ELEKTRODE PASTA KARBON TERMODIFIKASI
NANOPARTIKEL EMAS UNTUK MENDETEKSI ZAT AKTIF
PADA EKSTRAK TEMU LAWAK
NURUL QOMARIYAH
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA*
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Elektrode Pasta Karbon Termodifikasi Nanopartikel Emas untuk Mendeteksi Zat Aktif pada Ekstrak Temu Lawak adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut Pertanian Bogor.
Bogor, September 2014
Nurul Qomariyah
ABSTRAK
NURUL QOMARIYAH. Elektrode Pasta Karbon Termodifikasi Nanopartikel Emas untuk Mendeteksi Zat Aktif pada Ekstrak Temu Lawak. Dibimbing oleh DEDEN SAPRUDIN dan BUDI RIZA PUTRA.
Mutu temu lawak ditentukan oleh kandungan zat aktif yang terkandung di dalamnya. Penentuan zat aktif membutuhkan waktu yang cepat, murah, dan akurat. Teknik voltammetri menjadi pilihan karena memenuhi kriteria tersebut. Elektrode kerja yang digunakan dalam penelitian ini adalah elektrode pasta karbon termodifikasi nanopartikel emas dan perlu diuji kinerjanya. Parameter pengujian kinerja elektrode, meliputi pengaruh potensial dan waktu deposisi, pH, dan konsentrasi. Potensial dan waktu deposisi optimum diperoleh berturut-turut pada 0.5 V dan 800 detik, sedangkan pH optimum diperoleh pada pH 6.0. Elektrode memberikan respons yang linear terhadap konsentrasi ekstrak dalam selang konsentrasi 0.5˗ 3.5% (b/v) dengan koefisien determinasi sebesar 0.9630.
Kata kunci: elektrode pasta karbon, nanopartikel emas, temu lawak
ABSTRACT
NURUL QOMARIYAH. A Gold Nanoparticle-Modified Carbon Paste Electrode as a Sensor for Active Substance in Temu Lawak Extract. Supervised by DEDEN SAPRUDIN and BUDI RIZA PUTRA.
The quality of temu lawak is determined by its active substance that contained therein. Determination of the active substance needs quick and low cost method, as well as, accurate measurement. Voltammetry technique is chosen because it meets these criteria. A gold nanoparticle-modified carbon paste electrode was used as a working electrode and its performances needs to be tested. Performance test was done for several parameters such as potential effects and deposition time, pH, and concentration. The optimum potential and deposition time were 0.5 V and 800 seconds, respectively, while the optimum pH obtained was 6.0. The electrode showed linear response toward concentration of the extract in the range of 0.5˗ 3.5% (w/v) with determination coefficient of 0.9630.
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains
pada
Departemen Kimia
ELEKTRODE PASTA KARBON TERMODIFIKASI
NANOPARTIKEL EMAS UNTUK MENDETEKSI ZAT AKTIF
PADA EKSTRAK TEMU LAWAK
NURUL QOMARIYAH
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR
Judul Skripsi : Elektrode Pasta Karbon Termodifikasi Nanopartikel Emas untuk Mendeteksi Zat Aktif pada Ekstrak Temu Lawak
Nama : Nurul Qomariyah NIM : G44100095
Disetujui oleh
Diketahui oleh
Prof Dr Dra Purwantiningsih Sugita, MS Ketua Departemen
Tanggal Lulus:
Dr Deden Saprudin, MSi Pembimbing I
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah subhanahu wa ta’ala atas segala nikmat dan karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini dapat diselesaikan. Penelitian yang dilaksanakan sejak bulan April 2014 ini diberi judul Elektrode Pasta Karbon Termodifikasi Nanopartikel Emas untuk Mendeteksi Zat Aktif pada Ekstrak Temu lawak.
Terima kasih penulis ucapkan kepada Bapak Dr Deden Saprudin, MSi dan Bapak Budi Riza Putra, MSi selaku pembimbing atas bimbingan, saran, dan arahannya sehingga karya ilmiah ini dapat diselesaikan. Selain itu, ucapan terima kasih penulis sampaikan pula kepada staf Laboratorium Kimia Analitik (Bapak Eman, Bapak Dede, Bapak Kosasih, dan Ibu Nunung), staf Laboratorium Bersama (Bapak Eko dan Bapak Wawan) serta staf laboratorium lainnya dan pegawai departemen kimia yang telah memberikan fasilitas dan arahan selama kegiatan penelitian berlangsung.
Ungkapan cinta dan terima kasih juga penulis sampaikan kepada ayah, ibu, kakak, adik tercinta, teman-teman satu bimbingan (Ati Yuniarti, Ika Rachmawati, Rizka Efrania, Mayong Ajiwinanto), dan teman-teman satu Laboratorium Kimia Analitik (Baiq Amelia Riyandari, Anisyah Is Purwati, Eva Lilis Nurgilis, Adani Fajrina Lutfi, Nurulita Sari, Wulan Suci Pamungkas, Gemilang Tanisan, Mulyati, Raodatul Jannah, dan Herdiyanto) atas segala bantuan, dukungan, dan doa yang diberikan. Semoga karya ilmiah ini bermanfaat bagi penulis dan pembaca.
Bogor, September 2014
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL vi
DAFTAR GAMBAR vi
DAFTAR LAMPIRAN vi
PENDAHULUAN 1
Latar Belakang 1
Tujuan Penelitian 2
METODE 2
Alat dan Bahan 2
Prosedur Penelitian 3
HASIL DAN PEMBAHASAN 5
Preparasi Ekstrak Temu lawak dan Kadar Air 5
Pengaruh Potensial Deposisi 6
Pengaruh Waktu Deposisi 11
Pengaruh pH Bufer 12
Pengaruh Konsentrasi Ekstrak Temu lawak 13
SIMPULAN DAN SARAN 14
Simpulan 14
Saran 14
DAFTAR PUSTAKA 15
LAMPIRAN 17
DAFTAR GAMBAR
1 Struktur kimia kurkumin 2
2 Voltammogram siklik blangko menggunakan EPK termodifikasi
nanopartikel emas pada berbagai potensial 7
3 Voltammogram siklik blangko dan ekstrak temu lawak 2.5% (b/v) menggunakan EPK tidak termodifikasi dan termodifikasi
nanopartikel emas 8
4 Pengaruh potensial deposisi emas dengan variasi 0-0.8 V pada waktu 800 detik untuk pengukuran ekstrak temu lawak 2.5% (b/v) pada pH
6.0 9
5 Reaksi oksidasi dan reduksi kurkumin (Manaina et al. 2012) 10 6 Kurva hubungan antara arus analit dengan potensial deposisi 10 7 Pengaruh waktu deposisi emas dengan potensial 0.5 V pada EPK
untuk pengukuran ekstrak temu lawak 2.5% (b/v) pada pH 6.0 11 8 Pengaruh pH bufer terhadap ekstrak temu lawak 2.5% (b/v)
menggunakan EPK termodifikasi nanopartikel emas 12 9 Pengaruh konsentrasi ekstrak temu lawak pada pH 6.0 dengan
menggunakan EPK termodifikasi nanopartikel emas 13 10 Kurva hubungan antara konsentrasi ekstrak temu lawak (%b/v)
dengan intensitas arus (µA) 14
DAFTAR LAMPIRAN
1 Diagram alir penelitian 17
2 Data kadar air temu lawak 18
3 Data rendemen ekstrak kasar temu lawak 18
4 Voltammogram K3[Fe(CN)6] 5 mM 19
5 Nilai arus blangko pada berbagai potensial deposisi, arus puncak
anodik, dan potensial 19
6 Nilai potensial deposisi, arus puncak anodik, dan potensial 20 7 Nilai waktu deposisi, arus puncak anodik, dan potensial 20
8 Nilai pH, arus puncak anodik, dan potensial 20
9 Nilai konsentrasi ekstrak temu lawak, arus puncak anodik, dan
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Temu lawak (Curcuma xanthorriza Roxb) adalah tanaman herbal yang masuk dalam temu-temuan. Tanaman ini merupakan salah satu tanaman obat unggulan Indonesia dan banyak dimanfaatkan di bidang kesehatan dan farmasi. Bagian dari tanaman temu lawak yang paling berkhasiat dan paling banyak dimanfaatkan adalah rimpangnya. Khasiat rimpang temu lawak, di antaranya memperbaiki nafsu makan, antioksidan, dan membantu menghambat pembekuan darah (BPOM 2005). Temu lawak mengandung senyawa golongan kurkuminoid, seperti kurkumin, demetoksikurkumin, dan bis-demetoksikurkumin (Cahyono et al. 2011), protein, pati, dan minyak atsiri (Rukmana 2004). Minyak atsiri temu
lawak terdiri atas kelompok senyawa terpenoida jenis monoterpena, seperti α -pinena, α-longipinena, dan kamfena; dan jenis seskuiterpena, seperti α-kurkumena, furanodiena, xantorizol, -elemena, -elemena, -farnesena, dan trans-kariofilena
(Sukrasno et al. 2012). Kurkumin dan xantorizol merupakan zat aktif yang
menyebabkan temu lawak sangat berkhasiat.
Zat aktif dalam tanaman temu lawak dapat diekstraksi menggunakan pelarut polar atau nonpolar dengan cara maserasi dalam selang waktu tertentu. Zat yang telah diekstraksi kemudian dapat diukur menggunakan berbagai instrumen, seperti spektrofotometer ultraviolet-tampak, inframerah transformasi fourier, dan kromatografi gas spektrometri massa (Kusmiyati et al. 2011). Namun, pengukuran
menggunakan instrumen tersebut memiliki berbagai kelemahan, seperti preparasi sampel yang cukup rumit dan membutuhkan biaya yang cukup tinggi. Metode lain yang dapat digunakan untuk mendeteksi zat aktif dalam tanaman adalah menggunakan teknik voltammetri. Teknik voltammetri memiliki beberapa keunggulan, seperti preparasi sampel sederhana, waktu analisis relatif singkat, limit deteksi rendah, dan mudah digunakan (Saryati dan Wardiyati 2007). Dalam teknik ini, salah satu elektrode kerja yang dapat digunakan untuk mendeteksi keberadaan analit adalah elektrode pasta karbon.
Elektrode pasta karbon (EPK) lazim digunakan dengan materi penyusun grafit dan minyak mineral. Elektrode pasta karbon dipilih menggantikan elektrode kerja merkuri yang kurang ramah lingkungan. Kelebihan penggunaan EPK adalah biaya bahan relatif murah, lembam, ramah lingkungan, dapat digunakan dalam berbagai aplikasi voltammetri, kisaran potensial yang cukup luas, dan mudah dimodifikasi. Modifikasi EPK dilakukan untuk menambah selektivitas, sensitivitas, stabilitas pengukuran elektrokimia, dan mengurangi kelemahan EPK yang kurang terkendali serta lebih lambat dalam pengumpulan ion bila dibandingkan dengan elektrode logam (Wang 2006). Modifikasi EPK telah berkembang cukup pesat dalam bidang elektrokimia. Misalnya, EPK dapat dimodifikasi dengan nanopartikel emas dan ferosena untuk mendeteksi senyawa morfina (Atta et al. 2012).
2
nanopartikel emas telah banyak dilakukan untuk mendeteksi senyawa organik, seperti xantina dan hipoxantina (Çubukçu et al. 2007), asetaminofen dan atenolol (Behpour et al. 2010), dopamin (Atta et al. 2010), dan morfin (Nada et al. 2012),
Deteksi senyawa organik seperti asetaminofen dapat dilakukan oleh nanopartikel emas karena asetaminofen bersifat elektrooksidatif sehingga akan terjadi reaksi oksidasi-reduksi dengan nanopartikel emas.
Elektrode pasta karbon termodifikasi nanopartikel emas dapat mendeteksi senyawa organik sehingga diharapkan ekstrak aktif temu lawak yang mengandung senyawa-senyawa organik aktif, seperti kurkumin yang memiliki gugus –OH yang dapat dioksidasi, dapat dideteksi. Zat aktif ini kemudian dapat dideteksi dengan metode yang lebih sederhana, biaya yang relatif lebih murah, preparasi yang tidak rumit, waktu analisis lebih singkat, dan penggunaan bahan yang lebih ramah lingkungan bila dibandingkan dengan analisis menggunakan instrumen, seperti spektrofotometer ultraviolet-tampak, inframerah transformasi fourier, dan kromatografi gas spektrometri massa.
O OH
H3CO
HO OH
OCH3
Gambar 1 Struktur kimia kurkumin
Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan mendeteksi zat aktif dalam ekstrak temu lawak menggunakan EPK termodifikasi nanopartikel emas dan menguji kinerjanya menggunakan teknik voltammetri.
METODE
Alat dan Bahan
Alat-alat yang digunakan adalah kompartemen elektrode, alu dan lumpang, mikropipet, penguap putar, cawan porselen, oven, eksikator, kertas minyak, alat-alat kaca, serta seperangkat alat-alat potensiostat/galvanostat eDAQ, dan komputer yang telah dilengkapi program pengolah data Echem v.2.1.0 dan Origin Pro 70.
3
Prosedur Penelitian
Prosedur penelitian ini secara umum dibagi menjadi 3 tahap utama, yaitu pembuatan ekstrak kasar temu lawak, pembuatan EPK termodifikasi nanopartikel emas, dan pengujian elektrode menggunakan teknik voltammetri siklik. Ekstraksi zat aktif dari temu lawak diawali dengan menentukan kadar air dari sampel temu lawak, selanjutnya ekstrak kasar temu lawak disiapkan dengan cara maserasi dengan pelarut etanol dan diuji fitokimianya. EPK termodifikasi nanopartikel emas dibuat dengan cara elektrolisis larutan HAuCl4, lalu diuji menggunakan teknik voltammetri siklik dengan parameter pengaruh potensial deposisi, waktu deposisi, pH bufer, dan konsentrasi ekstrak temu lawak. Diagram alir penelitian terlampir pada Lampiran 1.
Kadar Air (AOAC 2005)
Sebanyak 2 g sampel simplisia temu lawak dimasukkan ke dalam cawan porselen yang telah diketahui bobotnya. Sampel kemudian dipanaskan dalam oven selama 3 jam pada suhu 105 °C. Cawan porselen berisi sampel didinginkan dalam eksikator dan ditimbang bobotnya. Kadar air ditentukan sebanyak 3 kali ulangan menggunakan Persamaan 1.
Keterangan:
bobot temu lawak awal (g) bobot temu lawak kering (g)
Pembuatan Ekstrak Kasar Temu lawak
Sampel simplisia temu lawak sebanyak 250 g dimaserasi dengan pelarut etanol 70% (v/v) (1:5) selama 24 jam. Maserat dipisahkan dan proses diulang 2 kali dengan pelarut yang sama. Selanjutnya semua maserat dikumpulkan dan disaring dengan kertas saring. Maserat dipekatkan dengan penguap putar dan diperoleh ekstrak kasar temu lawak (Nurcholis et al. 2012 dengan modifikasi).
Uji Fitokimia (Marlinda et al. 2012)
Uji alkaloid. Sebanyak 1 g sampel ditambahkan 2.5 mL amonia dan 2.5 mL kloroform. Selanjutnya larutan disaring ke dalam tabung reaksi dan filtrat ditambahkan 5 tetes H2SO4 2 N. Campuran dikocok dan dibiarkan beberapa menit sampai terbentuk dua lapisan. Lapisan atas dipindahkan ke dalam 3 tabung reaksi masing-masing sebanyak 1 mL, lalu ditambahkan beberapa tetes pereaksi Mayer, Wagner, dan Dragendorff. Terbentuknya endapan menunjukkan bahwa sampel tersebut mengandung alkaloid, pereaksi Mayer memberikan endapan putih, pereaksi Wagner memberikan endapan cokelat, dan pereaksi Dragendorff memberikan endapan jingga.
Uji triterpenoid dan steroid. Sebanyak 50˗ 100 mg sampel ditambahkan
4
terbentuknya warna merah, jingga, atau ungu, sedangkan steroid ditunjukkan dengan terbentuknya warna biru.
Uji tanin. Sampel sebanyak 20 mg ditambahkan etanol sampai sampel
terendam semuanya. Kemudian ditambahkan 2˗ 3 tetes larutan FeCl3 1%. Hasil positif ditunjukkan dengan terbentuknya warna hitam kebiruan atau hijau.
Uji flavonoid. Sebanyak 200 mg sampel diekstraksi dengan 5 mL etanol
dan dipanaskan selama 5 menit di dalam tabung reaksi. Kemudian ditambahkan beberapa tetes HCl pekat dan 0.2 g bubuk Mg. Hasil positif ditunjukkan dengan timbulnya warna merah tua selama 3 menit.
Uji saponin. Sebanyak 0.5 g sampel dimasukkan ke dalam tabung reaksi,
ditambahkan akuades hingga terendam, dan dididihkan selama 2-3 menit. Setelah didinginkan, larutan dikocok kuat-kuat. Hasil positif ditunjukkan dengan terbentuknya buih yang stabil.
Pembuatan EPK Termodifikasi Nanopartikel Emas dan Uji Kinerjanya secara Voltammetri Siklik
Sebanyak 100 mg serbuk grafit dicampurkan dengan 20 µL parafin cair. Setelah terbentuk pasta homogen, pasta dipadatkan pada badan elektrode dan permukaannya dihaluskan dengan kertas minyak hingga halus (Qiong et al. 2003).
EPK yang telah dibuat kemudian dimasukkan ke dalam larutan HAuCl4 6 mM yang sebelumnya telah dilarutkan dalam KNO3 0.1 M menggunakan akuabides. Potensial konstan sebesar 0.5 V vs Ag/AgCl dialirkan selama 800 detik. EPK yang telah dimodifikasi dengan nanopartikel emas selanjutnya dicuci dengan akuabides dan dikeringkan hati-hati dengan kertas tanpa menyentuh permukaan elektrode serta dibiarkan mengering selama 10 menit sebelum digunakan (Atta et al. 2010 dengan modifikasi). Respons elektrode diamati dalam sampel ekstrak
temu lawak yang dilarutkan dalam bufer asetat 0.5 M pH 6.0 dengan teknik voltammetri siklik dengan laju pemayaran 100 mV/detik pada selang potensial -0.5–1.0 V (Taufik 2013 dengan modifikasi).
Pengaruh Potensial Deposisi
Arus puncak yang diperoleh dari pengukuran dengan EPK termodifikasi nanopartikel emas dengan waktu deposisi emas 800 detik, dibandingkan untuk ragam, potensial deposisi sebesar 0, 0.2, 0.5, dan 0.8 V. EPK termodifikasi nanopartikel emas kemudian diamati responsnya dalam larutan ekstrak temu lawak 2.5% (b/v) dalam pelarut bufer asetat 0.5 M pH 6.0 menggunakan teknik voltammetri siklik dengan laju pemayaran 100 mV/detik pada selang potensial -0.5–1.0 V (Taufik 2013 dengan modifikasi).
Pengaruh Waktu Deposisi
5
Pengaruh pH Bufer
Ekstrak kasar temu lawak dibuat dalam konsentrasi 2.5% (b/v) sebanyak 3 kali dengan cara memipet 12.5 mL larutan induk 5% (b/v) ke dalam labu takar 25 mL, kemudian dilarutkan masing-masing dengan bufer asetat 0.5 M pH 4.3, 6.0, dan 7.3 hingga permukaan larutan berhimpit dengan tanda tera, lalu dihomogenkan. Ekstrak dengan variasi pH bufer ini selanjutnya diuji secara elektrokimia menggunakan teknik voltammetri siklik dengan laju pemayaran 100 mV/detik pada selang potensial -0.5–1.0 V (Taufik 2013 dengan modifikasi). EPK termodifikasi nanopartikel emas digunakan sebagai elektrode kerja dengan potensial dan waktu deposisi emas masing-masing sebesar 0.5 V dan 800 detik.
Pengaruh Konsentrasi Ekstrak Temu lawak
Larutan induk ekstrak temu lawak 5% (b/v) dibuat dengan menimbang ekstrak temu lawak yang telah dipekatkan sebanyak 5 g dan dilarutkan dalam etanol 96% hingga volume 100 mL. Selanjutnya dibuat ragam konsentrasi ekstrak temu lawak dari larutan induk sebesar 0.5, 1.5, 2.5 dan 3.5% (b/v) dengan menggunakan pelarut bufer asetat 0.5 M pH 6.0 (Kumar et al. 2012 dengan
modifikasi). Ekstrak dengan ragam konsentrasi ini selanjutnya digunakan sebagai sampel yang akan diuji secara elektrokimia menggunakan teknik voltammetri siklik dengan laju pemayaran 100 mV/detik pada selang potensial -0.5–1.0 V (Taufik 2013 dengan modifikasi). Arus yang dihasilkan pada setiap konsentrasi diamati menggunakan EPK termodifikasi emas dengan potensial dan waktu deposisi masing-masing sebesar 0.5 V dan 800 detik.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Preparasi Ekstrak Temu lawak dan Kadar Air
Temu lawak (Curcuma xanthorriza Roxb) adalah tanaman herbal yang banyak dimanfaatkan sebagai bahan baku pada pembuatan obat tradisional. Bagian dari temu lawak yang paling banyak dimanfaatkan adalah rimpangnya. Hal ini karena zat-zat aktif dalam rimpang temu lawak memiliki berbagai khasiat untuk menyembuhkan berbagai penyakit. Zat-zat aktif dalam temu lawak dapat diekstraksi dengan cara maserasi menggunakan pelarut etanol 70% (1:5) selama 24 jam dan dilakukan tiga kali ulangan. Etanol dipilih sebagai pelarut karena menghasilkan rendemen tertinggi (Hayani 2006). Persentase rendemen temu lawak diperoleh sebesar 16.50% (Lampiran 4) dengan kadar air sebesar 15.48% (Lampiran 2).
6
Kadar air yang diperoleh menunjukkan temu lawak tidak dapat disimpan dalam waktu yang cukup lama karena memiliki kadar air >10%.
Pengaruh Potensial Deposisi
Ekstrak temu lawak mengandung zat aktif yang dapat dideteksi secara voltammetri siklik menggunakan EPK sebagai elektrode kerja. Pembuatan EPK dilakukan dengan cara mencampurkan serbuk grafit dan minyak parafin kemudian diaduk hingga membentuk pasta. Pasta karbon dimasukkan ke dalam badan electrode, dipadatkan, dan diampelas dengan kertas minyak agar permukaannya rata. EPK yang telah dibuat sebelum digunakan untuk mendeksi analit, perlu dilakukan karakterisasi terlebih dahulu menggunakan K3[Fe(CN)6] 5 mM yang telah dilarutkan dalam larutan elektrolit KCl 0.1 M. Hal ini dilakukan untuk mengetahui kelayakan EPK yang telah dibuat untuk digunakan sebagai elektrode kerja pada pengukuran analit. Jika puncak oksidasi dan reduksi yang dihasilkan pada K3[Fe(CN)6] baik, maka EPK dapat digunakan untuk pengukuran selanjutnya. Potensial anodik dan katodik yang dihasilkan oleh K3[Fe(CN)6] adalah 0.4620 V dan 0.1940 V. Voltammogram siklik K3[Fe(CN)6] dalam KCl dapat dilihat pada Lampiran 5.
EPK yang telah dikarakterisasi kemudian digunakan untuk mendeteksi analit berupa ekstrak temu lawak. Pembuatan larutan ekstrak temu lawak dilakukan dengan cara melarutkan ekstrak pekat temu lawak dalam etanol 96% dan bufer asetat 0.5 M pH 6.0 sebagai larutan elektrolit. Larutan elektrolit berfungsi untuk menghantarkan arus listrik. Blangko pada percobaan adalah campuran dari etanol dan bufer asetat 0.5 M pH 6.0 (1:1). Blangko yang digunakan sebaiknya tidak menghasilkan arus latar yang dapat memengaruhi pengukuran analit. Analit kemudian diukur secara voltammetri siklik menggunakan EPK sebagai elektrode kerja, Ag/AgCl sebagai elektrode pembanding, dan platina sebagai elektrode pembantu. EPK yang digunakan, yaitu EPK termodifikasi maupun tidak termodifikasi nanopartikel emas untuk selanjutnya diamati dan dibandingkan arus puncak tertinggi yang dihasilkan.
Modifikasi nanopartikel emas pada permukaan EPK dilakukan dengan cara elektrodeposisi. Elektrodeposisi merupakan proses pengendapan logam menggunakan arus listrik. Salah satu aplikasi elektrodeposisi ini adalah proses pelapisan logam (elektroplating) (Marwati 2013). Logam yang digunakan dalam penelitian ini adalah larutan emas (HAuCl4) yang dilarutkan dalam larutan elektrolit KNO3. Menurut Etesami et al. (2011), ukuran partikel emas yang dihasilkan dari proses elektrodeposisi pada permukaan grafit pensil adalah kurang dari 100 nm. Proses deposisi atau pelapisan emas pada permukaan EPK menggunakan potensial dan waktu tertentu. EPK yang telah dideposisi digunakan untuk mendeteksi blangko dan ekstrak temu lawak 2.5% (b/v).
7 reduksi terbaik dihasilkan pada potensial 0.5 V. Hal ini karena pada potensial tersebut, emas yang berada di permukaan elektrode jumlahnya lebih banyak bila dibandingkan dengan potensial lainnya sehingga semakin banyak pula emas yang mengalami reaksi reduksi dan menghasilkan intensitas arus tertinggi. Pada potensial 0 V, intensitas arus rendah karena tidak adanya gaya elektrostatik sehingga emas tidak terdeposisi optimum pada permukaan elektrode. Pada potensial 0.8 V, intensitas arus yang dihasilkan lebih rendah bila dibandingkan dengan 0.5 V. Hal ini mungkin terjadi karena adanya persaingan reduksi antara ion Au3+ menjadi Au, dengan reduksi ion H+ dari HAuCl4 menjadi H2 yang dapat menutupi permukaan elektrode sehingga tidak banyak partikel emas yang menempel di permukaan elektrode. Dari hasil tersebut, maka potensial deposisi 0.5 V digunakan seterusnya pada penelitian ini.
-0,6 -0,4 -0,2 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2
Gambar 2 Voltammogram siklik blangko menggunakan EPK termodifikasi nanopartikel emas pada berbagai potensial
8
-0,6 -0,4 -0,2 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2
-60 -40 -20 0 20 40 60 80 100
I
(µ
A)
E (V) vs Ag/AgCl
EPK tidak termodifikasi deteksi blangko EPK termodifikasi deteksi blangko
EPK termodifikasi deteksi ekstrak temulawak
Gambar 3 Voltammogram siklik blangko dan ekstrak temu lawak 2.5% (b/v) menggunakan EPK tidak termodifikasi dan termodifikasi nanopartikel emas
9
Gambar 4 Pengaruh potensial deposisi emas dengan variasi 0-0.8 V pada waktu 800 detik untuk pengukuran ekstrak temu lawak 2.5% (b/v) pada pH 6.0
Arus puncak anodik zat aktif pada ekstrak temu lawak menggunakan EPK tak termodifikasi menghasilkan arus puncak terendah bila dibandingkan dengan EPK termodifikasi nanopartikel emas dengan berbagai potensial deposisi. Penggunaan nanopartikel emas ini dapat meningkatkan sensitivitas (Atta et al.
2010) pengukuran zat aktif dalam larutan ekstrak temu lawak. Pada Gambar 4, arus puncak anodik tertinggi analit diperoleh pada potensial 0.5 V sehingga pengukuran analit dilakukan pada potensial tersebut.
10
Gambar 5 Reaksi oksidasi dan reduksi kurkumin (Manaina et al. 2012)
Peengaruh pemberian potensial deposisi terhadap nilai arus ditunjukkan pada Gambar 6. Deposisi dengan potensial 0 V (tidak diberi potensial) menghasilkan arus puncak terendah bila dibandingkan dengan perlakukan pemberian potensial. Tidak adanya pemberian arus menyebabkan tidak adanya gaya elektrostatik sehingga pelapisan nanopartikel emas pada permukaan EPK tidak maksimal dan hanya sedikit jumlah partikel emas yang teradsorpsi sehingga menyebabkan interaksi dengan analit pun rendah. Pemberian potensial terlalu positif (0.8 V) menyebabkan arus turun cukup signifikan. Selain itu, pemberian potensial 0.2 V menghasilkan arus yang lebih rendah bila dibandingkan dengan 0.5 V. Hal ini memungkinkan terjadinya persaingan reduksi antara ion Au3+ menjadi Au, dengan reduksi ion H+ dari HAuCl4 menjadi H2 yang dapat menutupi permukaan elektrode sehingga interaksi nanopartikel emas dengan analit tidak maksimal yang menyebabkan arus oksidasi menurun.
Gambar 6 Kurva hubungan antara arus analit dengan potensial deposisi
0 10 20 30 40 50 60 70
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1
I
(µ
A)
11
Pengaruh Waktu Deposisi
Zat aktif dalam ekstrak temu lawak dapat dideteksi menggunakan EPK temodifikasi nanopartikel emas dimana larutan emas yang telah dilarutkan dalam larutan elektrolit KNO3 dideposisi pada potensial dan waktu optimum, yaitu 0.5V dan 800 detik. Waktu deposisi ini dipilih karena menghasilkan arus optimum pada pengukuran ekstrak temu lawak dengan konsentrasi 2.5% (b/v). Waktu deposisi divariasikan dengan kisaran 0-800 detik. Gambar 7 menunjukkan peningkatan arus puncak anodik terjadi seiring meningkatnya waktu deposisi. Hal ini karena semakin meningkatnya waktu deposisi, maka semakin banyak pula nanopartikel emas yang teradsorpsi pada permukaan EPK sehingga semakin banyak nanopartikel emas yang berinteraksi dengan analit, yaitu zat aktif pada ekstrak temu lawak. Waktu deposisi dapat memengaruhi ukuran nanopartikel yang dihasilkan pada permukaan elektrode. Tidak hanya itu, faktor lain yang memengaruhi ukuran nanopartikel ialah kecepatan pemayaran, kisaran potensial, dan konsentrasi larutan emas yang digunakan (Etesami et al. 2011)
-0,6 -0,4 -0,2 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2
-60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120
I
(µ
A)
E (V) vs Ag/AgCl
0 detik 100 detik 400 detik 800 detik
12
Pengaruh pH Bufer
Bufer asetat 0.5 M merupakan larutan elektrolit yang digunakan pada pengukuran ekstrak temu lawak secara voltammetri siklik. Nilai pH bufer divariasikan dengan kisaran 4.3-7.3 untuk mengetahui kondisi optimum pengukuran ekstrak temu lawak ini. Pengukuran menggunakan EPK termodifikasi nanopartikel emas dengan potensial dan waktu deposisi optimum yang telah didapatkan, yaitu sebesar masing-masing 0.5 V dan 800 detik. Gambar 8 menunjukkan arus oksidasi maksimum diperoleh pada bufer pH 6.0. Pada pH 4.3, terjadi pergeseran potensial lebih negatif dan penurunan intensitas arus, sedangkan pada pH yang lebih tinggi, respon yang dihasilkan menunjukkan pergeseran potensial lebih positif dan penurunan intensitas arus pula bila dibandingkan dengan pH 6.0.
Pergeseran potensial ke arah positif dan nilai arus katodik meningkat seiring meningkatnya nilai pH bufer, kecuali pada pH 7.3. Hal ini menunjukkan adanya aktivitas elektrokatalitik oksidasi zat aktif temu lawak pada permukaan EPK yang telah dimodifikasi oleh nanopartikel emas ini bergantung pada pH. Perubahan nilai potensial dan arus pada variasi nilai bufer pH ini diduga melibatkan proton (Atta et al. 2010) ataupun proton dan elektron (Mahanthesha et al. 2009) pada
13
Pengaruh Konsentrasi Ekstrak Temu lawak
Ekstrak kasar temu lawak dibuat variasi konsentrasi dari 0.5-3.5% (b/v) dalam bufer asetat 0.5 M pH 6.0 dan diamati pengaruhnya terhadap arus yang dihasilkan menggunakan EPK yang telah dilakukan deposisi emas dengan potensial 0.5 V dan waktu deposisi 800 detik. Gambar 9 menunjukkan bahwa terjadi peningkatan arus seiring meningkatnya konsentrasi analit. Hal ini karena semakin tinggi konsentrasi analit, maka arus difusi akan semakin tinggi. Besarnya arus difusi ini berbanding lurus dengan konsentrasi analit dalam suatu larutan.
-0,6 -0,4 -0,2 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2
-60 -40 -20 0 20 40 60 80 100
I
(µ
A)
E (V) vs Ag/AgCl
0.5% 1.5% 2.5% 3.5%
Gambar 9 Pengaruh konsentrasi ekstrak temu lawak pada pH 6.0 dengan menggunakan EPK termodifikasi nanopartikel emas
14
Gambar 10 Kurva hubungan antara konsentrasi ekstrak temu lawak (%b/v) dengan intensitas arus (µA)
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Deteksi zat aktif dalam ekstrak temu lawak dapat dilakukan secara voltammetri siklik menggunakan elektrode kerja berupa elektrode pasta karbon termodifikasi nanopartikel emas. Kondisi optimum pengukuran analit dilakukan dalam etanol dan larutan elektrolit bufer asetat 0.5 M pH 6.0. Selain itu, kondisi optimum deposisi emas pada permukaan elektrode diperoleh pada potensial 0.5 V dengan waktu 800 detik. Pengukuran zat aktif pada ekstrak temu lawak hanya menunjukkan puncak anodik atau oksidasi. Intensitas arus puncak terjadi peningkatan pada elektrode termodifikasi nanopartikel emas bila dibandingkan dengan elektrode yang tidak termodifikasi sebesar dua kali lipat. Pengaruh konsentrasi ekstrak temu lawak dengan selang 0.5-3.5% (b/v) terhadap arus puncak anodik menghasilkan koefisien determinasi sebesar 0.9630.
Saran
Perlu dilakukan analisis jenis larutan elektrolit lainnya selain bufer asetat, seperti larutan elektrolit bersifat asam atau basa yang diharapkan menghasilkan respon arus puncak yang lebih tinggi terhadap analit. Sebelum dilakukan pengukuran, larutan analit dipastikan tidak mengendap sehingga tidak menghasilkan galat dalam pengukuran.
y = 12.11x + 25.74 R² = 0.9630
0 10 20 30 40 50 60 70 80
0 1 2 3 4
I
(µ
A)
15
DAFTAR PUSTAKA
[AOAC] Association of Official Analytical Chemist. 2006. Official Methods of AOAC International. Edisi ke-14. Arlington (US): Association of Official Analytical Chemist.
[BPOM] Badan Pengawas Obat dan Makanan Republik Indonesia. 2005. Gerakan nasional minum temu lawak. Jakarta: Info POM 6(6):1-12.
Atta NF, Galal A, Abu-Attia FM, Azab SM. 2010. Carbon paste gold nanoparticles sensor for the selective determination of dopamine in bufered solutions. Journal of The Electrochemical Society:157(9):F116-F123.
Atta NF, Galal A, A Anwar, Wassel, Ibrahim AH. 2012. Sensitive electrochemical determination of morphine using gold nanoparticles–ferrocene modified carbon paste electrode. International Journal of Electrochemical Science
7:10501-10518.
Behpour M, Ghoreishi SM, Honarmand E. 2010. A gold nanoparticle-modified carbon paste electrode as a sensor for simultaneous determination of acetaminophen and atenolol. International Journal of Electrochemical Science 5:1922-1933.
Cahyono B, Huda MDK, Limantara L. 2011. Pengaruh proses pengeringan rimpang temu lawak (Curcuma xanthorriza Roxb) terhadap kandungan dan komposisi kurkuminoid. Reaktor 13(3):165-171.
Çubukçu M, Timur S, Anik Ü. 2007. Examination of performance of glassy
carbon paste electrode modified with gold nanoparticle and xanthine oxidase for xanthine and hypoxanthine detection. Talanta 74:434-439. doi:10.1016/j.talanta.2007.07.039.
Departemen Kesehatan Republik Indonesia. 1995. Materia Medika Indonesia Jilid
VI. Jakarta(ID): Departemen Kesehatan Republik Indonesia.
Etesami M, Karoonian FS, Mohamed N. 2011. Electrochemical deposition of gold nanoparticles on pencil graphite by fast scan cyclic voltammetry. Journal of the Chinese Chemical Society 58:688-693.
Hayani E. 2006. Analisis kandungan kimia rimpang temu lawak. Temu Teknis Nasional Tenaga Fungsional Pertanian.Bogor (ID): Pusat Penelitian dan
Pengembangan Peternakan.
Kumar Y, Garg A, Pandey R. 2012. Polarographic reduction of curcumin at dropping mercury electrode. International Journal of Pharmacy and Pharmaceutical Sciences ISSN-0975-1491 4(2):314-318.
Kusmiyati, Aznam N, Handayani S. 2011. Isolasi dan identifikasi zat aktif ekstrak metanol rimpang kunyit putih (Curcuma mangga val) fraksi etil asetat.
Jurnal Ilmiah Kefarmasian 1(2):1-10.
Mhanthesha KR, Swamy BE, Chandra U, Bodke YD, Pai KVK, Sherigara BS. 2009. Cyclic voltammetric investigations of alizarin at carbon paste electrode using surfactants. International Journal of Electrochemical Science 4:1237-1247.
16
Marlinda M, Sangi MS, dan Wuntu AD. Analisis senyawa metabolit sekunder dan uji toksisitas ekstrak etanol biji buah alpukat (Persea americana Mill.).
Jurnal Mipa Usrat online 1(1): 24-28.
Marwati S. 2013. Pengaruh agen pereduksi dalam proses elektrodeposisi terhadap kualitas deposit Cu dan Ag. Prosiding Seminar Nasional Penelitian Pendidikan dan Penerapan MIPA 18 Mei 2013. Yogyakarta: FMIPA Jurusan Pendidikan Kimia Universitas Negeri Yogyakarta.
Nada FA, Galal A, Wassel AA, Ibrahim AH. 2012. Sensitive electrochemical determination of morphine using gold nanoparticles–ferrocene modified carbon paste electrode. International Journal of Electrochemical Science
7:10501-10518.
Nurcholis W, Ambarsari L, Sari NLPEK, Darusman LK. 2012. Curcuminoid contents, antioxidant and anti-inflammatory activities of Curcuma canthorrhiza RoxB, and Curcuma domestica Val. Promising lines from
Sukabumi-Indonesia. Prosiding Seminar Nasional Kimia Unesa Surabaya
ISBN:978-979-028-550-7:C-284-292.
Qiong H, Junjie F, Segshui H. 2003. Voltammetric method based on an ion pairing reaction for the determination of trace amount of iodide at carbon paste electrode. Anal Sci. 19:681-686.
Rukmana R. 2004. Temu-temuan. Yogyakarta (ID): Kanisius.
Saryati dan Wardiyati S. 2007. Aplikasi voltammetri untuk penentuan logam berat dalam bahan lingkungan. Jurnal Sains Materi Indonesia ISSN:
1411-1098 265 – 270.
Sukrasno, Kartika, Fidrianny I, Elfahmi, Anam K. 2012. Influence of storage on the volatile oil content of Curcuma rhizome. Research Journal of Medicinal Plant :1-7.
Suratman A, Buchari, Noviandri I, Gandasasmita S. 2004. Study of electropolimerization processes of pyrrole by cyclic voltammetric technique.
International Journal of Chemistry 4(2):117-124.
Taufik M. 2013. Elektrode pasta karbon termodifikasi kuersetin untuk analisis ion tembaga (II) secara voltammetri [skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor.
17 deposisi larutan HAuCl4 dalam KNO3
EPK termodifikasi nanopartikel emas
18
Lampiran 2 Data kadar air temu lawak
Ulangan Bobot cawan kosong (g)
Bobot temu lawak (g)
Bobot cawan + temu lawak
kering (g)
Bobot temu lawak kering
(g)
Kadar air (%)
1 4.6424 2.0001 6.3336 1.6912 15.44
2 4.4172 2.0009 6.1103 1.6931 15.38
3 4.2800 2.0005 5.9682 1.8820 15.61
Contoh perhitungan:
Bobot temu lawak kering = (bobot cawan + temu lawak kering) – bobot cawan kosong
= 6.3336 – 4.6424 g = 1.6912 g
(b/b)
Lampiran 3 Data rendemen ekstrak kasar temu lawak
Ulangan
Bobot sampel awal (g)
Kadar air
(%) ekstrak (g) Bobot Rendemen (%b/b)
1 1.0009 15.48 0.1411 16.67
2 1.0004 15.48 0.1380 16.32
3 1.0007 15.48 0.1396 16.51
Contoh perhitungan:
19 Lanjutan Lampiran 3
(b/b)
Lampiran 4 Voltammogram K3[Fe(CN)6] 5 mM
-0,6 -0,4 -0,2 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2
-20 -10 0 10 20
I
(µ
A)
E (V) vs Ag/AgCl
I anodik (µA) E anodik (V) I katodik (µA) E katodik (V)
19.70 0.4620 -20.60 0.1940
Lampiran 5 Nilai arus blangko pada berbagai potensial deposisi, arus puncak anodik, dan potensial
Potensial Deposisi (V) I (µA) E (V)
0 -9.40 0.3860
0.2 -31.48 0.3960
0.5 -34.93 0.3960
20
Lampiran 6 Nilai potensial deposisi, arus puncak anodik, dan potensial
Potensial Deposisi (V) I (µA) E (V) EPK tidak termodifikasi 26.50 0.5670
0 29.93 0.6140
0.2 40.24 0.6120
0.5 60.03 0.6320
0.8 37.17 0.6460
Lampiran 7 Nilai waktu deposisi, arus puncak anodik, dan potensial
Waktu (detik) I (µA) E (V)
0 29.93 0.6140
100 55.13 0.5110
400 59.05 0.6420
800 60.03 0.6320
Lampiran 8 Nilai pH, arus puncak anodik, dan potensial
pH I (µA) E (V)
4.3 37.75 0.5180
6.0 60.03 0.6320
7.3 49.08 0.7320
Lampiran 9 Nilai konsentrasi ekstrak temu lawak, arus puncak anodik, dan potensial
Konsentrasi (%b/v) I (µA) E (V)
0.5 32.37 0.6420
1.5 41.05 0.6320
2.5 60.03 0.6320
21
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Banda Aceh pada tanggal 26 September 1991 dari ayah Ayub Hidayat dan ibu Lusiana Dewi. Penulis adalah putri kedua dari tiga bersaudara. Penulis lulus dari SMK Analis Kimia Bogor pada tahun 2010 dan di tahun yang sama penulis lulus seleksi masuk Institut Pertanian Bogor (IPB) melalui jalur tes tulis Ujian Talenta Mandiri (UTM) dan diterima di Departemen Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam.
