MAKALAH KROMATOGRAFI PENENTUAN ASAM PROPIONAT DALAM PRODUK ROTI DENGAN METODE KROMATOGRAFI GAS Determination of Propionates and and Propionic Acid in Bakery Products Products Using Gas Chromatography Oleh : Khaldun M.Al Azzam., Azzam., Bahruddin,S., Bahruddin,S., Noor Hasani Hasani Hashim., Afidah Afidah Abdul Rahim dan Khairuddin Mohd Talib
KELOMPOK AA ANALISIS KIMIA C-P2 Anggota Kelompok Elza Safitri Ilham Pamungkas
: J3L111198 J3L111061
PROGRAM KEAHLIAN ANALISIS KIMIA PROGRAM DIPLOMA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2013
1
DAFTAR ISI
DAFTAR ISI......................................................................................................................i 1 PENDAHULUAN..........................................................................................................1 2 TINJAUAN PUSTAKA.................................................................................................1 2.1 Bahan Pengawet .................................................................................. 1 2.2 Jenis Bahan Pengawet........................................................................... 2 2.2.1 Asam Propionat............................................................................... 2 2.3 Produk Pangan...................................................................................... 2 2.3.1 Biskuit............................................................................................. 2 2.3.2 Roti Pita........................................................................................... 2 2.3.3 Roti................................................................................................. 3 2.3.4 Kue.................................................................................................. 3 2.3.5 Roti Burger......................................................................................3 2.4 Kolom Kapiler Kromatografi Gas..........................................................4
3 METODOLOGI..............................................................................................................4 3.1 Reagen.................................................................................................. 4 3.2 Alat........................................................................................................ 4 3.3 Persiapan Sampel..................................................................................4
4 HASIL DAN PEMBAHASAN......................................................................................4 5 SIMPULAN....................................................................................................................6 6 DAFTAR PUSTAKA.....................................................................................................7 7 LAMPIRAN...................................................................................................................8
i
1 PENDAHULUAN Asam propionat dan propionat ditambahkan dalam produk roti karena memiliki anti mikroba. Mereka juga menggunakan penghambat cendawan dalam makanan hewan dengan dosis lebih dari 200 µg mL -1 (Carlos 2003). Asam propionat dan garamnya digunakan sebagai bahan mentah dalam parfum dan industri plastik. Garam propionat telah terdaftar sebagai pengawet dengan kategori yang dikenal secara umum sebagai bahan tambahan makanan yang aman. Penentuan asam propionat sebelumnya telah dilakukan dengan menggunakan kromatografi cair kinerja tinggi (KCKT) fase terbalik dengan detektor ultraviolet (UV) (Destandau et al 2005). Metode kromatografi gas dengan derivatisasi dan tanpa derivatisasi, tergantung pada sensitivitas yang diperlukan. Isu penting lain dalam penentuan konsentrasi asam propionat adalah kompleksitas sampel. Dalam tulisan ini, proses ekstraksi penting untuk menganalisis tidak hanya asam propionat tetapi juga setiap kemungkinan larutan garam propionat yang bisa ditambahkan dalam roti. Kadar asam propionat yang diperbolehkan maksimum adalah 2000 mg mL -1. Ekstrak disuntikkan langsung ke dalam kolom kapiler kromatografi gas dan dideteksi oleh detektor ionisasi nyala ( flame ionization detector (FID)). Metode ini digunakan untuk penentuan total asam propionat dan garam propionat dalam produk roti yang dikonsumsi oleh penduduk negara-negara utara Semenanjung Malaysia. Tujuan penting dari penelitian ini adalah untuk mengembangkan metode analisis sederhana yang mudah dilaksanakan oleh badan pengatur dan pemantauan pengawet dalam makanan. Penelitian ini juga penting mengingat laporan media tentang jumlah pengawet dalam sampel roti yang berlebihan.
2 TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Bahan Pengawet Bahan pengawet adalah senyawa yang mampu menghambat dan menghentikan proses fermentasi, pengasaman atau memberikan perlindungan bahan pangan dari pembusukan. Penambahan bahan pengawet bertujuan utnuk menghambat pertumbuhan mikroba pembusuk pada pangan yang bersifat patogen maupun yang tidak patogen, memperpanjang umur simpan pangan, tidak menurunkan kualitas gizi, warna, rasa dan bau pangan yang diawetkan. Apabila pemakaian bahan pangan dang dosisnya tidak diatur dan diawasi, kemungkinan besar menimbulkan kerugian bagi pemakainya, baik yang bersifat langsung misalnya keracunan ataupun yang tidak bersifat langsung atau komulatif misalnya apabila bahan pengawet yang digunakan bersifat karsinogenik (Wisnu 2006).
1
2.2 Jenis Bahan Pengawet 2.2.1 Asam Propionat Asam propionat adalah salah satu senyawa asam karboksilat alifatik yang mempunyai sifat aktif terhadap jasad renik. Sifat ini makin nyata jika rantainya makin panjang dan pada pH yang semakin kecil. Tetapi makin panjang propionat (karena rantainya yang makin panjang) mempunyai bau dan rasa yang kurang sedap. Asam propionat berupa cairan yang berbau keras dan korosif. Garam propionat berupa serbuk putih yang mudah larut dalam air. Asam propionat digunakan untuk mencegah pertumbuhan jamur dalam makanan roti, keju kue dan akanan yang pengolahannya dengan air. Propionat dengan kadar 0.2-0.3% dari berat tepung. Propionat mempunyai aktifitas optimum pada pH 5 sampai 6 (Sunarya 2007). Struktur asam propionat dapat dilihat pada Gambar 1. O
OH
propionic acid Gambar 1 Struktur Asam Propionat (Chemdraw Ultra 2000) 2.3 Produk Pangan 2.3.1 Biskuit Biskuit merupakan makanan kering yang tergolong makanan panggang atau kue kering. Biskuit merupakan produk kering yang mempunyai daya awet yang tinggi, sehingga dapat disimpan dalam waktu yang lama dan mudah dibawa dalam perjalanan, karena volume dan beratnya yang relatif ringan akibat adanya proses pengeringan (Whiteley 1971). Menurut Faridi (1994), biskuit merupakan produk yang berasal dari tepung terigu halus dan dalam formulanya mengandung gula dan lemak yang tinggi, tapi mengandung sedikit air. Biskuit diklasifikasikan menjadi empat jenis, yaitu biskuit keras, crackers, wafer, dan cookies. Bahan pembentuk biskuit dapat dkelompokkan menjadi dua jenis yaitu bahan pengikat dan bahan perapuh. Bahan pengikat terdiri dari tepung, air, padatan dari susu dan putih telur. Bahan pengikat berfungsi untuk membentuk adonan dengan tekstur yang baik. Bahan perapuh terdiri dari gula, shortening, bahan pengembang, dan kuning telur (Matz 1978). 2.3.2 Roti Pita Roti adalah makanan yang terbuat dari tepung terigu, air, dan ragi yang pembuatannya melalui tahap pengulenan, fermentasi (pengembangan),dan proses pemanggangan dalam oven (Yahyono 1999). B ahan utama ya ng digun akan dalam pemb uatan roti adalah tepung terigu, air, ragi roti dan garam. Bahan pembantu adalah bahan-bahanyang menyertai bagian utama dalam pembuatan roti untuk mendapatkan aroma, rasa dan tekstur yang diinginkan. Bahan pembantu ini terdiri dari shortening,
2
breadimprover, susu skim, telur, gula, bahan pengisi serta flavoring . Pemberian antioksidan (asam askorbat, bromat), dan anti kapang seperti kalium propionat dan kalsium fosfat ditambahkan untuk memperpanjang keawetan roti. Roti pita merupakan roti gepeng yang besar dan berongga. Roti pita merupakan roti khas arab yang biasanya disajikan bersama kari dan gulai (Yahyono 1999). 2.3.3 Roti Roti adalah makanan yang terbuat dari tepung terigu, air, dan ragi yang pembuatannya melalui tahap pengulenan, fermentasi (pengembangan) dan pemanggangan dalam oven. Dilihat dari cara pengolahannya, roti dibedakan menjadi tiga macam, yaitu roti yang dikukus, dipanggang dan digoreng (Sufi 1999). Bahan bahan utama dalam pembuatan roti diantaranya tepung terigu, air, garam dapur, gula, ragi roti, mentega, susu dan telur. Tepung terigu sebagai sumber utama pada roti karena merupakan sumber protein. Tepung yang biasa digunakan untuk roti adalah tepung gandum dan jagung. Namun, pada skala industri lebih banyak menggunakan tepung gandum karena beberapa jenis protein yang terdapat pada gandum jika dicampur dengan air akan menghasilkan glutein. Gluten inilah yang dapat membuat roti mengembang selama proses pembuatannya. Jaringan sel-sel ini cukup kuat untuk menahan gas yang dibuat oleh ragi sehingga sehingga adonan tidak mengempis kembali (Sufi 1999). 2.3.4 Kue Kue adalah makanan ringan yang bukan makanan utama. Secara harfiah kue diartikan sebagai makanan ringan yang dibuat dari tepung. Baik tepung beras ataupun tepung terigu. Bahan-bahan lainnya untuk pembuatan kue adalah sagu, gula dan santan atau ketan. Bahan pembuatan kue umumnya sama seperti roti namun perbedaannya pada kue ditambahkan lemak pada adonan sehingga tidak terbentuk gluten dan kue tidak mengembang (Yuliarti 2007). 2.3.5 Roti Burger Roti burger atau hamburger merupakan makanan sejenis sandwich. Terdiri dari roti bulat pipih dan dibelah dua. Ditengahnya disisipkan lempengan daging cincang berbumbu. Biasanya menggunakan bahan pelengkap lain seperti daun slada, irisan tomat, keju, timun, mayonnaise dan aneka saus tegantung selera konsumen. Meskipun burger berasal dari Amerika Serikat namun saat ini burger telah menjadi makanan universal yang terdapat hampir diseluruh negara (Yuliarti 2007).
3
2.4 Kolom Kapiler Kromatografi Gas Kolom kapiler mempunyai panjang kolom sekitar 10 - 100 m dengan diameter dalam sekitar 0.1 - 0.7 mm. Dinding dalamnya dilapisi oleh lapisan tipis fase diam Kolom kapiler memiliki lebih banyak pelat per meter nya yaitu lebih dari 100000 pelat per meter nya. Kolom kapiler terbuat dari tembaga, kaca, fused-silika, dan stainless steel. Namun bahan yang terbuat dari logam jarang digunakan karena dapat mengkontaminasi sampel. Kolom kapiler biasanya disebut dengan kolom open tubular (OT) (McNair dan Miller 1997).
3 METODOLOGI 3.1 Reagen Standar asam propionat diperoleh dari Sigma-Aldrich. Diklorometana dan asam asetat glasial diperoleh dari R&M dan Sigma-Aldrich. Larutan Asam propionat kemudian dilarutkan dalam larutan ekstrak (diklorometana : asam asetat glasial (1000:1 v/v)). Sampel yang di vortex menggunakan Mixer Vortex (Wiggea Hauser VM). Semua reagen bahan kimia yang digunakan merupakan reagen kelas analitik. 3.2 Alat Pemisahan sampel menggunakan Kromatografi Gas seri SRI 6810C dengan menggunakan detektor FID. Volume injeksi yang digunakan sebesar 1 µL. Lebar kapiler kolom (30 x 0.32 mm) dengan ketebalan 0.25 µm. Tekanan udara atau laju alir yang digunakan untuk hidrogen, dan nitrogen masing-masing 25.5 dan 20 mL/menit. Rasio pemisahan yang digunakan 29:1. Suhu kolom, injektor, dan detektor masingmasing adalah 170, 220, dan 270°C. 3.3 Persiapan Sampel Sampel roti yang dibeli dari supermarket dan berbagai toko di negara bagian Perlis, Kedah, dan Penang, Malaysia. Masing-masing sampel roti diambil sebesar 4 gram dan di tempatkan dalam tabung plastik 50 mL. Sebanyak 20 mL dari campuran diklorometana dan larutan ekstrak (diklorometana : asam asetat glasial (1000:1 % v/v)) ditambahkan kedalam sampel roti. Campuran di dalam tabung di vortex selama 1 menit dan setelah di vortex didiamkan selama 5 menit. Ekstrak atau supernatan dalam sampel di ambil menggunakan syringe dan disuntikkan ke dalam kolom kromatografi gas.
4 HASIL DAN PEMBAHASAN Percobaan ini menggunakan asam asetat glasial sebagai bahan untuk ekstrak pada sampel roti. Fraksi organik dalam campuran di injek langsung ke dalam kolom kromatografi gas dengan syringe (tanpa penyaringan).
4
Diklorometana (1.80 menit)
Diklorometana (1.80 menit)
Asam asetat (2.50 menit)
Asam asetat (2.50 menit)
Asam propionat (2.85 menit)
Asam propionat (2.85 menit)
Gambar 2 Kromatogram (a) standar asam propionat (300 µg mL -1) dan (b) ekstrak sampel roti menggunakan kromatografi gas.
Tabel 1. Standar deviasi relatif untuk luas area dan waktu retensi untuk larutan standar asam propionat selama 3 hari. Ulangan
Waktu retensi (menit) Hari 1 Hari 2 Hari 3 2.850 2.816 2.866 2.850 2.816 2.866 2.850 2.850 2.850 2.850 2.866 2.850 2.850 2.866 2.833 2.850 2.866 2.850 2.850 2.847 2.853
Hari 1 1.638 1.569 1.528 1.520 1.489 1.573 1.553
Luas area Hari 2 1.544 1.568 1.566 1.579 1.533 1.513 1.551
Hari 3 1.522 1.489 1.565 1.600 1.550 1.501 1.538
1 2 3 4 5 6 Rerata Rearata Hasil 18 2.850 1.547 Injeksi %SDR 0.53 2.55 Batas deteksi dan batas kuantitas metode adalah 9.1 dan 26.3 µg mL -1. Hasil tersebut menunjukkan hasil yang terlalu rendah sehingga harus dilakukan perbaikan agar dapat menghitung kadar asam propionat pada sampel secara kuantitatif. Perbaikan dilakukan dengan penambahan volume pada larutan standar asam propionat ke dalam larutan sampel sehingga menunjunkan konsentrasi akhir sebesar 75, 250, 450 µg mL -1. Rerata perbaikan menunjukan 99.7 %. Standar deviasi relatif adalah 0.53 dan 2.55% untuk waktu retensi dan luas puncak (Tabel 1). Prosedur preparasi sampel dikembangkan dengan penambahan asam asetat glasial untuk mengukur tingkat keaslian asam propionat yang terdapat dalam sampel. Sampel diekstraksi secara efisien menggunakan diklorometana. Metode kromatografi gas digunakan untuk penentuan asam propionat dan garam propionat pada 112 produk roti yang popular dikonsumsi di
5
Peninsula, Malaysia. Kromatogram khas untuk larutan standar asam propionat dan salah satu sampel roti ditunjukan pada Gambar 2. Analisis kualitatif senyawa dilakukan dengan cara membandingkan waktu retensi standar dan waktu retensi sampel. Waktu retensi standar asam propionat sebesar 2.85 menit. Sampel yang diinjek menghasilkan puncak pada waktu retensi 2.85 menit. Hal ini menandakan bahwa sampel mengandung asam propionat. Metode ini tidak hanya cepat (kurang dari 3 menit) namun puncak asam propionat dan puncak asam asetat terpisah dengan baik. Ringkasan hasil penentuan kandungan asam propionat ditunjukan pada Tabel 2. Sedangkan untuk konsentrasi seluruh produk roti yang positif mengandung asam propionat dapat dilihat pada tabel 3( lampiran). Tabel 2 Hasil penentuan kandungan asam propionate dalam roti, biskuit, kue, burger dan roti pita Jenis Sampel Roti Biskuit Kue Burger Roti Pita
Jumlah sampel yang diuji 22 36 44 7 3
Jumlah sampel positif 9 0 29 6 3
Persentase sampel positif (%) 40,9 0 65,9 85,7 100
Kisaran konsentrasi sampel (µg ml-1) 197-1273 98-1846 546-1932 479-1980
Seperti yang terlihat pada Tabel 2, sampel roti 40.9% ditemukan mengandung asam propionat dan propionat (sekitar 197-1273 µg mL -1). Pada 35 sampel biskuit yang dianalisis tidak ditemukan asam propionat dan propionat. Propionat ditemukan sebesar 65.9% pada kue dan 85.7% pada roti burger. Semua sampel roti pita yang diuji adalah positif (sekitar 479-1980 µg mL -1). Tingkat aman asam propionat dan propionat di Malaysia adalah dibawah 2000 µg mL -1.
5 SIMPULAN Metode kromatografi gas merupakan metode pemisahan yang cepat dan sederhana sehingga dapat digunakan untuk menentukan penentuan propionat dan asam propionat dalam roti. Puncak yang dihasilkan terpisah dengan baik tanpa ada tumpang tindih. Sampel biskuit yang dianalisis tidak mengandung asam propionat. Sedangkan persentase kandungan asam propionat pada roti, kue, burger, dan roti pita masing masing 40.9, 65.9, 85.7 dan 100 %. Namun semua sampel roti yang diuji meskipun seluruh sampel mengandung asam propionat namun masih di bawah ambang batas maksimum sebesar 2000 µg ml -1.
6
6 DAFTAR PUSTAKA Carlos I.2003.Analysis of Total Propionic Acid in Feed Using Headspace Solid-Phase Microextraction and Gas Chromatography. Journal of Chromatography A, 1017 161-166 Chemdraw Ultra.2000. Aplication Chemdraw Ultra 6.0. Cambridge Soft Corporation Destandau E et al .2005.Development and Validation of Reversed-Phase Liquid Chromatography Method for The Quantitative Determination of Carboxylic Acids in Industrial Reaction Mixtures. Journal of Chromatography A, 1088 4956 Faridi H.1994. The Science of Cookie and Cracker Production. New York : Chapman and Hall Matz S. 1978. Cookies and Crackers Technology. Texas : The AVI Publishing Co. Inc. McNair HM dan Miller JM. 1997. Basic Gas Chromatography : Technique in Analitycal Chemistry. New York (USA) : John Wiley & Sons, Inc 97-99. Sufi S. 1999. Kreasi Roti. Jakarta : Gramedia Pustaka Utama. Sunarya A.2007. Mudah dan Aktif Belajar Kimia. Bandung : Setia Purna Inves Whiteley P.1971. Biscuit Manufacture Fundamental of In-live Production. London : Applied Science Publishers Wisnu C.2006. Analisis dan Aspek Kesehatan Bahan Tambahan Pangan . Jakarta : Penerbit Bumi Aksara Yahyono. 1999. Kreasi Roti. Jakarta: PT Gramedia Pustaka Utama Yuliarti.2007. Awas Bahaya Dibalik Lezanya Makanan. Yogyakarta : Andi
7
7 LAMPIRAN Tabel 3 Konsentrasi sampel produk roti positif mengandung asam propionat dengan menggunakan metode kromatografi gas
No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41
Jenis Sampel Roti 1 Roti 2 Roti 3 Roti 4 Roti 5 Roti 6 Roti 7 Roti 8 Roti 9 Kue 1 Kue 2 Kue 3 Kue 4 Kue 5 Kue 6 Kue 7 Kue 8 Kue 9 Kue 10 Kue 11 Kue 12 Kue 13 Kue 14 Kue 15 Kue 16 Kue 17 Kue 18 Kue 19 Kue 20 Kue 21 Kue 22 Kue 23 Kue 24 Kue 25 Kue 26 Kue 27 Kue 28 Kue 29 Roti Burger 1 Roti Burger 2 Roti Burger 3
Konsentrasi µg mL-1 196.5 514.0 358.1 876.0 772.2 900.0 324.0 1273.0 1209.0 589.2 648.2 461.3 496.9 1555.5 1147.1 1190.4 1177.7 944.8 1021.7 839.8 1078.0 727.2 757.0 635.8 878.2 763.9 97.7 588.1 543.6 684.5 676.5 1455.5 1192.1 1846.0 1571.8 396.0 675.0 1063.0 651.4 546.2 1932.0
8
42 43 44 45 46 47
Roti Burger 4 Roti Burger 5 Roti Burger 6 Roti Pita 1 Roti Pita 2 Roti Pita 3
1119.0 1266.0 612.0 478.9 1680.0 1280.0
9
