pembuatan dan karakterisasi elektroda …repository.unair.ac.id/25770/1/puspitasari, hayati...

PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI ELEKTRODA SELEKTIF BERBASIS KARBON NANOPORI/MOLECULARLY

IMPRINTED POLYMER UNTUK ANALISIS GLUKOSA DALAM MADU

SKRIPSI

HAYATI IKA PUSPITASARI

PROGRAM STUDI S-1 KIMIA DEPARTEMEN KIMIA

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS AIRLANGGA

2012

ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga

Skripsi Pembuatan dan Karakterisasi Elektroda Selektif Berbasis Karbon Nanopori/Molecularly Imprinted Polymer Untuk Analisis Glukosa dalam Madu

Hayati Ika Puspitasari

ii

PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI ELEKTRODA SELEKTIF BERBASIS KARBON NANOPORI/MOLECULARLY IMPRINTED

POLYMER UNTUK ANALISIS GLUKOSA 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




iii

LEMBAR PENGESAHAN NASKAH SKRIPSI

Judul : Pembuatan dan karakterisasi elektroda berbasis karbon nanopori / molecularly imprinted polymer untuk analisis glukosa dalam madu

Penyusun : Hayati Ika Puspitasari NIM : 080810263 Tanggal Ujian : 20 Juli 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




iv

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.




v

KATA PENGANTAR

Segala puji dan syukur kepada Allah SWT atas Rahmat dan KaruniaNya,

sehingga penyusun dapat menyelesaikan skripsi dengan judul ”Pembuatan dan

Karakterisasi Elektroda Selektif Berbasis Karbon Nanopori / Molecularly

Imprinted Polymer Untuk Analisis Glukosa Dalam Madu”. Skripsi ini dibuat

dalam rangka memenuhi persyaratan akademis pendidikan dalam bidang Kimia

Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Airlangga.

Pada kesempatan ini, penyusun menyampaikan ucapan terima kasih kepada :

1. Dr. Muji Harsini, M.Si selaku dosen pembimbing I dan Dr. Ir. Suyanto,

M.Si selaku dosen Pembimbing II yang telah meluangkan waktu dan

tenaga dalam memberikan bimbingan, saran, dan nasihat dalam

penyusunan skripsi ini

2. Tjitjik Srie Tjahjandarie, Ph.D. selaku penguji I dan Dr. Alfinda Novi

Kristanti, DEA. selaku penguji II yang telah memberikan kritik dan saran

untuk lebih baiknya skripsi ini

3. Dr. Nanik Siti Aminah,M.Si selaku dosen wali yang selalu memberikan

semangat serta waktu agar kami menjadi lebih baik

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

banyak memberikan informasi dalam penyusunan skripsi ini

5. Bapak dan Ibu dosen di Departemen Kimia atas ilmu yang telah diberikan

6. Bapak Umar Said, Ibu Sampuni, serta adik-adikku Indah Alfi dan Shandy

Abdillah yang tak henti memberikan doa, semangat, dukungan moral dan

materi

7. Prof. Ris. Dr. Gustan Pari, M.Si dari PUSLITBANG hasil hutan yang telah

membantu dalam penyediaan bahan-bahan skripsi khususnya karbon

nanopori dan sebagian bahan kimia

8. Surya Rahadhi Pakalessy atas segala doa, waktu, motivasi, dan cinta

dalam kesibukan kerjanya




vi

9. Sahabat kost Liana Erdita Steny, Eka Fitri Timika, Sanityasa Hanggana

Raras, Yushi Roosdiantini atas semangat, motivasi, dan kenangan yang

indah

10. Teman satu bimbingan Rani, Pipit, dan khususnya Asri Zulchana atas

kerjasama selama penelitian maupun di luar penelitian

11. Sahabat-sahabatku Adelia Junia, Julie Andrya, Dyah respati ‘culan’,

Marina Lukita, Radita Yuniar, Bela Kharisma, Haidy Okta atas motivasi

dan semangat selama kuliah

12. Teman- teman Chemistry 2008 atas kenangan 4 tahun yang luar biasa

13. Mas Rochadi dan Pak Giman atas bantuan sehingga skripsi ini dapat

terselesaikan

14. Semua pihak yang tidak dapat satu persatu hingga skripsi ini terselesaikan

Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih banyak kekurangan. Oleh karena

itu demi kesempurnaan skripsi ini, kritik dan saran dari pembaca sangat

diharapkan.

Surabaya, Juli 2012

Penyusun,





vii

Puspitasari, Hayati Ika, 2012, Pembuatan dan Karakterisasi Elektroda Selektif Berbasis Karbon Nanopori/Molecularly Imprinted Polymer Untuk Analisis Glukosa 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 glukosa dalam madu. Penelitian ini bertujuan mengetahui kondisi optimum dan kinerja elektroda selektif berbasis karbon nanopori/MIP untuk analisis glukosa dalam madu dan kinerja elektroda selektif berbasis karbon nanopori/MIP. Molecularly imprinted polymer (MIP) dibuat dengan mereaksikan glukosa sebagai template, asam metakrilat sebagai monumer dan etilen glikol dimetakrilat sebagai crosslinker dengan perbandingan berturut-turut 1:4:12. Elektroda dibuat dengan mencampurkan karbon nanopori, MIP dan parafin dengan perbandingan berturut-turut 45:20:35. Dari penelitian diperoleh pH optimum larutan glukosa sebesar 7,0-8,0, faktor Nernst sebesar 27,8 mV/dekade, jangkauan pengukuran sebesar 10-6M-10-2M. Konsentrasi terkecil glukosa yang dapat diukur oleh elektroda sebesar 6,17x10-7M. Koefisien selektivitas dari larutan fruktosa dan sukrosa sebesar 1,786x10-3 dan 5,155x10-4 yang berarti adanya larutan tersebut tidak mengganggu pengukuran. Elektroda ini memiliki akurasi pengukuran sebesar 93,86% untuk konsentrasi 10-2M dan sebesar 132% untuk konsentrasi 10-4M, presisi dinyatakan dengan koefisien variasi sebesar 1,09% untuk konsentrasi 10-2M dan 2,26% untuk konsentrasi 10-4M serta diperoleh kadar glukosa dalam madu sebesar 22,4% b/b.

Kata kunci : glukosa, molecularly imprinted polymer, potensiometri, karbon nanopori




viii

Puspitasari, Hayati Ika, 2012, Preparation and Characterization of Selective Electrodes Based on Nanoporous Carbon/Molecularly Imprinted Polymer for Glucose Analysis in Honey, Script 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

Preparation and characterization of selective electrodes based on

nanoporous carbon/molecularly imprinted polymer (MIP) for glucose analysis in honey have been done. The purpose of the research is to know the optimum condition of electrodes based on nanoporous carbon/MIP and to know its electrode performance. Molecularly imprinted polymer (MIP) was made by mixing glucose as template, methacrylic acid as monomer and ethylene glycol dimethacrylate as crosslinker with a rasio 1:4:12. The electrodes was made by mixing nanoporus carbon, MIP and paraffin with rasio 45:20:35. This research obtained optimum pH of glucose solution is 7,0-8,0, Nersnt factor is 27,8 mV/decade, range of measurement from concentration 10-6M until 10-2M. Limit detection of this electrodes is 6,17x10-7M. The selectivity coefficient of fructose and sucrose solution are 1,786x10-3 and 5,155x10-4 which means these solution doesn’t interference measurement. The accuration of this electrodes is 93,86% for concentration 10-2M and 132% for concentration 10-4M, coefficient of variation is 1,09% for concentration 10-2M and 2,26% for concentration 10-4M. The content of glucose in honey which measured using this electrode is 22,4% w/w.

Key word : glucose, molecularly imprinted polymer, potentiometry, nanoporous carbon




ix

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 ............................................................................................ xi DAFTAR GAMBAR ........................................................................................ xii DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................... xiv BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah.................................................................. 1 1.2 Rumusan Masalah ........................................................................... 5 1.3 Tujuan Penelitian ............................................................................. 5 1.4 Manfaat Penelitian ........................................................................... 5

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Glukosa ........................................................................................... 6 2.2 Madu ............................................................................................... 7 2.3 Polimer ............................................................................................ 8

2.4 Molecularly Imprinted Polymer (MIP) ............................................ 9 2.5 Potensiometri .................................................................................. 10

2.5.1 Tinjauan umum potensiometri ............................................. 10 2.5.2 Elektroda kerja...................................................................... 11 2.5.3 Elektroda pembanding .......................................................... 11 2.5.4 Elektroda selektif molekul .................................................... 12

2.6 Karbon Nanopori ............................................................................ 13 2.7 Kinerja Elektroda ............................................................................ 14

2.7.1 Jangkauan pengukuran ......................................................... 14 2.7.2 Faktor Nersnt ....................................................................... 14 2.7.3 Batas deteksi ........................................................................ 15 2.7.4 Akurasi ................................................................................ 16 2.7.5 Presisi .................................................................................. 16 2.7.6 Koefisien selektivitas ........................................................... 17

BAB III METODE PENELITIAN

3.1 Lokasi dan Waktu Penelitian .......................................................... 19 3.2 Bahan dan Alat Penelitian ............................................................... 19

3.2.1 Bahan penelitian ................................................................... 19 3.2.2 Alat penelitian ...................................................................... 19




x

3.3 Prosedur Penelitian .......................................................................... 20 3.3.1 Diagram alir penelitian......................................................... 20 3.3.2 Pembuatan larutan induk glukosa 10-1M ............................. 21 3.3.3 Pembuatan larutan kerja glukosa 10-2-10-8M ....................... 21 3.3.4 Pembuatan larutan buffer ..................................................... 21 3.3.5 Pembuatan larutan pengganggu ........................................... 24 3.3.6 Pembuatan MIP .................................................................... 25 3.3.7 Pembuatan elektroda pasta karbon nanopori/MIP ............... 25 3.3.8 Pembuatan sampel madu ...................................................... 26 3.3.9 Optimasi elektroda ............................................................... 26 3.3.10 Pembuatan kurva standar glukosa ........................................ 27 3.3.11Penentuan parameter validasi ............................................... 28

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Hasil pembuatan MIP ..................................................................... 31 4.2 Hasil pembuatan polimer kontrol .................................................... 34 4.3 Karakterisasi MIP dan polimer kontrol ........................................... 35 4.4 Pembuatan dan optimasi elektroda ................................................. 38 4.4.1 Optimasi komposisi elektroda .............................................. 39 4.4.2 Optimasi pH ......................................................................... 43 4.5 Kurva kalibrasi glukosa .................................................................. 44 4.6 Uji kinerja elektroda karbon nanopori/MIP ................................... 45 4.6.1 Jangkauan pengukuran ......................................................... 45 4.6.2 Faktor Nernst dan linieritas .................................................. 46 4.6.3 Batas deteksi ........................................................................ 47 4.6.4 Akurasi ................................................................................. 47 4.6.5 Presisi ................................................................................... 48 4.6.6 Selektivitas elektroda ........................................................... 49 4.7 Pengukuran kadar glukosa dalam madu ......................................... 51 4.8 Mekanisme timbulnya beda potensial ............................................ 51

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan ..................................................................................... 53 5.2 Saran .............................................................................................. 53

DAFTAR PUSTAKA ....................................................................................... 54

LAMPIRAN




xi

DAFTAR TABEL

Nomor Judul Halaman

2.1 Persyaratan mutu madu 7

3.1 Komposisi volume CH3COOH 0,2 M dan CH3COONa.3H2O pada pembuatan buffer asetat

22

3.2 Komposisi volume K2HPO4.3H2O 0,2M dan KH2PO4 0,2M pada pembuatan buffer fosfat

23

3.3 Komposisi pasta karbon nanopori/MIP 27

4.1 Pengaruh komposisi karbon nanopori dan MIP terhadap kinerja elektroda

40

4.2 Data pengukuran glukosa menggunakan Elektroda optimum (E7) pada pH optimum (pH 7)

45

4.3 Jangkauan pengukuran E7 (MIP 20%wt) dan E8 (MIP 25%wt) menggunakan karbon nanopori/MIP secara potensiometri

46

4.4 Faktor Nernst dan koefisien korelasi masing-masing elektroda

47

4.5 Akurasi pengukuran menggunakan elektroda karbon nanopori/MIP secara potensiometri

48

4.6 Data pengukuran koefisien variasi menggunakan elektroda karbon nanopori/MIP secara potensiometri

49

4.7 Koefisien selektivitas elektroda glukosa berbasis karbon nanopori/MIP secara potensiometri

50




xii

DAFTAR GAMBAR

Nomor Judul Halaman

2.1 Struktur glukosa 6

2.2 Jangkauan pengukuran 14

2.3 Kurva penentuan batas deteksi 16

3.1 Konstruksi elektroda pasta karbon nanopori/MIP 26

4.1 Perkiraan reaksi antara glukosa dan asam metakrilat 31

4.2 Perkiraan polimerisasi asam metakrilat dan glukosa saat ditambahkan crosslinker EGDMA

32

4.3 Hasil MIP glukosa menggunakan monomer asam metakrilat 33

4.4 Cetakan MIP glukosa menggunakan monomer asam metakrilat yang telah diekstraksi

34

4.5 Reaksi polimerisasi asam metakrilat 35

4.6 Hasil polimer kontrol tanpa penambahan glukosa menggunakan monomer asam metakrilat

35

4.7 Spektra FT-IR asam metakrilat (1) polimer kontrol (2) dan MIP glukosa (3)

36

4.8 Spektra FT-IR MIP glukosa menggunakan monomer asam metakrilat sebelum diekstraksi (1) dan MIP sesudah diekstraksi (2)

37

4.9 Kurva hubungan antara Log konsentrasi glukosa demgan potensial pada berbagai variasi komposisi elektroda

41

4.10 Kurva hubungan antara Log konsentrasi glukosa dengan potensial diukur menggunakan E1 (karbon nanopori), E2 (karbon nanopori/NIP) dan E7 (karbon nanopori/MIP)

43

4.11 Grafik hubungan antara pH dan potensial diukur menggunakan karbon nanopori/MIP secara potensiometri

44

4.12 Kurva kalibrasi glukosa menggunakan elektroda karbon nanopori/MIP (E7) secara potensiometri

45

4.13 Struktur fruktosa dan sukrosa 50




xiii

4.13 Kesetimbangan dalam elektroda karbon nanopori/MIP dalam pengukuran glukosa secara potensiometri

52




xiv

DAFTAR LAMPIRAN

Nomor Judul

1 Pembuatan larutan induk dan larutan kerja glukosa

2 Perhitungan faktor Nernst, persamaan regresi dan koefisien korelasi masing-masing elektroda

3 Data dan grafik dari masing-masing elektroda

4 Data optimasi pH

5 Analisis jangkauan pengukuran

6 Analisis batas deteksi

7 Analisis akurasi pengukuran

8 Analisis koefisien variasi pengukuran

9 Perhitungan pembuatan larutan penggangu

10 Perhitungan koefisien selektivitas

11 Perhitungan kadar glukosa dalam madu

12

Spesifikasi karbon nanopori




1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah

Glukosa, suatu monosakarida, adalah satu karbohidrat terpenting yang

digunakan sebagai sumber tenaga bagi hewan dan tumbuhan. Glukosa biasa

disebut gula darah (karena dijumpai dalam darah), gula anggur (karena dijumpai

dalam buah anggur), atau dekstrosa (karena dapat memutar bidang polarisasi

kekanan) (Fessenden, 1995). Glukosa mempunyai rumus molekul C6H12O6.

Glukosa merupakan suatu heksosa karena mengandung enam atom karbon.

Di alam, glukosa terdapat dalam buah-buahan dan madu lebah. Madu

dihasilkan oleh lebah madu dengan memanfaatkan bunga tanaman. Komponen

utama madu adalah fruktosa, glukosa, sedikit sukrosa, mineral, vitamin, dan

berbagai enzim (Maun, 1999). Menurut SNI ( 2004) standar mutu madu yang baik

adalah mengandung gula pereduksi (dihitung sebagai glukosa) minimal 65% b/b

dan mengandung sukrosa maksimal 5% b/b.

Madu memiliki nilai ekonomis yang cukup tinggi serta mengandung zat-

zat yang unik sehingga sering terjadi pemalsuan madu. Madu dapat dipalsukan

dengan berbagai cara salah satunya dengan menambahkan pemanis buatan atau

dengan menambahkan gula pasir (sukrosa), sehingga berbahaya jika diberikan

pada bayi atau penderita Diabetes Mellitus (Maun, 1999).

Penentuan glukosa sebagai gula pereduksi umumnya menggunakan

metode Nelson-Somogyi secara spektrofotometri (Sudarmadji dkk, 1984). Sampel




2

yang mengandung glukosa direaksikan dengan pereaksi Nelson-Somogyi

kemudian ditambahkan reagen arsenomolibdat membentuk kompleks berwarna

yang diukur secara spektrofotometri. Metode ini akurat hingga 0,01 mg glukosa,

namun menjadi kurang spesifik karena dapat memberikan respon positif terhadap

senyawa pereduksi selain glukosa misalnya fruktosa dan galaktosa.

Metode lain dalam penentuan glukosa yang populer adalah menggunakan

biosensor. Clark dan Lyson (1962) adalah orang pertama yang menggunakan

sensor enzim untuk penentuan glukosa secara amperometri. Biosensor glukosa ini

berbasis pada fakta bahwa enzim glukosa oksidase (GOD) dapat mengkatalisis

oksidasi glukosa menjadi asam glukonat. Kadar glukosa ditentukan berdasarkan

pemakaian oksigen yang diperlukan untuk oksidasi glukosa (Yoo, 2010).

Biosensor ini memang spesifik karena menggunakan enzim, namun mempunyai

umur yang relatif pendek karena enzim mudah rusak. Biosensor glukosa Clark

pertama kali dikomersialkan oleh Yellow Springs Instrument company pada tahun

1975 untuk pengukuran langsung glukosa berbasis deteksi amperometri dengan

hidrogen peroksida. Pengukuran pembentukan peroksida memiliki keuntungan

lebih sederhana, terutama ketika miniaturnya mulai dipertimbangkan, namun,

menjadi kurang selektif saat ada gangguan dari asam askorbat, asam urat, atau

obat-obatan tertentu.

Penentuan glukosa yang lebih spesifik dapat dilakukan dengan metode

Kromatografi Cair Kinerja Tinggi (KCKT). K.Ratnayani, dkk (2008) melakukan

analisis kadar glukosa dan fruktosa pada madu randu dan madu kelengkeng

dengan metode kromatografi cair kinerja tinggi (KCKT). Mohammad A. Kamal




3

(2011) menentukan kadar gula dalam madu secara LC-MS. Metode ini lebih

spesifik karena memungkinkan untuk penentuan masing-masing gula utama

seperti fruktosa, glukosa dan sukrosa, serta memungkinkan penentuan maltosa

yang kadang-kadang ditemukan dalam sampel. Namun analisis ini memerlukan

biaya operasional yang cukup tinggi. Dari permasalahan tersebut perlu adanya

pengembangan metode alternatif yang lebih sederhana dan murah namun tetap

sensitif yaitu menggunakan teknik elektrokimia khususnya potensiometri dengan

modifikasi. Modifikasi yang digunakan adalah molecularly imprinted polymer

(MIP).

Potensiometri adalah metode analisis berdasar pada pengukuran potensial

sel elektrokimia pada arus nol. 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 (Skoog, 2004).

Molecularly imprinted polymer (MIP) merupakan teknik polimerisasi yang

dibentuk dengan mereaksikan suatu monomer fungsional, crosslinker dan

inisiator, yang mengelilingi molekul template (analit). Template kemudian

dihilangkan melalui proses ekstraksi sehingga terbentuk polimer yang tercetak

sesuai dengan molekul analit. Polimer tercetak ini yang spesifik terhadap analit

dalam sampel (Bruggeman, 2002). Metode imprinted polymer ini sangat

bermanfaat untuk pengembangan sensor. Modifikasi elektroda dengan MIP dapat

menghasilkan sensor yang selektif dan sensitif terhadap analit target (Ozcan and

Sahin, 2007).




4

Penelitian menggunakan elektroda termodifikasi berbasis sensor

potensiometri telah banyak dilaporkan. Prasad, dkk (2006) menggunakan

membran Polyvynil Chloride (PVC) yang dilapisi MIP sebagai sensor untuk

deteksi atrazine diperoleh limit deteksi sebesar 0,1 mg/L dan jangkauan

pengukuran sebesar 1,0 x 10-7 – 1,0 x 10-2M. Tehrani, dkk (2009) memodifikasi

elektroda grafit dengan MIP untuk analisis metropolol diperoleh limit deteksi

sebesar 1,26 x 10-7M dan jangkauan pengukuran sebesar 2,0 x 10-7 - 8,0 x 10-3M.

Javanbakht, dkk (2010) menggunakan pasta karbon yang dilapisi MIP untuk

analisis hydroxyzine diperoleh limit deteksi sebesar 7,0 x 10-7M dan jangkauan

pengukuran sebesar 1,0 x 10-6 - 1,0 x 10-1M.

Pada penelitian ini dilakukan modifikasi elektroda dengan MIP yang

digunakan sebagai sensor glukosa dalam madu. Molecularly Imprinted Polymer

(MIP) glukosa dibuat dengan mereaksikan monomer asam metakrilat, etilen glikol

dimetakrilat (EGDMA) sebagai crosslinker, dan benzoil peroksida sebagai

inisiator. Dalam penelitian ini digunakan karbon nanopori karena bersifat inert

dan memiliki konduktivitas yang tinggi (Pyun dan Lee, 2007).

Dari penelitian ini diharapkan sensor potensiometri untuk analisis glukosa

dalam madu yang dibuat memiliki keunggulan dalam analisis. Modifikasi

elektroda karbon nanopori/MIP diharapkan dapat memberikan hasil yang

optimum meliputi faktor Nersnt, jangkauan pengukuran, batas deteksi, akurasi,

dan presisi.




5

1.2 Rumusan Masalah

Dari latar belakang di atas, dapat dirumuskan beberapa rumusan masalah

sebagai berikut.

1. Bagaimanakah kondisi optimum elektroda selektif berbasis karbon nanopori /

molecularly imprinted polymer (MIP) untuk analisis glukosa dalam madu?

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

dan koefisien selektivitas elektroda selektif berbasis karbon nanopori /

molecularly imprinted polymer (MIP) untuk analisis glukosa dalam madu?

1.3 Tujuan Penelitian

Tujuan penelitian ini adalah.

1. Menentukan kondisi optimum elektroda selektif berbasis karbon nanopori /

molecularly imprinted polymer (MIP) untuk analisis glukosa dalam madu.

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

presisi dan koefisien selektivitas elektroda selektif berbasis karbon nanopori /

molecularly imprinted polymer (MIP) untuk analisis glukosa dalam madu.

1.4 Manfaat Penelitian

Dari penelitian ini dapat dihasilkan elektroda berbasis karbon

nanopori/molecularly imprinted polymer (MIP) yang selektif dan sensitif sebagai

alternatif dalam pengukuran glukosa dalam madu dengan cepat, akurat, mudah,

dan murah.




6

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Glukosa

Glukosa merupakan karbohidrat terpenting dalam kaitannya dengan

penyediaan energi di dalam tubuh. Hal ini disebabkan karena karena semua jenis

karbohidrat baik monosakarida, disakarida maupun polisakarida yang dikonsumsi

oleh manusia akan terkonversi menjadi glukosa di dalam hati. Glukosa ini

kemudian akan berperan sebagai salah satu molekul utama bagi pembentukan

energi dalam tubuh (Irawan, 2007)

Glukosa biasa disebut gula darah (karena dijumpai dalam darah), gula

anggur (karena dijumpai dalam buah anggur), atau dekstrosa (karena dapat

memutar bidang polarisasi ke kanan) (Fessenden, 1995). Glukosa memiliki rumus

molekul C6H12O6 dengan berat molekul 180,18 g/mol. Glukosa berbentuk kristal

berwarna putih dengan kelarutan dalam air 1000g/L(20oC) dengan titik leleh

senyawa ini 150-152oC. (Merck, 2001). Struktur senyawa glukosa tertera pada

Gambar 2.1

Gambar 2.1 Struktur glukosa




7

Penentuan glukosa sebagai gula pereduksi didasarkan pada metode

Nelson-Somogyi secara spektrofotometri (Sudarmadji, 1994), sedangkan secara

enzimatis dikembangkan oleh Clark dan Lyson (1962) yang merupakan orang

pertama yang menggunakan sensor enzim untuk penentuan glukosa secara

amperometri. Untuk penentuan glukosa yang lebih spesifik dilakukan dengan

metode Kromatografi Cair Kinerja Tinggi (KCKT) (Ratnayani dkk, 2008) karena

memungkinkan untuk penentuan masing-masing gula utama seperti fruktosa,

glukosa dan sukrosa dalam sampel.

2.2 Madu

Madu adalah cairan alami yang umumnya mempunyai rasa manis yang

dihasilkan oleh lebah madu dari sari bunga tanaman (floral nectar) atau bagian

lain dari tanaman (extra floral nectar) atau ekskresi serangga (SNI, 2004).

Persyaratan mutu madu menurut SNI dapat dilihat pada Tabel 2.1

Tabel 2.1 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

Sukrosa, maks. %b/b 5 5 Keasaman, maks ml NaOH

1N/Kg 50

6 Padatan yang tak larut dalam air, maks

%b/b 0,5

7 Abu, maks. %b/b 0,5 8 Cemaran logam

Timbal (pb), maks. Tembaga (Cu), maks.

mg/kg mg/kg

1,0 5,0

9 Cemaran Arsen (as), maks. mg/kg 0,5




8

Analisis glukosa sebagai gula pereduksi dalam madu telah banyak

dilakukan. K.Ratnayani, dkk (2006) menentukan kadar glukosa dan fruktosa pada

madu randu dan kelengkeng dengan HPLC, Kamal (2010) menentukan gula

dalam madu secara liquid chromatography, Soria (2005) melakukan estimasi

sampel madu secara SPME menggunakan GC-MS.

2.3 Polimer

Polimer merupakan molekul rantai panjang yang memiliki berat molekul

sangat tinggi, mencapai ratusan ribu. Polimer sering disebut sebagai

makromolekul (Sperling, 2006). Reaksi penggabungan antara monomer-monomer

membentuk sebuah molekul polimer disebut reaksi polimerisasi (Odian, 2004).

Panjang rantai polimer menyatakan banyaknya satuan penyusun dalam suatu

rantai yang disebut derajat polimerisasi (Suyanto, 2009).

Menurut Carother, polimerisasi terjadi melalui 2 tahap yaitu konsep

polifungsionalitas molekul yang diperlukan untuk membentuk polimer dan

membagi polimerisasi menjadi 2 macam ( polimerisasi adisi dan kondensasi).

Polimerisasi kondensasi terjadi karena adanya kondensasi antara dua molekul

polifungsional yang lebih besar dengan kemungkinan terjadi eliminasi air.

Sedangkan polimerisasi adisi berlangsung dalam tiga tahapan yaitu inisiasi,

propagasi, dan terminasi. Pada tahap inisiasi dibutuhkan inisiator untuk memulai

reaksi. Inisiator dapat berupa radikal bebas, kation atau anion. Pada tahap

propagasi terjadi reaksi pemanjangan rantai polimer dikarenakan ada penambahan

unit monomer secara berturut-turut, biasanya terjadi dalam waktu yang sangat




9

cepat. Sedangkan pada tahap terminasi terjadi penghentian pembentukan rantai

polimer (Odian, 2004). Polimerisasi adisi lebih dipilih dalam pembuatan

Molecularly Imprinted Polymer (MIP) karena tidak melepaskan molekul air

(H2O) seperti dalam pembuatan MIP untuk sensor melamin secara potensiometri

(Mandasari, 2011).

2.4 Molecularly Imprinted Polymer (MIP)

Molecularly Imprinted polymer (MIP) adalah teknik pembuatan polimer

yang memiliki sifat spesifik untuk pengenalan senyawa tertentu. Reaksi

polimerisasi yang sering digunakan dalam sintesis MIP adalah polimerisasi adisi

karena pada polimerisasi ini tidak melepaskan molekul air (H2O) yang dapat

mengganggu ikatan antara monomer dan template. Sintesis MIP dilakukan dengan

cara mereaksikan suatu monomer fungsional dengan molekul target yang

bertindak sebagai template melalui interaksi kovalen atau non kovalen.

Selanjutnya dilakukan polimerisasi dengan crosslinker untuk membentuk struktur

polimer. Template dipisahkan dari polimer yang terbentuk sehingga diperoleh

MIP ( Tehrani dkk, 2009).

Pada dasarnya strategi MIP didasarkan pada ikatan kovalen atau non

kovalen antara template dan monomer fungsional. Pada pendekatan kovalen,

molekul dicetak secara kovalen kemudian digabungkan melalui polimerisasi.

Namun, pendekatan yang lebih sering digunakan adalah pendekatan non kovalen

karena lebih sederhana. Pendekatan non kovalen diperkenalkan oleh Mosbach dkk

(1981). Pendekatan ini didasarkan pada pembentukan interaksi nonkovalen antara




10

template dan monomer fungsional melalui ikatan Van der Walls, interaksi

elektrostatik, dan ikatan hidrogen (Komiyama dkk, 2003).

Beberapa dekade terakhir penelitian MIP semakin berkembang dalam

aplikasinya sebagai molekul pengenal sehingga digunakan sebagai sensor kimia.

Hal ini dikarenakan material MIP memiliki sensitivitas dan selektivitas yang

tinggi, inert, dan tidak larut dalam sebagian pelarut organik dan air (Tehrani dkk,

2009).

2.5 Potensiometri

2.5.1 Tinjauan umum potensiometri

Metode Potensiometri merupakan metode analisis berdasar pengukuran

potensial (Skoog, 1992). Metode ini merupakan metode analisis yang sangat

disarankan dan serbaguna. Dalam metode ini dilakukan pengukuran potensial sel.

Beda potensial terjadi karena adanya kecenderungan reaksi oksidasi dan reduksi

dari elemen, molekul, atau ion untuk menangkap dan melepas elektron sesuai

reaksi redoks berikut:

Aox + ne- = Ared 2.1

potensial dihasilkan oleh elektroda tepatnya pada elektroda kerja yang diukur

pada 25oC sesuai persamaan Nersnt (James dan Schenk, 1987):

2.2

dengan ketentuan Eo merupakan potensial elektroda standard an aAred dan aAox

merupakan aktifitas reduksi dan oksidasi suatu elektroda.




11

Dalam potensiometri, dibutuhkan dua elektroda untuk menentukan

potensial suatu analit. Hal tersebut terkait dengan nilai potensial elektroda absolut

yang besarnya tidak dapat diketahui jika hanya menggunakan satu elektroda

(Braun, 1987). Oleh karena itu dibutuhkan elektroda lain sebagai standar (Mulja,

1995).

2.5.2. Elektroda kerja

Elektroda kerja merupakan elektroda yang direndam dalam larutan analit

yang memberikan nilai potensial berdasarkan aktifitas analit. Elektroda kerja yang

digunakan pada potensiometri umumnya memiliki selektifitas yang tinggi (Skoog,

1991). Elektroda yang umum digunakan dalam potensiometri adalah elektroda

logam dan elektroda membran. Terdapat dua jenis elektroda logam. Pada

elektroda jenis pertama analit yang diukur terlibat langsung dalam reaksi

elektroda sedangkan elektroda jenis kedua pengukuran analit tidak langsung

berhubungan dalam reaksi elektroda (Basset dkk, 1991), contohnya titrasi

potensiometri penentuan Ca menggunakan EDTA. Pada potensiometri, elektroda

kerja merupakan suatu kunci utama yang dapat memberikan respon selektif

terhadap suatu ion tertentu. Elektroda ini dinamakan elektroda selektif ion (Evans,

1991). Elektroda membran merupakan elektroda yang memiliki sensor berupa

membran pada permukaan elektroda.

2.5.3 Elektroda pembanding

Elektroda pembanding merupakan elektroda yang memiliki potensial

konstan dimana didalam potensiometri berperan memonitor elektroda selektif ion




12

(elektroda kerja) (Evans, 1991). Elektroda pembanding yang ideal adalah yang

reversibel dan memenuhi hukum Nernst, memiliki potensial yang akurat dan

diketahui, kokoh, mudah dirakit, dan dapat mempertahankan potensial jika

dilewatkan pada arus kecil (Skoog, 1992). Elektroda pembanding yang umumnya

digunakan adalah Hg2Cl2 (kalomel), Ag/AgCl dan Hg/Hg2SO4 (Evans, 1991).

Elektroda Ag/AgCl mempunyai kelebihan dibandingkan elektroda kalomel.

Elektroda Ag/AgCl dapat digunakan pada suhu 60oC sedangkan pada suhu

tersebut tidak dapat digunakan elektroda kalomel. Selain itu, ion Ag+ pada

elektroda Ag/AgCl relatif stabil. Sedangkan ion Hg+ pada elektroda kalomel dapat

bereaksi dengan beberapa komponen analit yang dapat menutup pori (Mulja,

1995).

2.5.4 Elektroda Selektif Molekul

Elektroda selektif molekul adalah elektroda kerja yang digunakan untuk

menentukan suatu molekul secara kuantitatif dengan menggunakan membran

sebagai sensor kimia yang potensialnya berubah-ubah secara reversibel terhadap

perubahan aktivitas molekul yang ditentukan. Sebagian besar elektroda yang

sering digunakan adalah elektroda selektif ion (ESI). Suatu membran dapat

digunakan sebagai sensor pada ESI dan dapat meningkatkan sensitivitas serta

selektifitas elektroda jika tidak larut dalam air, dapat menghantarkan listrik (yang

umumnya ditimbulkan oleh adanya migrasi ion-ion) dan dapat bereaksi dengan

ion-ion analit secara selektif melalui tiga tipe ikatan yaitu pertukaran ion,

kristalisasi, dan kompleksasi. Bagian terpenting dari ESI adalah zat pengompleks

lipofil yang sering disebut sebagai ionofor atau ion carrier (Bakker, 1997).




13

Faktor-faktor yang terpenting dalam pemilihan suatu ESI antara lain dapat

memberikan respon nernstian terhadap aktivitas ion tertentu, tidak memberikan

respon terhadap aktivitas ion lain, bersifat inert, serta memiliki stabilitas mekanik

yang cukup fleksibel (Evans, 1991).

2.6 Karbon Nanopori

Karbon nanopori merupakan hasil pirolisis bahan yang mengandung

karbon dan memiliki luas internal yang spesifik (Rahmawati, 2010). Karbon

nanopori memiliki ukuran pori dibawah 100 nm. Secara fisik karbon nanopori

terdiri dari bahan padat berisi karbon (matriks) dan rongga kosong (pori). Karbon

nanopori dapat dibuat dari bahan polimer alam seperti kayu, batubara dan

tempurung kelapa serta dapat dibuat dari polimer sintetis seperti resin phenol

formaldehid dan polyacrylonitrile (PAN).

Karbon nanopori banyak digunakan dalam proses teknologi yang

melibatkan katalis, filtrasi, pemurnian, dan penyimpanan gas. Secara teknis

karbon nanopori merupakan bahan penting yang telah digunakan sebagai bahan

elektroda. Elektroda karbon nanopori memiliki luas permukaan spesifik besar

sehingga cocok untuk proses adsorbsi dan deadsorbsi ion-ion elektrolit (Aripin,

2007) serta merupakan material yang inert dan memiliki konduktivitas yang tinggi

(Pyun dan Lee, 2007).




14

2.7 Kinerja Elektroda

2.7.1 Jangkauan pengukuran

Range konsentrasi jika kurva potensial (E) terhadap log konsentrasi masih

memberikan garis lurus dan masih memenuhi persamaan Nersnt disebut

jangkauan pengukuran (Bakker, 1997). Suatu ESI yang bagus diharapkan

mempunyai jangkauan pengukuran yang lebar pada rentang konsentrasi yang

relatif rendah. Elektroda selektif ion biasanya memiliki jangkauan pengukuran

yang lebar (Taylor, 1994).

Gambar 2.2 jangkauan pengukuran

2.7.2 Faktor Nernst

Kualitas suatu ESI dapat ditentukan melalui Persamaan Nersnt.

Persamaan Nersnt merupakan persamaan yang menghubungkan antara potensial

dari sebuah elektroda tunggal atau sebuah sel dan aktifitas reaktan-reaktannya

(Day, 2002). Persamaan Nernst dapat dituliskan sebagai berikut:

E (mV)

Log konsentrasi

Jangkauan pengukuran




15

Esel = Eo ± 2,303 log C 2.3

Besarnya faktor Nersnt ditentukan dari nilai kemiringan (slope) grafik potensial

(E) terhadap log konsentrasi analit. Dengan memasukkan nilai R sebagai tetapan

gas ideal sebesar 8,314 joule Kelvin-1 mol-1, T sebagai suhu sebesar 273K dan F

merupakan tetapan faraday sebesar 96489 coloumb ekivalen, diperoleh persamaan

Esel= Eo ± log C 2.4

dengan ketentuan Esel merupakan potensial sel yang terukur (V), Eo merupakan

potensial sel standar, n merupakan muatan ion dan C merupakan konsentrasi

analit. Suatu ESI dikatakan memenuhi persamaan Nersnt jika memenuhi 0,0592/n

(± 1-2 mV).

2.7.3 Batas deteksi

Konsentrasi terendah dari analit dalam sampel yang masih dapat

ditentukan secara statistik oleh alat disebut batas deteksi (Christian, 1994).

Elektroda Selektif Ion memiliki batas deteksi terendah (lower detection limit) dan

batas deteksi tertinggi (upper detection limit). Batas deteksi ditentukan melalui

titik potong ekstrapolasi kurva pada jangkauan pengukuran yang ditunjukkan pada

Gambar 2.2




16

Gambar 2.3 Kurva penentuan batas deteksi

2.7.4 Akurasi

Akurasi adalah tingkat kedekatan antara nilai yang terukur dengan nilai

yang sebenarnya (Christian, 1994). Tingkat akurasi dapat ditentukan melalui nilai

presentasi perolehan kembali (%Recovery).

R = x 100% 2.5

dengan ketentuan R adalah persen recovery, Csp adalah konsentrasi glukosa

terukur, dan Ks adalah konsentrasi glukosa sebenarnya.

2.7.5 Presisi

Sedangkan presisi adalah keterulangan hasil yang merupakan tingkat

ketelitian antara replikasi pengukuran. Presisi yang baik tidak menjamin akurasi

s

sp

KC

Upper detection limit

lower detection limit

E (mV)

Log konsentrasi




17

yang baik (Christian, 1994). Tingkat presisi dapat dilihat dari perhitungan

simpangan baku (Standar Deviasi=SD) dan koefisien variasi (KV).

SD =

2

1( )

1

n

ii

X X

n�

�

�

� 2.6

KV = SDX

X 100 % 2.7

dengan ketentuan Xi merupakan nilai dari setiap pengukuran, X merupakan nilai

rata-rata pengukuran, dan n merupakan jumlah pengukuran.

2.7.5 Koefisien selektivitas

Selektivitas merupakan kemampuan alat yang hanya dapat mengukur

analit secara cermat dengan adanya komponen lain yang ada dalam sampel. Pada

potensiometri suatu elektroda mempunyai karakter selektif terhadap analit tertentu

yang ditentukan dari nilai koefisien selektivitas. Pada pengukuran secara

potensiometri diharapkan membran akan melakukan sensor terhadap analit,

namun terdapat ion atau molekul lain yang dapat berinteraksi dengan membran

tersebut. Nicolsky merumuskan pengaruh ion pengganggu terhadap sensor

potensiometri sebagai berikut :

E= konstan + RT/nF ln [ai + . ] 2.8

dengan ketentuan adalah koefisien selektivitas, n adalah muatan ion utama,

x adalah muatan ion pengganggu, ai adalah aktifitas ion utama, dan aj adalah

aktifitas ion pengganggu. Jika terdapat lebih dari satu ion pengganggu perlu

menghitung aktifitas kedua ion dalam larutan. Kekuatan ion akan berbeda jika ada




18

dalam dua larutan secara terpisah. Koefisien selektivitas selanjutnya dihitung

melalui persamaan:

2.9

Dengan ketentuan ai adalah aktifitas ion utama, ai’ adalah aktifitas campuran, aj

adalah aktifitas ion pengganggu dalam larutan dan s adalah kemiringan kurva

kalibrasi ion utama (Cattral, 1997).

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

nilai Ki,j > 1 maka elektroda lebih selektif terhadap ion j daripada ion i (Cattral,

1997).




19

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 Februari 2012 hingga bulan Juni 2012.

3.2 Bahan dan Alat Penelitian

3.2.1 Bahan penelitian

Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah glukosa,

fruktosa, sukrosa, 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,

kawat Ag, parafin padat dan karbon nanopori. Karbon nanopori diperoleh dari

puslitbang hasil hutan LIPI dengan spesifikasi pada Lampiran 12. 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.




20

3.3 Prosedur Penelitian

3.3.1 Diagram alir penelitian

Glukosa

Elektroda pembanding

Larutan glukosa Elektroda kerja

EMF

Parafin padat

FTIR

Asam metakrilat + EGDMA + benzoil

peroksida

Karbon nanopori MIP

Analisis glukosa dalam madu

Polimer kontrol

Optimasi - pH larutan - komposisi elektroda

Validasi Metode - Jangkauan pengukuran - Faktor Nersnt - Batas deteksi - Akurasi - Presisi - selektivitas




21

3.3.2 Pembuatan larutan induk glukosa 10-1M

Larutan induk glukosa 10-1M dibuat dengan cara menimbang glukosa

secara kuantitatif sebanyak 1,8018 gram kemudian dilarutkan dalam 20 mL air

UHP dalam gelas piala 50 mL. Larutan tersebut selanjutnya 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 glukosa 10-2 M-10-8 M

Larutan kerja glukosa 10-2 M, dibuat dengan cara memipet 2,5 mL larutan

glukosa 10-1 M, larutan kemudian dipindahkan secara kuantitatif ke dalam labu

ukur 25 mL lalu ditambahkan air UHP sampai tanda batas dan dikocok hingga

homogen. Untuk pembuatan larutan kerja glukosa 10-3 M, 10-4 M, 10-5 M, 10-6 M,

10-7 M, dan 10-8 M menggunakan prosedur yang sama melalui pengenceran.

3.3.4 Pembuatan larutan buffer

3.3.4.1 Pembuatan larutan asam asetat 0,2 M

Larutan asam asetat 0,2 M dibuat dengan cara mengencerkan sebanyak

1,14 mL larutan asam asetat glasial 14 N sampai tanda batas dalam labu ukur 100

mL kemudian dikocok hingga homogen.

3.3.4.2 Pembuatan larutan natrium asetat trihidrat 0,2 M

Larutan natrium asetat trihidrat (Mr 136) dibuat dengan cara menimbang

sebanyak 2,7216 gram natrium asetat trihidrat kemudian dilarutkan dalam 25 mL

air UHP dalam gelas piala 50 mL. Larutan tersebut dipindahkan secara kuantitatif




22

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

dan dikocok hingga homogen.

3.3.4.3 Pembuatan larutan buffer asetat

Larutan buffer asetat dibuat dalam variasi pH 3,0; 3,5; 4,0; 4,5 dan 5,0.

Larutan ini dibuat dengan cara mencampurkan 0,2 M larutan asam asetat dan 0,2

M natrium asetat trihidrat sesuai komposisi volume pada Tabel 3.1. Komposisi

diperoleh melalui persamaan:

Tabel 3.1 Komposisi volume CH3COOH 0,2M dan CH3COONa.3H2O 0,2M pada pembuatan buffer asetat

Kedua larutan dicampurkan dalam gelas beker dan diencerkan dengan air

UHP hingga 100 mL. Selanjutnya pH larutan diukur dengan pH meter. Apabila

pH buffer terlalu asam maka ditambahkan ke dalamnya larutan CH3COONa.3H2O

0,2M tetes demi tetes hingga pH yang diinginkan. Apabila pH buffer terlalu basa

maka ditambahkan tetes demi tetes larutan CH3COOH 0,2M sampai diperoleh pH

yang diinginkan.

3.3.4.4 Pembuatan larutan kalium hidrogenfosfat trihidrat 0,2M

Larutan kalium hidrogenfosfat trihidrat (Mr 228) 0,2M dibuat dengan cara

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

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

pH Larutan

Volume (mL)

CH3COOH 0,2M CH3COONa.3H2O 0,2M

2,0 49,9 0,1 3,0 49,0 1,0 4,0 42,6 7,4 5,0 18,3 31,7




23

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

homogen.

3.3.4.5 Pembuatan larutan kalium dihidrogenfosfat 0,2M

Larutan kalium dihidrogenfosfat (Mr 136) 0,2 M dibuat dengan cara

menimbang 2,7217 gram KH2PO4 dan dilarutkan dalam 25 mL akuades dalam

gelas piala 50 mL. Larutan kemudian dipindahkan secara kuantitatif ke dalam

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

dikocok hingga homogen.

3.3.4.6 Pembuatan larutan buffer fosfat

Larutan buffer fosfat dibuat dalam variasi pH 6,0; 7,0 dan 8,0. Larutan ini

dibuat dengan mencampurkan 0,2 M kalium hidrogenfosfat trihidrat dan 0,2 M

kalium dihidrogenfosfat sesuai komposisi volume pada Tabel 3.2. Komposisi

diperoleh melalui persamaan:

Tabel 3.2 Komposisi volume K2HPO4.3H2O 0,2M dan KH2PO4 0,2M pada pembuatan buffer fosfat

Kedua larutan dicampurkan dalam gelas beker dan diencerkan dengan air

UHP sampai volume 100 mL. Larutan kemudian diukur dengan pH meter.

Apabila pH terlalu asam ditambahkan larutan kalium hidrogenfosfat trihidrat

0,2M tetes demi tetes ke dalamnya hingga pH yang diinginkan. Apabila pH buffer

terlalu basa maka ditambahkan larutan kalium dihidrogenfosfat 0,2M hingga

diperoleh pH yang diinginkan.

pH Larutan

Volume (mL) K2HPO4.3H2O 0,2M KH2PO4 0,2M

6,0 2,9 47,1 7,0 19,1 30,9 8,0 43,1 6,9




24

3.3.5 Pembuatan larutan pengganggu

3.3.5.1 Pembuatan larutan fruktosa 10-3 M

Sebelum membuat latutan fruktosa 10-3 M terlebih dahulu dibuat larutan

fruktosa 10-1 M. larutan ini dibuat dengan cara menimbang secara teliti fruktosa

sebanyak 1,8018 gram kemudian dilarutkan dengan air UHP dalam gelas piala 50

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

kemudian diencerkan dengan air UHP hingga tanda batas dan dikocok hingga

homogen. Larutan fruktosa 10-3 M dibuat dengan cara memipet sebanyak 1 mL

larutan fruktosa 10-1 M, larutan kemudian dipindahkan secara kuantitatif ke dalam

labu ukur 100 mL lalu ditambahkan air UHP sampai tanda batas dan dikocok

hingga homogen.

3.3.5.2 Pembuatan larutan sukrosa 10-3 M

Sebelum membuat latutan sukrosa 10-3 M terlebih dahulu dibuat larutan

sukrosa 10-1 M. larutan ini dibuat dengan cara menimbang secara teliti sukrosa

sebanyak 3,6036 gram kemudian dilarutkan dengan air UHP dalam gelas piala 50

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

kemudian diencerkan dengan air UHP hingga tanda batas dan dikocok hingga

homogen. Larutan sukrosa 10-3 M dibuat dengan cara memipet sebanyak 1 mL

larutan sukrosa 10-1 M, larutan kemudian dipindahkan secara kuantitatif ke dalam

labu ukur 100 mL lalu ditambahkan air UHP sampai tanda batas dan dikocok

hingga homogen.




25

3.3.6 Pembuatan Molecularly Imprinted Polymer (MIP)

Molecularly Imprinted Polymer (MIP) dibuat dengan cara mencampur

0,0688 gram monomer asam metakrilat dalam 5 mL kloroform dicampur dengan

0,0360 gram glukosa sebagai template yang sudah dilarutkan dalam 5 ml

kloroform dalam gelas beker, campuran tersebut didiamkan selama 1 jam. Dalam

gelas beker yang berbeda disiapkan 0,4752 gram crosslinker etilen glikol

dimetakrilat (EGDMA) dan 0,2422 gram inisiator benzoil peroksida yang telah

dilarutkan dalam 1 ml kloroform. Ke dalam campuran asam metakrilat dan

glukosa ditambahkan crooslinker dan inisiator lalu dipanaskan di atas hotplate

pada temperatur 60oC selama kurang lebih 2 jam tanpa pengadukan. Padatan yang

terbentuk dikeringkan di udara terbuka. Padatan kemudian digerus dan diayak

dengan ukuran 200 mesh sehingga diperoleh padatan yang homogen. Selanjutnya,

MIP yang sudah terbentuk dicuci menggunakan asam asetat dan metanol dengan

perbandingan 2:8 dan air 70oC (Qin dkk, 2009). Pembuatan polimer kontrol

dilakukan dengan prosedur yang sama tanpa penambahan glukosa.

3.3.7 Pembuatan badan elektroda pasta karbon nanopori/MIP

Elektroda dibuat dengan cara memasukkan parafin padat ke dalam ¾ tube

mikropipet yang di dalamnya telah dipasang kawat Ag. Kawat Ag digunakan

sebagai penghubung antara elektroda dengan alat potensiometer. Sisa tube yang

belum terisi, diisi dengan karbon nanopori yang telah dicampur dengan parafin

padat dan MIP kemudian ditekan hingga tube terisi penuh. Untuk membentuk

pasta dilakukan pemanasan terlebih dahulu pada campuran tersebut. Selanjutnya,

permukaan elektroda digosokkan pada kertas HVS hingga permukaannya halus.




26

Gambar 3.1 Konstruksi elektroda pasta karbon nanopori/MIP

3.3.8 Pembuatan Sampel Madu

Sampel dibuat dengan menimbang 2,5 gram madu kemudian dilarutkan

dalam air UHP (Ultra High Pure) dalam gelas beker 50 mL. Larutan tersebut

dipindahkan secara kuantitatif ke dalam labu ukur 100 mL kemudian diencerkan

dengan air UHP hingga tanda batas dan dikocok hingga homogen.

3.3.9 Optimasi elektroda

3.3.9.1 Optimasi pH larutan glukosa

Untuk optimasi pH larutan glukosa digunakan larutan glukosa 10-3 M.

larutan ini dibuat dengan mengencerkan larutan kerja glukosa 10-1 M dalam

larutan buffer pH 2, 3, 4, 5, 6, 7 dan 8 di dalam gelas piala. Masing-masing

larutan kemudian dipindahkan secara kuantitatif ke dalam labu ukur 25 mL dan

diencerkan dengan larutan buffer pH 2, 3, 4, 5, 6, 7 dan 8 sampai tanda batas dan

dikocok hingga homogen. Larutan-larutan tersebut kemudian diukur

Kawat Ag

Pasta karbon nanopori/MIP

Parafin




27

menggunakan elektroda kerja pasta karbon nanopori/MIP dengan elektroda

pembanding Ag/AgCl. Untuk mendapat pH optimum dilihat saat elektroda

memberikan potensial yang relatif konstan.

3.3.9.2 Optimasi komposisi elektroda

Optimasi komposisi elektroda dilakukan agar didapatkan elektroda yang

mampu bekerja secara optimum. Dari beberapa komposisi yang dibuat akan

dilihat faktor Nersnt, linieritas dan batas deteksi. Komposisi antara karbon

nanopori, MIP dan parafin sesuai Tabel 3.3. Total keseluruhan campuran tersebut

adalah 0,3 gram.

Tabel 3.3 Komposisi pasta karbon nanopori/MIP

3.3.10 Pembuatan kurva standar glukosa

Untuk membuat kurva standar glukosa dilakukan pengukuran larutan

glukosa pada konsentrasi 10-1 M – 10-8 M pada range pH optimum menggunakan

elektroda karbon nanopori / MIP yang telah dioptimasi. Dari data yang dihasilkan

selanjutnya dibuat kurva hubungan antara potensial terhadap log konsentrasi

glukosa. Kurva yang memberikan garis lurus adalah kurva standar glukosa.

Elektoda Karbon nanopori (%wt)

MIP (%wt) Parafin (%wt)

E1 65 0 35 E2 60 5 35 E3 58 7 35 E4 55 10 35 E5 50 15 35 E6 45 20 35 E7 40 25 35




28

3.3.11 Penentuan parameter validasi

3.3.11.1 Jangkauan pengukuran

Untuk menentukan jangkauan pengukuran dilakukan pengukuran larutan

glukosa 10-8M – 10-1M menggunakan elektroda karbon nanopori/MIP yang telah

dioptimasi. Dari hasil pengukuran dibuat kurva standar potensial (mV) terhadap

log [glukosa] dan ditentukan persamaan regresi liniernya. Range yang masih

memberikan garis lurus pada kurva adalah jangkauan pengukuran.

3.3.11.2 Faktor Nernst dan linieritas

Untuk memperoleh faktor Nersnt dilakukan pengukuran larutan kerja

glukosa menggunakan elektroda karbon nanopori/MIP yang telah dioptimasi. Dari

hasil potensial yang diperoleh dibuat kurva standar antara potensial (mV) terhadap

log [glukosa] sehingga diperoleh persamaan garis regresi linier

y = bx +a ………………………………………….3.1

Kemiringan kurva (slope) merupakan faktor Nersnt.

Linieritas kurva kalibrasi dinyatakan dengan koefisien korelasi (r) Pearson

sesuai persamaan

� ��

� � � � � �21

2i

2i

ii

yyxx

yyxxr��

�� ………………….3.2

dengan xi adalah konsentrasi ke-i, x adalah konsentrasi rata-rata glukosa, yi

adalah konsentrasi ke-i, dan y adalah konsentrasi rata-rata glukosa.




29

3.3.11.3 Penentuan batas deteksi

Sebelum menentukan batas deteksi harus ditentukan terlebih dahulu

persamaan garis linier dari kurva antara potensial dan log konsentrasi glukosa.

Selanjutnya menentukan persamaan garis non linier pada kurva potensial (mV)

terhadap log [glukosa]. Kedua persamaan garis tersebut diekstrapolasi ke absis,

maka akan diperoleh log konsentrasi glukosa batas deteksi elektroda.

3.3.11.4 Penentuan koefisien variasi (presisi)

Untuk menentukan koefisien variasi (presisi) dari penelitian ini dilakukan

pengukuran larutan glukosa dengan konsentrasi 10-2M dan 10-4M menggunakan

elektroda karbon nanopori/MIP pada pH optimum sebanyak 3 kali. Dari hasil

pengukuran ditentukan simpangan baku (standar deviasi=SD) dan koefisien

variasi sesuai persamaan berikut

SD =

2

1( )

1

n

ii

X X

n�

�

�

� 3.3

KV = SDX

X 100 % 3.4

dengan ketentuan Xi merupakan nilai dari setiap pengukuran, X merupakan nilai

rata-rata pengukuran, dan n merupakan jumlah pengukuran.

3.3.11.5 Penentuan persen recovery (% R)

Persen recovery (%R) diperoleh dengan melakukan pengukuran pada

larutan glukosa dengan konsentrasi 10-2M dan 10-4M menggunakan elektroda

karbon nanopori/MIP pada pH optimum. Hasil pengukuran potensial sebagai (y)

disubstitusikan ke dalam regresi linier yang diperoleh sehingga didapatkan




30

konsentrasi glukosa terukur. Dengan menganggap konsentrasi glukosa 10-2M dan

10-4M sebagai konsentrasi sebenarnya, harga % recovery dihitung sesuai

persamaan

R = x 100% 3.5

dengan ketentuan R adalah persen recovery, Csp adalah konsentrasi glukosa

terukur, dan Ks adalah konsentrasi glukosa sebenarnya.

3.3.11.6 Penentuan koefisien selektivitas

Untuk menentukan selektivitas dari elektroda dapat dilakukan dengan

melakukan pengukuran pada larutan pengganggu yaitu larutan fruktosa dan

larutan sukrosa 10-3M menggunakan elektroda karbon nanopori/MIP yang telah

dioptimasi. Nilai potensial (y) larutan pengganggu disubstitusikan dalam

persamaan regresi linier sehingga diperoleh konsentrasi glukosa (x). koefisien

selektivitas ditentukan sesuai persamaan:

……3.6

s

sp

KC




31

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Hasil Pembuatan Molecularly Imprinted Polymer (MIP)

Bahan dasar pembuatan MIP adalah monomer asam metakrilat, template

glukosa, dan crosslinker etilen glikol dimetakrilat (EGDMA) dengan

perbandingan berturut-turut 4:1:12 (Qin dkk, 2009). Jumlah mol monomer dibuat

lebih besar dari template agar monomer dapat mengelilingi template dan terbentuk

cetakan. Perkiraan reaksi antara glukosa dan asam metakrilat dapat dilihat pada

Gambar 4.1. Ikatan yang terjadi diperkirakan ikatan hidrogen antara O dan H.

Sedangkan crosslinker memiliki komposisi yang paling besar karena berfungsi

sebagai tulang punggung untuk menstabilkan ikatan. Pemilihan asam metakrilat

sebagai monomer karena mempunyai gugus aktif yaitu gugus karboksil yang

mudah berikatan nonkovalen khususnya ikatan hidrogen. Perkiraan reaksi yang

terjadi ketika inisiator dan crosslinker ditambahkan pada campuran glukosa dan

asam metakrilat ditunjukkan pada Gambar 4.2.

Gambar 4.1 Perkiraan reaksi antara glukosa dan asam metakrilat

O

HO

HO

HO OH

OHO

OH

glukosa asam metakrilat

O

HO

HO

HO OH

OH

O

OH

HO

O

HO O




32

Gambar 4.2 Perkiraan polimerisasi asam metakrilat dan glukosa saat ditambahkan crosslinker EGDMA

Polimerisasi yang terjadi antara template, monomer dan crosslinker pada

MIP adalah polimerisasi adisi. Dalam penelitian ini dipilih polimerisasi adisi

karena jika terjadi polimerisasi kondensasi akan disertai pembentukan molekul

kecil seperti H2O yang akan mengganggu ikatan antara monomer dan template.

Pada polimerisasi kondensasi pembentukan polimer terjadi bukan karena adanya

inisiator melainkan karena adanya kondensasi antara dua molekul polifungsional

untuk membentuk satu molekul polifungsional yang lebih besar dengan

kemungkinan terjadinya eliminasi molekul kecil seperti air. Polimerisasi adisi

merupakan polimerisasi yang membutuhkan inisiator. Inisiator yang digunakan

adalah benzoil peroksida untuk menginisiasi asam metakrilat sehingga

membentuk radikal. Setelah radikal terbentuk terjadi propagasi yaitu pemanjangan

CH2 CH2

H2C

CH2HO

H2 C

O

H2C

CH3

O

OH2C

H2C O

OHO

C

O

HC

CH3

n

O

OHC

CH2

O

O

CH2

CH2OC

O

HC

CH3

H2C

H2C

n

O

O

H2C

H2C

O

CO

CH2

n

O

OH2C H2

CO

COHC

CH3

OHO

HOOH

OH

O OH

HO

O

HOO

HO




33

rantai. Tahap terakhir pada proses ini adalah terminasi yaitu berhentinya proses

polimerisasi (Odian, 2004).

Polimerisasi dilakukan selama 2 jam pada suhu 60oC hingga pelarut yang

digunakan yaitu kloroform habis menguap. Polimerisasi dilakukan pada suhu

60oC karena beberapa penelitian menunjukkan polimerisasi MIP pada temperatur

tersebut lebih selektif daripada pada temperatur tinggi (Yan, 2006). Terjadinya

proses polimerisasi dapat dilihat dari larutan yang berubah menjadi padatan

kekuningan yang menempel pada dasar gelas beker yang seperti ditunjukkan pada

Gambar 4.3. Padatan kemudian digerus dan diayak dengan ukuran 200 mesh

kemudian dicuci dengan campuran asam asetat dan metanol dengan perbandingan

2:8 (v/v). Pencucian dilakukan untuk menghilangkan sisa reaktan yang tidak

bereaksi. Agar diperoleh MIP maka template diekstraksi menggunakan air panas

(Qin dkk, 2009). Ikatan yang terjadi antara glukosa dengan monomer asam

metakrilat adalah ikatan hidrogen.

Ikatan hidrogen merupakan ikatan sekunder yang mudah diputus. MIP

akan mudah membentuk cetakan yang spesifik terhadap molekul glukosa saat

diekstraksi menggunakan air panas. Cetakan MIP glukosa yang telah diekstraksi

dapat dilihat pada Gambar 4.4

Gambar 4.3 Hasil MIP glukosa menggunakan monomer asam metakrilat




34

Gambar 4.4 Cetakan MIP glukosa menggunakan monomer asam metakrilat yang telah diekstraksi (Qin dkk, 2009)

4.2 Hasil Pembuatan Polimer Kontrol

Pembuatan polimer kontrol dilakukan sama seperti pembuatan MIP namun

tanpa penambahan glukosa. Hal ini membuat polimer kontrol tidak memiliki sisi

pengenalan yang spesifik terhadap molekul glukosa. Polimerisasi yang terjadi

adalah polimerisasi adisi, sama dengan polimerisasi pada pembuatan MIP. Reaksi

polimerisasi asam metakrilat dapat dilihat pada Gambar 4.5. Hasil polimer kontrol

hampir sama dengan MIP yaitu padatan kekuningan yang menempel pada dasar

gelas beker yang dapat dilihat pada Gambar 4.6. Padatan ini diperlakukan sama

dengan MIP yaitu dihaluskan, diayak dengan ukuran 200 mesh, dan dicuci dengan

campuran asam asetat : metanol (2:8) untuk menghilangkan sisa reaktan yang

HO

O

CH2 CH2

HO

OH2C

HO

O

CH2HO

H2 C

O

H2C

CH3

O

OH2C

H2C O

OHO

C

O

HC

CH3

n

O

OH

C

CH2

O

O

CH2

CH2OC

O

HC

CH3

H2C

H2C

n

O

O

H2C

H2C

O

CO

CH2

n

O

OH2C H2

CO

CO

HCCH3




35

tidak ikut bereaksi. Polimer kontrol dibuat untuk mengetahui perbandingan

kinerja elektroda dengan atau tanpa sisi pengenalan yang spesifik yaitu glukosa.

OH

O

OH

OCO2H

CO2HCO2H

n

Gambar 4.5 Reaksi polimerisasi asam metakrilat (Munk dkk, 1994)

Gambar 4.6 Hasil polimer kontrol tanpa penambahan glukosa menggunakan monomer asam metakrilat

4.3 Karakterisasi Molecularly Imprinted Polymer (MIP) dan Polimer Kontrol

Karakterisasi MIP dan polimer kontrol dilakukan untuk menunjukkan

bahwa reaksi polimerisasi telah berlangsung dan glukosa telah terekstraksi dari

cetakannya. Karakterisasi polimer kontrol dan MIP dilakukan dengan analisis FT-

IR sehingga diperoleh hasil yang ditunjukkan pada gambar 4.7.




36

Gambar 4.7 Spektra FT-IR asam metakrilat (1) polimer kontrol (2) dan MIP glukosa (3)

1

2

3




37

Berdasarkan spektra FT-IR terjadi pergeseran pita serapan C=O yang terkonjugasi

C=C dari monomer asam metakrilat pada bilangan gelombang 1697 cm-1

(spektrum 1) bergesar menjadi 1728,22cm-1 yang merupakan pita serapan C=O

biasa dari polimer kontrol (spektrum 2) yang menunjukkan bahwa telah terjadi

polimerisasi pada polimer kontrol. Polimerisasi MIP glukosa juga ditunjukkan

dengan adanya pergeseran pita serapan C=O terkonjugasi C=C dari asam

metakrilat pada bilangan gelombang 1697 cm-1 (spektrum 1) bergeser menjadi

1728,22 cm-1 yang merupakan pita serapan C=O biasa dari MIP glukosa

(spektrum 3). Adanya ikatan hidrogen antara template glukosa dan monomer asam

metakrilat pada MIP ditunjukkan dengan adanya pita serapan O-H melebar pada

bilangan gelombang 3425,58 cm-1. Sedangkan pada polimer kontrol tidak

ditambahkan template glukosa sehingga tidak terjadi ikatan hidrogen antara

monomer dan template. Hal ini menjadikan pita serapan O-H bebas pada polimer

kontrol agak tajam pada bilangan gelombang 3425,58 cm-1.

Untuk mengetahui glukosa telah terekstraksi dari MIP dapat dilihat pada

gambar 4.8. Berdasarkan spektra FT-IR intensitas pita serapan O-CH pada

bilangan gelombang 2993,52cm-1 dari MIP yang belum diekstraksi menjadi

berkurang pada MIP yang telah diekstraksi. Hal ini menunjukkan bahwa tidak

semua glukosa terkestrasi karena struktur polimer yang padat sehingga masih ada

sebagian glukosa tertinggal dalam cetakan. Namun hal ini tidak mempengaruhi

pengukuran karena elektroda pada potensiometri membutuhkan pengkondisian

terlebih dahulu yaitu dengan perendaman menggunakan larutan standarnya

(larutan glukosa)




38

Gambar 4.8 Spektra FT-IR MIP glukosa menggunakan monomer asam metakrilat sebelum ekstraksi (1) dan sesudah ekstraksi (2)

4.4 Pembuatan dan optimasi elektroda

Elektroda adalah suatu sensor analit pada potensiometer yang harus

mampu bekerja secara optimum. Karena hal tersebut harus dilakukan optimasi

elektroda. Optimasi yang dilakukan adalah optimasi komposisi elektroda dan

optimasi pH larutan.

2

1




39

4.4.1 Optimasi komposisi elektroda

Komponen membran elektroda adalah karbon nanopori, MIP, dan parafin.

Karbon nanopori dipilih sebagai salah satu bahan elektroda karena memiliki

konduktivitas tinggi, inert dan memiliki ukuran nano yang menyebabkan

permukaannya lebih luas sehingga pertukaran analit berlangsung lebih cepat

(Pyun dan Lee, 2007). Karbon nanopori sebelumnya dihilangkan dari mineralnya

dengan mencuci menggunakan asam nitrat. Pengggunaan MIP bertujuan agar

elektroda memiliki selektivitas dan sensitifitas yang tinggi karena MIP memiliki

sisi pengenalan molekul yang selektif (Tehrani dkk, 2009). Sedangkan

penambahan parafin dimaksudkan agar campuran ketiga bahan tersebut dapat

memadat ketika dimasukkan ke dalam tip mikropipet sehingga tidak terlepas dari

tip mikropipet saat digunakan dalam pengukuran. Dalam penelitian ini dibuat

delapan komposisi variasi karbon nanopori dan MIP yang dapat dilihat pada Tabel

3.3. Sedangkan komposisi parafin dibuat tetap.

Kedelapan elektroda yang telah dibuat digunakan untuk mengukur larutan

kerja glukosa dengan rentang konsentrasi 10-8 M sampai 10-1 M. Perhitungan

dalam pembuatan larutan kerja glukosa dapat dilihat pada Lampiran 1. Hasil

pengukuran menunjukkan bahwa masing-masing elektroda memiliki kinerja yang

berbeda. Kinerja elektroda dapat dilihat dari perbedaan faktor Nernst, jangkauan

pengukuran, dan faktor korelasi masing-masing elektroda yang ditunjukkan pada

Tabel 4.1. Analisis perhitungannya dapat dilihat pada Lampiran 2. Sedangkan

grafik hubungan antara log konsentrasi glukosa dan potensial masing-masing

elektroda dapat dilihat pada Gambar 4.9.




40

Tabel 4.1 Pengaruh komposisi karbon nanopori dan MIP terhadap kinerja elektroda

Elektroda Karbon nanopori

(%wt)

MIP (%wt)

Parafin (%wt)

Faktor Nernst (mV/dekade)

Jangkauan pengukuran

(M)

Faktor korelasi

(r) E1 65 0 35 6,75 10-3-10-1 0,995 E2 50 Polimer

kontrol 35 10,69 10-4-10-1 0,934

E3 60 5 35 5,65 10-5-10-3 0,931 E4 58 7 35 7,66 10-7-10-3 0,936 E5 55 10 35 20,28 10-5-10-2 0,764 E6 50 15 35 5,15 10-6-10-3 0,613 E7 45 20 35 27,8 10-6-10-1 0,997 E8 40 25 35 23,7 10-5-10-1 0,980

Kinerja elektroda dalam potensiometri salah satunya ditentukan oleh faktor

Nernst. Suatu ESI dikatakan memenuhi persamaan Nernst jika memenuhi

0,0592/n (± 1-2 mV). Besarnya faktor Nernst menunjukkan suatu elektroda dapat

bekerja secara sensitif dan selektif terhadap analit yang diukur. Glukosa

merupakan molekul divalen. Oksidasi glukosa membentuk asam glukonat melepas

dua elektron (Park dkk, 2005) sehingga besarnya faktor Nernstnya 59,2mV/n

yaitu mendekati 29,5mV/dekade (Cattral, 1997).

Hasil pengukuran terhadap masing-masing elektroda menunjukkan bahwa

E7 dan E8 memiliki faktor Nernst yang mendekati 29,5 mV/dekade. Namun,

selain faktor Nernst perlu diperhatikan juga linieritas dan jangkauan pengukuran

elektroda.

Linieritas ditunjukkan dengan besarnya faktor korelasi (r) yang

menunjukkan sensitivitas dari suatu alat atau metode yang digunakan. Semakin

linier suatu fungsi berarti alat atau metode yang digunakan akan memberikan

respon yang signifikan terhadap sedikit peningkatan konsentrasi. Faktor korelasi




41

(r) yang baik adalah mendekati 1. Elektroda 7 (E7) dan elektroda 8 (E8) memiliki

koefisien korelasi berturut-turut 0,997 dan 0,980 yang mendekati 1 sehingga dapat

dikatakan elektroda tersebut memiliki sensitivitas yang relatif tinggi. Namun jika

dilihat dari faktor Nernst maka E7 merupakan elektroda yang lebih baik dengan

faktor Nernst 27,8 mV/dekade .

Jangkauan pengukuran dari suatu elektroda yang optimum juga diharapkan

luas. Jangkauan pengukuran ditunjukkan oleh kurva yang masih memberikan

garis lurus (Bakker, 1997). Berdasarkan hasil pengukuran kedelapan elektroda

dengan berbagai variasi, komposisi elektroda ketujuh (E7) merupakan elektroda

yang memiliki kinerja optimum dengan faktor Nernst 27,8 mV/dekade, jangkauan

pengukuran antara 10-6M-10-2M dan koefisien korelasi sebesar 0,997.

Gambar 4.9 Kurva hubungan antara log konsentrasi glukosa dengan potensial pada berbagai variasi komposisi elektroda

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

-8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0

Pote

nsia

l (m

V)

Log C (glukosa)

E1

E2

E3

E4

E5

E6

E7

E8




42

Penentuan komposisi elektroda yang optimum didasarkan pada banyaknya

karbon nanopori dan MIP yang digunakan karena keduanya akan memberikan

respon dalam pengukuran potensial glukosa. Karbon nanopori berfungsi sebagai

penghantar yang menyampaikan respon dari kawat Ag menuju potensiometer.

Kawat Ag yang digunakan dilapisi dengan AgCl melalui proses elektrolisis

sederhana. Sedangkan MIP merupakan sisi pengenal yang dapat merespon analit

secara selektif sesuai cetakannya. Banyaknya MIP yang digunakan mempengaruhi

jumlah sisi pengenal terhadap analit yang meningkatkan selektivitas elektroda.

Berdasarkan hasil pengukuran elektroda optimum adalah elektroda dengan

komposisi MIP sebesar 20%. Penambahan MIP lebih dari 20% kurang

memberikan respon yang optimum karena kemungkinan membran yang terbentuk

menjadi kaku sehingga respon yang diberikan lemah (Qin dkk, 2009). Elektroda

dengan penambahan MIP memberikan respon yang lebih bagus dibandingkan

dengan elektroda tanpa MIP atau dengan penambahan polimer kontrol. Respon

yang dihasilkan dapat dilihat pada Gambar 4.10. Hal ini dikarenakan elektroda

karbon nanopori tanpa MIP atau dengan penambahan polimer kontrol tidak

memiliki sisi pengenal yang selektif terhadap molekul glukosa dalam sampel.




43

Gambar 4.10 Kurva hubungan antara log konsentrasi glukosa dengan potensial diukur menggunakan E1 (karbon nanopori), E2 (karbon nanopori/polimer kontrol) dan E7 (karbon nanopori/MIP)

4.4.2 Optimasi pH

Pada setiap pengukuran kondisi yang berbeda dapat mempengaruhi respon

alat terhadap hasil pengukuran. Kondisi yang perlu diperhatikan adalah pH

larutan. Kondisi pH yang berbeda akan memberikan respon yang berbeda pula.

Dalam penelitian ini dilakukan optimasi pH larutan dalam hubungannya dengan

potensial yang dihasilkan. Range pH yang digunakan yaitu antara pH 2-8 agar

diketahui respon yang dihasilkan ketika larutan glukosa diukur pada pH asam,

netral dan basa.

Pengukuran hanya dilakukan pada larutan standar glukosa pada

konsentrasi 10-3M dengan asumsi konsentrasi yang lain akan memberikan respon

yang sama. pH optimum dilihat saat elektroda memberikan potensial yang relatif

konstan. Potensial yang diberikan pada masing-masing pH dapat dilihat pada

Gambar 4.11 dengan data selengkapnya pada Lampiran 4. Berdasarkan grafik

dapat dilihat bahwa pengukuran glukosa memberikan respon yang konstan pada

050

100150200250300350400450500

-8 -6 -4 -2 0

E (m

V)

Log C (glukosa)

E1 (karbon nanopori)

E2 (karbonnanopori/polimerkontrol)

E7 (karbon nanopori/MIP)




44

pH 7-8 sehingga pH ini disebut pH optimum. Glukosa berada dalam keadaan

stabil pada pH 7,4. Dalam larutan basa glukosa berada sebagai ion karboksilat

rantai terbuka sedangkan pada suasana asam glukosa cepat berubah menjadi

lakton (Fessenden, 1995).

Gambar 4.11 Grafik hubungan antara pH dan potensial diukur menggunakan karbon nanopori/MIP secara potensiometri

4.5 Kurva Kalibrasi Glukosa

Kurva kalibrasi glukosa didapat dengan mengukur larutan glukosa dengan

rentang konsentrasi antara 10-8M hingga 10-1M menggunakan elektroda dengan

komposisi optimum yaitu E7 pada pH optimum yaitu pH 7. Dari data potensial

yang diperoleh dibuat kurva antara log C terhadap potensial. Kurva yang

menunjukkan garis lurus merupakan kurva kalibrasi glukosa. Kurva kalibrasi

glukosa memiliki range konsentrasi dari 10-6M hingga 10-1M. Data pengukuran

dapat dilihat pada Tabel 4.2 dan kurva kalibrasi glukosa dapat dilihat pada

Gambar 4.12.

0

50

100

150

200

250

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Pote

nsia

l (m

V)

pH larutan glukosa




45

Tabel 4.2 Data pengukuran glukosa pada berbagai konsentrasi menggunakan

Elektroda optimum (E7) pada pH optimum (pH 7)

Konsentrasi glukosa (M) Potensial (mV) 10-8 299 10-7 307 10-6 305 10-5 327 10-4 362 10-3 384 10-2 414 10-1 443

Gambar 4.12 Kurva kalibrasi glukosa menggunakan elektroda karbon nanopori/MIP (E7) secara potensiometri

4.6 Uji Kinerja Elektroda Karbon Nanopori/MIP

4.6.1 Jangkauan pengukuran

Suatu elektroda yang baik diharapkan memiliki jangkauan pengukuran

yang relatif lebar sehingga dapat memberikan respon pada rentang konsentrasi

yang luas. Jangkauan pengukuran dapat dilihat pada kurva yang masih

memberikan garis lurus. E7 dan E8 memiliki jangkauan pengukuran yang relatif

y = 27,8x + 469,8 R² = 0,9973

050

100150200250300350400450500

-7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0

Pote

nsia

l (m

V)

Log C (glukosa)




46

lebar dan memiliki faktor Nernst mendekati 0,0592mV/n (Cattral, 1997) dan

linieritas mendekati 1. Jangkauan pengukuran, faktor Nernst dan linieritas

ditunjukkan pada Tabel 4.3 dan analisis perhitungannya dapat dilihat pada

Lampiran 5.

Tabel 4.3 Jangkauan pengukuran E7 (MIP 20%wt) dan E8 (MIP 25%wt) menggunakan karbon nanopori/MIP secara potensiometri

Elektroda Konsentrasi (M)

Regresi Linier Faktor Nersnt

R

E7 10-8-10-2 y = 21,60x + 452,3 21,60 0,941 10-6-10-2 y = 27,8x + 469,8 27,8 0,997

E8 10-8-10-2 y = 15,51x + 174,3 15,51 0,862 10-6-10-2 y = 19,09x + 185,1 19,09 0,951 10-5-10-2 y = 23,7x + 196,7 23,7 0,980

Berdasarkan tabel tersebut elektroda yang memiliki jangkauan pengukuran relatif

lebar ditunjukkan oleh E7 (elektroda dengan komposisi MIP 20%) dengan

jangkauan pengukuran antara 10-6M-10-2M.

4.6.2 Faktor Nersnt dan linieritas

Suatu elektroda selektif molekul dikatakan memenuhi persamaan Nernst

jika memenuhi 0,0592/n (± 1-2 mV). Besarnya faktor Nernst ditentukan dari nilai

kemiringan (slope) grafik potensial terhadap log konsentrasi glukosa. Kedelapan

elektroda karbon nanopori digunakan untuk mengukur larutan standar glukosa

dengan konsentrasi 10-8M-10-1M. sedangkan linieritas ditunjukkan oleh besarnya

koefisien korelasi (r) masing-masing elektroda. Karena glukosa merupakan

molekul divalen, faktor Nernstnya mendekati 0,0592/n yaitu mendekati 29,5mV.

Elektroda ketujuh (E7) merupakan elektroda dengan faktor Nernst dan linieritas

yang relatif baik yaitu 27,8 mV/dekade dan linieritas 0,997. Besarnya faktor




47

Nernst dan koefisien variasi masing-masing elektroda dapat dilihat pada Tabel

4.4.

Tabel 4.4 Faktor Nernst dan koefisien korelasi masing-masing elektroda

Elektroda Karbon nanopori

(%wt)

MIP (%wt)

Parafin (%wt)

Faktor Nernst

(mV/dekade)

Faktor korelasi

(r) E1 65 0 35 6,75 0,995 E2 50 Polimer

kontrol 35 10,69 0,934

E3 60 5 35 5,65 0,931 E4 58 7 35 7,66 0,936 E5 55 10 35 20,28 0,764 E6 50 15 35 5,15 0,613 E7 45 20 35 27,8 0,997 E8 40 25 35 23,7 0,980

4.6.3 Batas deteksi

Batas deteksi adalah konsentrasi terkecil dari analit dalam sampel yang

masih dapat ditentukan secara statistik oleh alat (Christian, 1994). Batas deteksi

diperoleh dengan membuat titik potong antara garis linier dan garis nonlinier. Dari

hasil perhitungan diperoleh batas deteksi dari elektroda sebesar 6,17x10-7 M.

Kecilnya batas deteksi elektroda tersebut menunjukkan bahwa elektroda masih

memberi respon yang bagus pada konsentrasi kecil. Analisis perhitungannya dapat

dilihat pada Lampiran 6.

4.6.4 Akurasi

Akurasi dapat dilihat dari nilai presentasi perolehan kembali (%Recovery).

Persen recovery (%R) dinyatakan dengan besarnya nilai perbandingan antara

konsentrasi larutan standar yang diperoleh kembali dengan konsentrasi larutan




48

standar sebenarnya. Pada penentuan akurasi digunakan larutan standar dengan

konsentrasi 10-2M dan 10-4M.

Berdasarkan potensial yang diperoleh dan hasil perhitungan diperoleh

akurasi sebesar 98,36% dan 132%. Hal tersebut menunjukkan bahwa elektroda

memiliki akurasi yang baik pada konsentrasi tinggi sedangkan kurang baik pada

konsentrasi rendah. Elektroda karbon nanopori ini memiliki akurasi yang baik

pada konsentrasi 10-2M karena masih masuk dalam jangkauan pengukuran yang

masih ditoleransi yaitu 90-107% (Harmita, 2004). Data akurasi dapat dilihat pada

tabel 4.5 dan analisis perhitungan dapat dilihat pada Lampiran 7.

Tabel 4.5 Akurasi pengukuran menggunakan elektroda karbon nanopori/MIP secara potensiometri

Konsentrasi sebenarnya (M) Konsentrasi terukur (M) Akurasi (%) 10-2 0,9x10-2 98,36 10-4 1,32x10-4 132

4.6.5 Presisi

Presisi adalah keterulangan hasil yang merupakan tingkat ketelitian antara

replikasi pengukuran. Besarnya presisi, dinyatakan dengan koefisien variasi,

diperoleh dari kesesuaian setiap hasil pengukuran yang telah dilakukan berulang-

ulang pada sampel yang sama. Penentuan koefisien variasi (presisi) dilakukan

dengan mengukur larutan standar glukosa 10-2M dan 10-4M sebanyak 3 kali.

Berdasarkan hasil pengukuran diperoleh koefisien variasi sebesar 1,09% dan

2,26%. Menurut Taylor (1994) presisi yang baik pada potensiometri adalah 1-3%.

Semakin kecil nilai presisi semakin teliti pengukuran yang dilakukan. Dari hasil

pengukuran dapat dilihat bahwa elektroda memiliki ketelitian yang baik. Data




49

pengukuran dapat dilihat pada Tabel 4.6 dan analisis perhitungan dapat dilihat

pada Lampiran 8.

Tabel 4.6 Data pengukuran koefisien variasi menggunakan elektroda karbon nanopori/MIP secara potensiometri

Konsentrasi (M) Potensial (mV) KV (%) Replikasi 1 Replikasi 2 Replikasi 3

10-2 414 417 423 1,09 10-4 364 376 360 2,26

4.6.6 Selektivitas elektroda

Selektivitas adalah kemampuan suatu alat yang hanya dapat mengukur

analit secara cermat dengan adanya komponen lain dalam sampel. Madu tidak

hanya mengandung glukosa namun juga mengandung komponen lain seperti

fruktosa dan sukrosa. Selektivitas elektroda dapat ditentukan melalui koefisien

selektifitas.

Untuk menentukan koefisien selektivitas elektroda dilakukan pengukuran

terhadap larutan pengganggu fruktosa dan sukrosa dengan konsentrasi 10-3M.

Pembuatan larutan pengganggu dapat dilihat pada Lampiran 9. Berdasarkan data

potensial yang diperoleh kemudian dihitung besarnya koefisien selektifitas. Nilai

koefisien selektivitas elektroda karbon nanopori/MIP lebih kecil dari 10-3. Hal ini

menunjukkan bahwa elektroda dapat mengukur analit dengan cermat meskipun

dalam sampel terdapat zat pengganggu dengan konsentrasi 1000 kalinya. Data

koefisien selektivitas selengkapnya dapat dilihat pada Tabel 4.7 dan analisis

perhitungan dapat dilihat pada Lampiran 10.




50

Tabel 4.7 Koefisien selektivitas elektroda glukosa berbasis karbon nanopori/MIP secara potensiometri

Larutan penggangu Koefisien selektifitas

Fruktosa 1,786 x 10-3

Sukrosa 5,155 x 10-4

Fruktosa dan sukrosa sebagai pengganggu memiliki struktur geometri dan letak

gugus hidroksil yang berbeda dengan template glukosa. Hal ini menjadikan

fruktosa dan sukrosa tidak dapat terukur secara spesifik karena ukuran cetakan

yang tidak sesuai dan letak ikatan hidrogennya berbeda. Koefisien selektivitas

fruktosa lebih besar dibandingkan sukrosa. Hal ini terjadi karena fruktosa

merupakan monosakarida yang memiliki struktur hampir mirip dengan glukosa

namun siklisasinya membentuk cincin lima sedangkan sukrosa merupakan

disakarida. Struktur fruktosa dan sukrosa dapat dilihat pada gambar 4.13.

Gambar 4.13 Struktur fruktosa dan Sukrosa

Elektroda karbon nanopori/MIP ini tidak akan memberikan respons yang

spesifik apabila digunakan untuk mengukur monosakarida lain yang memiliki

OCH2

OH OH

CH2OH

OH

HO

Fruktosa

OCH2OH

OHOH

OH

OO

OH OH

CH2OH

Sukrosa




51

struktur yang hampir sama dengan glukosa, contohnya galaktosa. Hal ini

dikarenakan letak salah satu gugus hidroksil pada galaktosa berbeda dengan

glukosa mempengaruhi terbentuknya ikatan hidrogen yang menjadikannya tidak

sesuai dengan cetakan. Berdasarkan hal tersebut dapat dikatakan bahwa elektroda

karbon nanopori/MIP ini memiliki sifat yang selektif dan spesifik.

4.7 Pengukuran kadar glukosa dalam madu

Untuk menentukan besarnya kadar glukosa dalam madu dilakukan

pengukuran menggunakan elektroda karbon nanopori/MIP dengan komposisi

optimum yaitu elektroda ketujuh (E7) pada madu. Dalam penelitian ini digunakan

madu murni. Dari hasil pengukuran diperoleh kadar glukosa dalam madu sebesar

22,4% b/b. Menurut White dan Doner (1980) madu mengandung 31% glukosa.

Perbedaan kadar glukosa yang relatif besar dimungkinkan karena perbedaan

matriks yang terkandung dalam madu tersebut dan tidak adanya komposisi

glukosa yang pasti pada madu. Perolehan kadar glukosa sebesar 22,4% ini masih

masuk dalam jangkauan pengukuran elektroda (10-6M – 10-1M) yang

perhitungannya dapat dilihat pada Lampiran 11.

4.8 Mekanisme timbulnya beda potensial

Beda potensial yang terukur saat pengukuran menggunakan elektroda

karbon nanopori/MIP adalah karena adanya kesetimbangan antara glukosa

C6H12O6 dengan C6H12O6/MIP. Gangguan kesetimbangan terjadi antarmuka

larutan-membran seperti yang ditunjukkan oleh Gambar 4.14.




52

MIP-C6H12O6

Karbon nanopori/MIP terjenuhkan glukosa

MIP + C6H12O6

C6H12O6

Larutan glukosa

Gambar 4.14 Kesetimbangan dalam elektroda karbon nanopori/MIP dalam pengukuran glukosa secara potensiometri




53

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Dari hasil penelitian maka dapat disimpulkan :

1. Kondisi optimum dalam pembuatan dan karakterisasi elektroda selektif

berbasis karbon nanopori/MIP adalah pada perbandingan 40:25 pada

pH optimum larutan 7,0-8,0

2. Nilai validasi metode dalam pembuatan dan karakterisasi elektroda

selektif berbasis karbon nanopori/MIP meliputi batas deteksi sebesar

6,17x10-7 M, faktor Nernst sebesar 27,8 mV/dekade, jangkauan

pengukuran sebesar 10-6M-10-2M, akurasi pengukuran sebesar 93,86%

untuk konsentrasi 10-2M dan sebesar 132% untuk konsentrasi 10-4M,

presisi dinyatakan dengan koefisien variasi sebesar 1,09% untuk

konsentrasi 10-2M dan 2,26% untuk konsentrasi 10-4M, dan koefisien

selektifitas untuk larutan fruktosa dan sukrosa masing-masing sebesar

1,786x10-3 dan 5,155x10-4, serta diperoleh kadar glukosa dalam madu

sebesar 22,4% b/b.

5.2 Saran

1. Diperlukan penelitian lebih lanjut untuk mengetahui masa kerja (life

time) dari elektroda karbon nanopori/MIP

2. Diperlukan penelitian lebih lanjut untuk aplikasi elektroda karbon

nanopori/MIP untuk analisis glukosa dalam madu.




54

DAFTAR PUSTAKA

Aripin, 2007, Preparasi dan Karakterisasi Karbon Aktif Magnetik Nanopori, Jurusan Fisika FMIPA, Universitas Haluleo

Bakker, E., Buhlmann, P., Pretsch, E., 1997, Carrier-Based Ion-Selective

Electrodes and Bulk Optodes (1) General Characteristics, Chem.Rev., 97, 3083-3132

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

Braun, R.D., Introduction to instrumental analysis, International Edition, McGraw

Hill, New York, 703-704 Brüggemann, O., 2002, Molecularly Imprinted Materials-Receptors More

Durable than Nature Can Provide, Springer-Verlag Heidelberg, Berlin, Germany

Cattral, R.W., 1997, Chemical Sensors, Oxford University Press, New York Christian, D G., 1994, Analytical Chemistry, John Willey & Sons. inc, Canada Day, R.A., Underwood, A.L., 2002, Analisis Kimia Kuantitatif, penerjemah Iis

Sopyan, Edisi keenam, Erlangga, Jakarta, 377 Evans, A., 1991, Potentiometry and Ion Selective Electrodes, John Wiley & Sons,

Chichester, 304p Fessenden, R.J.; Fessenden, J.S., 1995, Kimia Organik, Terjemahan oleh A.H.

Pudjaatmaka, Jilid I dan Jilid II, edisi ketiga, cetakan keempat, Erlangga, Jakarta

Fritz, J.S., schenk, George H., 1987, Quantitative Analytical Chemistry, Prentice

Hall.Inc, New Jersey, 307

Harmita, 2004, Petunjuk Pelaksanaan Validasi Metode dan Cara Perhitungannya, Majalah Ilmu Kefarmasian, Vol. I, No. 3, 117-135

Irawan, M.A., Glukosa &Metabolisme Energi, 2007, Polton sports science &performance Lab




55

Javanbakht, M., Fard, Solmaz, E., Mohammadi, A., Abdous, Majid., Ganjali,

Mohammad R., Norouzi, Parvis., Safaraliee, Leila., 2002, Molecularly Imprinted Polymer Based Potentiometric Sensor The Determination Of Hydroxyzine In Tablets and Biological Fluids, Analytica Chemica Acta, 612 : 65-74

Kamal, A.M., Klein, Peter, 2011, Determination Of Sugars In Honey By

Liquid Chromatography, Biomedical & Applied Sciences, Saudi Journal of Biological Sciences 18, 17-21

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

Imprinting from Fundamental to Applications, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim

Mandasari, E., 2011, Sensor Potensiometri Melamin berbasis Karbon Nanopori/Molecularly Imprinted Polymer dengan Monomer Asam Metakrilat, Departemen Kimia Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Airlangga

Maun, S., 1999, Pemalsuan Madu Dengan Sakarosa, Kimia Kedokteran Fakultas Kedokteran Trisakti, Jakarta

Merck, 2001, The Merck Index, thirteenth edition, John Wiley and Sons, New York

Mulja, M., Suharman, 1995, Analisis instrumental, Airlangga University Press, Surabaya, 312-322

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

(methacrylic acid) Block Copolymer Micelles, Macromolecules, 27: 120-126

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

University of New York, Staten Island, New York Özcan, L., Sahin, Yücel, 2007, Determination of Paracetamol Based on

Electropolymerized-molecularly Imprinted Polypirrole modified Pencil Graphite Electrode, Sensors and Actuators B, 30:30-31

Park, S., Boo, H., dan Chung, T.D., 2005, Electrochemical Non-enzymatic Glucose Sensors, Analytica Chemica Acta, 46-57

Prasad, K., Prathish, K.P., Gladis, J.M., Naidu, G.R.K., Rao, T.P., 2006, Molecularly Imprinted Polymer (Biomimetic) based Potentiometric Sensor for Atrazine, Sensor and Actuator B, 123:65-70




56

Pyun, S., Lee, G., 2007, Synthesis and Characterization of Nanoporous Carbon and Its Electrochemical Application to Electrode Material for Supercapasitors, Modern Aspect of Electrochemistry, No 41, Springer, New York

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

Molecularly Imprinted Polymer for Determination of Melamine in Milk, Sensor and Actuators B, 141: 544-550

Rahmawati, Y.D., Prasetyo, I., Rochmadi, 2010, Pengaruh Penambahan Zat pendehidrasi Terhadap Struktur Mikropori Material Karbon yang Dibuat dari Pirolisis Resin Phenol-tert,buthyl phenol-formaldehid, Prosiding Seminar Nasional Teknik kimia “kejuangan”, Yogyakarta

Ratnayani, K., Adhi S. D., Gitadewi, I G.M.A.S., Penentuan Kadar Glukosa Dan

Fruktosa Pada Madu Randu Dan Madu Kelengkeng Dengan Metode Kromatografi Cair Kinerja Tinggi. Kimia FMIPA Universitas Udayana, Bukit Jimbaran

Skoog, A.D., 1992, Fundamental of Analytical Chemistry, sixth edition, saunders

college publishing, New York, 399-403 SNI, 2004, Madu, Badan Standarisasi Nasional ICS 67.180.10 Soria, A.C., Gonzales, Montserrat., Lorenzo, Cristina de., Martunez-Castro,

Isabel., Sanz, Jesus., Estimation of honeydew ratio in honey samples from their physicochemical data and from their volatile composition obtained by SPME and GC-MS, Society of Chemical Industry, J Sci Food Agric

Sperling, L.H., 2006, Introduction to physical Polymer Science, John Wiley &

Sons, Inc. Sudarmadji, S., Haryono, B., Suhardi, 1994, Prosedur Analisa Untuk Bahan

Makanan dan Pertanian, Liberty, Yogyakarta Suyanto, 2009, Kimia Polimer, Departemen Kimia Fakultas Sains Dan Teknologi

Universitas Airlangga, Surabaya Taylor, L.R., Papp, Richard. B., Pollard, B.D., 1994, Instrmental methods for

determining elements, VCH Publishers, Inc., New York. Tehrani, M.S., Vardini, M.T., Azar, P.A., Husain, S.W., 2009, Molecularly

Imprinted Polumer Based PVC-Membrane-Coated Graphite Electrode for the Determination of Metoprolol, Int. J. Electrochem. Sci., 5: 88-104




57

White, J.W., Doner, L., 1980, Bee Keeping in the USA Agriculture Handbook number 335, Eastern Regional center, Philadelphia 82-91

Yan, H., Row, K.H., 2006, Characteristic and Synthethic Approach of Molecularly Imprinted Polymer, International journal of Molecular Science, 402-751

Yoo, E., Lee, S., 2010, Glucose Biosensors: An Overview of Use in Clinical Practice, Department of Laboratory Medicine and Genetics, Samsung Medical Center, Sungkyunkwan University School of Medicine, Seoul, Korea




Lampiran 12 Spesifikasi karbon nanopori

Material : Bambu

1. Suhu aktivasi : 850oC

2. Steam = 90oC

3. RD KOH = 20%

4. B.A.A = 6,005 g

5. Doping = Cu (1:4)

Keterangan : dilakukan perlakuan terhadap karbon nanopori yaitu dicuci

menggunakan asam nitrat untuk menghilangkan logam yang ada didalamnya.




= 18,018 gram

Range jangkauan pengukuran antara 1,8018 x 10-4 gram hingga 18,018 gram

Massa glukosa yang diperoleh melalui pengukuran = 5,65 gram

Keterangan :

Jadi kadar glukosa 22,4% masuk dalam range jangkauan pengukuran.




Lampiran 11 Perhitungan kadar glukosa dalam madu

2,5 g/100mL madu

y = 27,8x + 469,8

428 = 27,8x + 469,8

-41,8 = 27,8x

x = Log C = -1,5

C = [glukosa] = 0,031 M

=

=

=

=

=

=

Kadar =

= 22,4%

Untuk jangkauan pengukuran 10-6M – 10-1M

10-6 M = gram/Mr

gram = 10-6 x 180,18

= 1,8018 x 10-4

10-1 M = gram/Mr

gram = 10-1 x 180,18




Lampiran 10 Perhitungan koefisien selektivitas

1. Larutan fruktosa

y = 27,8x + 469,8

310 = 27,8x + 469,8

-159,8 = 27,8x

x = Log [C] = -5,7482

C = [fruktosa] = 1,786 x 10-6

=

=1,786x10-3

2. Larutan sukrosa

y = 27,8x + 469,8

295 = 27,8x + 469,8

-174,8 = 27,8x

x = Log [C] = -6,2877

C = [sukrosa] = 5,155 x 10-7

=

=5,155x10-4




Lampiran 9 Perhitungan pembuatan larutan pengganggu

1. Larutan Fruktosa 10-1M

M = nV

10-1 = nL

n = gMr

10-1 =

g = 1,8018 g/1000 mL

= 0,1802 g/100 mL

2. Larutan Sukrosa 10-1M

M = nV

10-1 = nL

n = gMr

10-1 =

g = 3,6036 g/1000 mL

= 0,3604 g/100 mL




SD =

SD = 8,32

%KV = X

x 100%

%KV = x 100%

%KV = 2,26%




Lampiran 8 Analisis koefisien variasi pengukuran

Konsentrasi (M)

Potensial (mV)

X (x1- X )2 (x2- X )2 (x3- X )2 ∑

1 2 3

10-2 414 417 423 418 16 1 25 42

10-4 364 376 360 366,67 7,13 87,04 44,48 138,65

Untuk konsentrasi 10-2 M

SD =

2

1( )

1

n

ii

X X

n�

�

�

�

SD =

SD = 4,58

%KV = X

x 100%

%KV = x 100%

%KV = 1,09%

Untuk konsentrasi 10-4 M

SD =

2

1( )

1

n

ii

X X

n�

�

�

�




Lampiran 7 Analisis akurasi pengukuran

Persamaan regresi dari kurva standar glukosa y = 27,8x + 469.8

Untuk konsentrasi glukosa 10-2 M

y = 27,8x + 469,8

414 = 27,8x + 469,8

-55,8 = 27,8x

x = Log C = -2,007

C = [glukosa] = 0,009

%akurasi = x 100%

= 98,36%

Untuk konsentrasi glukosa 10-4 M

y = 27,8x + 469,8

362 = 27,8x + 469,8

-107,8 = 27,8x

x = Log C = -3,87

C = [glukosa] = 1,32x10-4

%akurasi = x 100%

= 132%




y1 = -8415x2 -118213x -409281

Persamaan garis linier (y2)

y2 = 27,8x + 469,8

Limit deteksi dihitung dengan cara

y1 = y2

-8415x2 -118213x -409281 = 27,8x + 469,8

-8415x2 – 118240,8x – 409750,8 = 0

x = -b 42bb ac

a� �

x = -6,209

C = [glukosa] = 6,17x10-7 M




Lampiran 6 Analisis batas deteksi

Data pengukuran larutan glukosa menggunakan elektroda karbon nanopori/MIP

Log C Potensial (mV) -8 299 -7 307 -6 305 -5 327 -4 362 -3 384 -2 414 -1 443

No Log C (x) Potensial (y) C x3 x4 xy x2y

1 -8 299 64 -512 4096 -2392 19136 2 -7 307 49 -343 2401 -2149 15043 3 -6 305 36 -216 1296 -1830 10980 ∑ -21 911 149 -1071 7793 -6371 45159

1. Nb0 + b1∑x + b2∑x2 = ∑y

3b0 – 21b1 + 149b2 = 911 ……………………..(1)

2. b0∑x + b1∑x2 + b2∑x3 = ∑xy

-21b0 + 149b1 – 1071b2 = -6371 …………………..…(2)

3. b0∑x2 + b1∑x3 + b2∑x4 = ∑x2y

149b0 – 1071b1 + 7793b2 = 45159 ……………….…….(3)

Dengan cara eliminasi ketiga persamaan tersebut maka diperoleh

b0 = -409281

b1 = -118213

b2 = -8415

sehingga diperoleh persamaan garis non linier (y1)




a = 174,3

Persamaan regresi : y = 15,51x + 174,3

Faktor korelasi

r =

r = 0,862

� ��

� � � �� 1

2 2 2

r i i

i i

x x y y

x x y y

� � ��

� � � � � ��




Faktor korelasi

r =

r = 0,997

2. Elektroda 8

Jangkauan pengukuran 10-8-10-2 M

X Y XY X2 X- X Y- Y (X- X ) (Y-Y ) (X- X )2 (Y-Y )2 -8 75.4 -603.2 64 -5 -50.24 251.2 25 2524.058 -7 64.5 -451.5 49 -4 -61.14 244.56 16 3738.1 -6 68.5 -411 36 -3 -57.14 171.42 9 3264.98 -5 80 -400 25 -2 -45.64 91.28 4 2083.01 -4 100.6 -402.4 16 -1 -25.04 25.04 1 627.0016 -3 120 -360 9 0 -5.64 0 0 31.8096 -2 157.6 -315.2 4 1 31.96 31.96 1 1021.442 -1 170 -170 1 2 44.36 88.72 4 1967.81

-36 836.6 -3113.3 204 -12 -168.52 904.18 60 15258.21 Faktor Nersnt

slope

b =

b =

b = 15,51

intercept

a =

a =

� ��

� � � �� 1

2 2 2

r i i

i i

x x y y

x x y y

� � ��

� � � � � ��




Faktor korelasi

r =

r = 0,941


X Y XY X2 X- X Y- Y (X- X ) (Y-Y ) (X- X )2 (Y-Y )2 -6 305 -1830 36 -2.5 -67.5 168.75 6.25 4556.25 -5 327 -1635 25 -1.5 -45.5 68.25 2.25 2070.25 -4 362 -1448 16 -0.5 -10.5 5.25 0.25 110.25 -3 384 -1152 9 0.5 11.5 5.75 0.25 132.25 -2 414 -828 4 1.5 41.5 62.25 2.25 1722.25 -1 443 -443 1 2.5 70.5 176.25 6.25 4970.25

-21 2235 -7336 91 0 0 486.5 17.5 13561.5 Faktor Nersnt

slope

b =

b =

b = 27,8

intercept

a =

a =

a = 469,8


� ��

� � � �� 1

2 2 2

r i i

i i

x x y y

x x y y

� � ��

� � � � � ��




Lampiran 5 Analisis jangkauan pengukuran

1. Elektroda 7


X Y XY X2 X- X Y- Y (X- X ) (Y-Y ) (X- X )2 (Y-Y )2 -8 299 -2392 64 -4.5 -73.5 330.75 20.25 5402.25 -7 307 -2149 49 -3.5 -65.5 229.25 12.25 4290.25 -6 305 -1830 36 -2.5 -67.5 168.75 6.25 4556.25 -5 327 -1635 25 -1.5 -45.5 68.25 2.25 2070.25 -4 362 -1448 16 -0.5 -10.5 5.25 0.25 110.25 -3 384 -1152 9 0.5 11.5 5.75 0.25 132.25 -2 414 -828 4 1.5 41.5 62.25 2.25 1722.25 -1 443 -443 1 2.5 70.5 176.25 6.25 4970.25

-36 2841 -11877 204 -8 -139 1046.5 50 23254 Faktor Nersnt

slope

b =

b =

b = 21,60

intercept

a =

a =

a = 452,3





Lampiran 4 Data optimasi pH

pH Potensial (mV)

2 147.5

3 194.2

4 157.7

5 127

6 107.6

7 95.1

8 88.3




440

460

480

500

520

540

-10 -8 -6 -4 -2 0

Pote

nsia

l (m

V)

Log C (glukosa)

Karbon nanopori/MIP 25%

mV




7. Elektroda 7 (E7)

Konsentrasi glukosa (M) Potensial (mV) 10-8 299 10-7 307 10-6 305 10-5 327 10-4 362 10-3 384 10-2 414 10-1 443

8. Elektroda 8 (E8)

Konsentrasi glukosa (M) Potensial (mV) 10-8 75.4 10-7 64.5 10-6 68.5 10-5 80 10-4 100.6 10-3 120 10-2 157.6 10-1 170

0100200300400500

-10 -8 -6 -4 -2 0

Pote

nsia

l (m

V)

Log C (glukosa)





6. Elektroda 6 (E6)

Konsentrasi glukosa (M) Potensial (mV) 10-8 67.8 10-7 58.3 10-6 62.9 10-5 62.4 10-4 63.2 10-3 79.8 10-2 138.1 10-1 140

0

50

100

150

-10 -8 -6 -4 -2 0

Pote

nsia

l (m

V)

Log C (glukosa)


0

50

100

150

-10 -8 -6 -4 -2 0

Pote

nsia

l (m

V)

Log C (glukosa)





4. Elektroda (E4)

Konsentrasi glukosa (M) Potensial (mV) 10-8 70 10-7 46.7 10-6 60.7 10-5 69 10-4 70.5 10-3 80.1 10-2 150 10-1 155

5. Elektroda 5 (E5)

Konsentrasi glukosa (M) Potensial (mV) 10-8 40.2 10-7 32.8 10-6 35.5 10-5 36.4 10-4 36.8 10-3 50 10-2 99.6 10-1 100

0

50

100

150

200

-10 -8 -6 -4 -2 0

Pote

nsia

l (m

V)

Log C (glukosa)





3. Elektroda 3 (E3)

Konsentrasi glukosa (M) Potensial (mV) 10-8 40.1 10-7 26.4 10-6 36.3 10-5 40.4 10-4 43.4 10-3 51.7 10-2 94.4 10-1 100.1

020406080

100

-10 -8 -6 -4 -2 0

Pote

nsia

l (m

V)

Log C (glukosa)

Karbon nanopori/Polimer kontrol

0

50

100

150

-10 -8 -6 -4 -2 0

Pote

nsia

l (m

V)

Log C (glukosa)





Lampiran 3 Data dan grafik dari masing-masing elektroda

1. Elektroda 1 (E1)

Konsentrasi glukosa (M) Potensial (mV) 10-8 23 10-7 27.1 10-6 25.5 10-5 26.8 10-4 33.2 10-3 31.5 10-2 39 10-1 45

2. Elektroda 2 (E2)

Konsentrasi glukosa (M) Potensial (mV) 10-8 53.8 10-7 55.3 10-6 57.5 10-5 52.8 10-4 53 10-3 71.4 10-2 79.6 10-1 85.9

01020304050

-8 -6 -4 -2 0

Pote

nsia

l (m

V)

Log C (glukosa)

Karbon nanopori




Faktor korelasi

r = = 0,951

� ��

� � � �� 1

2 2 2

r i i

i i

x x y y

x x y y

� � ��

� � � � � ��




Faktor korelasi

r =

r = 0,997

8. Elektroda 8

X Y XY X2 X- X Y- Y (X- X ) (Y-Y ) (X- X )2 (Y-Y )2 -5 80 -400 25 -2 -45.64 91.28 4 2083.01 -4 100.6 -402.4 16 -1 -25.04 25.04 1 627.0016 -3 120 -360 9 0 -5.64 0 0 31.8096 -2 157.6 -315.2 4 1 31.96 31.96 1 1021.442 -1 170 -170 1 2 44.36 88.72 4 1967.81

-15 628.2 -1647.6 55 0 0 237 10 5731.072 Faktor Nersnt

slope

b =

b =

b = 19,09

intercept

a =

a =

a = 185,1


� ��

� � � �� 1

2 2 2

r i i

i i

x x y y

x x y y

� � ��

� � � � � ��




Faktor korelasi

r =

r = 0,613

7. Elektroda 7

X Y XY X2 X- X Y- Y (X- X ) (Y-Y ) (X- X )2 (Y-Y )2 -6 305 -1830 36 -2.5 -67.5 168.75 6.25 4556.25 -5 327 -1635 25 -1.5 -45.5 68.25 2.25 2070.25 -4 362 -1448 16 -0.5 -10.5 5.25 0.25 110.25 -3 384 -1152 9 0.5 11.5 5.75 0.25 132.25 -2 414 -828 4 1.5 41.5 62.25 2.25 1722.25 -1 443 -443 1 2.5 70.5 176.25 6.25 4970.25

-21 2235 -7336 91 0 0 486.5 17.5 13561.5 Faktor Nersnt

slope

b =

b =

b = 27,8

intercept

a =

a =

a = 469,8


� ��

� � � �� 1

2 2 2

r i i

i i

x x y y

x x y y

� � ��

� � � � � ��




Faktor korelasi

r =

r = 0,764

6. Elektroda 6

X Y XY X2 X- X Y- Y (X- X ) (Y-Y ) (X- X )2 (Y-Y )2 -6 62.9 -377.4 36 -1.5 -4.18 6.27 2.25 17.4724 -5 62.4 -312 25 -0.5 -4.68 2.34 0.25 21.9024 -4 63.2 -252.8 16 0.5 -3.88 -1.94 0.25 15.0544 -3 79.8 -239.4 9 1.5 12.72 19.08 2.25 161.7984

-18 268.3 -1181.6 86 0 0 25.75 5 216.2276 Faktor Nersnt

slope

b =

b =

b = 5,15

intercept

a =

a =

a = 90,25


� ��

� � � �� 1

2 2 2

r i i

i i

x x y y

x x y y

� � ��

� � � � � ��





Faktor korelasi

r =

r = 0,936

5. Elektroda 5

X Y XY X2 X- X Y- Y (X- X ) (Y-Y ) (X- X )2 (Y-Y )2 -4 36.8 -147.2 16 -1 -25.33 25.33 1 641.6089 -3 50 -150 9 0 -12.13 0 0 147.1369 -2 99.6 -199.2 4 1 37.47 37.47 1 1404.001 -9 186.4 -496.4 29 0 0 62.8 2 2192.747

Faktor Nersnt

slope

b =

b =

b = 20,28

intercept

a =

a =

a = 126,6


� ��

� � � �� 1

2 2 2

r i i

i i

x x y y

x x y y

� � ��

� � � � � ��





Faktor korelasi

r =

r = 0,931

4. Elektroda 4

X Y XY X2 X- X Y- Y (X- X ) (Y-Y ) (X- X )2 (Y-Y )2 -7 46.7 -326.9 49 -2 -18.7 37.4 4 349.69 -6 60.7 -364.2 36 -1 -4.7 4.7 1 22.09 -5 69 -345 25 0 3.6 0 0 12.96 -4 70.5 -282 16 1 5.1 5.1 1 26.01 -3 80.1 -240.3 9 2 14.7 29.4 4 216.09

-25 327 -1558.4 135 0 0 76.6 10 626.84 Faktor Nersnt

slope

b =

b =

b = 7,66

intercept

a =

a =

a = 103,7

� ��

� � � �� 1

2 2 2

r i i

i i

x x y y

x x y y

� � ��

� � � � � ��





Faktor korelasi

r =

r = 0,934

3. Elektroda 3

Faktor Nersnt

slope

b =

b =

b = 5,65

intercept

a =

a =

a = 67,76

X Y XY X2 X- X Y- Y (X- X ) (Y-Y ) (X- X )2 (Y-Y )2 -5 40,4 -202 25 -1 -4,77 4,77 1 22,7529

-4 43,4 -173,6 16 0 -1,76 0 0 3,1329 -3 51,7 -155,1 9 1 6,53 6,53 1 42,6409

-12 135,5 -530,7 50 0 0 11,3 2 68,5267

� ��

� � � �� 1

2 2 2

r i i

i i

x x y y

x x y y

� � ��

� � � � � ��




Faktor korelasi

r =

r = 0,995

2. Elektroda 2

Faktor Nersnt

slope

b =

b =

b = 10,69

intercept

a =

a =

a = 99,2

X Y XY X2 X- X Y- Y (X- X ) (Y-Y ) (X- X )2 (Y-Y )2 -4 53 -212 16 -1,5 -19,475 29,21 2,25 379,28

-3 71,4 -214,2 9 -0,5 -1,075 0,54 0,25 1,16 -2 79,6 -159,2 4 0,5 7,125 3,56 0,25 50,76 -1 85,9 -85,1 1 1,5 13,425 20,14 2,25 180,23

-10 289,9 -670,5 30 0 0 53,45 5 611,43

� ��

� � � �� 1

2 2 2

r i i

i i

x x y y

x x y y

� � ��

� � � � � ��




Lampiran 2 Perhitungan faktor Nernst, persamaan regresi dan koefisien korelasi

masing-masing elektroda

1. Elektroda 1

Faktor Nersnt

slope

b =

b =

b =

b = 6,75

intercept

a =

a =

a = 52

Persamaan regresi : y = 6,75x + 52

X Y XY X2 X- X Y- Y (X- X ) (Y-Y ) (X- X )2 (Y-Y )2 -3 31,5 -94,5 9 -1 -7 7 1 49 -2 39 -78 4 0 0,5 0 0 0 -1 45 -45 1 1 6,5 6,5 1 42,25 -6 115,5 -217,5 14 0 0 13,5 2 91,25




V1 = 2,5 mL

d. Konsentrasi 10-5M

V1M1 = V2M2

V110-4 = 25x10-5

V1 = 2,5 mL

e. Konsentrasi 10-6M

V1M1 = V2M2

V110-5 = 25x10-6

V1 = 2,5 mL

f. Konsentrasi 10-7M

V1M1 = V2M2

V110-6 = 25x10-7

V1 = 2,5 mL

g. Konsentrasi 10-8M

V1M1 = V2M2

V110-7 = 25x10-8

V1 = 2,5 mL




Lampiran 1 Pembuatan larutan induk dan larutan kerja glukosa

1. Larutan induk glukosa 10-1M

M = nV

10-1 = nL

n = gMr

10-1 =

g = 1,8018 g/1000 mL

= 0,1802 g/100 mL

2. Larutan kerja glukosa konsentrasi 10-2M sampai 10-8M

a. Konsentrasi 10-2M

V1M1 = V2M2

V110-1 = 25x10-2

V1 = 2,5 mL

b. Konsentrasi 10-3 M

V1M1 = V2M2

V110-2 = 25x10-3

V1 = 2,5 mL

c. Konsentrasi 10-4M

V1M1 = V2M2

V110-3 = 25x10-4




pembuatan dan karakterisasi elektroda …repository.unair.ac.id/25770/1/puspitasari, hayati...

Documents