BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.5 Analisis Komponen Minyak Atsiri dengan GC-MS
2.5.1 Kromatografi Gas
Kromatografi gas digunakan untuk memisahkan komponen campuran kimia dalam suatu bahan, berdasarkan perbedaan polaritas campuran. Fase gerak akan membawa campuran sampel menuju kolom. Campuran dalam fase gerak akan berinteraksi dengan fase diam. Setiap komponen yang terdapat dalam campuran berinteraksi dengan kecepatan yang berbeda dimana interaksi komponen dengan fase diam dengan waktu yang paling cepat akan keluar pertama dari kolom dan yang paling lambat akan keluar paling akhir (Eaton, 1989).
Kromatografi gas merupakan metode yang tepat dan cepat untuk memisahkan campuran yang sangat rumit. Waktu yang dibutuhkan beragam, mulai dari beberapa detik untuk campuran sederhana sampai berjam-jam untuk campuran yang mengandung 500-1000 komponen. Komponen campuran dapat diidentifikasi dengan waktu tambat (waktu retensi) yang khas pada kondisi yang tepat. Waktu tambat adalah waktu yang menenjukkan berapa lama suatu senyawa tertahan dalam kolom (Gritter, 1991).
Bagian utama dari kromatografi gas adalah gas pembawa, sistem injeksi, kolom, fase diam, suhu, dan detektor.
2.5.1.1 Gas Pembawa
Faktor yang menyebabkan suatu senyawa bergerak melalui kolom KG adalah keatsirian yang merupakan sifat senyawa itu dan aliran gas melalui kolom.
Herbeth Regianto : Minyak Atsiri Rimpang Kencur (Kaempferia galanga L.) Karakterisasi Simplisia, Isolasi, Dan Analisis Komponen Minyak Atsiri Secara Gc-Ms, 2009.
Aliran gas dipaparkan dengan dua peubah, aliran yang diukur dalam ml/menit dan penurunan tekanan antara pangkal dan ujung kolom. Sifat gas yang pasti, biasanya merupakan hal sekunder ditinjau dari segi pemisahannya, tetapi mungkin ada pengaruh kecil pad daya pisah. Pemilihan gas pembawa sampai taraf tertentu bergantung pada detektor yang dipakai: hantar hambang, ionisasi nyala, tangkap elektron, atau khas terhadap unsur.
Nitrogen, helium, argon, hidrogen, dan karbon dioksida adalah gas yang paling sering dipakai sebagai gas pembawa karena mereka tidak reaktif serta dapat dibeli dalam keadaan murni dan kering dalam kemasan tangki bervolume besar dan bertekanan tinggi. Hal yang menentukan ialah bahwa kita harus memakai gas paling murni (Gritter, 1991).
2.5.1.2 Sistem Injeksi
Cuplikan dimasukkan kedalam ruang suntik melalui gerbang suntik, biasanya berupa lubang yang ditutupi dengan septumatau pemisah karet. Ruang suntik harus dipanaskan tersendiri, terpisah dari kolom, biasanya pada suhu 10- 15oC lebih tinggi daripada suhu kolom maksimum. Jadi seluruh cuplikan diuapkan segera setelah disuntikkan dan dibawa kekolom (Gritter, 1991).
2.5.1.3 Kolom
Ada 2 jenis kolom dalam KG adalah kolom kemas dan kolm kapiler. Kolom kemas terdiri atas fase cair (sekurang-kurangnya pada suhu kromatografi) yang tersebar pada permukaan penyangga yang lembam yang terdapat dalam tabung nisbi besar (diameter 1-3 mm). Fase diam dapat hanya dilapiskan saja pada penyangga atau terikat secara kovalen pada penyangga yang menghasilkan fase terikat. Kolom kapiler jauh lebih kecil (0,02-0.2 mm) dan dinding kapiler
Herbeth Regianto : Minyak Atsiri Rimpang Kencur (Kaempferia galanga L.) Karakterisasi Simplisia, Isolasi, Dan Analisis Komponen Minyak Atsiri Secara Gc-Ms, 2009.
bertindak sebagai penyangga lembam untu fase diam cair. Fase ini dilapiskan pada dinding kolom dan bahkan dapat dicampur dengan sedikit penyangga lembam yang sangat halus untuk memperbesar luas permukaan efektif (Gritter, 1991).
2.5.1.4 Fase Diam
Fase diam dibedakan berdasarkan kepolarannya, yaitu nonpolar, semi polar dan polar. Berdasarkan minyak atsiri yang nonpolar sampai sedikit polar, maka untuk keperluan analisis sebaiknya digunakan kolom fase diam yang bersifat nonpolar, misalnya SE-52 dan SE-54 (Agusta, 2000).
2.5.1.5 Suhu
Tekanan uap sangat bergantung pada suhu, maka suhu merupakan faktor utama dalam kromtografi gas. Pada GC-MS terdapat tiga pengendali suhu yang berbeda yaitu suhu injektor, suhu kolom, suhu detektor.
a. Suhu injektor
Suhu pada injektor harus cukup panas untuk menguapkan cuplikan sedemikian cepat. Tapi sebaliknya, suhu harus cukup rendah untuk mencegah peruraian atau penataan ulang akibat panas (Mc Nair and Bonelli, 1988).
b. Suhu Kolom
KG didasarkan pada dua sifat senyawa yang dipisahkan, kelarutan senyawa itu dalam cairan tertentu dan tekanan uapnya atau keatsiriannya. Karena tekanan uap bergantung langsung pada suhu, maka suhu merupakan faktor utama dalam KG. Pemisahan dapat dilakukan pada suhu tetap, biasa disebut secara isotermal, atau disebut suhu diprogram.
Herbeth Regianto : Minyak Atsiri Rimpang Kencur (Kaempferia galanga L.) Karakterisasi Simplisia, Isolasi, Dan Analisis Komponen Minyak Atsiri Secara Gc-Ms, 2009.
Kromatografi isotermal paling baik dipakai untuk analisis rutin atau jika kita mengetahui agak banyak mengenai yang akan dipisahkan. Pilihan awal yang baik ialah suhu beberapa derajat di bawah titik didih komponen campuran utama. Tetapi, ada beberapa masalah yang harus diatasi pada pemisahan isotermal. Pada kromatografi gas suhu diprogram ini suhu dinaikkan mulai dari suhu tertentu sampai suhu tertentu yang lain dengan laju yang diketahui dan terkendali dalam waktu tertentu. Proses dapat dilaksanakan dengan berbagai cara yang jumlahnya tak terhingga. Penaikan suhu dapat linier dengan laju yang kita tentukan,bertahap, isotermal yang diikuti dengan peningkatan secara linier, linier diikuti suhu isotermal atau multilinier (laju berbeda pada saat yang berlainan) (Gritter, 1991). c. Suhu detektor
Detektor harus cukup panas sehingga cuplikan dan air atau hasil samping yang terbentuk pada proses pengionan tidak mengembun (Mc Nair and Bonelli, 1988).
2.5.1.6 Detektor
Menurut McNair and Bonelli (1988) ada dua detektor yang populer yaitu detektor hantar termal (DHT) dan detektor pengion nyala (DPN).
2.5.2 Spektrometer Massa
Spektrometer massa menembaki bahan yang sedang diteliti dengan berkas elektron dan secara kuantitatif mencatat hasilnya sebagai suatu spektrum sibir- sibir (fragmen) ion positif. Catatan ini disebut spektrum massa. Terpisahnya sibir- sibir ion positif didasarkan pada massanya (lebih tepat, massa dibagi muatan, tetapi kebanyakan ion bermuatan tunggal) (Silverstein, 1986).
Herbeth Regianto : Minyak Atsiri Rimpang Kencur (Kaempferia galanga L.) Karakterisasi Simplisia, Isolasi, Dan Analisis Komponen Minyak Atsiri Secara Gc-Ms, 2009.
Meskipun tidak menggunakan radiasi menggunakan elektromagnetik yang berantaraksi dengan analit, tetapi teknik analis ini disebut juga teknik spektroskopi, karena memberikan spektrum rasio massa terhadap muatan dari ion molekul dan ion fragmen molekul yang terbentuk pada ionisasi dengan benturan elektron. Untuk keperluan identifikasi dan penentuan struktur senyawa kimia informasi terpenting yang dibutuhkan adalah berat molekul. Spektrometer massa adalah satu-satunya teknik analisis yang dapat memberikan informasi tersebut dengan akurasi tinggi. Pembentukan ion molekul dan ion fragmen molekul tergantung kepada ionisasi yang dilakukan. Pada ionisasi dengan benturan elektron menggunakan elektron menggunakan voltase filamen pembangkit elektron 7 sampai 15 V, dapat diharapkan tidak terjadi fragmen dan tidak terbentuk ion yang lebih berat dari ion molekul. Jadi ion terberat, kecuali yang disebabkan oleh pengaruh isotop adalah berat molekul nominal jika menggunakan spektrometer massa resolusi rendah dan berat molekul jika menggunakan instrumen dengan resolusi tinggi (Satiadarma, 2004).
Elektron yang dibangkitkan dengan potensial filamen 70 V, memberikan elektron dengan enersi cukup besar untuk pembentukan ion fragmen molekul yang rasio m/z-nya khas untuk molekul senyawa yang dianalisis. Sistem ionisasi dan pemisahan molekul berdasarkan rasio m/z-nya terjadi di dalam spektrometer pada tekanan 0,005 torr dan temperatur 200±0,25oC.
Keuntungan yang besar dari spektrometri massa adalah sensitivitas yang lebih besar dari teknik analisis lainnya, ukuran sampel analisis yang relatif kecil dan kespesifikan yang diperlukan untuk identifikasi senyawa, dan konfirmasi ada/tidak adanya senyawa yang dicurigai (Satiadarma, 2004).
Herbeth Regianto : Minyak Atsiri Rimpang Kencur (Kaempferia galanga L.) Karakterisasi Simplisia, Isolasi, Dan Analisis Komponen Minyak Atsiri Secara Gc-Ms, 2009.
2.5.3 Spektrofotometer Infra Merah
Cahaya tampak terdiri dari beberapa range frekuensi elektromagnetik yang berbeda dimana setipa frekuensi bisa dilihat sebgai warna yang berbeda. Radiasi inframerah juga mengandung beberapa range frekuensi tetapi tidak dapat dilihat oleh mata. Pemgukuran pada spektrum inframerah dilakukan pada daerah cahaya inframerah (mid-infrared) yaitu pada panjang gelombang 2,5-50µ m atau bilangan gelombang 4000-200 cm-1. Energi yang dihasilkan oleh radiasi ini akan menyebabkan vibrasi atau getaran pada molekul. Pita absorbsi inframerah sangat khas dan spesifik untuk setiap tipe ikatan kimia atau gugus fungsi. Metoda ini sangat berguna mengidentifikasi senyawa organik dan organometalik.
Sebagai sumber cahaya yang umum digunakan adalah lampu tungsten, Narst glowers, atau glowbars. Dispersi spektrofotometer inframerah menggunakan monokromator, yang berfungsi menyeleksi pamjang gelombang. Jika suatu frekuensi tertentu dari radiasi inframerah dilewatkan pada sampel suatu senyawa organik maka penyerapan frekuensi oleh senyawa tersebut. Detektor yang ditempatkan pada sisi lain dari senyawa akan mendeteksi frekuensi yang dilewatkan pada sampel yang tidak diserap oleh senyawa. Banyaknya frekuensi yang melewati senyawa (yang tidak diserap) akan diukur sebagai persen transmitan
Presen transmitan 100 berarti tidak ada frekuensi IR yang diserap oleh senyawa. Pada kenyataannya, hal ini tidak pernah terjadi. Selalu ada sedikit dari frekuensi ini yang diserap dan memberikan suatu transmitan sebanyak 95%, transmitan 5% berarti bahwa hampir seluruh frekuensi yang dilewatkan diserap
Herbeth Regianto : Minyak Atsiri Rimpang Kencur (Kaempferia galanga L.) Karakterisasi Simplisia, Isolasi, Dan Analisis Komponen Minyak Atsiri Secara Gc-Ms, 2009.
oleh senyawa. Serapan yang sangat tinggi ini akan memberikan informasi penting tentang ikatan dalam senyawa ini (Dachriyanus, 2004).
Herbeth Regianto : Minyak Atsiri Rimpang Kencur (Kaempferia galanga L.) Karakterisasi Simplisia, Isolasi, Dan Analisis Komponen Minyak Atsiri Secara Gc-Ms, 2009.