LABORATORIUM INSTRUMENTASI ANALITIK SEMESTER GENAP TAHUN AJARAN 2013
MODUL
:
Penentuan Kadar Nitrogen Dengan Metode Mikro-Kjeldahl
PEMBIMBING
:
Agustinus Ngatin
Praktikum
: 8 Mei 2013
Penyerahan
: 15 Mei 2013
(Laporan)
Oleh
Kelompok : Nama
Kelas
:
:
:
V 1. Izza Dwianti Dwianti Ananta S.
,121424018
2. M. Iqbal Aulia A.
,121424019
3. Nabilah Hasna P.
,121424020
4. Naura Agustina
,121424021
1A
PROGRAM STUDI DIPLOMA IV TEKNIK KIMIA PRODUKSI BERSIH
JURUSAN TEKNIK KIMIA POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
2013
I.
TUJUAN PERCOBAAN a. Menjelaskan prinsip penentuan kadar nitogen atau protein dalam cuplikan dengan metoda mikro kjeldahl secara benar dan jelas. b. Menjelaskan tahapan proses penentuan kadar nitrogen dalam cuplikan dalam cuplikan dengan metode mikro kjeldahl sesuai penjelasan pembimbing. c. Mengoperasikan proses destruksi, destilasi mikro kjeldahl, dan dosimat sesuai prosedur d. Melakukan percobaan penentukan nitrogen atau protein dengan metode kjeldal di laboratorium sesuai prosedur. e. Menghitung kadar nitrogen total atau protein dalam cuplikan berdasarkan hasil percobaan.
II.
DASAR TEORI Destilasi kjeldahl berfungsi untuk menentukan kadar nitrogen total yang terkandung dalam
cuplikan. Material atau bahan yang mengandung senyawa N seperti pupuk (urea, NPK, nitrat, ZA), bahan makanan, sayuran, buah-buahan, dan lain sebagainya dapat ditetntukan kadar nitrogennya atau kadar proteinnya. Penentuan kadar nitrogen ini melalui tiga tahapan proses pengerjaan, yaitu destruksi, destilasi, dan titrasi. a) Destruksi
Destruksi merupakan suatu proses penghancuran senyawa organik diubah menjadi senyawa anorganik. Material yang digunakan sebagai destruktor adalah asam sulfat pekat ditambah garam kjeldhahl sebagai katalis. Pada
tahap Destruksi dengan asam sulfat pekat dan
dipanaskan, reaksinya sbb : katalis
2CH3CH2 NH2COOH + H2SO4
(NH4)2SO4
Lamanya waktu destruksi bervariasi tergantung pada katalis yang digunakan (ini disesuaikan dengan produk/cuplikan yang diselidiki).
b) Netralisasi/ Destilasi
Destilasi adalah suatu proses pemisahan senyawa berdasarkan titik didih. Pada kasus ini, amunium sulfat ditambah larutan NaOH 30% bertujuan untuk membebaskan gas amoniak (NH3) dan dengan pemanasan atau destilasi akan dibebaskan sebagai destilat. Destilat (gas
amoniak) yang terbentuk ditampung dalam larutan asam, misalnya asam borat (H 3BO3) 2% atau H2SO4 encer yang telah diberi indikator campuran (mixed indicator). Larutan penampung ini berwarna merah muda (pink) dan akan berubah warna menjadi hijau muda karena terjadi reaksi asam borat dengan gas NH 3. Reaksinya sbb :
(NH3)2SO4 + 2NaOH
2NH3 + Na2SO4 + 2H2O NH4+ + H2BO3- (merah muda)
NH3 + H3BO3
c) Titrasi
Untuk mengetahui jumlah asam borat yang bereaksi dengan gas amoniak yang terbentuk, maka larutan ini direaksikan dengan asam klorida dengan menggunakan metode volumetric atau titrasi. Titik ekivalen dicapai pada saat warna larutan berubah kembali menjadi merah muda atau warna sebelum asam borat digunakan sebagai penampung destilat. Jumlah mol Nitrogen yang bereaksi dengan asam dapat diukur dengan menitrasi asam borat yang berubah menajdi ion H2BO3- larutan HCl, reaksinya sbb : H2BO3- + HCl
H3BO3 + Cl-
Berdasarkan tahapan proses penentuan kadar nitrogen total dalam sampel dapat dijelaskan bahwa: Ekivalen asam klorida ↔ Ekivalen kadar nitrogen total
Reaksi pada perobaan ini
garam kjedahl senyawa organik-N + H2SO4
(NH4)2SO4 + 2 NaOH
mix indikator
NH3(g) + H 3BO3 hijau terang NH4H2BO3 + HCl hijau terang
CO2 (g) + H2O(g) + SO2(g) + (NH4)2SO4
Na2SO4 + 2 NH 3(g) + 2 H2O NH4H2BO3 merah keunguan NH4Cl + H3BO3 merah keunguan
Jumlah persen (%) nitrogen total sampel
%N= dengan : Va = volume asam klorida yang diperlukan untuk titrasi sampel (mL) Vo = volume asam klorida yang diperlukan untuk titrasi blangko (tanpa sampel) (mL) N
= Konsentrasi asam klorida (N)
14 = berat molekul nitrogen P
= berat sampel dalam m gram
Kadar protein dalam sampel khususnya makanan % protein = f x %N
f adalah faktor konversi kandungan N dalam suatu bahan makanan
No
1.
Jenis Bahan Makanan
Faktor Konversi (f)
Bir, Sirup, biji-bijian, ragi, makanan ternak,
6.25
buah-buahan, the, malt, anggur 2.
Beras
5.95
3.
Roti, gandum, makroni, bakmi
5.70
4.
Kacang tanah
5.46
5.
Kedelai
5.75
6.
Kenari
5.18
7.
Susu kental manis
6.38
Apabila faktor konversi tidak diketahui, faktor 6,25 dapat digunakan . Faktor i ni diperoleh dari fakta rata-rata nitrogen dalam protein adalah 16 %. Kadar Protein (%) = %N x 100/16 = %N x 6,25
III.
ALAT DAN BAHAN 1.1 Alat
a. Seperangkat Alat Destruktor Buchi b. Seperangkat Alat Destilasi Kjedahl c. Dosimat d. Neraca analitik e. Gelas kimia 500 ml, 100 ml, masing-masing 1 buah f. Gelas ukur 100 ml g. Gelas kimia 50 ml h. Hot plate i.
Magnet stirerr
j.
Corong
k. Pipet volume 25 ml 1 buah l.
Bola hisap
m. Botol semprot n. Batang pengaduk o. Spatula p. Erlenmeyer ber NS 100 ml 4 buah q. Water jet vacuum
1.2 Bahan
a. Garam kjedahl ( Tembaga sulfat : Natrium sulfat = 1:9 ) 30 gram b. Asam sulfat pekat 80 ml c. Aquades d. Larutan NaOH 30% 500 ml e. Larutan HCl 0,5104 N f. Indikator campuran ( mixed indicator ) g. Indikator MM h. Asam borat 8 gram i.
Sampel 1 dan sampel 2( susu bubuk dancow)
j.
Sampel 3 (susu kental Frisian Flag)
IV.
PROSEDUR/LANGKAH KERJA Pembuatan Asam Borat 2%
10 gram
500 ml
500 ml
asam
aquadest
asam borat
borat
2%
@ 100 ml
Standardisasi HCl
larutkan Sekitar
50 ml
0,15 gram
aquadest
boraks
+ indikator titrasi dengan HCl 0,1 N
Catat volume HCl lakukan perhitungan untuk menentukan konsentrasi standard HCl
Proses Destruksi
0,5 g
1
1,0 g
1,5 g
blanko
Sampel
2 batu didih dan
2
7,5 gram garam Kjeldahl
Lemari asam
3
20 ml H2SO4 pekat
Pindahkan ke alat pemanas dan
Tunggu dan amati sampai
putar tombol pada angka 8
warna berwarna hijau
Pindahkan tabung ke rak semula
Tunggu sampai dingin
100 mL aquadest
Kocok sampai homogen
Tunggu sampai suhu ruang dan lakukan destilasi
Matikan keran
Proses Destilasi
Hubungkan air keran dengan alat destilasi
Tekan ON
Pasang tabung destruktor pada alat
Tunggu 10 menit
destilasi
Tempat destruktor
Tempat penampung
Simpan
Mengalirkan
Buka katup B
Tutup
Keluarkan tabung
erlenmeyer
NaOH (buka
dan C sampai
katup
destruksi panas dari
berisi asam
katup A) sampai
volume
B,
alat destilasi
borat 2% pada
larutan pada
erlenmeyer
amati
menggunakan
keluaran
tabung berwarna
(penampung)
larutan
penjepit dan sarung
destilat
kehitaman
175 mL
tangan
Bilas pipa dengan aquadest dan tutup katup C
Proses Titrasi Titrasi larutan destilat dengan HCl
Catat volume HCl
yang telah
yang ditambahkan
distandardisasi
Ulangi proses Destilasi proses Titrasi dengan tabung destruktor II, III, dan blanko
V.
DATA PENGAMATAN Perhitungan berat sampel Berat kertas saring
Berat kertas saring
Berat kertas saring
Berat sampel
kosong (gr)
kosong + sampel
setelah pemindahan
Murni (gr)
(gr)
sampel (gr)
0,3068
0,5211
0,3224
0,1081
0,2444
0,9975
0,2539
0,4992
0,2515
1,5003
0,2549
0,9939
Standardisasi HCl Perhitungan konsentrasi boraks Berat Boraks 1 = 0,1574 gram, Volume = 50 mL Berat Boraks 2 = 0,1586 gram, Volume = 50 mL NBoraks1 = NBoraks2 =
= 0,0165 N = 0,0166 N
Perhitungan Konsentrasi HCl VHCl1 . NHCl1 = VBoraks1 . NBoraks1 10 mL . N HCl1 = 50 mL . 0,0165 N NHCl1 = 0,0825 N VHCl2 . NHCl2 = VBoraks2 . NBoraks2 10 mL . N HCl1 = 50 mL . 0,0166 N NHCl2 = 0,0838 N Konsentrasi HCl = =
= 0,08315 N No
1
Berat Sampel (gr)
-
(Blanko)
Berat garam
Volume asam
Volume asam
Kjedahl (gr)
sulfat (mL)
HCl (mL)
7,5
20
1,4 mL
2
0,1081
7,5
20
4,3 mL
3
0,4992
7,5
20
-
4
0,9939
7,5
20
3,3 mL
Pengamatan Visual No
Proses
1
Destruksi
Gejala/Peristiwa selama proses
Pencampuran sampel, garam kjeldahl, batu didih, dan asam sulfat pekat
Pemindahan tabung destruksi ke dalam desktruktur / pemanas, terjadi reaksi eksoterm seperti gambar diatas
Perubahan warna terjadi di tiga tabung selama proses pemanasan
Proses pemanasan dihentikan ketika warna larutan dalam tabung berubah menjadi hijau muda seperti gambar diatas. ( Kiri ke kanan : Blanko, sampel1, sampel2, dan sampel3 )
Penambahan aquades dan tabung digoyang hingga homogen
Larutan dalam tabung yang telah dilakukan destruksi, penambahan aquades, dan homogenisasi.
2
Destilasi
Asam borat 2% dibagi menjadi 4 bagian dalam erlenmeyer
Penambahan asam borat dengan mixer indicator merubah warna menjadi ungu. Setiap satu asam borat akan menjadi penampung destilat dari larutan dalam tabung destruksi.
Larutan NaOH 30% dimasukkan kedalam tangki pada bagian bawah alat distilasi.
Tabung destruktor dan larutan asam borat diletakkan pada posisi sesuai gambar diatas, lalu lakukan distilasi
Proses distilasi dihentikan ketika penampung distilat (asam borat) akan menjadi hijau bening dan larutan dalam tabung destruksi berubah menjadi hitam kecoklatan. 3
Titrasi
Larutan dalam penampung distilat lalu dititrasi dan warnanya berubah kembali menjadi ungu muda seperti warna semula sebelum dilakukannya distilasi.
VI.
PENGOLAHAN DATA Sampel = susu sapi bubuk Faktor konversi (f) = 6,38 Untuk berat sampel = 0,1081 gram = 108,1 mgram %N= %N=
% N = 3,122 % Untuk berat sampel = 0,4992 gram = 499,2 mgram %N= %N=
% N = -3,264% → Tidak dapat ditentukan Untuk berat sampel = 0,9939 gram = 993,9 mgram %N= %N=
% N = 0,2225 %
VII.
Sampel
Berat Sampel
Volume HCl
%N
Faktor konversi
% Protein
1
0,1081
4,3 mL
3,122
6,38
19,918
2
0,4992
-
-
6,38
-
3
0,9939
3,3 mL
0,2225
6,38
1,4195
PEMBAHASAN Pada praktikum kali ini akan dilakukan penentuan kadar protein dalam bahan pangan dengan menggunakan metode Kjeldahl. Analisis protein ini dapat menentukan tingkat kualitas protein apabila dipandang dari sudut gizi serta menelaah protein yang merupakan salah satu bahan kimia secara biokimia, fisiologis, reologis dan enzimatis. Prinsip kerja dari metode Kjeldahl adalah protein dan komponen organic dalam sampel didestruksi dengan menggunakan asam sulfat dan katalis. Hasil destruksi dinetralkan dengan menggunakan larutan alkali dan melalui destilasi. Destilat ditampung dalam larutan asam borat. Selanjutnya ion- ion borat yang terbentuk dititrasi dengan menggunakan larutan HCl.
Pada praktikum ini, sampel yang digunakan adalah susu bubuk, susu bubuk yang dimasukkan kedalam desktruktor adalah sebanyak 0,1081 gram, 0,4992 gram, dan 0,9939 gram. 1 tabung destruktor lagi sebagai blanko Kemudian kedalam labu, ditambahkan masing-masing 20 mL H2SO4 , tujuan dari ditambahkannya asam sulfat ini adalah untuk mengubah amonia menjadi amonium sulfat sehingga amonia dapat berubah menjadi ion nya. Kemudian dimasukkan garam kjeldahl sebanyak 7,5 gram. Fungsi dari garam kjeldahl ini adalah sebagai katalis Destruksi sampel bertujuan untuk mempercepat reaksi dan hidrolisis protein menjadi unsure C, H, O, N, S dan P. Proses destruksi akan menghasilkan karbondioksida (CO 2), air (H2O) dan ammonium sulfat (( NH4)2SO4). Senyawa N + H 2SO4
→
CO2 + H2O + (NH4)2SO4
Pada saat proses destruksi, ada salah satu tabung yang tidak bereaksi membentuk larutan berwarna hijau melainkan membentuk larutan yang berwarna hitam. Hal ini disebabkan adanya kesalahan dalam pengoperasian alat sehingga proses destruksi berjalan tidak sempurna. Sampel yang sudah didestruksi, akan didinginkan yang kemudian akan berwarna hijau bening, dilanjutkan dengan proses destilasi. Sebelumnya, sampel ditambahkan dengan akuades agar endapan dapat larut. Destilasi merupakan suatu proses memisahkan cairan maupun larutan yang berdasarkan pada perbedaan titik didih. Tujuan dari proses destilasi adalah memisahkan zat yang akan dianalisa dengan cara memecah ammonium sulfat menjadi ammonia (NH3). Pemecahan tersebut melibatkan peran NaOH 50% yang ditambahkan kedalam sampel sebanyak 100 ml. Penambahan NaOH bertujuan untuk mempercepat pelepasan ammonia dengan cara menciptakan suasana basa ( reaksi tidak dapat berlangsung dalam kondisi asam ). (NH4)2SO4 + 2NaOH
→
2NH3 + Na2SO4 + 2H2O
NH3 dihasilkan dalam destilat berupa gas. Gas NH 3 tersebut ditangkap oleh asam borat. Asam borat yang ditambahkan kedalam destilat sebanyak 100 ml sudah ditambahkan 2 tetes mixer indicator 2NH3 + H3BO3
→
(NH4)2BO3 +H2
Pada proses destilasi, ada salah satu larutan yang tidak berhasil sehingga destilat tidak masuk ke dalam erlenmeyer yang berisi asam borat. Hal ini dikarenakan alat yang tidak bekerja dengan baik sehingga menyebabkan proses destilasi menjadi terganggu. Setelah destilat masuk ke dalam asam borat, dilakukan uji terhadap sampel yang kemudian dilajutkan dengan titrasi HCl hingga kembali menjadi merah muda Pada praktikum kali ini, normalitas HCl yang digunakan adalah 0,08315 N. Setelah melakukan titrasi, dapat diketahui kadar proteinnya yang tertuang dalam bentuk persen kadar nitrogen. Berikut adalah rumus kadar nitrogen :
% Kadar Nitrogen =
Dimana : Ar Nitrogen
= 14,007 atau 14
Selanjutnya, dari persen kadar nitrogen dapat diketahui kadar proteinnya dengan menggunakan persamaan sebagai berikut: % Kadar Protein = % Kadar Nitrogen x Fk Kadar protein pada susu bubuk menurut literature adalah 26,03 %. Sedangkan menurut hasil praktikum , kadar protein pada sampel 1 adalah 19,886%, dan sample 3 sebesar 1,4169% . Apabila membandingkan ketiganya, didapatkan bahwa hasil praktikum berbeda jauh nilainya dibandingkan dengan literature. Kemungkinan perbedaan tersebut disebabkan oleh kelemahan metode Kjeldahl yang memiliki ketelitian rendah.
VIII.
SIMPULAN Pada praktikum kali ini ditemukan kadar protein dari sampel adalah sebesar 19,918%. Berdasarkan praktikum analisa kadar protein yang sudah dilakukan, didapatkan bahwa metode Kjeldahl menghasilkan ketelitian yang rendah dan semua komponen lain yang mengandung nitrogen ikut terhitung sebagai nitrogen protein. Selain itu, waktu yang dibutuhkan untuk melakukan prosedur tersebut pun cukup lama.
IX.
DAFTAR PUSTAKA Anonim. Laporan Praktikum Penentuan Kadar Nitrogen. http://see-aroundtheworld.blogspot.com/2011/11/laporan-praktikum-penentuan-kadar.html diakses tanggal14 Mei 2013 Anonim. Kjeldahl Method . http://en.wikipedia.org/wiki/Kjeldahl metod. Diakses tanggal 14 Mei 2013
