

bienzim biosensor pada elektroda cakram emas untuk deteksi secara

amperometri dengan HPLC dan memperoleh recovery rata-rata sebesar 98%.

Sementara itu Bhand dkk (2010) menggunakan metode kalorimetri selektif dalam

FIA untuk menganalisis fruktosa dalam sampel sirup tanpa harus menghilangkan




glukosa dan memperoleh limit deteksi sebesar 0,12 mM. Metode-metode ini

memang memberikan hasil yang sensitif dan selektif, tapi membutuhkan biaya

operasional yang tinggi, analisis yang rumit dan memerlukan penanganan yang

sangat cermat, sehingga perlu dikembangkan metode analisis fruktosa yang lebih

sederhana dan murah, tapi memiliki selektifitas dan sensitifitas yang minimal

sama baiknya, yaitu dengan menggunakan salah satu metode elektrokimia yang

disebut potensiometri.

Potensiometri adalah salah satu metode elektrokimia yang berdasarkan

pada penentuan potensial sel pada arus nol (Skoog dkk, 1992). Beda potensial

timbul karena adanya analit yang dapat dipertukarkan pada permukaan elektroda.

Permukaan elektroda merupakan sensor yang harus mengandung komponen yang

bereaksi secara kimia dan reversibel dengan analit (Cattral, 1997).

Dalam madu, fruktosa hadir bersama-sama dengan gula yang lainnya,

yaitu glukosa, maltosa dan sukrosa. Gula-gula ini mengganggu analisis karena

sama-sama dapat memberi respon potensiometri seperti juga fruktosa. Oleh

karena itu dibutuhkan metode untuk memperoleh elektroda yang selektif dan

sensitif. Metode yang dapat digunakan yaitu dengan memodifikasi elektroda pada

potensiometri. Salah satu modifikasi yang digunakan adalah molecular imprinted

polymer (MIP).

Terdapat berbagai penelitian yang menggunakan elektroda termodifikasi

untuk sensor potensiometri sebelumnya. Alizadeh dan Akhoundian (2009)

membuat sensor potensiometri berbasis MIP untuk menganalisis prometazin dan

memperoleh limit deteksi sebesar 1,0 x 10-7

M. Javanbakht dkk (2008)




menganalisis hidroksizin pada tablet dan cairan biologis dengan sensor

potensiometri berbasis MIP dengan menggunakan asam metakrilat sebagai

monomer dan mendapatkan limit deteksi sebesar 7.0 x 10-7

M. Sedangkan

Sadeghi dkk (2006) menggunakan sensor potensiometri berbasis MIP untuk

menganalisis levamisol dan mendapatkan limit deteksi sebesar 1,0 µmolL-1

.

Molecularly imprinting polymer sangat menjanjikan untuk digunakan

dalam berbagai aplikasi, khususnya sebagai sensor kimia, karena polimer yang

disintesis memiliki kemampuan untuk mengenali molekul spesifik, bahkan

potensial untuk mengenali senyawa kiral (Tom dan Foster, 2010). Metode

pembuatannya cukup sederhana dan mudah, karena yang dibutuhkan hanyalah

monomer, template, pelarut dan crosslinker. Polimerisasi yang terjadi kemudian

diikuti oleh proses penghilangan template oleh pelarut yang tepat, kemudian

terbentuklah material yang spesifik terhadap template tersebut (Komiyama dkk,

2003).

Molecularly imprinting polymer pada penelitian ini digunakan untuk

memodifikasi elektroda potensiometri karbon nanopori sebagai sensor untuk

analisis fruktosa dalam madu. Karbon nanopori digunakan sebagai elektroda

karena bersifat inert dan memiliki konduktivitas yang tinggi (Pyun dan Lee,

2007). Molecularly imprinting polymer dalam penelitian ini dibuat dengan

menggunakan monomer asam metakrilat (MAA), crosslinker etilen glikol

dimetakrilat (EDMA), dan inisiator benzoil peroksida.

Sensor fruktosa secara potensiometri ini diharapkan memiliki sensitifitas

dan selektifitas yang lebih baik dalam analisisnya, serta memiliki keunggulan




yang tidak dimiliki metode lain. Modifikasi elektroda potensiometri karbon

nanopori dengan MIP diharapkan dapat memberikan kinerja sensor potensiometri

fruktosa yang optimum meliputi faktor Nernst, jangkauan pengukuran, batas

deteksi, akurasi, dan presisi, sehingga akan diperoleh suatu metode alternatif

untuk pengukuran kadar fruktosa menggunakan sensor potensiometri yang

berbasis pada karbon nanopori dengan MIP dengan hasil yang akurat.

1.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang di atas maka dapat dirumuskan masalah

sebagai berikut.

1. Bagaimanakah kondisi optimum analisis fruktosa menggunakan sensor

potensiometri karbon nanopori dengan MIP?

2. Berapakah batas deteksi, faktor Nernst, jangkauan pengukuran, akurasi, presisi

dan koefisien selektivitas pada analisis fruktosa menggunakan sensor

potensiometri karbon nanopori dengan MIP?

1.3 Tujuan Penelitian

Tujuan penelitian ini adalah:

1. mengetahui kondisi optimum analisis fruktosa menggunakan sensor

potensiometri karbon nanopori dengan MIP

2. menentukan batas deteksi, faktor Nernst, jangkauan pengukuran, akurasi,

presisi dan koefisien selektivitas pada analisis fruktosa menggunakan sensor

potensiometri karbon nanopori dengan MIP.




1.4 Manfaat Penelitian

Elektroda karbon nanopori dengan MIP dapat menghasilkan suatu sensor

yang sensitif dan selektif terhadap fruktosa sehingga diperoleh hasil yang akurat.

Dengan demikian metode ini diharapkan dapat digunakan sebagai alternatif dalam

pengukuran fruktosa dengan cepat, tepat dan murah.




BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Fruktosa

Fruktosa ditemukan oleh seorang kimiawan Perancis bernama Augustin-

Pierre Dubrunfaut pada tahun 1847 (Furton, 1972). Fruktosa adalah suatu

polihidroksi keton dan merupakan monosakarida yang memiliki enam atom

karbon dan gugus fungsi keton, sehingga sering disebut sebagai ketoheksulosa

(Fessenden dan Fessenden, 1986). Fruktosa juga disebut sebagai levulosa karena

memutar bidang polarisasi ke kiri. Fruktosa memiliki rumus molekul yang sama

dengan glukosa, yaitu C6H12O6, tetapi berbeda karena glukosa bergugus fungsi

aldehid.

Fruktosa dalam bentuk kristalnya adalah berupa siklik enam anggota (D-

fruktopiranosa) dimana struktur ini stabil karena terdapat suatu hemiketal dan

ikatan hidrogen internal. Hemiketal terbentuk melalui reaksi intramolekul antara

gugus keton dan gugus hidroksil dalam air. Selain D-fruktopiranosa, reaksi ini

juga menghasilkan siklik lima anggota D-fruktofuranosa. Dalam larutannya,

fruktosa berada dalam kesetimbangan campuran ketiga bentuknya, yaitu fruktosa

rantai terbuka, fruktofuranosa dan fruktopiranosa (Fessenden dan Fessenden,

1986). Gambar struktur fruktosa ditunjukkan oleh Gambar 2.1.




CH2OH

C

HO H

H OH

H H

CH2OH

O

H O

OH

CH2OH

OHOH

HOH

H

H

H

HOH2C

OH

CH2OH

HOH H

H HOO

Gambar 2.1 Struktur Fischer rantai terbuka fruktosa, fruktopiranosa dan

fruktofuranosa

Fruktosa yang murni dan kering, memiliki rasa yang sangat manis,

berwarna putih, tak berbau, berbentuk padatan kristal dan merupakan gula yang

paling mudah larut dalam air (Hyvonen dan Koivistoinen, 1982). Fruktosa banyak

digunakan dalam minuman dan makanan kemasan karena fruktosa lebih manis

1,73 kali daripada sukrosa (Hanover dan White, 1993). Fruktosa paling sering

ditemukan pada buah-buahan, sayuran, termasuk tebu dan jagung serta madu

(Park dan Yetley, 1993). Berat molekulnya adalah 180,16 g/mol, titik lelehnya

1030 C, dan sangat mudah larut dalam air (Budavari, 1996).

Telah dilakukan berbagai macam metode untuk menganalisis fruktosa.

Beberapa diantaranya adalah dengan FIA (Weigel dkk, 1996), GC/MS (Wahjudi

dkk, 2009), HPLC-amperometri (Campuzano dkk, 2003), dan kalorimetri-FIA

(Bhand dkk, 2010).

2.2 Madu

Madu adalah bahan makanan berbentuk cairan jernih keemasan yang

manis yang diproduksi oleh lebah madu dari nektar yang berasal dari bunga-

bungaan melalui proses regurgitasi, yaitu proses pemuntahan material oleh

beberapa jenis organisme melalui mulut, faring, dan esofagus yang biasanya




ditandai dengan adanya makanan yang belum tercerna dan darah (Nelson dan

Couto, 2009). Madu adalah pemanis yang unik, dapat digunakan oleh manusia

secara langsung tanpa proses apapun, mengandung nutrisi dan efek medisinal

yang baik.

Beberapa sifat fisik madu bervariasi karena sangat tergantung pada

kandungan air, jenis bunga, suhu, dan komposisi gula yang terkandung di

dalamnya. Madu segar berbentuk cairan yang sangat jenuh, mengandung lebih

banyak air daripada madu pada temperatur kamar, dimana bentuknya adalah

cairan yang lebih kental dan glukosa di dalamnya terpresipitasi menjadi padatan

berbutir. Indeks glisemik madu adalah antara 31-78, tergantung pada varietasnya

(Arcot dan Brand-Miller, 2005), dan densitasnya sebesar 1,36 kg/l (Krell, 1996).

Madu mengandung 38% fruktosa, 31% glukosa, 7% maltosa, 1,3%

sukrosa, air rata-rata 17,2 %, gula yang lebih kompleks 1,5%, abu 0,2%, dan

senyawa lain yang tidak terdeteksi sebanyak 3,2% (White dan Doner, 1980).

Menurut USDA (United States Department of Agriculture, 2007), madu juga

mengandung sangat sedikit (trace amount) vitamin dan mineral. Dilaporkan

dalam 100 gram madu terdapat 0,3 g protein, 0,2 g serat, 0,038 mg vitamin B2,

0,121 mg vitamin B3, 0,068 mg vitamin B5, 2 µg vitamin B6, 6 mg vitamin C, 6

mg kalsium, 0,42 besi, 2 mg magnesium, 4 mg pospor, 52 mg kalium, 4 mg

natrium dan 0,22 mg zink. Madu juga mengandung sejumlah kecil senyawa yang

berfungsi sebagai antioksidan, seperti krisin, pinobaksin, katalase, dan

pinocembrin. Komposisi spesifik dari madu sangat tergantung pada jenis nektar

bunga (Martos dan Barberan, 2000; Gheldof dkk, 2002).




Kualitas madu menurut SNI-01-3545-2004 dijelaskan oleh Tabel 2.1:

Tabel 2.1 Kualitas madu menurut SNI-01-3545-2004

Persyaratan mutu

madu No Jenis uji Satuan Persyaratan

1 Aktifitas enzim diastase, min. DN 3

2 Hidroksimetilfurfural (HMF),

maks. mg/kg 50

3 Air, maks. % b/b 22

4

Gula pereduksi (dihitung sebagai

glukosa), min. % b/b

65

5 Sukrosa, maks. % b/b 5

6 Keasaman, maks.

ml

NaOH

1 N/kg

50

7 Padatan yang tak larut dalam air,

maks. % b/b 0,5

8 Abu, maks. % b/b 0,5

9

Cemaran logam

Timbal (Pb), maks

Tembaga (Cu), maks.

mg/kg

mg/kg

1,0

5,0

10 Cemaran arsen (As), maks. mg/kg 0,5

Sementara itu di Amerika Serikat, kualitas madu dibagi menjadi empat

kelas yang ditentukan oleh kandungan air, cacat dan kejernihannya. Semakin

sedikit kadar airnya, semakin murni dan segar aroma dan rasanya, semakin sedikit

cacat dan pengotornya, kualitas madu semakin baik (USDA, 2007).

Nilai nutrisi dan rasa unik madu menyebabkan harga madu murni lebih

tinggi daripada pemanis yang lainnya, sehingga madu sangat rentan terhadap

pemalsuan yang dilakukan dengan menambahkan pemanis lainnya yang harganya

lebih murah, seperti fruktosa. Padahal, menurut European Union, Codex

Alimentarius of Food dan Agriculture Organization of the United Nation, madu




ditetapkan sebagai produk murni yang tidak diperbolehkan untuk ditambahi

dengan substansi lainnya (Xiangrong dkk, 2009).

2.3 Polimer

Polimer adalah molekul besar yang tersusun secara berulang dari unit

kimia yang kecil dan sederhana (mer). Reaksi penggabungan antara monomer-

monomer untuk membentuk sebuah molekul polimer disebut dengan reaksi

polimerisasi (Odian, 2004). Penyusunan itu dapat berupa susunan linier yang

terdiri dari mata rantai yang terbuka, rantai yang bercabang ataupun membentuk

jaringan tiga dimensi. Satuan penyusun (repeating unit) setara atau hampir setara

dengan monomer.

Reaksi polimerisasi ada dua macam, yaitu polimerisasi adisi dan

polimerisasi kondensasi. Pada polimerisasi kondensasi, pembentukan polimer

terjadi karena adanya kondensasi antara dua molekul polifungsional untuk

membentuk satu molekul polifungsional yang lebih besar. Polimerisasi ini

berlangsung dalam beberapa tahap dan membentuk intermediet yang beragam,

seperti dimer, trimer dan sebagainya, dalam keadaan yang stabil sampai tahap

reaksi yang selanjutnya. Biasanya dalam setiap tahap reaksi, proses ini

menghasilkan air.

Pada polimerisasi adisi, polimerisasinya ditandai digunakannya katalis,

dengan tidak terjadinya eliminasi, dan tidak adanya produk samping. Polimerisasi

ini terjadi melalui tiga tahapan, yaitu inisiasi, propagasi, dan terminasi. Pada tahap

inisiasi dibutuhkan inisiator untuk memulai reaksi. Inisiator dapat berupa radikal

bebas (R.), kation atau anion. Sedangkan tahap propagasi melibatkan reaksi




pemanjangan rantai polimer akibat penambahan unit monomer secara berturut-

turut dan biasanya terjadi dalam waktu yang sangat cepat. Sedangkan tahap

terminasi adalah tahap penghentian pembentukan rantai polimer (Odian, 2004).

Selama reaksi berlangsung, tak terdapat senyawa yang stabil sebab intermediet

yang berbentuk ion atau radikal berumur sangat pendek dan bereksi langsung.

Pembentukan rantai polimer pertama adalah single sweep dan yang kedua adalah

pembentukan fraksi. Polimerisasi pada senyawa rangkap adalah termasuk reaksi

ini (Suyanto, 2009).

Pada reaksi adisi tertentu, mula-mula terjadi pembukaan cincin senyawa

siklik kemudian terjadilah reaksi selanjutnya. Reaksi semacam ini tergolong

diantara polimerisasi adisi dan kondensasi. Salah satu bentuk polimerisasi adisi ini

adalah kopolimerisasi. Kopolimerisasi adalah polimer yang tersusun atas dua

macam atau lebih monomer yang berbeda yang tersusun secara acak atau

berselang-seling membentuk suatu rantai kopolimer tunggal ataupun suatu

jaringan.

Beberapa jenis baru kopolimer adalah kopolimer blok dan kopolimer graf.

Kopolimer blok satu jenis rangkaian polimer yang membentuk prepolimerisasi

dan kemudian bergabung dengan rangkaian prepolimerisasi yang lain. Sedangkan

kopolimer graf terdiri atas suatu rangkaian satu jenis monomer, dan serangkaian

monomer jenis lain merupakan cabangnya (Suyanto, 2009).




2.4 Molecularly Imprinted Polymer (MIP)

Molecularly imprinted polymer sangat menjanjikan untuk digunakan

dalam berbagai aplikasi, khususnya sebagai sensor kimia, karena polimer yang

disintesis memiliki kemampuan untuk mengenali molekul spesifik, bahkan

potensial untuk mengenali senyawa kiral (Tom dan Foster, 2010). Metode

pembuatannya cukup sederhana dan mudah, karena yang dibutuhkan hanyalah

monomer, template, pelarut dan crosslinker. Monomer fungsional bertindak

sebagai pencetak, molekul target bertindak sebagai template melalui interaksi

kovalen atau non kovalen, dan crosslinker digunakan untuk membentuk struktur

polimer. Polimerisasi yang terjadi kemudian diikuti oleh proses penghilangan

template oleh pelarut yang tepat, kemudian terbentuklah material yang spesifik

terhadap template tersebut.

Terdapat dua metode yang dapat dilakukan untuk membuat MIP, yaitu

melalui pendekatan ikatan kovalen dan ikatan non kovalen. Pendekatan ikatan

kovalen monomer fungsional dan template terikat satu sama lain oleh ikatan

kovalen. Konjugat kovalen ini kemudian mengalami polimerisasi di bawah

kondisi normal. Setelah polimerisasi, ikatan kovalennya terpecah dan template

dihilangkan dari polimer, sehingga terbentuklah sisi yang dapat mengikat template

kembali. Keuntungan teknik ini adalah konjugat monomer-template stabil dan

stokiometris, dan dapat digunakan berbagai macam kondisi polimerisasi. Namun,

teknik ini mahal dan konjugatnya susah terbentuk, ikatan kovalen yang reversibel

jumlahnya terbatas, pelekatan dan pelepasan kembali dari gugus tamunya

memakan waktu yang lama.




Sementara pada teknik non-kovalen, dengan sendirinya template

berinteraksi dengan monomer fungsional melalui pendekatan ikatan Van der

Waals, interaksi elektrostatik, dan ikatan hidrogen. Kekurangan teknik ini adalah

konjugat monomer dan template-nya tidak stabil dan tidak stokiometris, kondisi

polimerisasinya harus dipilih dengan cermat, dan membutuhkan monomer yang

berlebih. Namun teknik ini merupakan teknik pencetakan yang cepat dan paling

umum digunakan karena sintesis monomer-template kovalennya tidak perlu

dilakukan, template sangat mudah dihilangkan dari polimer dan pelekatan dan

pelepasan kembali gugus tamunya sangat mudah (Komiyama dkk, 2003).

2.5 Potensiometri

2.5.1 Tinjauan umum potensiometri

Potensiometri adalah suatu teknik analitik dimana sejumlah analit dalam

sampel ditentukan kadarnya, baik dengan cara langsung maupun tidak langsung,

dari pengukuran electromotive force (emf) antara dua elektroda yang dicelupkan

ke dalam larutan sampel (Braun, 1987). Besarnya beda potensial bergantung pada

bagaimana sejumlah analit terdistribusi/menyebar melintasi antarmuka dan

berhubungan dengan aktivitas analit yang mengalami reaksi dalam sel (Skoog

dkk, 2007). Reaksi setengah sel dari oksidasi reduksi dapat ditulis secara umum.:

aOx + n e � b Red

Dengan keterangan Ox adalah bentuk teroksidasi, Red adalah bentuk tereduksi, n

adalah jumlah elektron yang terlibat dalam reaksi, a adalah koefisien dari bentuk

teroksidasi pada kesetimbangan, b adalah koefisien dari bentuk tereduksi pada

kesetimbangan.




Pada larutan yang encer, maka aktivitas zat dianggap sama dengan

konsentrasi zat dalam larutan sehingga besarnya potensial dapat dituliskan dalam

persamaan :

E = Eo + ln [ox]

a/[red]

b (1)

Potensial pembanding (Eo) merupakan potensial elektroda standar yang nilainya

konstan. Harga E dapat diukur dengan menggabungkan elektroda penunjuk dan

elektroda pembanding kemudian diukur emf (electromotive force) dari sel

terbentuk (Basset dkk, 1991)

Pada persamaan (1) faktor melibatkan tetapan-tetapan yang diketahui

dan jika dikonversikan ke dalam bentuk logaritma (2,303) maka faktor ini menjadi

0,0591 pada 25oC, sehingga persamaannya menjadi:

E = Eo + log [ox]

a/[red]

b (2)

Analisis menggunakan metode potensiometri semakin meluas sejak

ditemukannya elektroda selektif ion (Day and Underwood,1998). Terdapat dua

teknik pengukuran dengan menggunakan potensiometri. Pertama adalah

potensiometri langsung dimana pengukuran tunggal digunakan untuk menentukan

suatu aktifitas ion tertentu. Kedua adalah potensiometri tidak langsung dimana

pengukuran dilakukan dengan cara titrasi. Ion dititrasi dan diukur sebagai fungsi

volume titran.




2.5.2 Elektroda Kerja dan Pembanding

Elektroda merupakan bagian dari komponen potensiometri yang berfungsi

sebagai sensor analit yang terdiri dari sebuah penghantar elektronik (misal logam)

dan sebuah penghantar ionik (larutan). Dalam pengukuran secara potensiometri

elektroda yang digunakan harus bersifat inert sehingga tidak dapat bereaksi

dengan analit, misalnya platina (Pt), emas (Au), dan karbon (C). Terdapat dua

jenis elektroda yang digunakan dalam pengukuran secara potensiometri, yaitu

elektroda kerja dan elektroda pembanding (Skoog dkk, 2007)

Elektroda kerja merupakan elektroda yang potensialnya bergantung pada

aktivitas analit. Dua jenis elektroda yang umum digunakan dalam pengukuran

secara potensiometri yaitu elektroda logam dan elektroda membran. Elektroda

logam dibagi menjadi dua yaitu elektroda jenis pertama dan elektroda jenis kedua.

Untuk elektroda jenis pertama, analit yang akan diukur terlibat langsung

dalam reaksi elektroda. Pada elektroda ini terjadi kesetimbangan langsung dengan

kation yang berasal dari elektroda logam, misalnya elektroda Cu, Ag, Hg, Cd, Zn,

dan Pb. Sedangkan untuk elektroda jenis kedua, pengukuran analit tidak langsung

berhubungan dalam reaksi elektroda. Misalnya elektroda perak-perak klorida yang

dibentuk dengan menyalut kawat perak dengan perak klorida. Elektroda tersebut

digunakan untuk mengukur konsentrasi ion klorida dalam larutan (Basset dkk,

1991). Elektroda membran atau umum disebut elektroda selektif ion (ESI)

merupakan elektroda yang memiliki sensor berupa membran pada permukaan

elektroda.




Elektroda pembanding adalah elektroda yang memiliki nilai potensial yang

telah diketahui, konstan, dan tidak bergantung pada besarnya konsentrasi analit.

Elektroda yang umum digunakan adalah elektroda kalomel (Hg/Hg2Cl2) dan

elektroda Ag/AgCl (Skoog dkk, 2004). Elektroda kalomel adalah elektroda yang

paling sering digunakan karena memiliki potensial yang konstan dan mudah

pembuatannya. Elektroda Ag/AgCl terdiri dari kawat perak atau kawat platinum

yang dilapis secara elektrolisis dengan lapisan tipis perak klorida, kawat ini

tercelup ke dalam larutan kalium klorida yang diketahui konsentrasinya (Basset

dkk, 1991). Berbeda dengan elektroda kalomel yang tidak dapat digunakan pada

temperatur di atas 60oC, elektroda Ag/AgCl masih dapat digunakan.

2.6 Elektroda Selektif Ion

Elektroda selektif ion (ESI) merupakan alat yang menggunakan membran

sebagai sensor kimia untuk menentukan analit secara kuantitatif, dengan potensial

yang berubah-ubah secara reversibel terhadap perubahan aktifitas analit yang

ditentukan. Analit yang dikenali oleh ESI biasanya berbentuk ion seperti Na+

ataupun K+, namun apabila spesies larutan yang akan dianalisis bukan sebuah ion

melainkan molekul, maka elektrodanya disebut sebagai molecule selective

electrode (Braun, 1987).

Membran yang digunakan untuk elektroda diklasifikasikan menjadi dua

tipe yaitu membran cair dan membran padat. Membran cair terdiri dari dua jenis

membran yaitu membran ionofor yang diamobilisasikan pada polimer dan

membran enzim yang diamobilisasikan pada gel atau terikat secara kimia.

Sedangkan membran padat terdiri pula atas dua jenis membran yaitu membran




gelas yang selektif untuk ion-ion seperti H+, Na

+, dan NH4

+, dan membran garam

anorganik yang terdiri dari kristal tunggal seperti LaF3 untuk penentuan F- atau

kristal campuran seperti Ag2S untuk penentuan S2-

dan Ag+

. Membran ESI yang

baik harus memiliki komposisi bahan-bahan aktif yang dapat berikatan dengan

analit pada permukaan membran dengan reaksi yang cepat, reversibel, dan selektif

(Skoog dkk, 2004).

2.7 Kinerja Elektroda

Terdapat beberapa parameter yang dapat menunjukkan kinerja suatu

elektroda diantaranya, faktor Nernst, batas deteksi, jangkauan pengukuran,

akurasi, dan presisi.

2.7.1 Faktor Nernst

Pada metode potensiometri, korelasi antara potensial elektroda yang

terukur dengan keaktifan analit dalam larutan dinyatakan oleh persamaan Nernst.

Persamaan Nernst:

Esel = Eo ± 2,303 log C (3)

Besarnya faktor Nernst dapat diperoleh dari kemiringan (slope) grafik potensial

(E) terhadap log konsentrasi analit. Dengan memasukkan harga R= tetapan gas

ideal (8,314 joule derajat mol), T= suhu dalam derajat Kelvin (273+25=293oK)

dan F= tetapan Faraday (96489 coulomb ekivalen), maka diperoleh harga:

Esel= Eo ± log C (4)

Dengan ketentuan Esel adalah potensial yang terukur (V), Eo adalah potensial

standar (V), n adalah muatan ion dan log C adalah konsentrasi dari analit (M).




Suatu ESI dikatakan telah memenuhi persamaan Nernst jika bernilai 0,0592/n (±

1-2 mV). Jika faktor Nernst yang diperoleh melebihi nilai tersebut maka disebut

Super-Nernstian, dan jika kurang disebut Sub-Nernstian (Cattral, 1997).

2.7.2 Batas deteksi

Batas deteksi adalah kadar terkecil dari analit dalam sampel yang masih

dapat terukur oleh alat. Setiap ESI memiliki batas pengukuran terendah (lower

detection limit) dan tertinggi (upper detection limit) yang merupakan respon

nernstian dari elektroda (Bakker, 1997). Penentuan batas deteksi dengan

menentukan titik potong ekstrapolasi kurva pada jangkauan pengukuran dapat

ditunjukkan pada Gambar 2.2

Gambar 2.2 Kurva penentuan batas deteksi

E (mV)

log konsentrasi

Batas deteksi bawah

Batas deteksi atas




2.7.3 Jangkauan pengukuran

Jangkauan pengukuran suatu ESI merupakan range yang masih

memberikan garis lurus dan masih memenuhi persamaan Nernst pada kurva

potensial (E) terhadap log konsentrasi (Bakker, 1997).

2.7.4 Akurasi dan presisi

Akurasi merupakan ukuran yang menunjukkan derajat kedekatan hasil

analisis dengan kadar analit yang sebenarnya, sedangkan presisi atau keterulangan

merupakan keseksamaan metode jika dilakukan oleh analis yang sama dan dalam

interval waktu yang pendek. Uji akurasi dan presisi dilakukan untuk menilai

ketepatan metode analisis dan ketelitiannya.

Tingkat akurasi dapat diketahui melalui nilai presentasi perolehan kembali

(recovery). Sedangkan tingkat presisi dapat dilihat melalui perolehan nilai standar

deviasi (SD) dan koefisien variasi (KV) pengukuran.

2.7.5 Koefisien selektivitas

Elektroda pada potensiometri memiliki karakter selektif untuk analit

tertentu. Tingkat selektivitas suatu elektroda ditentukan oleh nilai koefisien

selektivitas. Pada pengukuran secara potensiometri sebagian besar membran

sensor dari elektroda akan mensensor analit atau ion utama, tetapi ada juga

kontribusi dari ion lain yang dapat berinteraksi dengan membran sensor. Idealnya,

kontribusi yang diberikan sangat kecil atau dapat diabaikan. Pada umumnya,

pengukuran secara luas pengaruh ion lain pada respon sensor potensiometri

dirumuskan oleh Nicolsky pada persamaan berikut.




E= konstan + RT/nF ln [ai + . ]…………………….(3.8)

n dan x berturut-turut adalah muatan ion utama dan ion pengganggu, ai adalah

aktifitas ion utama, aj adalah aktifitas ion asing/pengganggu dan adalah

koefisien selektivitas. Selanjutnya koefisien aktivitas ditambah jika ion

pengganggunya lebih dari satu (Cattral, 1997)

Untuk memperoleh perhitungan koefisien selektivitas, perlu menghitung

aktivitas kedua ion dalam satu larutan campuran. Kekuatan ion akan berbeda jika

ada dalam dua larutan secara terpisah. Koefisien selektivitas selanjutnya dihitung

dengan menggunakan persamaan berikut.

= ai . 10(E2-E1)/s

- ai’ ……………………………….(3.9)

Dengan ketentuan ai adalah aktivitas ion utama, ai’ adalah aktivitas larutan

campuran, aj adalah aktivitas ion pengganggu dalam larutan campuran dan s

adalah kemiringan kurva kalibrasi ion utama (Cattral, 1997).

Jika nilai Ki,j=0 dan ai > . , maka ion asing tidak mengganggu.

Jika nilai Ki,j < 1, maka elektroda bersifat selektif terhadap ion i daripada ion j.

Untuk nilai Ki,j > 1, maka elektroda bersifat lebih selektif terhadap ion j daripada

ion I (Cattral, 1997).

2.8 Karbon Nanopori

Karbon nanopori merupakan hasil proses pemurnian lebih lanjut dari arang

aktif. Karbon nanopori dibuat dengan proses pirolisis pada suhu 900-3000oC

sambil dialirkan arus plasma pada tekanan tertentu. Pirolisis adalah dekomposisi




kimia bahan organik melalui proses pemanasan tanpa atau sedikit oksigen atau

reagen lain dimana material mentah akan mengalami pemecahan struktur kimia

menjadi fasa gas. Pirolisis bertujuan untuk membuang material non karbon

sehingga hanya meninggalkan karbon. Kandungan zat yang mudah menguap akan

hilang sehingga terbentuk pori (Jankowska dkk, 1991) Arang yang mengalami

proses pirolisis pada suhu 900oC dan 1300

oC menunjukkan adanya peningkatan

derajat kristalinitas dari 15,42% menjadi 72,04% dan 79,18%. Hal ini

menunjukkan adanya perubahan struktur dari atom karbon yang bersifat amorf

menjadi pola struktur yang teratur (Pari, 2010).

Karbon nanopori banyak digunakan dalam industri elektronik, komputer

dan mobil yang bahan baku utamanya atom karbon (Pari, 2010). Dalam bidang

kimia karbon nanopori dapat dimanfaatkan sebagai elektroda karena merupakan

material yang inert, memiliki luas permukaan yang besar dan memiliki

konduktivitas yang tinggi (Pyun dan Lee, 2007).




BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Lokasi dan Waktu Penelitian

Penelitian dilaksanakan di Laboratorium Kimia Analitik, Departemen

Kimia, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Airlangga Surabaya. Penelitian

dimulai pada bulan Maret 2012 hingga bulan Juni 2012.

3.2 Bahan dan Alat Penelitian

3.2.1 Bahan penelitian

Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah fruktosa, asam

metakrilat, kloroform, etilen glikol dimetakrilat (EGDMA), benzoil peroksida, air

Ultra High Pure (UHP), metanol, asam asetat, natrium asetat trihidrat, kalium

hidrogenfosfat trihidrat, kalium dihidrogenfosfat, glukosa, sukrosa, madu, kawat

Ag, karbon nanopori dan parafin padat. Semua bahan kimia berderajat kemurnian

pro analisis.

3.2.2 Alat penelitian

Penelitian ini menggunakan seperangkat alat potensiometri Cyberscan

510, pH-meter tipe 744, instrumen FTIR, hotplate magnetic stirrer, tube

mikropipet, serta alat-alat gelas yang umum digunakan di laboratorium.




3.3 Prosedur Penelitian

3.3.1 Diagram alir penelitian

Asam metakrilat

+ etilen glikol dimetakrilat

+ benzoil peroksida

MIP Polimer kontrol

fruktosa

Karbon

nanopori

Elektroda

kerja

Elektroda

pembanding

Parafin

padat

Larutan fruktosa

Electro motive

force (EMF)

Optimasi

- pH larutan

- komposisi elektroda

Validasi metode:

- jangkauan pengukuran

- faktor Nernst

- batas deteksi

- presisi

- akurasi

- selektivitas




3.3.2 Pembuatan larutan induk fruktosa 10-1

M

Larutan induk fruktosa 10-1

M dibuat dengan menimbang fruktosa

sebanyak 1,8016 gram kemudian dilarutkan dalam 25 mL air UHP dalam gelas

piala hingga larut sempurna. Larutan fruktosa dipindahkan secara kuantitatif ke

dalam labu ukur 100 mL dan diencerkan dengan air UHP sampai tanda batas dan

dikocok hingga homogen.

3.3.3 Pembuatan larutan kerja fruktosa 10-2

M-10-8

M

Larutan kerja fruktosa 10-2

M dibuat dengan memipet 2,5 mL larutan

fruktosa 10-1

M dan memindahkannya secara kuantitatif ke dalam labu ukur 25

mL. Ke dalam labu ukur tersebut ditambahkan air UHP sampai tanda batas dan

dikocok hingga homogen. Prosedur yang sama dilakukan untuk pembuatan

larutan kerja fruktosa 10-3

M, 10-4

M, 10-5

M, 10-6

M, 10-7

M, dan 10-8

M dengan

volume larutan induk menyesuaikan.

3.3.4 Pembuatan larutan asam asetat 0,2 M

Larutan asam asetat 0,2 M dibuat dengan mengencerkan 1,18 mL larutan

asam asetat glasial 17 N dengan air UHP dalam labu ukur 100 mL. Larutan

tersebut diencerkan sampai tanda batas lalu dikocok sampai homogen.

3.3.5 Pembuatan larutan natrium asetat trihidrat 0,2 M

Ditimbang sebanyak 2,7216 gram natrium asetat trihidrat kemudian

dilarutkan dalam 25 mL air UHP dalam gelas piala. Kemudian larutan tersebut




dipindahkan secara kuantitatif ke dalam labu ukur 100 mL lalu diencerkan dengan

air UHP sampai tanda batas dan dikocok sampai homogen.

3.3.6 Pembuatan larutan buffer asetat

Larutan buffer asetat pH 3,0; 3,5; 4,0; 4,5 dan 5,0 dibuat dengan

mencampurkan larutan asam asetat 0,2 M dan natrium asetat 0,2 M sesuai

komposisi volume seperti yang ditampilkan pada Tabel 3.1

Tabel 3.1 Volume CH3COOH 0,2 M dan CH3COONa 0,2 M pada

pembuatan buffer asetat

Kemudian kedua larutan dicampurkan dalam gelas beker dan diencerkan

dengan air UHP sampai volume 100 mL. Selanjutnya pH larutan diukur dengan

pH meter. Apabila pH buffer terlalu asam maka ditambahkan ke dalamnya larutan

CH3COONa.3H2O 0,2 M tetes demi tetes hingga tercapai pH yang diinginkan.

Apabila pH buffer terlalu basa maka ditambahkan tetes demi tetes larutan

CH3COOH 0,2 M sampai pH yang diinginkan tercapai.

3.3.7 Pembuatan larutan kalium hidrogenfosfat trihidrat 0,2 M

Pembuatan larutan kalium hidrogenfosfat trihidrat 0,2 M dibuat dengan

melarutkan 4,5644 gram K2HPO4.3H2O dengan 50 mL air UHP dalam gelas piala

100 mL. Larutan tersebut dipindahkan secara kuantitatif ke dalam labu ukur 100

pH Larutan Volume (mL)

CH3COOH 0,2 M CH3COONa 0,2 M

2,0 49,9 0,1

3,0 49,0 1,0

4,0 42,6 7,4

5,0 18,3 31,7




mL dan diencerkan dengan air UHP sampai tanda batas lalu dikocok sampai

homogen.

3.3.8 Pembuatan larutan kalium dihidrogenfosfat 0,2 M

Larutan kalium dihidrogenfosfat dibuat dengan menimbang 2,7217 gram

KH2PO4 dan melarutkannya dengan 25 mL akuades dalam gelas piala 50 mL.

Larutan tesebut dipindahkan secara kuantitatif ke dalam labu ukur 100 mL lalu

diencerkan dengan air UHP sampai tanda batas dan dikocok sampai homogen.

3.3.9 Pembuatan larutan buffer fosfat

Larutan buffer fosfat dengan pH 6,0, 7,0, dan 8,0 dibuat dengan

mencampurkan larutan kalium hidrogenfosfat 0,2 M dan kalium dihidrogenfosfat

0,2 M sesuai dengan komposisi volume yang disajikan pada Tabel 3.2.

Tabel 3.2 Komposisi volume K2HPO4 0,2 M dan KH2PO4 0,2 M pada

pembuatan buffer fosfat

Kedua larutan dimasukkan ke dalam gelas beker dan diencerkan dengan

air UHP sampai volume 100 mL. Kemudian pH larutan diukur dengan pH meter.

Apabila pH terlalu asam, larutan ditambahkan dengan larutan kalium

hidrogenfosfat trihidrat 0,2 M tetes demi tetes hingga pH yang diinginkan

pH Larutan Volume (mL)

K2HPO4 0,2 M KH2PO4 0,2 M

6,0 2,9 47,1

7,0 19,1 30,9

8,0 43,1 6,9




tercapai. Apabila pH buffer terlalu basa maka ditambahkan larutan kalium

dihidrogenfosfat 0,2 M sampai diperoleh pH yang diinginkan.

3.4 Pembuatan larutan pengganggu

3.4.1 Pembuatan larutan glukosa 10-3

M

Larutan glukosa 10-3

M dibuat dengan mengencerkan larutan glukosa 10-2

M yang dibuat dengan melarutkan 0,1802 g glukosa secara kuantitatif dalam labu

ukur 100 ml. Diambil 10 ml larutan glukosa 10-2

M, kemudian larutan tersebut

dipindahkan secara kuantitatif ke dalam labu ukur 100 mL dan diencerkan dengan

air UHP sampai tanda batas dan dikocok hingga homogen.

3.4.2 Pembuatan larutan sukrosa 10-3

M

Larutan sukrosa 10-3

M dibuat dengan mengencerkan larutan sukrosa 10-2

M yang dibuat dengan melarutkan 0,3423 g sukrosa secara kuantitatif dalam labu

ukur 100 ml. Diambil 10 ml larutan sukrosa 10-2

M, kemudian larutan tersebut

dipindahkan secara kuantitatif ke dalam labu ukur 100 mL dan diencerkan dengan

air UHP sampai tanda batas dan dikocok hingga homogen.

3.5 Pembuatan Molecularly Imprinted Polymer (MIP)

Molecularly Imprinted Polymer (MIP) dibuat dengan mencampurkan 0,8

mmol (68,848 mg) monomer asam metakrilat dalam 5 mL kloroform dengan 0,2

mmol (36,032 mg) fruktosa sebagai template yang sudah dilarutkan dalam 2 mL

metanol yang kemudian dilarutkan lagi dalam 3 mL kloroform di dalam gelas




beker, selanjutnya campuran tersebut didiamkan selama 1 jam. Dalam gelas beker

yang berbeda disiapkan pula 2,4 mmol (475,728 mg) crosslinker etilen glikol

dimetakrilat (EGDMA) dan 1 mmol (242,23 mg) benzoil peroksida sebagai

inisiator yang telah dilarutkan dalam 1 ml kloroform. Selanjutnya crooslinker dan

inisiator ditambahkan ke dalam campuran asam metakrilat dan fruktosa, kemudian

dipanaskan di atas hotplate pada temperatur 60oC selama kurang lebih 2 jam tanpa

pengadukan. Padatan yang terbentuk dikeringkan di udara terbuka. Selanjutnya

padatan digerus dan diayak dengan ukuran 200 mesh sehingga diperoleh ukuran

partikel yang homogen. Kemudian MIP dicuci menggunakan asam asetat dan

metanol dengan perbandingan 2:8, selanjutnya dengan air 70oC (Liang dkk,

2009). Polimer yang telah diekstraksi inilah yang menjadi MIP. Sedangkan

polimer kontrol disintesis dengan cara yang sama tanpa penambahan fruktosa.

3.6 Pembuatan badan elektroda pasta karbon nanopori/MIP

Elektroda dibuat dengan membuat badan elektroda terlebih dahulu yaitu

dengan mengisi ¾ tube mikropipet 1 ml dengan parafin padat yang di dalamnya

telah dipasang kawat Ag. Kawat Ag digunakan sebagai penghubung antara

elektroda dengan alat potensiometer. Selanjutnya sisa tube yang belum terisi, diisi

dengan karbon nanopori yang telah dicampur dengan parafin padat dan MIP

dengan penekanan sehingga tube penuh terisi dengan pasta karbon nanopori/MIP.

Karbon nanopori dicuci terlebih dahulu dengan menggunakan asam nitrat untuk

menghilangkan kandungan logamnya. Agar terbentuk pasta maka campuran

antara karbon nanopori, parafin padat dan MIP dipanaskan terlebih dahulu.

Selanjutnya permukaan elektroda digosokkan pada kertas HVS sehingga




permukaan elektroda menjadi halus. Konstruksi elektroda pasta karbon

nanopori/MIP ditunjukkan pada Gambar 3.1

Gambar 3.1 Konstruksi elektroda pasta karbon nanopori/MIP

3.7 Optimasi elektroda

3.7.1 Optimasi pH larutan fruktosa

Untuk optimasi ini, digunakan larutan fruktosa 10-3

M yang didapatkan

dengan mengencerkan 1 ml larutan induk fruktosa 10-1

M di dalam labu ukur 25

ml. Pengencerannya dilakukan dengan larutan buffer dengan tujuh pH yang

berbeda, yaitu, pH 2, 3, 4, 5, 6, 7 dan 8, yang ditambahkan ke dalam labu ukur

sampai tanda batas, dan dikocok hingga homogen. Selanjutnya larutan ini

dimasukkan ke dalam wadah sampel dan dianalisis menggunakan elektroda kerja

pasta karbon nanopori/MIP dan elektroda pembanding Ag/AgCl. pH optimum

merupakan pH dimana potensial menunjukkan harga yang relatif konstan.

Kawat Ag

Parafin padat

Pasta karbon nanopori/MIP




3.7.2 Optimasi komposisi elektroda

Optimasi komposisi antara pasta karbon nanopori dan MIP dalam

pembuatan elektroda perlu dilakukan untuk mendapatkan elektroda yang mampu

bekerja secara optimum. Dari komposisi yang berbeda-beda tersebut akan diamati

faktor Nernst, linieritas dan batas deteksi. Total keseluruhan dari campuran

karbon nanopori, MIP dan parafin adalah 0,3 gram. Komposisi antara karbon

nanopori dan MIP dapat dilihat pada Tabel 3.3.

Tabel 3.3 Komposisi pasta karbon nanopori/MIP

*) Polimer kontrol 15%

3.7.3 Pembuatan kurva standar fruktosa

Larutan fruktosa dengan konsentrasi 10-1

M sampai 10-8

M yang telah

dibuat pada pH optimum seperti prosedur 3.3.8.1 selanjutnya diukur potensialnya

menggunakan sensor potensiometri pasta karbon nanopori/MIP yang sudah

dioptimasi. Beda potensial yang dihasilkan selanjutnya dibuat kurva hubungan

antara potensial dan log konsentrasi fruktosa. Kurva yang memberikan garis lurus

adalah kurva standar fruktosa.

Karbon nanopori (%wt) MIP (%wt) Parafin (%wt)

65 0* 35

60 5 35

58 7 35

55 10 35

50 15 35

45 20 35

40 25 35




3.8 Penentuan parameter validasi

3.8.1 Penentuan batas deteksi

Batas deteksi menyatakan besarnya kadar analit terkecil dalam sampel

yang masih dapat diukur atau dideteksi dengan baik oleh suatu metode. Sebelum

melakukan perhitungan batas deteksi harus ditentukan terlebih dahulu persamaan

garis linier dari kurva antara potensial dan log konsentrasi fruktosa seperti pada

persamaan 3.1.

y= bx+a………………………………………………………(3.1)

dengan y merupakan potensial larutan, x merupakan nilai log konsentrasi analit, b

adalah slope, dan a adalah intersep. Selanjutnya menentukan persamaan garis non

linier pada kurva potensial (mV) terhadap log [fruktosa]. Kedua persamaan garis

tersebut kemudian ditentukan titik potongnya. Jika titik potong kedua garis

tersebut diekstrapolasi ke absis, maka akan diperoleh log konsentrasi fruktosa

batas deteksi dari elektroda.

3.8.2 Faktor Nernst dan linieritas

Faktor Nernst dapat ditentukan dari hasil pengukuran larutan kerja

fruktosa menggunakan elektroda hasil optimasi yang dibuat kurva antara potensial

(mV) terhadap log [fruktosa] sehingga diperoleh persamaan garis seperti pada

persamaan 3.1. Kemiringan kurva (b) merupakan harga faktor Nernst.

22 xxn

yxxynb

....................................................................... (3.2)




n

xbya

................................................................................ (3.3)

dengan y merupakan potensial larutan, x merupakan nilai log konsentrasi analit, n

adalah jumlah larutan yang diukur, b adalah slope, dan a adalah intersep.

Secara kuantitatif, linieritas kurva kalibrasi dinyatakan dengan koefisien

korelasi (r) Pearson dengan persamaan 4.

2

12

i

2

i

ii

yyxx

yyxxr

...................................................... (3.4)

dengan xi dan x berturut-turut adalah konsentrasi ke-i dan rata-rata fruktosa, yi

dan y adalah potensial ke-i dan rata-rata fruktosa. Nilai r berada pada rentang

antara -1 ≤ r ≤ 1 (Miller, 1991).

3.8.3 Penentuan koefisien variasi (presisi)

Presisi atau ketelitian menyatakan derajat keterulangan (reproducibility)

yaitu besarnya kesesuaian atau penyimpangan dari setiap hasil pengukuran yang

telah dilakukan berulang-ulang pada sampel yang sama. Larutan fruktosa dengan

konsentrasi 10-2

M dan 10-4

M diukur menggunakan elektroda optimum pada pH

optimum sebanyak 3 kali.

Presisi dapat ditentukan dengan menghitung nilai simpangan baku (standar

deviasi=SD) dan koefisien variasi (KV). Harga SD dan KV dapat ditentukan dari

persamaan berikut (Miller dan Miller, 1998).

SD =

2

1

( )

1

n

i

i

X X

n

……......................................................(3.5)




KV = SD

XX 100 % ……………..........................................(3.6)

Dengan ketentuan iX adalah nilai setiap pengukuran, X adalah nilai rata-rata

pengukuran, dan n adalah jumlah pengukuran.

3.8.4 Penentuan persen recovery (% R)

Persen recovery merupakan nilai suatu ketepatan yang merupakan

kedekatan setiap konsentrasi larutan standar yang diperoleh kembali dengan

konsentrasi larutan standar sebenarnya. Persen recovery dinyatakan dengan

besarnya nilai perbandingan antara konsentrasi larutan standar yang diperoleh

kembali dengan konsentrasi larutan standar yang sebenarnya. Untuk mendapatkan

% recovery, larutan fruktosa dengan konsentrasi 10-2

M dan 10-4

M diukur

menggunakan elektroda optimum pada pH optimum sehingga diperoleh nilai

potensial masing-masing larutan. Dengan menganalogkan y sebagai potensial sel

larutan fruktosa, hasil pengulangan pengukuran selanjutnya disubstitusi ke dalam

persamaan regresi linier yang diperoleh. Sehingga didapatkan nilai konsentrasi

fruktosa terukur. Dengan menganggap konsentrasi 10-2

M dan 10-4

M sebagai

konsentrasi sesungguhnya dari larutan fruktosa, maka harga % recovery dihitung

dengan persamaan berikut (Miller dan Milller, 1998).

R = s

sp

K

C x 100%......................................................................(3.7)

Dengan ketentuan Csp adalah konsentrasi standar fruktosa hasil analisis, Ks

adalah konsentrasi standar fruktosa sebenarnya, dan R adalah persen recovery.





Jangkauan pengukuran dilakukan dengan mengukur potensial larutan

fruktosa dengan menggunakan elektroda hasil optimasi pada konsentrasi larutan

fruktosa 10-8

– 10-1

M. Dari hasil pengukuran dibuat kurva standar potensial (mV)

terhadap log konsentrasi fruktosa dan ditentukan persamaan garis regresi linier

untuk mendapatkan nilai kemiringannya (faktor Nernst). Range yang masih

memberikan garis lurus dan masih memenuhi persamaan Nernst pada kurva

merupakan jangkauan pengukuran.

3.8.6 Penentuan koefisien selektivitas

Selektivitas elektroda dihitung dengan mengukur potensial dari larutan

pengganggu yaitu glukosa dan sukrosa pada konsentrasi 10-3

M (konsentrasi

larutan pengganggu sesungguhnya) dengan elektroda pasta karbon nanopori/MIP

hasil optimasi. Selanjutnya dengan memasukkan nilai potensial (y) dari larutan

pengganggu pada persamaan regresi linier fruktosa sehingga diperoleh konsentrasi

(x). Kemudian dengan menggunakan persamaan:

= …...........(3.8)

maka diperoleh koefisien selektivitas dari elektroda karbon nanopori/MIP.

3.9 Pengukuran Kadar Fruktosa dalam Madu

Pengukuran kadar fruktosa dalam madu dilakukan dengan menimbang 2

gram madu kemudian melarutkannya dalam 100 mL lair UHP. Dari larutan

tersebut, diambil 10 mL larutan dan diukur potensialnya dengan menggunakan




elektroda dan pH optimal. Hasil pengukuran potensial dimasukkan dalam

persamaan regresi linear elektroda optimal untuk mendapatkan konsentrasi

fruktosa dalam sampel madu.




BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil Pembuatan Molecularly Imprinted Polymer (MIP)

Pembuatan MIP dilakukan dengan mencampurkan 0,2 mmol (0,03603

gram) fruktosa sebagai template, 0,8 mmol (0,0688 gram) asam metakrilat sebagai

monomer, dan 2,4 mmol (0,4757 gram) etilen glikol dimetakrilat sebagai

crosslinker serta 1 mmol (0,2422 gram) benzoil peroksida sebagai inisiator (Liang

dkk, 2009). Penambahan Molecularly Imprinted Polymer (MIP) dalam pasta

karbon nanopori pada penelitian ini dilakukan untuk meningkatkan selektifitas

dan sensitifitas elektroda terhadap larutan yang akan dianalisis, yaitu fruktosa.

Tahap pertama terjadinya MIP adalah terbentuknya konjugat non-kovalen

antara fruktosa dan asam metakrilat. Untuk mendukung terjadinya tahap pertama

ini, fruktosa dan asam metakrilat dicampurkan terlebih dahulu dan didiamkan

selama 1 jam. Tahap kedua terjadi ketika campuran fruktosa dan asam metakrilat

direaksikan dengan campuran crosslinker dan inisiator, seperti yang ditunjukkan

Gambar 4.1. Pada tahap ini konjugat fruktosa dan asam metakrilat terperangkap

dalam jaring-jaring tiga dimensi dari polimer (Komiyama dkk, 2003). Proses

polimerisasi yang terjadi adalah polimerisasi adisi, dimana air tidak dihasilkan

sebagai produk samping seperti pada polimerisasi kondensasi. Dalam polimerisasi

adisi, diperlukan suatu inisiator yaitu benzoil peroksida untuk menginisiasi asam

metakrilat sehingga menghasilkan suatu radikal yang diperlukan dalam tahap

propagasi untuk pemanjangan rantai, seperti yang ditunjukkan oleh Gambar 4.2.




Setelah tahap propagasi, terjadi tahap terminasi, yaitu tahap dimana polimerisasi

akan berhenti (Billmeyer, 1984).

H2C

OO H

O

OO

O

H

OH

H

CH2

OO

H

H2C

O O

H

OH

H

OH

O

O CH2OH

OHHO

HOH2C

OH

+

OO

O

O

EGDMA

asam metakrilat

fruktosa

+

Gambar 4.1 Perkiraan pembentukan MIP oleh monomer asam

metakrilat, template fruktosa dan crosslinker EGDMA

OH

O

OH

OCO2H

CO2HCO2H

n

Gambar 4.2 Reaksi polimerisasi asam metakrilat (Munk dkk, 1994)

Gambar 4.3 Hasil pembuatan MIP

Asam metakrilat




Dalam percobaan, proses polimerisasi dilakukan selama 2 jam hingga

porogen kloroform habis menguap dan menghasikan suatu material padat

berwarna putih kekuningan seperti yang ditunjukkan Gambar 4.3. Penghilangan

monomer yang tidak bereaksi dilakukan dengan mencuci MIP dengan

metanol/asam asetat 8:2 v/v. Sementara itu, template fruktosa dihilangkan dengan

menggunakan air panas (Liang dkk, 2009). MIP yang template fruktosanya telah

diekstraksi ditunjukkan oleh Gambar 4.4.

HO

O

O

O

O

O

OO

O

O

O

O

H

OH

O

O

O

O

O

O

O

H

n

n

O

O

n

HO

O

OH

O

O

O

O

O

OO

Gambar 4.4 Perkiraan cetakan MIP fruktosa yang template fruktosanya

telah diekstraksi

Berdasarkan interaksi antara template dan monomernya, MIP yang dibuat

pada penelitian ini termasuk dalam teknik ikatan non-kovalen. Fruktosa dan asam

metakrilat melakukan interaksi non-kovalen yaitu ikatan hidrogen. Teknik ini

membutuhkan monomer berlebih agar dapat melingkupi seluruh template

sehingga cetakan dapat terbentuk dengan sempurna. Teknik ini juga merupakan




teknik pencetakan yang tercepat dan paling umum digunakan karena pembuatan

monomer-template kovalennya tidak perlu dilakukan, dan template sangat mudah

dihilangkan dari polimer (Komiyama dkk, 2003).

4.2 Hasil Pembuatan Polimer Kontrol

Pembuatan polimer kontrol dilakukan serupa dengan pembuatan MIP,

hanya saja template tidak disertakan dalam reaksi sehingga padatan putih yang

terbentuk tidak memiliki sisi pengenalan aktif seperti MIP. Polimerisasi yang

terjadi terhadap polimer kontrol adalah polimerisasi adisi, sama dengan MIP.

Polimer kontrol yang terbentuk kemudian dicuci dengan metanol/asam asetat 8:2

v/v dan dengan air panas. Hasil pembuatan polimer kontrol yang berupa padatan

putih dapat dilihat pada Gambar 4.5.

Gambar 4.5 Hasil polimer kontrol

4.3 Karakterisasi Molecularly Imprinted Polymer (MIP) dan Polimer

Kontrol

Karakterisasi MIP dan polimer kontrol dilakukan dengan tujuan untuk

mengetahui keberhasilan terbentuknya polimer dan ekstraksi template dari

polimer baik untuk MIP maupun polimer kontrol. Untuk itu, karakterisasi




dilakukan dengan menggunakan FTIR sehingga diperoleh data seperti yang

ditunjukkan oleh Gambar 4.6. Untuk mengetahui apakah polimerisasi berhasil

terjadi, perlu dibandingan spektrum antara asam metakrilat dan spektrum MIP.

Berdasarkan Gambar 4.6 (b), yaitu spektrum MIP sebelum dicuci, tampak bahwa

polimerisasi telah terjadi, karena pita serapan C=O dari gugus karboksil yang

terkonjugasi dengan C=C dalam senyawa asam metakrilat (Gambar 4.6 (a)) pada

bilangan gelombang 1697 cm-1

bergeser menjadi 1720,50 cm-1

akibat adanya

perubahan ikatan rangkap C=C menjadi ikatan tunggal C-C.

Ekstraksi template fruktosa dari MIP dapat diamati pada Gambar 4.6 (b)

dan (c). Pada spektrum (b) yaitu MIP yang belum dicuci, terdapat pita serapan –

OH dari gugus karboksil asam metakrilat yang muncul pada panjang gelombang

3417,86 cm-1

dan 3487,30 cm-1

. Sedangkan pada spektrum (c) yaitu MIP yang

sudah dicuci, tidak terlihat banyaknya perbedaan. Hal ini sangat mungkin

disebabkan oleh tidak sempurnanya proses ekstraksi fruktosa dari MIP.

Pada Gambar 4.6 (d), yaitu spektrum polimer kontrol, tampak bahwa

polimerisasi telah terjadi, karena pita serapan C=O dari gugus karboksil yang

terkonjugasi dengan C=C dalam senyawa asam metakrilat (Gambar 4.6 (a)) pada

bilangan gelombang 1697 cm-1

bergeser menjadi 1720,50 cm-1

akibat adanya

perubahan ikatan rangkap C=C menjadi ikatan tunggal C-C. Gugus –OH dari

asam metakrilat muncul pada bilangan gelombang 3425,58 cm-1

.




c.MIP sesudah dicuci

b.MIP sebelum dicuci

a.Asam metarilat




Gambar 4.6 Spektrum inframerah (a) asam metakrilat; (b) MIP sebelum

dicuci; (c) MIP setelah dicuci; (d)Polimer kontrol

d. P. kontrol

asam metakrilat




4.4 Optimasi Elektroda

Elektroda kerja adalah bagian dari potensiometer yang berfungsi sebagai

sensor dari analit yang akan dianalisis. Kemampuan elektroda untuk mengenali

analit dan selektif terhadap pengganggu akan mempengaruhi akurasi hasil

penelitian. Untuk memaksimalkan kinerja elektroda, dilakukan optimasi

komposisi pasta karbon dan pH larutan.

4.4.1 Optimasi komposisi elektroda

Dalam pengukuran secara potensiometri, material pendukung elektroda

yang digunakan harus bersifat inert sehingga tidak dapat bereaksi dengan analit,

misalnya karbon (C) (Skoog dkk, 2007). Karbon telah dikenal sebagai material

yang inert, memiliki luas permukaan yang besar dan memiliki konduktivitas yang

tinggi (Pyun dan Lee, 2007). Penambahan MIP dalam pasta karbon bertujuan

untuk meningkatkan selektifitas elektroda karena adanya sisi pengenalan aktif

yang dapat mengenali senyawa yang diinginkan, dalam hal ini fruktosa.

Pembuatan pasta karbon dilakukan dengan mencampurkan MIP sebagai

sensor fruktosa, karbon nanopori dan parafin. Penambahan parafin dilakukan agar

campuran karbon dan MIP dapat tercampur sempurna dan dapat memadat saat

dimasukkan ke dalam tube mikropipet, sehingga sensor elektroda menjadi solid.

Elektroda yang telah berhasil dibuat ditunjukkan oleh Gambar 4.7. Variasi

dilakukan dengan perbandingan massa MIP dan karbon nanopori, sementara

massa parafin dibuat tetap, seperti yang ditunjukkan Tabel 4.1.




Gambar 4.7 Elektroda karbon nanopori/MIP dengan kawat Ag

Delapan variasi komposisi elektroda yang telah dibuat digunakan untuk

mengukur potensial delapan seri konsentrasi larutan standar fruktosa, yaitu 10-8

,

10-7

, 10-6

, 10-5

, 10-4

, 10-3

, 10-2

, dan 10-1

M. Perhitungan pembuatan larutan standar

fruktosa tersedia dalam Lampiran 1. Setelah percobaan dilakukan, terlihat bahwa

masing-masing elektroda memiliki faktor Nernst, linearitas dan jangkauan

pengukuran yang berbeda, seperti yang ditunjukkan Tabel 4.1, dengan

perhitungan pada Lampiran 4. Kurva masing-masing elektroda tersedia pada

Gambar 4.8.

Tabel 4.1 Pengaruh komposisi karbon nanopori dan MIP terhadap

jangkauan pengukuran, faktor Nernst pada pengukuran

fruktosa secara potensiometri

*polimer kontrol 15 %wt

Elektroda

Karbon

nanopori

(%wt)

MIP

(%wt)

Parafin

(%wt)

Faktor

Nernst

(mV/dekade)

Jangkauan

pengukuran

(M)

R

E1 50 pk* 35 15.9 10-7

-10-4

0,995014

E2 60 5 35 18,7 10-8

-10-4

0,999157

E3 58 7 35 19,8 10-8

-10-4

0,994335

E4 55 10 35 22,7 10-5

-10-2

0,998780

E5 50 15 35 22,9 10-8

-10-5

0,999867

E6 45 20 35 27,53 10-7

-10-1

0,999964

E7 40 25 35 27,97 10-6

-10-1

0,999824




Faktor Nernst pada metode potensiometri menyatakan korelasi antara

potensial elektroda yang terukur dengan keaktifan analit dalam larutan sehingga

faktor Nernst juga merupakan indikasi kesensitifan dan keselektifan elektroda.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa fruktosa merupakan molekul divalen.

Berdasarkan persamaan Nernst molekul divalen memiliki faktor Nernst sebesar 59

mV/2 atau sebesar 29,5 mV/dekade. Hasil percobaan menunjukkan bahwa E6 dan

E7 memiliki faktor Nernst yang paling mendekati 29,5 mV/dekade yaitu 27,78

mV/dekade untuk E6 dan 27,94 mV/dekade untuk E7. Data hasil pengukuran

potensial larutan standar fruktosa masing-masing elektroda beserta faktor Nernst,

linearitas dapat dilihat pada Lampiran 4.

Gambar 4.8 Perbandingan elektroda

Selektifitas suatu elektroda ditunjukkan oleh linearitasnya. Semakin linear

suatu fungsi semakin signifikan respon potensial suatu elektroda dengan

penambahan sedikit konsentrasi. Dalam perhitungan linearitas ditunjukkan oleh

besar koefisien korelasi (r). Hasil percobaan menunjukkan bahwa E6 memiliki

koefisien korelasi yang paling mendekati 1 daripada E7.




Komposisi elektroda yang optimum ditentukan oleh jangkauan

pengukuran dari elektroda yang digunakan dimana jangkauan pengukuran yang

didapatkan adalah seluas mungkin. Jangkauan pengukuran menunjukkan luasnya

area kerja suatu elektroda sehingga semakin luas semakin besar juga area

kerjanya. Jangkauan pengukuran ditunjukkan oleh kurva yang masih memberikan

garis lurus terhadap perubahan konsentrasi. Percobaan menunjukkan jangkauan

pengukuran elektroda 6 (E6) lebih luas daripada elektroda 7 (E7).

Berdasarkan faktor Nernst, linearitas dan jangkauan pengukuran masing-

masing elektroda, komposisi karbon nanopori dan MIP yang optimum adalah

sebesar 45:20 yaitu pada elektroda 6 (E6). Elektroda 6 (E6) memiliki faktor

Nernst 27,78 mV/dekade, faktor korelasi 0,9999 dan jangkauan pengukuran 10-7

-

10-1

M.

Komposisi elektroda yang optimum akan sangat berpengaruh pada respon

potensial dalam pengukuran. MIP akan bertindak sebagai sensor analit melalui

sisi aktif spesifiknya, kemudian karbon nanopori akan menyampaikan respon

tersebut ke kawat perak, untuk diteruskan kepada potensiometer. Semakin banyak

MIP yang ditambahkan, semakin banyak pula sisi aktif atau cetakan yang tersedia

untuk mengenali analit. Namun penambahan MIP lebih dari 20% tidak

menunjukkan respon yang baik, karena membran menjadi kaku, kurang lentur

sehingga memberikan respon yang lemah (Liang dkk, 2009).

Adanya MIP dalam campuran pasta karbon elektroda memberikan respon

yang lebih bagus daripada elektroda dengan campuran pasta karbon tanpa MIP

ataupun dengan polimer kontrol karena faktor Nernst yang dihasilkan lebih




nernstian, jangkauan pengukurannya lebih lebar, dan memberikan linearitas yang

lebih baik. Elektroda dengan polimer kontrol kurang mampu merespon analit

karena tidak memiliki sisi pengenalan yang aktif dan spesifik terhadap analit,

sementara elektroda tanpa MIP memberikan hasil yang tidak selektif terhadap

senyawa.

4.4.2 Optimasi pH

Hal yang perlu diperhatikan saat melakukan pengukuran suatu analit

adalah kondisi analit saat analit itu diukur, seperti temperatur dan pH larutannya.

Kemungkinan mendapatkan hasil pengukuran yang berbeda saat pH dan

temperaturnya berubah sangatlah mungkin, karena itulah dalam penelitian ini

optimasi pH perlu dilakukan untuk menyelidiki pengaruh pH pada respon yang

dihasilkan potensiometer. Telah disiapkan 7 pH berbeda, yaitu pH 2 sampai pH 8

sehingga respon yang dihasilkan saat larutan fruktosa dalam keadaan asam, netral

atau basa dapat diamati.

Tujuh larutan fruktosa 10-3

M dengan pH 2 sampai pH 8 diukur

potensialnya dengan hasil seperti yang tersedia pada Lampiran 5, sedangkan

kurva optimasi pH ditunjukkan oleh Gambar 4.9. Kurva optimasi pH

menunjukkan terjadinya penurunan potensial dengan kenaikan pH. Namun, pada

pH 5-6 potensial elekroda relatif konstan, sehingga pH 5-6 ini merupakan pH

optimum pengukuran. Pada kondisi netral atau asam, fruktosa mengalami

protonasi dengan cepat pada atom oksigen dalam cincin, sedangkan pada kondisi

basa, reaksinya diinisiasi oleh transfer proton anomerik ke basa (El Khadem,

1988).




Gambar 4.9 Kurva optimasi pH pada pengukuran larutan fruktosa 10-3

M

menggunakan elektroda E6 secara potensiometri

4.5 Kurva Kalibrasi Fruktosa

Kurva kalibrasi fruktosa diperoleh dari hasil pengukuran larutan standar

fruktosa konsentrasi 10-8

, 10-7

, 10-6

, 10-5

, 10-4

, 10-3

, 10-2

dan 10-1

M menggunakan

elektroda dengan komposisi MIP dan karbon nanopori yang optimum, yaitu E6.

Pengukuran ini juga dilakukan pada pH optimum, yaitu pH 5-6. Berdasarkan

potensial yang diperoleh, dibuat kurva kalibrasi dengan log konsentrasi fruktosa

sebagai sumbu x dan potensial (mV) sebagai sumbu y. Dari kurva tersebut,

diambil serangkaian titik berurutan yang memiliki linearitas paling mendekati 1.

Data pengukuran fruktosa dengan E6 dan pH 5-6 dapat dilihat pada Tabel 4.2. dan

kurva kalibrasi fruktosa dapat dilihat pada Gambar 4.10.

Tabel 4.2 Data pengukuran fruktosa menggunakan E6 pada pH 5-6

Konsentrasi fruktosa (M) Potensial (mV)

10-8

280

10-7

304

10-6

333

10-5

361

10-4

388

10-3

416

10-2

444

10-1

471




Gambar 4.10 Kurva kalibrasi fruktosa

4.6 Uji Kinerja Elektroda Karbon Nanopori/MIP


Baik tidaknya suatu elektroda dapat ditentukan dari seberapa lebar

jangkauan pengukurannya. Semakin lebar, maka semakin baik elektroda tersebut.

Penentuan jangkauan pengukuran dilakukan pada E6 dan E7 dengan

membandingkan faktor Nernst, koefisien korelasi, dan jangkauan pengukuran

pada range konsentrasi yang berbeda-beda.

Hasil perhitungan menunjukkan jangkauan pengukuran yang baik dari E6

yaitu 10-7

-10-1

M dengan faktor Nernst 27,78 mV/dekade. Data selengkapnya

tersedia dalam Tabel 4.3 dan analisis perhitungan pada Lampiran 4.

Tabel 4.3 Jangkauan pengukuran E6 dan E7

Elektroda Konsentrasi (M) Regresi Faktor Nernst R

E6

10-8

-10-1

y = 27,53x +498,5 27,53 0,999

10-7

-10-1

y = 27,78x + 499,2 27,78 0,999

E7 10

-8-10

-1 y = 23,94x + 437,6 23,94 0.977

10-6

-10-1

y = 27,97x + 449 27,97 0.999




4.6.2 Batas deteksi

Batas deteksi adalah kadar terkecil dari analit dalam sampel yang masih

dapat terukur oleh alat. Setiap elektroda selektif memiliki batas pengukuran

terendah dan tertinggi yang merupakan respon nernstian dari elektroda (Bakker,

1997). Penentuan batas deteksi dapat dilakukan dengan menentukan titik potong

ekstrapolasi kurva standar fruktosa pada jangkauan pengukuran. Pada penelitian

ini diperoleh batas deteksi bawah sebesar 4,71 x 10-8

M. Hal ini menunjukkan

bahwa elektroda E6 memiliki kinerja yang sangat baik dan sangat sensitif, dimana

elektroda ini mampu mendeteksi konsentrasi yang sangat kecil. Analisis

perhitungan selengkapnya dapat dilihat pada Lampiran 4.

4.6.3 Persen Recovery

Persen recovery dinyatakan dengan besarnya nilai perbandingan antara

konsentrasi larutan standar yang diperoleh kembali dengan konsentrasi larutan

standar yang sebenarnya. Persen recovery ini menunjukkan tingkat akurasi suatu

pengukuran. Penentuan akurasi pengukuran fruktosa dilakukan dengan

menggunakan dua konsentrasi, yaitu 10-4

M dan 10-2

M. Dari hasil perhitungan

nilai persen recovery untuk 10-4

M adalah 90,83% dan 102,35% untuk 10-2

M.

Data potensial dan akurasi pengukuran ditunjukkan Tabel 4.4, sementara

perhitungan selengkapnya terdapat dalam Lampiran 7.

Tabel 4.4 Akurasi pengukuran

Konsentrasi (M) Potensial (mV) Akurasi (%)

10-4

387 90,83

10-2

444 102,35




Hasil menunjukkan bahwa elektroda karbon nanopori/MIP memiliki

akurasi yang baik untuk kedua konsentrasi karena masih masuk dalam range yang

ditolerir, yaitu 90-107% (Harmita, 2004). Hasil di atas juga menunjukkan bahwa

akurasi yang lebih baik didapatkan ketika melakukan pengukuran konsenstasi

fruktosa yang lebih besar. Cukup jelas bahwa elekroda berdasarkan karbon

nanopori/MIP baik untuk mengukur larutan dengan konsentrasi yang lebih tinggi,

daripada konsentrasi yang lebih kecil.

4.6.4 Presisi

Presisi atau keterulangan merupakan keseksamaan metode jika dilakukan

oleh analis yang sama dan dalam interval waktu yang pendek. Tingkat presisi

dapat dilihat melalui perolehan nilai standar deviasi (SD) dan koefisien variasi

(KV) pengukuran. Untuk itu, larutan fruktosa 10-4

M dan 10-2

M diukur

potensialnya sebanyak 3 kali. Untuk metode potensiometri, presisi dikatakan baik

jika harga KV-nya adalah antara 1-3% (Taylor, 1994). Nilai presisi yang lebih

baik adalah yang nilai KV-nya lebih kecil. Berdasarkan percobaan dan hasil

perhitungan, nilai KV untuk larutan fruktosa konsentrasi 10-4

M adalah sebesar

1,2920 % dan untuk 10-2

M adalah sebesar 1,3267 %. Data selengkapnya tersedia

dalam Lampiran 6 dan hasil pengukuran tersedia dalam Tabel 4.5.

Tabel 4.5 Koefisien variasi pengukuran

Konsentrasi

(M)

Potensial (mV) KV (%)

Replikasi 1 Replikasi 2 Replikasi 3

10-4

392 382 387 1,2920

10-2

435 446 444 1,3267




4.6.5 Selektifitas elektroda

Elektroda pada potensiometri memiliki karakter selektif untuk analit

tertentu. Tingkat selektivitas suatu elektroda ditentukan oleh nilai koefisien

selektivitas. Pada pengukuran secara potensiometri, sebagian besar sensor

elektroda akan mensensor analit, tetapi ada juga kontribusi dari ion lain yang

dapat berinteraksi dengan sensor. Idealnya, kontribusi yang diberikan sangat kecil

atau dapat diabaikan. Selektifitas elektroda sangat penting untuk dilakukan

mengingat tujuan dari penelitian ini adalah mengukur kadar fruktosa dalam

matriks madu yang mengandung gula lain dengan struktur yang mirip dengan

fruktosa.

Penentuan koefisien selektifitas dilakukan dengan mengukur potensial

larutan pengganggu sukrosa dan glukosa konsentrasi 10-3

M dengan perhitungan

pembuatannya pada Lampiran 8. Besarnya koefisien selektivitas mengikuti

ketentuan berikut. Jika nilai Ki,j < 1, maka elektroda bersifat selektif terhadap ion i

daripada ion j. Untuk nilai Ki,j > 1, maka elektroda bersifat lebih selektif terhadap

ion j daripada ion i dengan ketentuan ion i adalah ion utama dan ion j adalah ion

pengganggu (Cattral, 1997).

Hasil perhitungan menunjukkan bahwa koefisien selektifitas larutan

sukrosa adalah sebesar 2,98 x 10-5

sedangkan untuk glukosa adalah sebesar 2,48 x

10-5

. Data hasil potensial dan perhitungan dapat dilihat selengkapnya pada

Lampiran 8. Koefisien selektifitas ini menunjukkan bahwa elektroda berbasis

karbon nanopori/MIP memiliki selektifitas yang sangat baik, dimana jika terdapat

105 pengganggu dan hanya terdapat 1 analit, analit tersebut masih dapat terukur




oleh elektroda. Koefisien selektifitas yang nilainya kurang dari 10-3

menunjukkan

bahwa elektroda sangat selektif terhadap fruktosa, lebih daripada sukrosa dan

glukosa.

Tabel 4.6 Koefisien selektifitas pengukuran

Pengganggu Koefisien selektifitas

Sukrosa 2,98 x 10-5

glukosa 2,48 x 10-5

4.7 Mekanisme Timbulnya Beda Potensial

Untuk memperoleh hasil pengukuran yang maksimal, sebelum digunakan

elektroda karbon nanopori harus dijenuhkan dengan lautan fruktosa terlebih

dahulu. Penjenuhan dilakukan dengan merendam elektroda dalam larutan fruktosa

selama 24 jam. Setelah direndam, di dalam elektroda terjadi kesetimbangan antara

fruktosa dengan fruktosa/MIP sehingga potensial yang terukur merupakan beda

potensial yang diakibatkan karena adanya gangguan kesetimbangan fruktosa di

dalam larutan sampel melalui antarmuka larutan-membran elektroda. Gambar

4.11 menunjukkan elektroda yang telah jenuh dengan fruktosa.

Larutan sampel fruktosa

C6H12O6

Elektroda karbon nanopori/MIP yang

telah dijenuhkan dengan fruktosa

C6H12O6/MIP

Antarmuka

Gambar 4.11 Kesetimbangan di dalam elektroda




4.8 Hasil Pengukuran Kadar Fruktosa dalam Madu

Pengukuran kadar fruktosa dalam madu dilakukan dengan menimbang 2

gram madu yang diperoleh dari peternakan lebah madu di desa Banyuanyar,

Gurah, Kediri, lalu melarutkannya dalam 100 mL air UHP. Pengukuran potensial

dilakukan dengan elektroda dan pH optimal. Data dan perhitungan menunjukkan

bahwa kadar fruktosa dalam madu adalah sebesar 29,80 % b/b, sementara

menurut literatur kadar fruktosa dalam madu adalah sebesar 38% (White dan

Doner, 1980). Perhitungan selengkapnya dapat dilihat pada Lampiran 9. Besarnya

ketidaksesuaian ini sangat mungkin disebabkan oleh berbedanya jenis madu yang

dianalisis.




BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Dari penelitian yang telah dilakukan disimpulkan sebagai berikut:

1. Telah berhasil dibuat elektroda potensiometri berbasis karbon

nanopori/MIP sebagai sensor fruktosa dalam madu. Elektroda ini

mempunyai komposisi optimum karbon nanopori, MIP dan parafin

dengan perbandingaan berturut-turut 45:20:15 dengan pengukuran

terbaik pada pH larutan 5,0-6,0.

2. Elektroda ini mempunyai faktor Nernst, jangkauan pengukuran dan

batas deteksi berturut-turut 27,78 mV/dekade, 10-7

-10-1

M, dan 4,71 x

10-8

M. Akurasi pengukuran untuk konsentrasi 10-4

M dan 10-2

M

adalah 90,83% dan 102,35%. Presisi yang dinyatakan dengan koefisien

variasi untuk konsentrasi 10-4

M dan 10-2

M adalah 1,2920% dan

1,3267%. Sedangkan koefisien selektifitas untuk larutan glukosa dan

sukrosa masing-masing adalah 2,48 x 10-5

dan 2,98 x 10-5

, dan kadar

fruktosa dalam madu adalah 29,80% b/b.

5.2 Saran

1. Diperlukan penelitian lebih lanjut untuk mengetahui waktu respon dan

masa kerja (lifetime) elektroda karbon nanopori/MIP

2. Diperlukan penelitian lebih lanjut untuk aplikasi elektroda karbon

nanopori/MIP untuk analisis fruktosa dalam madu.




DAFTAR PUSTAKA

Alizadeh, T. dan Akhoundian, M., 2010, A novel potentiometric sensor for

promethazine based on a molecularly imprinted polymer (MIP): The

role of MIP structure on the sensor performance, Journal of

Electrochimica Acta 55: 3477-3485

Arcot, J. dan Brand-Miller, J., 2005, A Preeliminary Assesment of the Glicemic

Index of Honey, Australia Government, Rural Industries Research and

Developing Corporation

Bakker, E., 1997, Carier-Based Ion-Selective Elektrodes and Bulk Optodes”,

1 General characteristic, J. of American Chemical society, USA

Basset, J., Denney, R.C., Jeffery, G.H., Mendham, J., 1991, Buku Ajar Vogel:

Kimia Analisis Kuantitatif Anorganik, Alih Bahasa: A. Hadyana P dan Ir.

L. Setiono, Buku Kedokteran EGC, Jakarta

Bhand, S. G., Soundararajan, S., Surugiu-Warnmark, I., Milea, J. S., Dey, E. S.,

Yokovleva, M., Danielsson, B., 2010, Fructose-selective calorimetric

biosensor in flow injection analysis, J. of Chimica Acta 668:13-18

Billmeyer, F.W., 1984, Textbook of Polymer Science, 3rd

edition, John Wiley and

Sons Inc, Canada

Birch, G. G., dan Parker, K. J., Nutritive Sweeteners, Applied Science Publishers,

London & New Jersey

Braun, R. D., 1987, Introduction to Instrumental Analysis, McGraw-Hill,

Singapore, 697

Budavari, S. (ed.), 1996, The Merck Index - An Encyclopedia of Chemicals,

Drugs, and Biologicals, Whitehouse Station NJ, Merck and Co., Inc.,724

Campuzano, S., Loaiz, O. A., Pedrero, M., de Villena, F. J. M., Pingarron, J. M.,

2004, An Intregated Bienzyme Glucose oxidase-fructose

Dehydrogenase-Tetrathiavulvalene-3-mercaptopropionic acid-Gold

Electrode for the Simultaneous Determination of Glucose and

Fructose, Journal of Bioelectrochemistry 63: 199-206

Cattral, R.W., 1997, Chemical Sensors, Oxford University Press, New York

Day, J.R., dan Underwood, A.L., 1991, Analisis Kimia Kuantitatif, Edisi kelima,

Penerjemah Aloysius Hadyana Pujaatmaka, Ph.d., Prentice Hall, Erlangga,

Jakarta




El Khadem, Hassan S., 1988, Carbohydrat Chemistry: Monosaccharides and

Their Oligomers,Academic Press, Inc., Washington D.C, 102

Fessenden, R. J., dan Fessenden, J. S., 1986, Organic Chemistry, Third Edition,

Wadsworth, Inc., USA

Fruton, J.S., 1972, Molecules of Life, Wiley-Interscience

Gheldof, N., Wang, X., Engeseth, N., 2002, Identification and quantification

of antioxidant components of honeys from various floral sources, J

Agric Food Chem 50 (21): 5870–7.

Hanover, L. M., White, J.S., 1993, Manufacturing, composition, and application

of fructose, Journal of Clinical Nutrition 58: 724s-732

Harmita, 2004, Petunjuk Pelaksanaan Validasi Metode dan Cara

Perhitungannya, Majalah Ilmu Kefarmasian, Vol. I, No. 3, 117-135

Hyvonen, L., and Koivistoinen, P., 1982, Fructose in Food Systems, Applied

Science Publishers, London & New Jersey

Jankowska, H., Swatkowski, A. and Choma, J., 1991, Active Carbon, Ellis

Horwood, New York.

Javanbakhta, M., Fardb, S. E., Mohammadic, A., Abdoussa, M., Ganjalie, M. R.,

Norouzie, P., Safaraliee, L., 2008, Molecularly imprinted polymer

based potentiometric sensor for the determination of hydroxyzine in

tablets and biological fluids, J. of analytica chimica acta 612: 65–74

Komiyama, M., Takeuchi, T., Mukawa, T., Asanuma, H., 2003, Molecular

Imprinting, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA

Krell, Rainer., 1996, Value-Added Products from Beekeeping, Fao Agricultural

Services Bulletin, Food & Agriculture Organization of the UN

Liang, R., Zhang, R., Qin, W., 2009, Potentiometric Sensor Based on

Molecularly Imprinted Polymer for Determination of Melamine in

Milk, J. of Sensors and Actuators B 141:544-550

Martos, I., Ferreres, F., Tomás-Barberán, F., 2000, Identification of flavonoid

markers for the botanical origin of Eucalyptus honey, J Agric Food

Chem 48 (5): 1498–502

Miller, J.C., dan Miller, J.N., 1998, Statistics for Analytical Chemistry, Second

Edition, John Wiley & Sons, New York




Munk, P., Qin, A., Tian, M., Ramireddy, Webber, S.E., 1994, Polystyrene-Poly

(methacrylic acid) Block Copolymer Micelles, Macromolecules, 27:

120-126

Nelson, R.W. dan C. G. Couto, 2009, Small Animal Internal Medicine, 4th ed.

Odian, G., 1991, Principles of Polymeryzation, third edition, The City of

University of New York, Staten Island, New York

Pari, G., 2010, Peran dan Masa Depan Arang yang Porspektif umtuk Indonesia,

LIPI, Jakarta

Park, K.Y., Yetley, A. E., 1993, Intakes and food sources of fructose in the

United States, American Journal of Clinical Nutrition 58 (5 Suppl)

Pyun, Su-I dan Lee, Gyoung-Ja, 2007, Synthesis and Characterization of

Nanoporous Carbon and Its Electrochemical Application to Electrode

Material for Supercapasitors, J. of Modern Aspect of Electrochemistry,

No 41, Springer, New York

Sadeghi, S., Fathi, F., Abbasifar, J., 2007, Potentiometric sensing of levamisole

hydrochloride based on molecularly imprinted polymer, J. of Sensors

and Actuators B 122:158–164

Skoog, D. A., West, D. M., Holler, F. J, 1992, Fundamentals of Analytical

Chemistry, 6th

Edition, Saunders College Publishing, USA, 399-432

Suyanto, 2009, Kimia Polimer, Departemen Kimia Fakultas Sains Dan Teknologi

Universitas Airlangga, Surabaya

Tom, L. N, dan Foster, N., 2010, Development of a Molecularly Imprinted

Polymer for the Analysis of Avermectin, J. of Analytica Chimica Acta

680:79-85

USDA Nutrient Data Laboratory Honey, 2007, Last accessed August 24,

http://www.nal.usda.gov/fnic/foodcomp/search/

Wahjudi, P. N., Patterson, M. E., Lim, S., Yee., J. K., Mao, C.S., Lee, W. N. P.,

2009, Measurement of Glucose and Fructose in Clinical Samples

Using Gas Chromatography/Mass Spectrometry, J. of Clinical

Biochem. 43:198-207

Weigel, B., Hitzmann, B., Kretzmer, G., Schiigerl, K., Huwigb, A., Giffhornb,

F.,1996, Analysis of various sugars by means of immobilized enzyme

coupled flow injection analysis, Journal of Biotechnology 50:93-106




White, J. W., dan Doner, L. W., 1980, Beekeping in the USA Agriculture

Handbook Number 335, Eastern Regional Center, Philadelphia 82-91

Zhu, X., Li, S., Shan, Y., Zhang, Z., Li, G., Su, D., Liu, F., 2010, Detection of

adulterants such as sweeteners materials in honey using near-

infraredspectroscopy and chemometrics, J. of Food Engineering

101:92-97




Lampiran 1 Pembuatan larutan induk dan larutan kerja fruktosa

1. Pembuatan larutan induk fruktosa M

Massa = 1,8016 g

2. Pembuatan larutan kerja M - M

a. Konsentrasi M

V1M1 = V2M2

25.10-2

= V2.10-1

V2 = 2,5 mL

b. Konsentrasi M

V1M1 = V2M2

25.10-3

= V2.10-2

V2 = 2,5 mL

c. Konsentrasi M

V1M1 = V2M2

25.10-4

= V2.10-3

V2 = 2,5 mL

d. Konsentrasi M

V1M1 = V2M2




25.10-5

= V2.10-4

V2 = 2,5 mL

e. Konsentrasi M

V1M1 = V2M2

25.10-6

= V2.10-5

V2 = 2,5 mL

f. Konsentrasi M

V1M1 = V2M2

25.10-7

= V2.10-6

V2 = 2,5 mL

g. Konsentrasi M

V1M1 = V2M2

25.10-8

= V2.10-7

V2 = 2,5 mL




Lampiran 2 Pembuatan larutan pengganggu

a. Glukosa 10-3

M

Massa = 0,1802 gram

V1M1 = V2M2

100.10-3

= V2. 10-2

V2 = 10 mL

b. Sukrosa 10-3

M

Massa = 0,3423 gram

V1M1 = V2M2

100. 10-3

= V2. 10-2

V2 = 10 mL




Lampiran 3 Pembuatan Molecularly Imprinted Polymer

a. Asam metakrilat 0,8 mmol

= 0,8 mmol . 86,06

= 68,848 mgram

= 0,0688 gram

b. Fruktosa 0,2 mmol

= 0,2 mmol . 180,16

= 36,032 mgram

= 0,0360 gram

c. Etilen glikol dimetakrilat 2,4 mmol

= 2,4 mmol . 198,22

= 475,728 mgram

= 0,4757 gram




d. Benzoil peroksida 1 mmol

= 1 mmol . 242,23

= 242,23 mgram

= 0,2422 gram




Lampiran 4 Perhitungan faktor Nerst dan linearitas elektroda 1-7

1. Elektroda 1

a. Tabel konsentrasi larutan standar fruktosa dan potensial


10-8

204

10-7

211

10-6

231

10-5

246

10-4

259

10-3

269

10-2

250

10-1

255

b. Kurva hubungan log konsentrasi fruktosa 10-8

-10-1

terhadap potensial

elektroda 1




c. Kurva hubungan log konsentrasi fruktosa 10-7

-10-4

terhadap potensial

elektroda 1

d. Analisis Faktor Nerst

Regresi linear:

y = bx + a

y = 15,9 x + 324,2

Faktor Nerst = b = 15,9

X Y XY X2 X- X Y- Y

(X- X ) (Y-

Y ) (X- X )

2 (Y-Y )

2

-7 211 -1477 49 -1,5 -25,75 38,625 2,25 663,0625

-6 231 -1386 36 -0,5 -5,75 2,875 0,25 33,0625

-5 246 -1230 25 0,5 9,25 4,625 0,25 85,5625

-4 259 -1036 16 1,5 22,25 33,375 2,25 495,0625

X = -5,5 Y = 236,75




Faktor Korelasi:

2. Elektroda 2



10-8

203

10-7

222

10-6

240

10-5

257

10-4

279

10-3

302

10-2

315

10-1

304


-10-1

terhadap potensial

elektroda 2





-10-4

terhadap potensial

elektroda 2


Regresi linear:

y = bx + a

y = 18,7 x + 352,4


X Y XY X2 X- X Y- Y

(X- X ) (Y-

Y ) (X- X )

2 (Y-Y )

2

-8 203 -1624 64 -2 -37,2 74,4 4 1383,84

-7 222 -1554 49 -1 -18,2 18,2 1 331,24

-6 240 -1440 36 0 -0,2 0 0 0,04

-5 257 -1285 25 1 16,8 16,8 1 282,24

-4 279 -1116 16 2 38,8 77,6 4 1505,44

X = -6 Y = 240,2




Faktor Korelasi:

3. Elektroda 3



10-8

266

10-7

281

10-6

300

10-5

319

10-4

346

10-3

360

10-2

382

10-1

394


-10-1

terhadap potensial

elektroda 3





-10-4

terhadap potensial

elektroda 1


Regresi linear:

y = bx + a

y = 19,8 x + 421,2


X Y XY X2 X- X Y- Y

(X- X ) (Y-

Y ) (X- X )

2 (Y-Y )

2

-8 266 -2128 64 -2 -36,4 72,8 4 1324,96

-7 281 -1967 49 -1 -21,4 21,4 1 457,96

-6 300 -1800 36 0 -2,4 0 0 5,76

-5 319 -1595 25 1 16,6 16,6 1 275,56

-4 346 -1384 16 2 43,6 87,2 4 1900,96

X = -6 Y = 302,4




Faktor Korelasi:

4. Elektroda 4



10-8

218

10-7

235

10-6

260

10-5

270

10-4

296

10-3

316

10-2

339

10-1

345


-10-1

terhadap potensial

elektroda 4





-10-2

terhadap potensial

elektroda 4


Regresi linear:

y = bx + a

y = 22,7 x + 384,7


X Y XY X2 X- X Y- Y

(X- X ) (Y-

Y ) (X- X )

2 (Y-Y )

2

-5 270 -1350 25 -1,5 -35,25 52,875 2,25 1242,563

-4 296 -1184 16 -0,5 -9,25 4,625 0,25 85,5625

-3 316 -948 9 0,5 10,75 5,375 0,25 115,5625

-2 339 -678 4 1,5 33,75 50,625 2,25 1139,063

X = -3,5 Y = 305,25




Faktor Korelasi:

5. Elektroda 5



10-8

235

10-7

259

10-6

281

10-5

304

10-4

319

10-3

326

10-2

324

10-1

310


-10-1

terhadap potensial

elektroda 5





-10-2

terhadap potensial

elektroda 5


Regresi linear:

y = bx + a

y = 22,9 x + 418,6


X Y XY X2 X- X Y- Y

(X- X ) (Y-

Y ) (X- X )

2 (Y-Y )

2

-8 235 -1880 64 -1,5 -34,75 52,125 2,25 1207,563

-7 259 -1813 49 -0,5 -10,75 5,375 0,25 115,5625

-6 281 -1686 36 0,5 11,25 5,625 0,25 126,5625

-5 304 -1520 25 1,5 34,25 51,375 2,25 1173,063

X = -6,5 Y = 269,75




Faktor Korelasi:

6. Elektroda 6



10-8

280

10-7

304

10-6

333

10-5

361

10-4

388

10-3

416

10-2

444

10-1

471


-10-1

terhadap potensial

elektroda 6





-10-1

terhadap potensial

elektroda 6


Regresi linear:

y = bx + a

y = 27,78 x + 499,28

X Y XY X2 X- X Y- Y

(X- X ) (Y-

Y ) (X- X )

2 (Y-Y )

2

-7 304 -2128 49 -3 -84,1429 252,4285714 9 7080,02

-6 333 -1998 36 -2 -55,1429 110,2857143 4 3040,735

-5 361 -1805 25 -1 -27,1429 27,14285714 1 736,7347

-4 388 -1552 16 0 -0,14286 0 0 0,020408

-3 416 -1248 9 1 27,85714 27,85714286 1 776,0204

-2 444 -888 4 2 55,85714 111,7142857 4 3120,02

-1 471 -471 1 3 82,85714 248,5714286 9 6865,306

X = -4 Y = 388,14





Faktor Korelasi:

Jangkauan pengukuran elektroda 6 adalah 10-7

-10-1

M.

e. Analisis batas deteksi

No Log C (x) Potensial (y) C x3 x

4 xy x

2y

1 -8 280 64 -512 4096 -2240 17920

2 -7 304 49 -343 2401 -2128 14896

3 -6 333 36 -216 1296 -1998 11988

∑ -21 917 149 -1071 7793 -6366 44804

1. Nb0 + b1∑x + b2∑x2

= ∑y

3b0 – 21b1 + 149b2 = 917..............................……………………..(1)

2. b0∑x + b1∑x2 + b2∑x

3 = ∑xy

-21b0 + 149b1 – 1071b2 = -6366....................…………………..…(2)

3. b0∑x2 + b1∑x

3 + b2∑x

4 = ∑x

2y

149b0 – 1071b1 + 7793b2 = 44804................……………….…….(3)

Dengan cara eliminasi ketiga persamaan tersebut maka diperoleh

b0 = 612

b1 = 61,5

b2 = 2,5

sehingga diperoleh persamaan garis nonlinier (y1)

y1 = 2,5x2

+ 61,5x + 612




persamaan garis linier (y2)

y2 = 27,78x + 499,28

Limit deteksi dihitung dengan cara:

y1 = y2

2,5x2

+ 61,5x + 612 = 27,78x + 499,28

2,5x2 + 33,72x + 112,72 = 0

x1 = log C

C = [fruktosa] = 7,66 x 10-7

M

x2 = log C

C = [fruktosa] = 4,71 x 10-8

M

Jadi diperoleh limit deteksi sebesar 7,66 x 10-7

M dan 4,71 x 10-8

M.

7. Elektroda 7



10-8

261

10-7

271

10-6

280

10-5

310

10-4

338

10-3

365




10-2

394

10-1

420


-10-1

terhadap potensial

elektroda 1


-10-1

terhadap potensial

elektroda 1





Regresi linear:

y = bx + a

y = 27,97 x + 449,067


Faktor Korelasi:

X Y XY X2 X- X Y- Y

(X- X ) (Y-

Y ) (X- X )

2 (Y-Y )

2

-6 280 -1680 36 -2,5 -71,1667 177,9166667 6,25 5064,694

-5 310 -1550 25 -1,5 -41,1667 61,75 2,25 1694,694

-4 338 -1352 16 -0,5 -13,1667 6,583333333 0,25 173,3611

-3 365 -1095 9 0,5 13,83333 6,916666667 0,25 191,3611

-2 394 -788 4 1,5 42,83333 64,25 2,25 1834,694

-1 420 -420 1 2,5 68,83333 172,0833333 6,25 4738,028

X = -3,5 Y = 351,1667




Lampiran 5 Data optimasi pH

pH Potensial (mV)

2 592

3 577

4 540

5 524

6 525

7 496

8 468




Lampiran 6 Penentuan Koefisien Variasi

Konsentrasi (M)

10-4

392 5 25

382 -5 25

387 0 0

� =50

10-2

435 -6,67 44,44

446 4,33 18,78

444 2,33 5,44

� =68,67

Untuk konsentrasi 10-4

:

Untuk konsentrasi 10-2

:




Lampiran 7 Penentuan persen Recovery

Persamaan regresi linear dari kurva standar fruktosa y = 27,78 x + 499,28

Untuk konsentrasi fruktosa 10-4

M :

y = 27,78 x + 499,28

387 = 27,78 x + 499,28

387 - 499,28 = 27,78 x

x = - 4,04 = log C

C = [fruktosa] = 9,0833 x 10-5

M

Untuk konsentrasi fruktosa 10-2

M :

y = 27,78 x + 499,28

444 = 27,78 x + 499,28

444 - 499,28 = 27,78 x

x = - 1,99 = log C

C = [fruktosa] = 1,0235 x 10-2

M




Lampiran 8 Penentuan Koefisien Selektifitas

a. Larutan glukosa 10-3

M

y = 27,78 x + 499,28

288 = 27,78 x + 499,28

288 - 499,28 = 27,78 x

x = - 7,61 = log C

C = [glukosa] = 2,48 x 10-8

M

b. Larutan sukrosa 10-3

M

y = 27,78 x + 499,28

290 = 27,78 x + 499,28

290 - 499,28 = 27,78 x

x = - 7,53 = log C

C = [sukrosa] = 2,93 x 10-8

M




Lampiran 9 Penentuan kadar fruktosa dalam sampel madu


10-8

273

10-7

300

10-6

328

10-5

354

10-4

382

10-3

410

10-2

438

10-1

466

y = 27,56 x + 492,8

452 = 27,56 x + 492,8

452 - 492,8 = 27,56 x

x = -1,48 = log C

C = [fruktosa dalam sampel madu] = 0,0331 M




Lampiran 10 Spesifikasi karbon nanopori

Material : batang bambu

1. Suhu aktivasi : 860oC

2. Steam : 90oC

3. KOH : 20 %

4. massa : 6,005 gram

5. Doping : Cu (1:4)

Keterangan : dilakukan perlakuan terhadap karbon nanopori yaitu dicuci

menggunakan asam nitrat untuk menghilangkan logam yang ada didalamnya.




Lampiran 11 Spektrum inframerah

a. Asam metakrilat

b. MIP sebelum dicuci




c. MIP sesudah dicuci

d. Polimer kontrol




ELEKTRODA BERBASIS KARBON …repository.unair.ac.id/25776/1/MPK 64 - 12 Her e.pdf · 2.1 Kualitas...

Documents

Transcript of ELEKTRODA BERBASIS KARBON …repository.unair.ac.id/25776/1/MPK 64 - 12 Her e.pdf · 2.1 Kualitas...