KAJIAN SIFAT OPTIS PADA GLUKOSA DARAH
Skripsi
Diajukan untuk Memenuhi Persyaratan Memperoleh
Gelar Sarjana Sains (S.Si)
Oleh
QOLBY SABRINA
107097002859
PROGRAM STUDI FISIKA
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SYARIF
HIDAYATULLAH
JAKARTA
KAJIAN SIFAT OPTIS PADA GLUKOSA DARAH
Skripsi
Diajukan kepada Fakultas Sains dan Teknologi
untuk Memenuhi Persyaratan Memperoleh
Gelar Sarjana Sains (S.Si)
oleh
Qolby Sabrina
NIM : 107097002859
Menyetujui
Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II
Elvan Yuniarti, M.Si Sitti Ahmiatri, M.Si
NIP. 150408697 NIP. 1977704162005012
Mengetahui
Ketua Program Studi Fisika
Drs. Sutrisno, M.Si
LEMBAR PERNYATAAN
DENGAN INI SAYA MENYATAKAN BAHWA SKRIPSI INI BENAR HASIL
KARYA SENDIRI YANG BELUM PERNAH DIAJUKAN SEBAGAI SKRIPSI
ATAU KARYA ILMIAH PADA PERGURUAN TINGGI ATAU LEMBAGA
MANAPUN.
Jakarta, Juni 2011
Qolby Sabrina
i
ABSTRAK
Telah dilakukan pengkajian sifat optis glukosa darah menggunakan sample
darah manusia dengan konsentrasi 99 mg/dl, 108 mg/dl,dan 136 mg/dl glukosa
didalam darah. Pengamatan sifat optis panjang gelombang pada absorbansi
maksimum dan transmitansi maksimum suatu sample darah menggunakan
Spektroskopi FTIR dan Spektroskopi UV-Vis, pada spectrum FTIR sample darah
berada dalam range bilangan gelombang 4000-450 cm-1.Serapan absorbansi maksimum spectrum FTIR pada bilangan gelombang 3413.65 cm-1,3432.03 cm-1 dan 3465.17 cm-1 mengindikasikan kehadiran gugus fungsi O-H dan vibrasi regangan O-H, sedangkan transmitansi maksimum spectrum FTIR pada bilangan
gelombang 1080-870 cm-1 mengindikasikan adanya gugus C-O dan C-H tanpa vibrasi. Pada hasil spektroskopi UV-Vis sinar yang mengalami absorbansi
maksimum adalah visible (warna biru) pada range panjang gelombang 435-436
nm. Data hasil spektum digunakan sebagai referensi pengembangan sensor gula
darah untuk mendeteksi kadar gula dalam darah sehingga dapat membantu
mengobati penderita penyakit Diabetes Mellitus.
Kata kunci : panjang gelombang, bilangan gelombang, absorbansi, transmitansi,
ii
ABSTRACT
Assessment has been carried out the optical characteristic of blood glucose using human blood samples with concentration of 99 mg/dl, 108 mg/dl and 136 mg/dl glucose in the blood. Wavelength observations of the optical characteristic at the maximum absorbance abd transmittance maximum spectroscopy a blood sample using FTIR and UV-Vis, on FTIR spectra of blood samples in range 4000-450 cm-1 wave numbers. Maximum absorbance FTIR absorption spectrum at wave numbers 3413.65 cm-1,3432.03 cm-1 and 3465.17 cm-1indicate the presence of functional groups and vibrational strain O-H, while the maximum transmittance FTIR spectra at wave numbers 1080-870 cm-1 indicates a functional group C-O and C-H without any vibration. On the results of UV-Vis Spectroscopy of light having the maximum absorbance is visible light (blue) in the wavelength range of 435-436 nm.The spectrum is used as a reference the development of sensors for detecting blood glucose level, wich could have treat disease Diabetes Mellitus.
iii
KATA PENGATAR
Alhamdulillah, puja dan puji hanyalah milik Allah SWT rabb semesta
alam, rasa syukur tak berhingga untuk curahan segala nikmat yang tiada henti
mengalir kepada umat-Nya khususnya penulis, sehingga penulis dapat
menyelesaikan tugas akhir ini. Shalawat serta salam semoga selalu menyelimuti
Rasulullah tercinta selaku suri tauladan terbaik sebagai pemberi kabar gembira
untuk umatnya juga kepada para sahabat, keluarga serta pengikutnya hingga akhir
zaman.
Dengan selesainya penulisan tugas akhir ini, penulis menyampaikan rasa
terima kasih kepada:
1 Kedua orang tua penulis, terimakasih untuk seluruh curahan kasih sayang
yang tulus. Dukungan materi dan moril sehingga penulis tetap optimis dan
terus semangat
2 Bapak DR. Syopiansyah Jaya Putra, M.Sis selaku Dekan Fakultas Sains dan
Teknologi, Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatulah Jakarta
3 Bapak Sutrisno, M.si selaku ketua program studi fisika Fakultas Sains dan
Teknologi Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah Jakarta.
4 Ibu Elvan Yuniarti, M.si selaku pembimbing pertama, atas waktu yang
diluangkan, ilmu yang diberikan dan atas kesabarannya dalam membimbing
iv
5 Ibu Siti ahmiatri, M.si selaku pembimbing kedua yang dengan sabar
meluangkan waktunya untuk memberikan petunjuk tentang apa yang penulis
perlukan untuk menyelesaikan tugas akhir ini.
6 Sahabat-sahabat terbaik kostan Al – Barkah 3 yang senantiasa memberikan
semangatnya kepada penulis. Selalu ada dalam suka maupun duka.
7 Seluruh sahabat tercinta Fisika angkatan 2007 (all instru’07: omi,des3,oz,mba
ana,hescul,opik,asa,bdai,pangky) yang telah melewatkan bersama-sama masa
kuliah yang penuh kenangan.
8 Terima kasih tak terhingga untuk para donor darah yang telah bersedia
mendonorkan darahnya untuk dijadikan study penelitian (ka fatimah
FKIK’06, ka nur FKIK’06, ka ida, sri)
9 Dan semua pihak yang belum disebutkan diatas, yang telah membantu
terlaksananya pembuatan tugas akhir ini.
Penulis berharap tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi penulis dan juga pembaca,
tidak lupa penulis mohon maaf yang sebesar-besarnya atas segala kekurangan
yang ada pada tugas akhir ini. Terima kasih
Jakarta, 23 Mei 2011
v
DAFTAR ISI
ABSTRAK i
ABSTRACT ii
KATA PENGANTAR iii
DAFTAR ISI v
DAFTAR GAMBAR vii
DAFTAR TABEL x
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang 1
1.2. Rumusan Masalah 3
1.3. Batasan Masalah 4
1.4. Tujuan Penelitian 4
1.5. Manfaat Penelitian 4
1.6. Sistematika Penelitian 5
BAB II LANDASAN TEORI
2.1. Definisi Gula Darah 6
2.2. Definisi Penyakit Diabetes Mellitus 7
2.3. Spektroskopi FTIR (Fast Fourier Transform) 10
2.4. Spektroskopi UV-Vis (Ultra Violet-Visible) 23
2.5. Proses Fezze Draying (Pengeringan Beku) 27
BAB III METODE PENELITIAN
vi
3.2. Metode Pengambilan Data 32
3.2.1 Spektroskopi FTIR 32
3.2.2 Spektoskopi UV-Vis 36
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Hasil Spektroskopi FTIR 43
4.2. Hasil Spektroskopi UV-Vis 48
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan 55
5.2 Saran 57
DAFTAR PUSTAKA 58
vii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Struktur Molekul Glukosa 7
Gambar 2.2 Berkas Radiasi Elektromagnetik 11
Gambar 2.3 Daerah Spektrum Elektromagnetik 13
Gambar 2.4 Perumpaan Senyawa 13
Gambar 2.5 Vibrasi Regangan (a) Regangan Simetri (b) Regangan
Asimetri 17
Gambar 2.6 Vibrasi Bengkokan (a)Vibrasi Goyangan (b)Vibrasi
Guntingan (c)Vibrasi Kibasan (d)Vibrasi Pelintiran 18
Gambar 2.7 Sistem Optic Spektrofotometer FTIR 21
Gambar 2.8 Diagram Skematis Spectrometer UV-Vis 23
Gambar 2.9 Kurva Hubungan Tekanan dan Suhu pada Sifat
Termodinamika Air 28
Gambar 3.1 Penampang Spektroskopi FTIR (a) tampak depan
(b) tampak atas 32
Gambar 3.2 Penambang Lumping Agate dan Spatula 33
Gambar 3.3 Penampang Handy Press 33
Gambar 3.4 Disc Holder (a)penampang disc holder (b) Tempat
pemasangan disc holder pada spektroskopi FTIR 34
Gambar 3.5 Botol serbuk Kbr dan sample darah setelah mengalami
viii
Gambar 3.6 Freeze draying (a)Tabung freeze (b)Tutup tabung freeze
(c) Vacum tube (d) screen control 35
Gambar 3.7 Spektoskopi UV-Vis (a)penampang spektoskopi UV-Vis
(b) Tempat kuvet dalam spektroskopi Uv-Vis 37
Gambar 3.8 Bahan uji spektoskopi UV-Vis(a)Sample darah dengan
berbagai konsentrasi (b)Memasukkan sample darah ke
dalam kuvet (c)Sample darah dalam kuvet (d)Meletakkan
kuvet berisi sample darah kedalam spektroskopi Uv-vis 38
Gambar 3.9 Flowchart Penelitian 40
Gambar 3.10 Flowcart pengambilan data Spektroskopi UV-Vis 41
Gambar 3.11 Flowcart pengambilan data Spektroskopi FTIR 42
Gambar 4.1 Spectra FTIR 3 sample darah dengan kadar glukosa 99, 108,
136 mg/dl 43
Gambar 4.2 Grafik hubungan linear absorbansi max terhadap perubahan
konsentrasi 45
Gambar 4.3 Grafik hubungan linear transmitansi max terhadap perubahan
konsentrasi 46
Gambar 4.4 Spektra absorpsi 3 sample darah dengan kadar glukosa
berbeda (90 ,108 ,136 mg/dl) dalam air ; b=1cm;garis yang
paling bawah merupakan blanko yang terdiri atas air saja 48
Gambar 4.5 Grafik hubungan linear absorbansi max terhadap perubahan
ix
Gambar 4.6 Grafik hubungan linear transmitansi max terhadap perubahan
konsentrasi 50
Gambar 4.6 Grafik hubungan linear antara absorbansi max pada tiap
x
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Kadar glukosa darah sewaktu dan puasa sebagai patokan
penyaring dan diagnosis Diabetes Mellitus(DM) dalam
satuan mg/dl 8
Tabel 2.2 Kisaran panjang gelombang, frekuensi, dan spectrum
Elektromagnetik 12
Tabel 2.3 Vibrasi Suatu Gugus Fungsi 19
Tabel 2.4 Serapan khas beberapa gugus fungsi 22
Tabel 4.1 Hasi Spektroskopi FTIR (a)Nilai Absorbansi dan panjang
gelombang spektrum FTIR (b)Nilai Absorbansi maksimum
dan Transmitansi maksimum pada tiap konsentrasi 45
Tabel 4.2 Hasi Spektroskopi UV-Vis (a)Nilai Absorbansi dan panjang
gelombang spektrum UV-Vis (b)Nilai Absorbansi maksimum
[image:13.595.113.506.172.564.2]xi
NOTASI
E = Energi, Joule
h = Tetapan Plank ; 6,6262 x 10-34 J.s c = Kecepatan cahaya ; 3,0 x 1010 cm/detik
n = indeks bias (dalam keadaan vakum harga n = 1)
λλλλ
= panjang gelombang ; cmυυυυ
= frekwensi ; Hertzc = kecepatan cahaya : 3,0 x 1010 cm/detik k = tetapan gaya atau kuat ikat, dyne/cm
µ = massa tereduksi
m = massa atom, gram
ε koefisien ekstingsi molar, yang khas untuk zat terlarut pda kondisi pengukuran. c adalah konsentrasi larutan (mol dm-3)
d adalah tebal kuvet (cm)
I0 dan I adalah intensitas cahaya setelah melewati pelarut murni dan larutan. I/I0 juga disebut dengan transmitans ( T )
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Maha kuasa Allah SWT, rabb semesta alam yang telah menciptakan
manusia bukan tanpa tujuan atau sekedar untuk bermain-main saja dan demi
kesia-siaan. Allah ta’ala berfirman (yang artinya), “Apakah kalian mengira
bahwasanya Kami menciptakan kalian dengan sia-sia dan kalian tidak akan
dikembalikan kepada Kami? Maha tinggi Allah Raja Yang Maha benar. Tiada sesembahan yang benar kecuali Dia, Rabb Yang memiliki Arsy yang mulia.” (QS.
al-Mu’minun: 115-116). “Tidaklah Kami menciptakan langit dan bumi serta
segala sesuatu yang ada di antara keduanya ini untuk kesia-siaan. Itu adalah persangkaan orang-orang kafir saja, maka celakalah orang-orang kafir itu karena mereka akan masuk ke dalam neraka.” (QS. Shaad: 27). Melalui
pedoman hidup Al Qur’an seharusnya dapat membuat manusia menyadari bahwa
semua yang Allah ciptakan dalam tubuh manusia tidak ada yang sia-sia, termasuk
tiap ml darah yang Allah atur agar tetap mengalir dalam tubuh supaya manusia
pandai bersyukur dengan nikmat kehidupan. Tiap ml darah yang tak
henti-hentinya mengalir dalam tubuh manusia memiliki banyak kandungan didalamya,
karena darah memiliki fungsi sebagai alat transportasi zat dan oksigen yang
dibutuhkan oleh sel-sel tubuh. Kandungan yang ada pada tiap ml darah harus tetap
2 kandungan glukosa dalam darah. Kandungan glukosa dalam darah harus dijaga
berada dalam range ukuran normal bila tidak ingin tubuh dikategorikan terserang
penyakit gangguan glukosa dalam darah (Diabetes Mellitus), ataupun
penyakit-penyakit lainnya.
Saat ini terdapat sekitar 28513 orang terkena diabetes pada populasi orang
dewasa di seluruh dunia. Federasi Diabetes Internasional memperkirakan Jumlah
penderita diabetes akan meningkat hingga 438 juta orang di seluruh dunia pada
2030. Dari Jumlah tersebut, diperkirakan 60 persen berada di Asia. Pada tahun
2010, hampir 4 juta orang dalam kelompok 20-79 tahun meninggal karena
diabetes dan komplikasi. Dan sekitar 50 persen dari penderita diabetes meninggal
karena penyakit kardiovaskuler, dan Iebih dari 8 persen meninggal karena gagal
ginjal. Diabetes terutama yang tidak terkontrol, dikaitkan erat dengan peningkatan
resiko penyakit jantung. Jumlah penderita diabetes melitus di Indonesia
meningkat sejak 2000. Pada 2030 jumlahnya diperkirakan mencapai 21,3 juta
orang pada tahun 2000 jumlah penderita diabetes melitus di Tanah Air mencapai
8,4 juta orang. Setiap tahun jumlahnya terus bertambah, sehingga dia
memperkirakan pada 2013 akan mencapai 21,3 juta orang.1
Diabetes merupakan satu keadaan dimana tahap gula didalam darah adalah
tinggi dari normal. Untuk itu sangat diperlukan pengontrolan kadar glukosa dalam
darah bagi penderita diabetes, hal ini menjadi kendala tersendiri karena
pemeriksaan uji kadar gukosa dalam darah di laboratorium membutuhkan biaya
yang tidak murah. Untuk itu sangatlah diperlukan alat pengontrol gula darah yang
3 dapat dimiliki dan digunakan sendiri (Self Monitoring Blood Glucose) dengan
harga yang murah serta praktis dalam penggunaannya.
Saat ini alat pengontrol gula darah sudah ada yang digital, akan tetapi alat
ini masih memiliki kelemahan karena masih bersifat kurang stabil, sensor
memiliki efek samping, dan belum dapat dipakai secara berulang dalam jangka
waktu yang lama. Oleh karena itu diperlukan referensi mengenai sifat optis
glukosa darah, untuk dapat digunakan dalam menentukan sensor yang tepat
sehingga kemungkinan eror hasil pembacaan sensor pada alat pengontrol gula
darah dapat dikurangi. Hasil penelitian ini juga dapat dimanfaatkan sebagai data
acuan pembuatan alat pengukur glukosa secara non-invasive (tanpa melukai),
yaitu mendeteksi kadar glukosa dalam darah tanpa jarum suntik yang saat ini
sedang ramai dikembangkan, alat seperti ini akan lebih banyak digunakan oleh
penderita diabetes karena pemakaiannya yang tidak menimbulkan rasa sakit
akibat bekas luka tusukan jarum suntik.
1.2
Rumusan Masalah
Apakah sifat optis dapat diketahui dengan menentukan intensitas serta
panjang gelombang yang memiliki nilai absorbansi maksimum (Amaks) pada berkas sample glukosa darah?
1.3
Batasan Masalah
Penelitian ini dibatasi oleh sample glukosa dan metode yang digunakan.
Sample senyawa yang dipakai dalam penelitian ini adalah sample darah manusia
dalam tiga kondisi kadar glukosa yang berbeda-beda yaitu 99 mg/dl,108 mg/dl
4 penggunaan alat spektroskopi UV-Visible dengan daerah sinar Ultra violet berada
pada range panjang gelombang (200-400nm), sedangkan untuk sinar tampak
berada pada range (400-750 nm)2 dan penggunaan alat spektroskopi FTIR dengan range absorpsi untuk daerah infra merah pertengahan (2,5-50µm) 3.
1.4
Tujuan Penelitian
Penilitian ini bertujuan untuk mengetahui karakteristik gula darah terhadap
sifat optiknya. Sifat optik yang dimaksud yaitu panjang gelombang absorpsi
maksimum dan trasnmitansi maksimum yang berhasil ditangkap oleh
spektroskopi UV-Vis dan Spektroskopi FTIR. Penilitian ini juga bertujuan untuk
mengetahui hubungan Absorbansi maksimum dan transmitansi maksimum
terhadap perubahan tingkat konsentrasi sample.
1.5
Manfaat Penelitian
Penelitian ini diharapkan bermanfaat sebagai data referensi sifat optis dari
senyawa glukosa untuk mendesain sensor glukosa pada alat pengukur gula darah
pribadi (Self Monitoring Blood Glucose) yang praktis, ekonomis bahkan tanpa
harus melukai tubuh (non-ivasive).
1.6
Sistematika Penelitian
Sistematika penulisan dalam penelitian yang dilakukan dalam tugas akhir
ini adalah sebagai berikut :
2
Sandra Hermanto,Teknik analisa spektroskopi, spektroskopi serapan molekul UV-Vis. 3
5 BAB 1 : PENDAHULUAN
Pada bab ini akan diterangkan secara singkat mengenai latar belakang, tujuan,
manfaat, permasalahan, batasan masalah dan sistematika penulisan.
BAB II : LANDASAN TEORI
Dijelaskan mengenai teori-teori yang berkaitan dengan bahasan tugas akhir ini
seperti definisi gula darah, definisi DM (Diabetes mellitus) spektroskopi
UV-Visible, spektroskopi FTIR (Fourier Transform Infra Red), proses freeze draying.
BAB III : METODE PENELITIAN
Pada bab ini dijelaskan tentang waktu dan tempat penelitian, metode pengambilan
data (yang mencangkup pengambilan sample darah, menguji kandungan glukosa
dalam darah, pengambilan data dengan spektoskopi FTIR, memproses darah
dengan freeze draying, serta pengambilan data dengan spektroskopi UV- Vis).
BAB IV : HASIL DAN PEMBAHASAN
Membahas tentang hasil dan pembahasan dari spektrum yang telah direkam dari
hasil kerja alat spektroskopi FTIR dan UV-Vis.
BAB V : KESIMPULAN DAN SARAN
Bab ini membahas tentang kesimpulan yang diambil dari hasil analisa serta
6
BAB II
LANDASAN TEORI
2.1
Definisi Gula Darah
Dalam ilmu kedokteran, gula darah adalah istilah yang mengacu pada
kadar glukosa di dalam darah. Konsentrasi gula darah, atau kadar glukosa serum,
diatur dengan ketat di dalam tubuh. Glukosa yang dialirkan melalui darah adalah
sumber utama energi untuk sel-sel tubuh. Umumnya kadar gula darah bertahan
pada batas-batas yang sempit sepanjang hari: 4-8 mmol/l (70-150 mg/dl). Kadar
ini meningkat setelah makan dan biasanya berada pada level terendah pada pagi
hari, sebelum orang makan. Kadar glukosa dipengaruhi oleh faktor endogen dan
eksogen. Faktor endogen yaitu humoral factor seperti hormon insulin, glucagon,
kortisol. Faktor eksogen antara lain jumlah dan jenis makanan yang dikonsumsi
serta aktivitas fisik yang dilakukan. 4
Nama lain dari gula darah adalah glucose, sedangkan rumus senyawa
kimianya adalah C6H12O6 dan memiliki berat molekul 180 g/mol. Kandungan gula darah manusia (70-100 ml tiap 100 ml darah). Berikut adalah struktur glukosa
darah:
4
7 Gambar 2.1 Struktur molekul glukosa5
Kadar gula dalam darah dapat diukur dengan pengukuran kadar gula
standard menggunakan bahan plasma darah yang berasal dari pembuluh vena.
Plasma darah adalah bagian cair dari darah. Intinya adalah darah yang sudah
tidak mengandung bahan-bahan padat lagi seperti sel darah merah hematokrit dan
yang lainnya. Pada alat pengukur gula darah portable yang banyak terdapat di
pasaran, metode mendapatkan plasma dari darah dengan melakukan penyaringan
darah yang diambil yang dilakukan oleh strip tempat menaruh sediaan darah yang
diambil. Kemudian darah pada strip terdeteksi oleh sensor glukosa yang terdapat
pada alat pengukur gula darah digital tersebut. Pengukuran kadar gula darah
sebaiknya dilakukan sesegera mungkin setelah darah diambil dari vena.
Pengukuran darah vena dan kapiler pada saat puasa memberikan hasil yang
identik pada saat puasa tetapi tidak untuk pengukuran 2 jam setelah makan
dimana hasil dari darah kapiler menunjukkan nilai yang lebih tinggi.5
5
8 Tabel 2.1 Kadar glukosa darah sewaktu dan puasa sebagai patokan penyaring dan diagnosis Diabetes Mellitus(DM) dalam satuan mg/dl.6
2.2
Definisi Penyakit
Diabetes Mellitus
Diabetes Mellitus (DM) merupakan salah satu masalah kesehatan yang
berdampak pada produktivitas dan dapat menurunkan sumber daya manusia.
Penyakit ini tidak hanya berpengaruh secara individu, tetapi sistem kesehatan
suatu negara. Walaupun belum ada survei nasional, sejalan dengan perubahan
gaya hidup termasuk pola makan masyarakat Indonesia diperkirakan penderita
DM ini semakin meningkat, terutama pada kelompok umur dewasa ke atas pada
seluruh status sosial ekonomi. Saat ini upaya penanggulangan penyakit DM belum
menempati skala prioritas utama dalam pelayanan kesehatan, walaupun diketahui
dampak negatif yang ditimbulkannya cukup besar antara lain komplikasi kronik
pada penyakit jantung kronis, hipertensi, otak, system saraf, hati, mata dan ginjal.
6
Jurnal Diabtes Mellitus media Litbang kesehatan volume XIV no.3 Th 2004
Sampel darah Bukan DM Belum pasti DM
DM
Kadar glukosa darah sewaktu:
Plasma vena <110 110-199 >200
Darah kapiler <90 90-199 >200
Kadar glukosa darah puasa:
Plasma vena <110 110-125 >126
9 DM merupakan salah satu penyakit degeratif, dimana terjadi gangguan
metabolisme karbohidrat, lemak dan protein serta ditandai dengan tingginya kadar
gula dalam darah (hiperglikemia) dan dalam urin (glukosuria). DM atau kencing
manis adalah suatu penyakit yang disebabkan oleh karena peningkatan kadar gula
dalam darah (hiperglikemi) akibat kekurangan hormon insulin baik absolut
maupun relatif. Absolut berarti tidak ada insulin sama sekali sedangkan relatif
berarti jumlahnya cukup/memang sedikit tinggi atau daya kerjanya kurang.
Hormon Insulin dibuat dalam pancreas. Ada 2 macam type DM :
1. DM type I. atau disebut DM yang tergantung pada insulin.
DM ini disebabkan akibat kekurangan insulin dalam darah yang terjadi
karena kerusakan dari sel beta pancreas. Gejala yang menonjol adalah
terjadinya sering kencing (terutama malam hari), sering lapar dan sering
haus, sebagian besar penderita DM type ini berat badannya normal atau
kurus. Biasanya terjadi pada usia muda dan memerlukan insulin seumur
hidup.
2. DM type II atau disebut DM yang tak tergantung pada insulin.
DM ini disebabkan insulin yang ada tidak dapat bekerja dengan baik,
kadar insulin dapat normal, rendah atau bahkan bahkan meningkat tetapi
fungsi insulin untuk metabolisme glukosa tidak ada/kurang. Akibatnya
glukosa dalam darah tetap tinggi sehingga terjadi hiperglikemia, 75% dari
penderita DM type II dengan obesitas atau ada sangat kegemukan dan
biasanya diketahui DM setelah usia 30 tahun. Kegemukan atau obesitas
10 DM, selain obat-obatan anti diabetes, perlu ditunjang dengan terapi diit
untuk menurunkan kadar gula darah serta mencegah
komplikasi-komplikasi yang lain.
Gejala klinis yang khas pada DM yaitu “Triaspoli” polidipsi (banyak
minum), poli phagia (banyak makan) & poliuri (banyak kencing), disamping
disertai dengan keluhan sering kesemutan terutama pada jari-jari tangan, badan
terasa lemas, gatal-gatal dan bila ada luka sukar sembuh. Kadang-kadang BB
menurun secara drastis. Untuk mengetahui apakah seorang menderita DM yaitu
dengan memeriksakan kadar gula darah. Kadar gula darah normal adalah :
Pada saat : Puasa (nuchter) : 80 - < 110 mg/dl
Setelah makan : 110 - < 160 gr/dl.7
2.3
Spektroskopi FTIR (
Fourier Transform Infra Red
)
Cahaya yang dapat dilihat melalui pengelihatan manusia terdiri dari
gelombang elektromagnetik dengan frekuensi yang berbeda-beda, setiap frekuensi
tersebut bisa dilihat sebagai warna yang berbeda. Radiasi infra-merah juga
merupakan gelombang dengan frekuensi yang berkesinambungan, hanya saja
karena keterbatasan mata manusia, terkadang tidak dapat terlihat.
Jika suatu senyawa organik disinari dengan infra-merah yang mempunyai
frekuensi tertentu, maka akan didapat beberapa frekuensi yang diserap oleh
senyawa tersebut. Sebuah alat pendetektor yang diletakkan disisi lain senyawa
tersebut akan menunjukkan bahwa beberapa frekuensi melewati senyawa tersebut
tanpa diserap sama sekali, tetapi frekuensi lainnya banyak yang diserap. Berapa
7
11
banyak frekuensi tertentu yang melewati senyawa tersebut diukur sebagai
presentasi transmitasi (percentage transmittance). 8
Pada spektro IR meskipun bisa digunakan untuk analisa kuantitatif, namun
biasanya lebih kepada analisa kualitatif. Umumnya spektro IR digunakan untuk
mengidentifikasi gugus fungsi pada suatu senyawa, terutama senyawa organik.
Setiap serapan pada panjang gelombang tertentu menggambarkan adanya suatu
gugus fungsi spesifik.
Spektrofotometri Infra Red atau Infra Merah merupakan suatu metode
yang mengamati interaksi molekul dengan radiasi elektromagnetik yang berada
pada daerah panjang gelombang 0,75 – 1.000 µm atau pada Bilangan Gelombang
13.000 – 10 cm-1. Radiasi elektromagnetik dikemukakan pertama kali oleh James
Clark Maxwell, yang menyatakan bahwa cahaya secara fisis merupakan
gelombang elektromagnetik, artinya mempunyai vektor listrik dan vektor
[image:25.595.108.510.393.646.2]magnetik yang keduanya saling tegak lurus dengan arah rambatan.
Gambar 2.2 Berkas Radiasi Elektromagnetik
8
12
Saat ini telah dikenal berbagai macam gelombang elektromagnetik dengan
rentang panjang gelombang tertentu. Spektrum elektromagnetik merupakan
kumpulan spektrum dari berbagai panjang gelombang. Berdasarkan pembagian
daerah panjang gelombang pada Tabel 2.2, sinar infra merah dibagi atas tiga
daerah, yaitu:
a. Daerah Infra Merah dekat.
b. Daerah Infra Merah pertengahan.
[image:26.595.110.515.186.649.2]c. Daerah infra merah jauh.
Tabel 2.2 Kisaran panjang gelombang,frekuensi,dan spectrum elektromagnetik9
Spektrum Panjang Gelombang Frekuensi,Hz Bilangan Gelombang, cm-1 Satuan
Umum Meter
Sinar-X 10-12 – 10-8 1020 –1016
Ultra Ungu Jauh
10-200
nm 10-12 – 2x10-7 1016 –1015
Ultra Ungu Dekat
200-400
nm 2x10-7 – 4,0x10-7 1015 – 7,5x1014
Sinar
Tampak 400-750 4,0x10-7 – 7,5x10-7 7,5x1014 –4x1014 25000 – 13000
Infra Merah Dekat
0,75-2,5
µm 7,5x10-7 –2,5x10-5 4x1014 –1,2x1014 13000 – 4000
Infra Merah Pertengahan
2,5-50
µm 2,5x10-5 –5,0x10-5 1,2x1014 – 6x1012 4000 – 200
Infra Merah Jauh
50-1000
µm 5,0x10-5 –1x10-3 6x1012– 1011 200 – 10
Gelombang Mikro
0,1-100
cm 1x 10-3 – 1 1011 – 108 10 – 10-2
Gelombang Radio
1-1000
m 1 – 103 108 –105
9
13
Gambar 2.3 Daerah Spektrum Elektromagnetik
Dari pembagian daerah spektrum elektromagnetik tersebut diatas, daerah
panjang gelombang yang digunakan pada alat spektrofotometer infra merah
adalah pada daerah infra merah pertengahan, yaitu pada panjang gelombang 2,5 –
50 µm atau pada bilangan gelombang 4.000 – 200 cm-1. Satuan yang sering digunakan dalam spektrofotometri infra merah adalah Bilangan Gelombang ( )
atau disebut juga sebagai Kaiser.
Dasar Spektroskopi Infra Merah dikemukakan oleh Hooke dan didasarkan
atas senyawa yang terdiri atas dua atom atau diatom yang digambarkan dengan
dua buah bola yang saling terikat oleh pegas seperti tampak pada gambar dibawah
ini. Jika pegas direntangkan atau ditekan pada jarak keseimbangan tersebut maka
energi potensial dari sistim tersebut akan naik.10
Gambar 2.4 Perumpaan senyawa
10
14 Setiap senyawa pada keadaan tertentu telah mempunyai tiga macam gerak,
yaitu :
1. Gerak Translasi, yaitu perpindahan dari satu titik ke titik lain.
2. Gerak Rotasi, yaitu berputar pada porosnya, dan
3. Gerak Vibrasi, yaitu bergetar pada tempatnya.
Bila ikatan bergetar, maka energi vibrasi secara terus menerus dan secara
periodik berubah dari energi kinetik ke energi potensial dan sebaiknya. Jumlah
energi total adalah sebanding dengan frekwensi vibrasi dan tetapan gaya ( k ) dari
pegas dan massa ( m1 dan m2 ) dari dua atom yang terikat. Energi yang dimiliki
oleh sinar infra merah hanya cukup kuat untuk mengadakan perubahan vibrasi.
Panjang gelombang atau bilangan gelombang dan kecepatan cahaya dihubungkan
dengan frekwensi melalui bersamaan berikut :
………... (2.1)
Energi yang timbul juga berbanding lurus dengan frekwesi dan
digambarkan dengan persamaan Max Plank :
……… (2.2)
sehingga :
15 dimana :
E = Energi, Joule
h = Tetapan Plank ; 6,6262 x 10-34 J.s c = Kecepatan cahaya ; 3,0 x 1010 cm/detik
n = indeks bias (dalam keadaan vakum harga n = 1)
λλλλ
= panjang gelombang ; cmυυυυ
= frekwensi ; HertzDalam spektroskopi infra merah panjang gelombang dan bilangan
gelombang adalah nilai yang digunakan untuk menunjukkan posisi dalam
spektrum serapan. Panjang gelombang biasanya diukur dalam mikron atau mikro
meter ( µm ). Sedangkan bilangan gelombang ( ) adalah frekwensi dibagi
dengan kecepatan cahaya, yaitu kebalikan dari panjang gelombang dalam satuan
cm-1. Persamaan dari hubungan kedua hal tersebut diatas adalah :
………. (2.4)
Posisi pita serapan dapat diprediksi berdasarkan teori mekanikal tentang
osilator harmoni, yaitu diturunkan dari hukum Hooke tentang pegas sederhana
yang bergetar, yaitu :
……… (2.5)
16
……… (2.6)
Keterangan :
c = kecepatan cahaya : 3,0 x 1010 cm/detik k = tetapan gaya atau kuat ikat, dyne/cm
µ = massa tereduksi
m = massa atom, gram
Setiap molekul memiliki harga energi yang tertentu. Bila suatu senyawa
menyerap energi dari sinar infra merah, maka tingkatan energi di dalam molekul
itu akan tereksitasi ke tingkatan energi yang lebih tinggi. Sesuai dengan tingkatan
energi yang diserap, maka yang akan terjadi pada molekul itu adalah perubahan
energi vibrasi yang diikuti dengan perubahan energi rotasi.11
Atom-atom di dalam molekul tidak dalam keadaan diam, tetapi biasanya
terjadi peristiwa vibrasi. Hal ini bergantung pada atom-atom dan kekuatan ikatan
yang menghubungkannya. Vibrasi molekul sangat khas untuk suatu molekul
tertentu dan biasanya disebut vibrasi finger print. Vibrasi molekul dapat
digolongkan atas dua golongan besar, yaitu :
1. Vibrasi Regangan (Streching)
2. Vibrasi Bengkokan (Bending)
11 Silverstein, R.M. (1991). spectrometric identification of organic compound. John wiley & Sons,
17 Dalam vibrasi ini atom bergerak terus sepanjang ikatan yang
menghubungkannya sehingga akan terjadi perubahan jarak antara keduanya,
walaupun sudut ikatan tidak berubah. Vibrasi regangan ada dua macam, yaitu:
1. Regangan Simetri, unit struktur bergerak bersamaan dan searah dalam satu
bidang datar.
2. Regangan Asimetri, unit struktur bergerak bersamaan dan tidak searah
tetapi masih dalam satu bidang datar.
[image:31.595.108.506.193.520.2](a) (b)
Gambar 2.5 Vibrasi Regangan (a) Regangan Simetri (b) Regangan Asimetri
Jika sistem tiga atom merupakan bagian dari sebuah molekul yang lebih
besar, maka dapat menimbulkan vibrasi bengkokan atau vibrasi deformasi yang
mempengaruhi osilasi atom atau molekul secara keseluruhan. Vibrasi bengkokan
ini terbagi menjadi empat jenis, yaitu :
1. Vibrasi Goyangan (Rocking), unit struktur bergerak mengayun asimetri
tetapi masih dalam bidang datar.
2. Vibrasi Guntingan (Scissoring), unit struktur bergerak mengayun simetri
18 3. Vibrasi Kibasan (Wagging), unit struktur bergerak mengibas keluar dari
bidang datar.
4. Vibrasi Pelintiran (Twisting), unit struktur berputar mengelilingi ikatan
yang menghubungkan dengan molekul induk dan berada di dalam bidang
datar.
[image:32.595.116.509.188.513.2]
(a) (b) (c) (d)
Gambar 2.6 Vibrasi Bengkokan (a)Vibrasi Goyangan (b)Vibrasi Guntingan
(c)Vibrasi Kibasan (d)Vibrasi Pelintiran
Para ahli kimia telah memetakan ribuan spektrum infra merah dan
menentukan panjang gelombang absorbsi masing-masing gugus fungsi. Vibrasi
suatu gugus fungsi spesifik pada bilangan gelombang tertentu. Dari Tabel 2.3
diketahui bahwa vibrasi bengkokan C–H dari metilena dalam cincin siklo pentana
berada pada daerah bilangan gelombang 1455 cm-1. Artinya jika suatu senyawa spektrum senyawa X menunjukkan pita absorbsi pada bilangan gelombang
tersebut tersebut maka dapat disimpulkan bahwa senyawa X tersebut mengandung
19 Tabel 2.3 Vibrasi Suatu Gugus Fungsi12
Vibrasi yang digunakan untuk identifikasi adalah vibrasi bengkokan,
khususnya goyangan (rocking), yaitu yang berada di daerah bilangan gelombang
2000 – 400 cm-1. Karena di daerah antara 4000 – 2000 cm-1 merupakan daerah yang khusus yang berguna untuk identifkasi gugus fungsional. Daerah ini
menunjukkan absorbsi yang disebabkan oleh vibrasi regangan. Sedangkan daerah
12 Silverstein, R.M. (1991). spectrometric identification of organic compound. John wiley & Sons,
Inc
Frekuensi (cm-1) Golongan Jenis Vibrasi
3400 Metilena Vibrasi regangan O-H
2962 Metil Vibrasi regangan asimetris dari ikatan C-H 2926 Metilena Vibrasi regangan asimetris dari ikatan C-H 2890 -CH Tersier Vibrasi regangan dari ikatan C-H
2872 Metil Vibrasi regangan simetris dari ikatan C-H 2853 Metilena Vibrasi regangan simetris dari ikatan C-H
1467 Metilena Vibrasi bengkokan C-H dari rantai metilena lurus 1460 Metil Vibrasi bengkokan asimetris dari ikatan C-H 1455 Metilena Vibrasi bengkokan C-H dari cincin siklo pentane 1452 Metilena Vibrasi bengkokan C-H dari cincin siklo heksana 1397
1370 Butil Tersier Vibrasi bengkokan simetris C-H dari metal 1385
1368
Iso propil dan
di-metil Vibrasi bengkokan simetris C-H dari metal 1378 Metil Vibrasi bengkokan simetris C-H
1350-1150 Metilena Vibrasi kibasan dan pelintiran C-H
1345 Iso propel
1305 Metilena Vibrasi kibasan C-H 1250
1210 Butil Tersier Vibrasi goyangan C-CH3 1170 Iso propil Vibrasi goyangan C-CH3 1141-1132 Metil dalam
normal parafin Vibrasi goyangan C-CH3
955 Iso propil Vibrasi C-C
930 Butil Tersier Vibrasi C-C
920 Iso propil Vibrasi C-C
835-739 Butil Tersier Vibrasi C-C
20 antara 2000 – 400 cm-1 seringkali sangat rumit, karena vibrasi regangan maupun bengkokan mengakibatkan absorbsi pada daerah tersebut.
Dalam daerah 2000 – 400 cm-1 tiap senyawa organik mempunyai absorbsi yang unik, sehingga daerah tersebut sering juga disebut sebagai daerah sidik jari
(fingerprint region). Meskipun pada daerah 4000 – 2000 cm-1 menunjukkan absorbsi yang sama, pada daerah 2000 – 400 cm-1 juga harus menunjukkan pola yang sama sehingga dapat disimpulkan bahwa dua senyawa adalah sama.
Prinsip kerja alat FTIR secara umum dapat digambarkan sebagai berikut:
sample discan, yang berarti sinar infra merah akan dilewatkan ke sampel.
Gelombang yang diteruskan oleh sample akan ditangkap oleh detector yang
terhubung ke komputer yang akan memberikan gambaran spectrum sample yang
diuji. Struktur kimia dan bentuk ikatan molekul serta gugus fungsi tertentu sample
yang diuji menjadi dasar bentuk spectrum yang akan diperoleh dari hasil analisa.
Sistem optik dari spektroskopi FTIR dilengkapi dengan cincin yang bergerak
tegak lurus dan cermin yang diam. System optic ini bekerja atas dasar fourier
transform interferometer. Ada tiga bagian utama dari interferometer yaitu cermin
diam (Fixed mirror),cermin bergerak (vibrated mirror) dan cermin penjatah sinar
(chopper mirror). Sinar dibagi menjadi 2 bagian. Bagian pertama dilewatkan pada
cermin diam (F) kemudian kembali, sedangkan bagian yang lain dilewatkan pada
cermin bergerak (M) dan kembali. Kedua berkas digabung kembali di (O)
kemudian dipancarkan ke sample dan kemudian dibaca oleh detector.
21 Gambar 2.7 Sistem optik spektrofotometer FTIR13
Detektor fotoconducing biasanya digunakan dalam FTIR. Tranduser
photoconducing terdiri dari film tipis bahan semi konduktor, seperti PbS atau
indium antimonid. Bahan tersebut di depositkan pada permukaan gelas yang
diberi penutup untuk melindungi dari udara. Adanya absorpsi IR akan
mempromosikan electron valensi non konduksi ketingkat konduksi yang lebih
tinggi, sehingga nilai tahanan turun dan voltase luar akan berkurang apabila
terjadi absorpsi radiasi.
Prinsip kerja alat FTIR dibandingkan dengan panjang gelombang sinar
ultraviolet dan tampak, panjang gelombang infra merah lebih panjang dan dengan
demikian energinya lebih rendah. Energi sinar inframerah akan berkaitan dengan
energi vibrasi molekul. Molekul akan dieksitasi sesuai dengan panjang gelombang
yang diserapnya. Vibrasi ulur dan tekuk adalah cara vibrasi yang dapat diekstitasi
13
22 oleh sinar dengan bilangan gelombang (jumlah gelombang per satuan panjang)
dalam rentang 1200-4000 cm-1. Hampir semua gugus fungsi organik memiliki bilangan gelombang serapan khas di daerah yang tertentu. Jadi daerah ini disebut
[image:36.595.112.516.198.523.2]daerah gugus fungsi dan absorpsinya disebut absorpsi khas.
Tabel 2.4 Serapan khas beberapa gugus fungsi.14
Gugus Jenis Senyawa Daerah Serapan (cm-1)
C−H Alkana 2850-2960, 1350-1470
C−H Alkena 3020-3080, 675-1000
C−H Aromatik 3000-3100, 675-870
C−H Alkuna 3300
C=C Alkena 1640-1680
C≡C Alkuna 2100-2260
C=C Aromatik (cincin) 1500-1600
C−H Alkana 2850-2960,1350-1470
C−O Alkohol,eter,asam karboksilat,ester 1080-1300 C=O Aldehyda,keton,asam karboksilat,ester 1690-1760
O−H Alkohol,fenol(monomer) 3610-3640
O−H Alkohol,fenol(ikatan H) 200-3600(lebar)
O−H Asam karboksilat 500-3000(lebar)
N−H Amina 3300-3500
C−N Amina 1180-1360
C≡N Nitril 2210-2260
−NO2 Nitro 1515-1560,1345-1385
Bilangan gelombang vibrasi ulur karbonil agak berbeda untuk aldehida,
keton dan asam karboksilat, yang menunjukkan bahwa analisis bilangan
gelombang karakteristik dengan teliti dapat memberikan informasi bagian struktur
molekulnya. Di Tabel 2.4 serapan khas beberapa gugus ditampilkan. Serapan khas
sungguh merupakan informasi yang kaya, tetapi harus diingat bahwa kekuatan
absorpsi tidak memberikan informasi kuantitatif. Dalam hal ini spektroskopi IR
memang bersifat kualitatif, berbeda dengan spektrokopi UV-VIS dan NMR.
14
23
2.4
Spektroskopi UV-Vis (Ultra Violet-Visible)Molekul-molekul dapat mengabsorbsi atau mentransmisi radiasi
gelombang elektromagnetik. Berkas cahaya putih adalah kombinasi semua
panjang gelombang spectrum tampak. Perbedaan warna yang terlihat sebenarnya
ditentukan dengan bagaimana gelombang cahaya tersebut diabsorpsi dan
ditransmisikan (dipantulkan) oleh objek atau suatu larutan.
Spektrofotometer digunakan untuk mengukur jumlah cahaya yang
diabsorpsi atau ditransmisi oleh molekul-molekul didalam larutan. Ketika panjang
gelombang cahaya ditransmisikan melalui larutan, sebagian energy cahaya
tersebut akan diserap (diabsorpsi). Besarnya kemampuan molekul-molekul zat
terlarut untuk mengabsorpsi cahaya pada panjang gelombang tertentu dikenal
dengan istilah absorbansi(A), yang setara dengan nilai konsentrasi larutan
tersebut dan panjang berkas cahaya yang dilalui (biasanya 1 cm dalam
spektrofotometer) ke suatu point dimana presentase jumlah cahaya yang
ditransmisikan/ diabsorpsi diukur dengan phototube.15
Sumber Lampu Monokromator Detektor
Wadah sampel Celah Celah
(Slit) (Slit) Computer and
[image:37.595.113.508.388.664.2]Chart recorder Gambar 2.8 Diagram Skematis Spectrometer UV-Vis16
15
Sandra Hermanto,Teknik analisa kromatografi spektroskopi,2009 16
24 Spektrometer yang sesuai untuk pengukuran didaerah spectrum ultraviolet
dan sinar tampak terdiri atas suatu system dalam jangkauan panjang gelombang
200-800 nm. Sebuah spektofotometer memiliki lima bagian penting, yaitu:
a) Sumber cahaya/ lampu,umumnya digunakan lampu deuterium (D2O) digunakan untuk daerah UV pada panjang gelombang dari 190-350 nm,
lampu deuterium mengandung gas deuterium pada kondisi tekanan
rendah dan dihubugkan dengan tegangan tinggi sehingga menghasilkan
spectrum kontinu yang merupakan spectrum UV, sementara lampu
halogen kuarsa atau lampu tungsten xenon (Auc) digunakan untuk daerah
visible (pada panjang gelombang antara 350-900 nm).
b) Monokromator, suatu alat yang berfungsi mengubah cahaya polikromatik
menjadi cahaya monokromatik, dengan mendispersikan sinar kedalam
komponen-komponen panjang gelombangnya yang selanjutnya akan
dipilih oleh celah (slit). Monokromator berputar sedemikian rupa
sehingga kisaran panjang gelombang dilewatkan pada sample sebagai
scan instrument melewati spektrum.
c) Optik-optik, dapat didesain untuk memecah sumber sinar sehingga sumber
sinar melewati 2 komartemen, dan sebakaimana spectrometer berkas
ganda (double beam), suatu larutan blanko dapat digunakan dalam suatu
kompartemen untuk mengoreksi pembacaan atau spectrum sampel. Yang
paling sering digunakan sebagai blanko dalam spectrometer adalah
25 d) Sel penyerap/ wadah pada sample, cell alam spektrofotometer disebut juga
dengan kuvet, dibuat sedemikian rupa sehingga jarak yang dilalui berkas
sinar adalah 1 cm
e) Photodetector, berfungsi untuk menguah energy cahaya menjadi energy
listrik.
f) Computer, untuk spektrofotometer modern biasanya dilengkapi dengan
computer sebagai Analyzer (pengolah data) dan perekam grafik.
Kalibrasi Instrumen
Spektrometer yang digunakan untuk pengukuran harus dikalibrasi dengan
baik terhadap skala panjang gelombang dan absorbansinya. Demikian juga untuk
kalibrasi suatu instrument dilakukan pengecekan terhadap resolusi spectrometer
(daya pisah spectrometer biasanya dikontrol dengan lebar celah) dan adanya
penyesatan sinar (stray radiation, adalah sinar yang sampai kedetektor akan tetapi
tidak melewati sample. Adanya sesatan sinar ini akan memberikan pembacaan
absorbansiyang rendah tetapi palsu terhadap suatu sample, karena seolah-olah
sample hanya menyerap sedikit sinar daripada yang seharusnya. Keadaan ini
menjadi lebih serius jika suatu sample mempunyai absorbansi >2)
Spektrofotometer UV-Vis biasanya bekerja pada daerah panjang
gelombang sekitar 200nm (pada ultra violet dekat) sampai sekitar 800nm (sinar
tampak). Umumnya spektroskopi dengan sinar ultraviolet (UV) dan sinar tampak
(VIS) dibahas bersama karena sering kedua pengukuran dilakukan pada waktu
yang sama. Karena spektroskopi UV-VIS berkaitan dengan proses berenergi
26 untuk molekul keseluruhan bukan bagian-bagian molekulnya. Metoda ini sangat
sensitif dan dengan demikian sangat cocok untuk tujuan analisis. Lebih lanjut,
spektroskopi UV-VIS sangat kuantitatif dan jumlah sinar yang diserap oleh
sampel diberikan oleh ungkapan hukum Lambert-Beer. Menurut hukum ini,
absorbansi larutan sampel sebanding dengan panjang lintasan cahaya d dan
konsentrasi larutannya c.
Hukum Lambert-Beer
log10 (I0/I) = εcd (2.7)
ε koefisien ekstingsi molar, yang khas untuk zat terlarut pda kondisi pengukuran. c adalah konsentrasi larutan (mol dm-3)
d adalah tebal kuvet (cm)
I0 dan I adalah intensitas cahaya setelah melewati pelarut murni dan larutan. I/I0 juga disebut dengan transmitans ( T )
A = ε c d (2.8)
A = log10 (I0/I) = εcd (2.9)
ε = (2.10) (2.10)
A adalah absorbansi
Dengan mengukur transmitansi larutan sampel, nilai konsentrasi dapat
ditentukan dengan menggunakan hukum Lambert-Beer. Konsentrasi dan panjang
larutan yang dilalui sinar menjadi pertimbangan dalam menghitung nilai
27 dibuat dengan ukuran yang sangat kecil, metoda ini khususnya sangat bermanfaat
untuk analisis lingkungan, dan khususnya cocok untuk pekerjaan di lapangan.
Hukum Lambert-Beer dipenuhi berapapun panjang gelombang sinar yang
diserap sampel. Panjang gelombang sinar yang diserap oleh sampel bergantung
pada struktur molekul sampelnya. Jadi spektrometri UV-VIS dapat digunakan
sebagai sarana penentuan struktur. Sejak 1876, kimiawan Swiss-Jerman Otto
Nikolaus Witt (1853-1915) mengusulkan teori empiris warna zat (yang ditentukan
oleh panjang gelombang sinar yang diserap) dan struktur bagian-bagiannya. 17
2.5
Proses
Freeze Draying
(pengeringan beku)
Pada prinsipnya pengeringan beku terdiri atas dua urutan proses, yaitu
pembekuan yang dilanjutkan dengan pengeringan. Dalam hal ini, proses
pengeringan berlangsung pada saat bahan dalam keadaan beku, sehingga proses
perubahan fase yang terjadi adalah sublimasi. Sublimasi dapat terjadi jika suhu
dan tekanan ruang sangat rendah, yaitu dibawah titik tripel air (gambar dibawah )
Gambar 2.9 Kurva hubungan tekanan dan suhu pada sifat termodinamika air
17
28 Titik tripel terletak pada suhu 0,01 C dan tekanan 0,61 KPa, dengan
demikian proses pengeringan beku harus dilakukan pada kondisi dibawah suhu
dan tekanan tersebut. Tekanan kerja yang umum digunakan di dalam ruang
pengeringan beku adalah 60 – 600 Pa. Pada saat pembekuan terbentuk
kristal-kristal es di dalam bahan, yang mana pada saat pengeringan kristal-kristal es tersebut
akan tersublimasi dan meninggalkan rongga (pori) didalam bahan. Keadaan bahan
yang bersifat porous setelah pengeringan, meyebabkan bentuk bahan tidak
mengalami perubahan yang besar dibandingkan sebelumnya, serta proses
rehidrasi air (pembasahan kembali) lebih baik dari pada proses pengeringan
lainnya.18
Pengeringan Beku ini merupakan salah satu cara dalam pengeringan bahan
pangan. Pada cara pengeringan ini semua bahan pada awalnya dibekukan,
kemudian diperlakukan dengan suatu proses pemanasan ringan dalam suatu
lemari hampa udara. Kristal-kristal es ini yang terbentuk Selama tahap
pembekuan, menyublim jika dipanaskan pada tekanan hampa yaitu berubah secara
langsung dari es menjadi uap air tanpa melewati fase cair. Ini akan menghasilkan
produk yang bersifat porous dengan perubahan yang sangat kecil terhadap ukuran
dan bentuk bahan aslinya. Karena panas yang digunakan sedikit, maka kerusakan
karena panas juga kecil dibandingkan dengan cara-cara pengeringan lainnya.
Produk yang bersifat porous dapat direhidrasi dengan cepat didalam air dingin.19
18
Armansyah H. T, Freeze drying ,IPB 19
29 Dalam pengeringan beku, perpindahan panas ke daerah pengeringan dapat
dilakukan oleh konduksi atau pemancaran atau oleh gabungan kedua cara ini.
Pengawasan laju pindah panas sangat penting adalah perlu untuk menghindari
pencairan es dan dengan demikian laju pindah panas harus cukup rendah untuk
menjamin hal ini. Selain itu , untuk melakukan proses pengeringan dalam waktu
yang masuk akal, laju pindah panas haruslah setinggi mungkin. Untuk mencapai
pengeringan yang aman, perhatian yang utama ditujukan dalam perencanaan
peralatan pengeringan beku dan efisien. Faktor lain yang perlu diperhatian bahwa
suhu permukan tidak boleh sedemikian tinggi karena akan menyebabkan
kerusakan bahan pangan pada permukaannya. Dengan menggunakan yang tinggi,
dimungkinkan terciptanya keadaan suhu dan tekanan sehingga sifat fisik suatu
substrat bahan pangan dapat diatur pada suatu titik kritik yang memungkinkan
berhasilnya proses pengeringan dengan potensi rehidrasi yang dapat diperbaiki.
Sistem ini telah dilakukan selam bertahun-tahundan disebut dehidrasi beku.
Pengertian lainnya tentang pengeringan beku, air dihilangkan dengan
mengubahnya dari bentuk beku (es) ke bentuk gas (uap air) tanpa melalui fase
cair-fase yang disebut sublimasi. Pengeringan beku dilakukan dalam hampa udara
dan suhu sangat rendah.
Pengeringan beku ini menghasilkan produk terbaik, terutama karena
pangan tidak kehilangan banyak aroma dan rasa atau nilai gizi, pengolahan tidak
kontinu, suhu yang digunakan cukup rendah untuk mencehah pencairan, tekanan
yang digunakan dibawah 4 mm Hg, waktu pengeringan umumnya antara 12 dan
30 yang abadi, partikel kering porous, densitas lebih rendah dari pada bahan pangan
yang asli, rehidrasi dapat cepat, sempurna, citarasa asli. Namun, proses ini mahal
karena memerlukan suhu rendah maupun tinggi dan keadaan hampa udara.
Penggunaan cara ini hanya dibenarkan jika panga sangat peka terhadap panas, dan
produk yang diperoleh harus memenuhi standar gizi yang tinggi20
Pada titik teripel air, ditemukan air terdapat dalam tiga bentuk yaitu cairan,
padat, dan uap. Titik potong dari ketiga garis batas fase tersebut seperti terlihat
pada Gambar kurva, dan titik potong ini disebut titik tripel. Pada suhu 320F dan
tekanan sebesar 4,7 mm air raksa, air berada dalam kondisi yang demikian. Jika
dikehendaki agar supaya molekul-molekul air berpindah dari fase padat ke fase
uap tanpa melalui fase air, maka akan kelihatan dari diagram bahwa 4,7 mm
adalah merupakan tekanan maksimum unutk terjadinya kondisi tersebut, dan
terdapat suatu rentang suhu yang dapat memenuhinya (Desrosier, 1988).
Pada tekanan diatas 4,7 mm dapat terjadi fase cair. Dengan jalan
menurunkan tekanan menjadi 5 mm maka akan terjadi pendidihan. Blair telah
menemukan bahwa pada tekanan 4 mm dapat terjadi pembusaan pada beberapa
substrat cair, dan pembusaan ini dapat dikendalikan. Pada tekanan 4 mm biasanya
suatu bahan panagn telah berada dibawah titik tripelnya dan umumnya
proses-proses dehidrasi beku dirancang pada tekanan ini atau lebih rendah.21
20
WHO,1988
32
BAB III
METODE PENELITIAN
3.1 Waktu dan Tempat
Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Januari sampai dengan bulan Maret
2011. Adapun tempat penelitian dilakukan di Laboratorium Kimia Instrument dan
Fisika Pusat Laboratorium Terpadu UIN Syarif Hidayatullah Jakarta
3.2
Metode Pengambilan Data
Metode pengambilan data spektra ini meliputi penggunaan spektroskopi FTIR
dan spektroskopi Uv-Visible.
3.2.1 Spektroskopi FTIR • Alat :
1. Spektrofotometer FTIR Spectrum One Perkin Elmer
[image:46.595.113.511.301.673.2]3.1(a) 3.1(b)
Gambar 3.1 Penampang Spektroskopi FTIR (a) tampak depan (b) tampak atas
33 3. lumping agate/ vibrating ball mill
Gambar 3.2 Penampang lumping agate dan spatula
4. Handy press
34 5. Kbr disc holder
[image:48.595.113.505.130.589.2]3.4(a) 3.4(b)
Gambar 3.4 Disc Holder (a)penampang disc holder (b) Tempat pemasangan disc
holder pada spektroskopi FTIR
• Bahan:
Gambar 3.5 Botol serbuk Kbr dan sample darah setelah mengalami
proses freeze draying
1. Serbuk Kbr
2. Sample darah manusia dengan kadar glukosa 99 ml/dl dalam darah
35 3. Sample darah manusia dengan kadar glukosa 108 ml/dl dalam darah
(telah melalui proses freeze draying)
4. Sample darah manusia dengan kadar glukosa 136 ml/dl dalam darah
(telah melalui proses freeze draying)
• Freeze draying sebagian sample darah
3.6 (a) 3.6 (b)
[image:49.595.112.521.185.659.2]
3.6 (c) 3.6 (d)
Gambar 3.6 Freeze draying (a)Tabung freeze (b) Tutup tabung freeze (c) Vacum
36 1) Simpan sample darah dalam freeze dengan suhu -43º c
2) Masukkan sample darah kedalam vacum tube untuk proses drying
(menghilangkan kadungan air dalam sample)
• Menentukan nilai absorbansi
1) Siapkan sample darah yang telah melalui proses freeze drying
2) Siapkan serbuk Kbr
3) Gerus dan campur 0,5-1 mgram tiap sample dengan serbuk kbr kering
dengan menggunakan lumping agate/ vibrating ball mill hingga
benar-benar tercampur homogeny.
4) Masukkan campuran tersebut kedalam pencetak khusus menggunkan
spatula
5) Hubungkan pencetak dengan handy press
6) Lepaskan tongkang handy press lalu keluarkan cakram Kbr
7) Masukkan cakram kedalam Kbr disc holder, kemudian rekam spectrum
absorbansi tiap sample darah
3.2.2 Spektroskopi UV-Visible
• Alat :
37
[image:51.595.112.509.110.679.2]3.7(a) 3.7(b)
Gambar 3.7 Spektoskopi UV-Vis (a) penampang spektoskopi UV-Vis (b) Tempat
kuvet dalam spektroskopi Uv-Vis
2. Tabung reaksi
3. Pipet tetes & volume
4. Rak tabung reaksi
5. Labu ukur
6. Kuvet quartz • Bahan:
38
[image:52.595.116.509.112.299.2]3.8(c) 3.8(d)
Gambar 3.8 Bahan uji spektoskopi UV-Vis(a)Sample darah dengan berbagai
konsentrasi (b)Memasukkan sample darah ke dalam kuvet (c)Sample darah dalam
kuvet (d)Meletakkan kuvet berisi sample darah kedalam spektroskopi Uv-vis
1. Aquadest
2. Sample darah manusia dengan kadar glukosa 99 ml/dl dalam darah
3. Sample darah manusia dengan kadar glukosa 108 ml/dl dalam darah
4. Sample darah manusia dengan kadar glukosa 136 ml/dl dalam darah
• Kalibrasi Alat Spektrofotometer UV-Vis
1) Nyalakan alat Spektrofotometer selama ± 15 menit untuk menstabilakan
sumber cahaya dan fotodetektor.
2) Siapkan aquades, masukkan kedalam kuvet yang telah diberihkan
sebelumnya dengan tissue.
3) Pilih menu aplikasi wavelength scan. Lakukan kalibrasi dengan
menggunakan larutan Aquades (minimal 2 kali menekan tombol
39 setting nilai absorbansi = 0
setting nilai transmitansi = 100% (larutan sample tidak mengabsorpsi
cahaya yang diberikan)
• Menentukan panjang gelombang yang memiliki nili absorbansi
maximum (λmax).19
1) Pertama-tama tentukan range panjang gelombang yang akan digunakan
(untuk sample yang tidak berwarna, gunakan range panjang gelombang
sinar UV: 180-400nm)
2) Masukan sample 1 (glukosa 99 ml/dl dalam darah) ke dalam kuvet yang
kering dan bersih.
3) Lakukan scanning panjang gelombang maksimum untuk sample 1 hingga
dihasilkan nilai λmax.
4) Buatlah grafik hubungan antara nilai absorbansi sebagai fungsi panjang
gelombang
5) Tentukan panjang gelombang maksimum untuk sample yang lain (glukosa
108 ml/dl dan 136 ml/dl dalam darah). Tiap sample telah melalui
pengenceran 16 kali setiap 0.05 ml
19
40 Gambar 3.9 Tahapan penelitian
Proses pengambilan sampel darah
Uji kadar glukosa sampel darah
sample darah dengan kadar
glukosa 99 mg/dl
sample darah dengan kadar
glukosa 108 mg/dl
sample darah dengan kadar
glukosa 136 mg/dl
Uji sampel darah dengan alat
Spektroskopi FTIR
41 Gambar 3.10 Flowcart pengambilan data Spektroskopi UV-Vis
Spektroskopi UV-Visible
Sample darah siap uji ?
Tidak Ya
Lakukan pengenceran terhadap sampel
darah
Masukkan sample siap uji kedalam spektroskopi UV-Vis
Proses Scaning
Hasil rekam grafik spectra pada layar
komputer
Hasil spectra bagus ?
Ya
FINISH Tidak
42 Gambar 3.11 Flowcart pengambilan data Spektroskopi FTIR
Spektroskopi FTIR
Sample darah siap uji ?
Tidak Ya
Lakukan proses Freeze drying pada
tiap sampel darah Masukkan sample darah
siap uji (darah+serbuk Kbr tercampur homogen) kedalam
pencetak cakram
Proses Scaning Cakram sampel uji
tercipta
Masukkan cakram ke dalam Kbr Disc holder Ya
FINISH Buat cakram Kbr (dengan
cara gerus sampel darah kering dengan serbuk Kbr)
Sampel darah+serbuk Kbr
sudah tercampur homogen ?
Tidak
43
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1
Hasil Spektroskopi FITR
Hasil spectrum spektroskopi FTIR
870
1080
4 00 0.0 3 00 0 2 00 0 1 50 0 1 00 0 4 50 .0
6 .5 8 1 0 1 2 1 4 1 6 1 8 2 0 2 2 2 4 2 6 2 8 3 0 3 1.0 cm-1 %T
L abora to ry T es t Re s u
glukosa 108 ml/dl
glukosa 136 ml/dl glukosa 99 ml/dl
[image:57.595.111.527.137.564.2]3463.15 1651.70 3432.03 1652.01 3465.17 1652.05
Gambar 4.1 Spectra FTIR 3 sample darah dengan kadar glukosa
99, 108,136 mg/dl
Berdasarkan hasil spektrum pada gambar diatas, dapat dianalisa bahwa
spektum FTIR sample darah berada pada rentang bilangan gelombang 4000-450
44
pada bilangan gelombang 3463.15 cm-1 untuk sample darah dengan konsentrasi kadar glukosa 99mg/dl, untuk sample darah dengan konsentrasi kadar glukosa 108
mg/dl pita serapan absorbansi maksimum terletak pada bilangan gelombang
3432.03 cm-1 dan yang terakhir pada bilangan gelombang 3465.17 cm-1 pita serapan absorbansi maksimum terjadi untuk sample darah dengan kadar glukosa
136 mg/dl. Daerah serapan absorbansi max (transmitansi min) pada bilangan
gelombang 3463.15, 3432.03 dan 3465.17 mengindikasikan kehadiran gugus
fungsi O-H (asam karboksilat).Pada rentang bilangan gelombang 1080 cm-1 dan 870 cm-1 mengalami transmitansi max (absorbansi min) hal ini mengindikasikan adanya gugus fungsi C-O dan C-H. Pada saat transmitansi mencapai nilai
maksimum pada bilangan gelombang 1080 cm-1 untuk sample darah dengan kadar glukosa 99mg/dl,870 cm-1 untuk sample darah dengan kadar glukosa 108 mg/dl dan 136 mg/dl tidak menunjukkan adanya jenis vibrasi apapun karena berkas
sinar yang terlalu banyak ditransmisikan sehingga tidak terjadi vibrasi. Pada saat
ketiga jenis sample darah mengalami absorbansi maksimum (transmitansi
minimum), terdeteksi adanya jenis vibrasi regangan C-H pada bilangan
gelombang diatas 3400 cm-1, hal ini disebabkan oleh banyaknya jumlah sinar yang diserap sehingga banyak molekul yang saling berinteraksi sehingga menimbulkan
45 Tabel 4.1 Hasi Spektroskopi FTIR (a)Nilai Absorbansi dan panjang
gelombang spektrum FTIR (b)Nilai Absorbansi maksimum dan Transmitansi
maksimum pada tiap konsentrasi
(a)
[image:59.595.113.517.176.660.2]
(b)
Gambar 4.2 Grafik hubungan linear absorbansi max terhadap perubahan
konsentrasi Konsentrasi
alat ukur
A=log10 I0/I λ (nm)
99 mg/dl A1 0.76
λ1 3448.84
A2 0.64 λ2 1651,57 A3 0,57 λ3 618,85 108 mg/dl A1 0,68
λ1 3411,24
A2 0,63 λ2 1651,98 A3 0,57 λ3 659,32
136 mg/dl
A1 0.68 λ1 3410,05
A2 0,65 λ2 1651,99 A3 0,62 λ3 616,85
Transmitansi Max
Konsentrasi alat ukur 29.5 99 mg/dl
28.7 108 mg/dl
25.4 136 mg/dl
A= log10 I0/I
(max)
Konsentrasi alat ukur 0.76 99 mg/dl
0.68 108 mg/dl
46 Gambar 4.3 Grafik hubungan linear transmitansi max terhadap perubahan
konsentrasi
Dari hasil spectra diatas bila ditarik grafik hubungan antara absorbansi
maksimum dengan tingkat konsentrasi gula dalam sample darah pada gambar 4.2,
tampak bahwa semakin besar absorbansi penyerapan sinar maka tingkat
konsentrasinya akan semakin rendah. Akan tetapi hal ini tidak sesuai saat
konsentrasi 136 mg/dl, pada kondisi ini spectrum yang tampak justru
menunjukkan peningkatan nilai absorbansinya. Apabila ditarik garis linier
hubungan antara besar konsentrasi dengan absorbansinya akan didapat persamaan
y=-0.001x+0.881, grafik hubungan atara keduanya tersebut memiliki tingkat
penyimpangan 0,63 dari garis linier yang seharusnya. Oleh karena itu nilai
absorbansi belum bisa dijadikan rujukan karena nilai yang dihasilkan belum
47
sample yang diujikan masih terlalu sedikit, sehingga hasil spektrum yang didapat
belum cukup signifikan.
Bagian sinar yang diserap (tingkat absorbansi) akan tergantung pada
berapa banyak molekul yang berinteraksi dengan sinar, semakin banyak molekul
yang berinteraksi dengan sinar maka akan semakin besar nilai absorbansinya,
karena pada sample (dalam penelitan ini adalah darah) memiliki zat warna yang
kuat / tajam berupa larutan pekat maka akan diperoleh nilai absorbansi yang
sangat tinggi karena ada banyak molekul yang berinteraksi dengan sinar.
Pada grafik selanjutnya gambar 4.3, hubungan antara transmitansi dengan
perubahan konsentrasi menunjukkan hasil yang cukup baik karena jauh lebih
stabil. Dapat disimpulkan hubungan antara keduanya adalah jika nilai
transmitansinya tinggi maka akan semakin besar pula tingkat konsentrasinya. Bila
ditarik garis linier antara keduanya akan didapat persamaan y=-0.112x+40.72,
hasil tersebut cukup baik karena hanya memiliki 0,002 derajat penyimpangan dari
garis linier yang seharusnya. Oleh karena itu data transmitansi dapat digunakan
sebagai rujukan yang lebih stabil untuk dimanfaatkan dalam pengembangan
48
4.2
Hasil Spektroskopi UV-Vis
Hasil spectra spektroskopi Uv-vis
T ime: 12:13 :16 PM Dat e: 2/4/20 11
300.0 350 400 450 500 550 600 650.0
0.00 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.6 2.8 3.0 3.20 nm A
13 6 ml/ d L
1 0 8 ml/ d L 9 9 ml/ d L
606.70 589.82 570.90 536.50 436.26 387.26 363.80 323.80 301.09 300.07 606.72 589.91 571.01 561.78 557.85 537.40 436.44 387.00 364.22 323.85 301.19 300.10 606.73 589.94 571.09 561.76 557.80 537.46 435.52 387.06 364.46 323.89 302.08 301.23
[image:62.595.114.531.177.502.2]Absorpsi spektrum absorpsi spektrum sinar tampak Ultra ungu dekat
Gambar 4.4 spektra absorpsi 3 sample darah dengan kadar glukosa berbeda (90
,108 ,136 mg/dl) dalam air ; b=1cm;garis yang paling bawah merupakan blanko
49
Tabel 4.2 Hasi Spektroskopi UV-Vis (a) Nilai Absorbansi dan panjang gelombang
spektrum UV-Vis (b) Nilai Absorbansi maksimum dan Transmitansi Max pada
tiap konsentrasi
[image:63.595.107.520.181.694.2]
(a) (b)
Gambar 4.5 Grafik hubungan linear absorbansi max terhadap perubahan
konsentrasi Konsentrasi
alat ukur
A=log10 λ (nm)
99 mg/dl
A1 0.3737 λ1 606.70 A2 0.3483 λ2 570.90
A3 2.5074 λ3 436.26
A4 0.7564 λ4 363.80 A5 0.2146 λ5 589.82
108 mg/dl
A1 0.3934 λ1 606.72 A2 0.3718 λ2 571.01 A3 2.5511 λ3 436.44 A4 0.8806 λ4 364.22 A5 0.2276 λ5 589.91
136 mg/dl
A1 0.4707 λ1 606.73 A2 0.4461 λ2 571.09 A3 2.5976 λ3 435.52 A4 1.0844 λ4 364.46 A5 1.4080 λ5 302.08
A= log10 I0/I
(max)
Konsentrasi alat ukur 2.5074 99 mg/dl
2.5511 108 mg/dl
2.5976 136 mg/dl
Transmitansi Max
Konsentrasi alat ukur 0.15 99 mg/dl
0.18 108 mg/dl
50
Gambar 4.6 Grafik hubungan linear transmitansi max terhadap perubahan
konsentrasi
Pada gambar 4.4 tampak bahwa nilai absorbansi maksimum (transmitansi
minimum) terjadi pada berkas sinar j
