PEMBUATAN SPEKTRUM IR DARI SAMPEL PDIMETILAMINOBENZALDEHIDA DAN PENENTUAN KADAR KAFEIN KAFEIN DALAM DALAM TEH T EH DENGAN SPEKTRO SPE KTROFOTO FOTOMETE METER R FTIR F TIR Avisenna Radindra1, Antonio Kautsar 2, Zulhan Zulhan Arif 3 Department Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor, Bogor 16680, 1668 0, Indonesia Indonesia ABSTRAK
Fourier Transform Infra Red (FTIR) (FTIR) adalah metode m etode analisis analisis yang digunakan untuk memperole memp eroleh h spektrum inframerah dari absorbans, absorbans, emisi, emisi, fotokon fot okondukt dukt ivitas, dan penghamburan raman dari sampel padat, cair, dan gas. FTIR digunakan untuk mengamati interaksi molekul dengan menggunakan radiasi elektromagnetik yang berada pada panjang gelombang 0,75-1000 0,75-1000 μm atau pada bilangan gelombang 13.000- 10 cm-1 . Daerah Daerah inframerah yang digunakan pada percobaan ini adalah MIR (Middle Infrared) yang bilangan gelombangnya berkisar dari 4000-400 cm-1 . Penentuan k adar kafein k afein dalam sampel teh t eh menggunak an larutan standar st andar kafein kaf ein 300, 500, 1000, 5000, dan 10000 ppm. Kemudian dibuat kurva standarnya, sehingga didapat persamaan garis yang akan digunakan untuk menentukan kadar kafein dalam sampel teh. Bil Bilangan angan gelombang gelombang khas pada analisis analisis kaf ein adalah 1658 cm-1 dan kadar k adar kaf ein dalam sampel teh didapat sebesar 3.39% (b/b). (b/b).
Kata k unci : FTIR, FTIR, Spektrofot Spek trofotometer, ometer, Spek trum IR, dan kafein PENDAHULUAN
Fourier Transform Infra Red (FTIR) adalah metode analisis yang digunakan untuk mendapatkan spektrum inframerah dari absorbans, emisi, fotokonduktivitas, dan pengh pengham ambur buran an raman raman dari sampel sampel padat, cair, cair, dan gas. gas. FTIR FTIR digu digunaka nakan n untu untuk k mengamati
interaksi
molekul
dengan
menggunakan
radiasi
elektromagnetik
yang
berada pada panjan panjang g gelom gelombang bang 0.75-1000 0.75-1000 μm atau pada bilangan gelombang 13.00013.00010 cm-1 . Daerah inframerah terbagi menjadi tiga daerah, yaitu inframerah dekat (12.500-4000cm-1 ), inframerah sedang (4000-400 cm-1 ), dan inframerah jauh (400-10 cm-1 ).
Karakterisasi
menggunakan
FTIR
dapat
dilakukan
dengan
menganalisis
1
spektrum yang dihasilkan sesuai dengan puncak-puncak yang dihasilkan oleh suatu gugus fungsi karena senyawa tersebut dapat menyerap radiasi elektromagnetik pada daerah inframerah. Fourier Transform merupakan perubahan gambaran intensitas gelombang radiasi elektromagnetik dari daerah waktu ke daerah frekuensi atau sebaliknya (Pavia 2009). Prinsip spektrofotometer FTIR adalah interaksi sampel dengan
sinar (radiasi
elektromagnetik), ikatan kimia pada panjang gelombang tertentu akan menyerap sinar ini dan bervibrasi. Vibrasi ini dapat berupa vibrasi tekuk atau vibrsi ulur. Absorbans atau vibrasi ini dihubungkan dengan ikatan tunggal atau gugus fungsi dari molekul untuk identifikasi senyawa yang tidak diketahui. Komponen penting dari FTIR terdiri atas sumber sinar yang terbuat dari filamen Nerst atau globar, beam splitter berupa material transparan dengan indeks relatif, interferometer yang berfungsi membentuk interferogram yang akan diteruskan menuju detektor, daerah cuplikan, dan detektor yang merupakan piranti untuk mengukur energi pancaran yang lewat akibat panas yang dihasilkan (Skoog 2004). Teh memiliki banyak khasiat bagi kesehatan karena mengandung senyawa polifenol, teofilin, flavonoid, tanin, katekin, dll. Teh juga mengandung kafein. Zat ini dapat
menimbulkan
reaksi
yang
tidak
dikehendaki
seperti
insomnia,
gelisah,
pernapasan meningkat, dan diuresis (Misra 2008). Penentuan kadar kafein pada sampel teh dapat dilakukan dengan metode spektrofotometri FTIR. Percobaan ini bertujuan membentuk spektrum FTIR, menginvestigasi rasio signal terhadap noise pada sampel p-dimetilaminobe nzaldehida, dan menentukan kadar kafein dalam sampel teh.
Gambar 1 Struktur molekul kafein
2
ALAT DAN BAHAN
Alat yang digunakan dalam percobaan meliputi spektrofotometer FTIR, neraca analitik, alat pembuat pelet, dan tabung reaksi.
Bahan yang digunakan meliputi KBr,
p-dimetilaminobe nzaldehida, sampel teh, standar kafein, NH4OH 2M, dan kloroform.
PROSEDUR PERCOBAAN Pembuatan pellet dan pengukuran p-dimetilaminobenzaldehida. Sebanyak
100-200
mg
KBr
dimasukkan
dimetilaminobenzaldehida dimasukkan. homogen.
ke
dalam Kedua
mortar,
lalu
1-2
mg
zat tersebut dicampurkan
p-
hingga
Setelah itu campuran zat dimasukkan ke dalam alat pembuat pellet, lalu
divakum dan ditekan menggunakan pompa hidrolik hingga terbentuk pellet sampel. Pellet yang terbentuk kemudian ditempatkan pada kompartemen sampel pada alat FTIR dan dilakukan pembuatan spektrum IR dengan parameter yang sesuai seperti pada Tabel 1. Payaran latar diatur dengan nilai tetap. Tabel 1 Jumlah payar dan resolusi untuk membuat spektrum IR pdimetilaminobenzaldehida Jumlah payar
Resolusi
8 16
4 4-8 4-16
8 -
16 -
32 64
4-32 4-64
8-32 -
16-32 -
Ekstraksi kafein dalam sampel teh.
Sebanyak 250 mg serbuk the ditimbang
akurat dalam suatu wadah. Sebanyak 5 mL NH4O H 2M ditambahkan ke dalam wadah tersebut lalu campuran dikocok selama 2 menit.
Kemudian ditambhakan 5 mL
kloroform ke dalam campuran tersebut lalu dikocok kembali selama 2 menit. Setelah itu larutan dipisahkan secara sentrifugas i. Fase kloroform yang terbentuk diambil. Penentuan k adar kafein dalam sampel teh secara spektrofotometri FTIR. Fase kloroform dari campuran tersebut diambil.
Kemudian dibuat spektrum IR diantara
3
bilangan gelombang 4000-600 cm-1 .
Spektrum background diperoleh dari larutan
blanko (kloroform). Penentuan nilai serapan kafein dilakukan koreksi garis dasar mulai bilangan gelombang 1658 cm-1 pada sampel yang kemudian diinterpolasikan pada kurva kalibrasi standar kafein dengan konsentrasi 300, 500, 1000, 5000, dan 10000 ppm.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Pembuatan spektrum IR dilakukan dengan cara sampel dibuat dalam bentuk pelet dengan penambahan bahan pengisi berupa Kalium Bromida (KBr). Penambahan bahan pengisi tersebut bertujuan mengencerkan sampel agar konsentrsinya tidak terlalu pekat. Konsentrasi yang pekat akan menghasilkan spektrum yang tidak proporsional (Skoog 2004). KBr digunakan sebagai bahan pengisi karena energi ikatannya tidak masuk dalam kisaran daerah inframerah, sehingga tidak akan muncul puncak pada spektrum yang dihasilkan. Pembuatan pelet tersebut harus dalam keadaan vakum dan cepat karena KBr sifatnya higroskopis, yaitu mampu menyerap air dari udara, sehingga pada spektrum bisa terdapat puncak gugus OH bila dalam pembuatan pelet tersebut tidak cepat dan keadaannya tidak vakum (Misra 2008). Spektrum IR dari sampel p-dimetilaminobenzaldehida dengan jumlah payar berbeda, tetapi dengan resolusi yang sama (resolusi 4) disajikan pada Gambar 2. Berdasarkan
spektrum
IR
sampel p-dimetilaminobenzaldehida
pada
berbagai
parameter jumlah payar, dapat dilihat rasio signal terhadap noise (S/N). Rasio S/N menandakan bagus atau tidaknya spektrum yang dihasilkan, semakin besar nilai rasio S/N artinya spektrum yang dihasilkan semakin bagus (Pavia 2009) . Nilai rasio S/N yang paling besar terdapat pada jumlah payar 8, yaitu sebesar 110.804 untuk S/N (RMS) dan 26.790 untuk S/N (PP). Untuk nilai rasio S/N dengan jumlah payar yang lain dapat dilihat pada tabel 1. Tabel 1 Nilai S/N pada jumlah payar yang berbeda Jumlah payar S/N (RMS) 8 110.804 16 109.210 32 108.151
S/N (PP) 26.790 26.478 26.259
4
64
107.487
26.061
Gambar 2 Spektrum IR p-dimetilaminobenzaldehida pada jumlah payar yang berbeda
Spektrum IR dari sampel p-dimetilaminobenzaldehida dengan resolusi berbeda, tetapi dengan jumlah payar yang sama (payar 32) disajikan pada Gambar 3. Resolusi adalah derajat keterpisahan sinyal suatu komponen. Berdasarkan spektrum IR sampel p-dimetilaminobenzaldehida pada berbagai parameter resolusi, dapat dilihat rasio signal terhadap noise (S/N). Nilai rasio S/N yang paling besar terdapat pada jumlah resolusi 16, yaitu sebesar 113.535 untuk S/N (RMS) dan 31.219 untuk S/N (PP). Untuk nilai rasio S/N dengan resolusi yang lain dapat dilihat pada tabel 2. Artinya, semakin besar derajat keterpisahan sinyal suatu komponen, maka rasio S/N yang dihasilkan semakin besar. Dapat dilihat pada pula pada gambar 3, spektrum yang dihasilkan pada resolusi 16, keterpisahan antar puncaknya baik dan mudah dibaca, sehingga dalam melakukan interpretasi struktur semakin mudah.
5
Tabel 2 Nilai S/N pada resolusi yang berbeda Nilai resolusi
S/N (RMS)
S/N (PP)
4
108.151
26.259
8
105.892
26.914
16
113.535
31.219
Gambar 3 Spektrum IR p-dimetilamino benzaldehida pada resolusi yang berbeda
Selanjutnya adalah penentuan kadar kafein pada sampel teh. Pada saat preparasi sampel, sampel teh tersebut diberi reagen NH4OH dengan tujuan untuk memecah dinding sel pada daun teh tersebut. Kemudian diberi reagen CHCl3 (Kloroform) dengan tujuan untuk mengekstrak kafein yang terdapat pada daun teh tersebut. Setelah itu dibuat larutan standar kafein dengan konsentrasi 300, 500, 1000, 5000, dan 10000 ppm. Nilai absorbans yang digunakan adalah nilai absorbans pada bilangan gelombang 1658 cm-1 karena kafein memiliki bilangan gelombang yang khas untuk vibrasi gugus C=N
6
(Nersyanti 2006). Setelah menginterpolasikan nilai absorbans yang didapat dari masing-masing larutan standar kafein, didapat persamaan garis y = 9.10-5 x – 0.0121 dengan nilai koefisien korelasi (r 2) sebesar 0.9984. Dari persamaan tersebut, diperoleh kadar kafein sebesar 1694.44 ppm yang kemudian dikonversi menjadi bobot/bobot, sehingga didapat kadar kafein sebesar 3.39% (b/b).
SIMPULAN
Berdasarkan
hasil
percobaan
pembuatan
spektrum
sampel
p-
dimetilaminobenzaldehida, spektrum dengan kualitas terbaik diperoleh saat pemayaran dengan
parameter resolusi-jumlah payar 4-8 dan parameter jumlah resolusi-jumlah
payar 16-32 berdasarkan nilai S/N (RMS) dan S/N (PP) terbesar dibandingkan parameter lainnya. Kadar kafein dalam sampel teh diperoleh sebesar 3.39% (b/b).
DAFTAR PUSTAKA
Misra H, Mehta D, Mehta BK, Soni M, Jain DC. 2008. Study of extraction and HPTLC estimation of caffeine in marked tea (Camellia sinensis) granules. International Journal of Green Pharmacy. 2(3): 47-51. Nersyanti F. 2006. Spektrofotometri derivatif ultraviolet untuk penentuan kadar kafein dalam minuman suplemen dan ekstrak teh [skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor. Pavia DL, Lampman GM, Kriz GS dan Vyvyan JR. 2009. Introduction do Spectroscopy. Washington (US): Brooks/Colecengagelearning. Skoog DA, Holler PJ, Nieman TA. 2004. Principles of Instrumental Analysis 5th ed . Philadelphia: Hartcaurt Brace.
7
LAMPIRAN
a
b
c
e
d
f
Gambar 4 Spektrum IR larutan standar kafein (a) 300 ppm, (b) 500 ppm, (c) 1000 ppm, (d) 5000 ppm, (e) 10000 ppm, dan (f) sampel kafein dalam teh
8
Tabel 3 Hasil pengukuran kafein dalam sampel teh Larutan Konsentrasi (ppm) Standar 1 Standar 2 Standar 3 Standar 4 Standar 5 Sampel teh
300.00 500.00 1000.00 5000.00 10000.00 1694.44
Absorbans 0.0381 0.0449 0.1242 0.4471 0.9171 0.1404
1 0.9 0.8 0.7 s n0.6 a b r 0.5 o s b0.4 A 0.3
y = 9E-05x + 0.0121 R² = 0.9984
0.2 0.1 0 0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
Gambar 5 Kurva larutan standar kafein Konsentrasi(ppm)
Contoh perhitungan:
Konsentrasi kafein dalam 250 mg sampel teh y = 9.10-5 x – 0.0121
r 2 = 0.9984
0.1404 = 9.10-5 x – 0.0121 x = 1694.44 ppm
1694.44 mg L
x 5 mL x
1L 1000 mL
x
1g 1000 mg
x
1 0.25 g
x 100 = 3.39 % b/b
Konsentrasi kafein pada sampel teh = 3.39 % b/b
9
