Oleh:
Lukman Hakim NIM. 409210021 Program Studi Kimia
SKRIPSI
Diajukan Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Sain
JURUSAN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS NEGERI MEDAN
iv
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, atas segala rahmat dan hidayah-Nya yang memberikan kesehatan dan nikmat kepada penulis sehingga skripsi ini dapat diselesaikan dengan baik sesuai dengan waktu yang direncanakan. Penelitian ini dilaksanakan sejak bulan Juli – Agustus 2013 dengan judul “Pengembangan Sensor Kimia untuk Penentuan Pengawet Nitrit dalam Makanan”, disusun untuk memperoleh gelar Sarjana Sain, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Negeri Medan.
Pada kesempatan ini penulis menyampaikan terima kasih kepada: Bapak Drs. Marudut Sinaga, M.Si., sebagai dosen pembimbing skripsi yang telah banyak memberikan bimbingan dan saran-saran kepada penulis sejak awal penelitian sampai dengan selesainya penulisan skripsi ini. Ucapan terima kasih juga disampaikan kepada Bapak Prof. Drs. Manihar Situmorang, M.Sc, Ph.D., Bapak Drs. Jamalum Purba, M.Si., serta Ibu Dra. Ani Sutiani, M.Si., sebagai dosen-dosen penguji yang telah memberikan masukan dan saran-saran mulai dari rencana penelitian sampai selesai penyusunan skripsi ini.
Ucapan terima kasih disampaikan kepada Drs.Rahmat Nauli,M.Si selaku dosen Pembimbing Akademik, Drs.Jamalum Purba,M.Si selaku Ketua Jurusan Kimia, M.Si, Bapak Dr. Marham Sitorus, M.Si, dan kepada seluruh Bapak dan Ibu Dosen yang telah mendidik dan membantu penulis selama melaksanakan studi di kampus UNIMED.
Teristimewa penulis sampaikan terima kasih kepada Ayahanda M. Yunus Harahap, Ibunda Nauba Siagian, Kakak-Abang-Adik (Yusna Harahap, Suharno Harahap, Ahmad Jailani Harahap, Ahmad Dai Robi Harahap), dan Keluarga besar penulis yang tiada henti berdoa dan memberikan dorongan baik moril maupun materil, semangat dan kasih sayangnya sejak awal perencanaan penelitian hingga penulis dapat menyelesaikan studi di UNIMED. Ucapan terima kasih juga disampaikan kepada rekan seperjuangan Kimia NK ’09 yang telah mengukir kenangan indah bersama selama studi di UNIMED, khususnya sahabat terhebat Ricky Lubis dan Iis (Sotul), Kalian luar biasa. Rekan penelitian yakni Agam, Fanni, Icha, Gorat, Miska yang telah banyak membantu dalam pelaksanaan penelitian, memberi saran, semangat, dan dukungan dalam segala hal.
Penulis telah berupaya dengan semaksimal mungkin dalam penyelesaian skripsi ini, namun penulis menyadari masih banyak kelemahan baik dari segi isi maupun tata bahasa, untuk itu penulis mengharapkan saran dan kritik yang bersifat membangun dari pembaca demi kesempurnaan skripsi ini. Kiranya isi skripsi ini bermanfaat dalam memperkaya khasanah penelitian.
Medan, 04 September 2013 Penulis,
PENGEMBANGAN SENSOR KIMIA UNTUK PENENTUAN PENGAWET NITRIT DALAM MAKANAN
Lukman Hakim (NIM. 409210021)
ABSTRAK
Pengembangan metode analisis sensor kimia untuk merancang suatu instrumen analisis yang memiliki daya analisis sensitif, selektif, akurat dan sederhana. Penentuan nitrit dengan metode spektrofotometri berdasarkan pembentukan warna pada reaksi nitrit dengan asam sulfanilat akan membentuk garam diazonium lalu dikopling dengan N-(1-naftil) etilen diamin dihidroklorida (NED) membentuk senyawa azo. Untuk mendapatkan hasil analisis yang akurat dilakukan prosedur optimasi reaksi pembentukan kompleks nitrit. Optimasi yang dilakukan adalah penentuan panjang gelombang maksimum, penentuan linearitas konsentrasi nitrit, penentuan pengaruh buffer pH, dan pengaruh zat-zat interferen. Diperoleh kondisi optimum pada pelarut buffer pH 3, panjang gelombang maksimum 544,8 nm dan berdasarkan kurva kalibrasi diperoleh persamaan regresi linear 0,1156x + 0,1411 dan R² = 0,9987. Senyawa interferen memberikan pengaruh terhadap pergeseran panjang gelombang maksimum nitrit standar. Metode Spekrofotometri sensitif dan akurat pada pengukuran nitrit standar dengan linearitas pengukuran 0,1–15 ppm. Keseluruhan Sampel yang dianalisis positif mengandung pengawet nitrit.
v
1.1. Latar Belakang Masalah 1
1.2. Batasan Masalah 3
1.3. Rumusan Masalah 3
1.4. Tujuan Penelitian 4
1.5. Manfaat Penelitian 4
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA 5
2.1. Bahan Tambahan Makanan 5
2.2. Daging 7
2.3. Natrium Nitrit 8
2.3.1. Sifat Fisik dan Struktur Kimia Nitrit 10 2.3.2. Dampak Pengawet Nitrit terhadap Kesehatan 11
2.4. Analisis Menggunakan Sensor Kimia 13
2.5. Metode Spektrofotometri 16
2.6. Penentuan nitrit dalam Sampel 17
2.7. Analisis Kuantitatif Nitrit 18
2.8. komponen-komponen Peralatan Spektrofotometer UV-VIS 20
BAB III. METODOLOGI PENELITIAN 22
3.1. Lokasi dan Waktu Penelitian 22
3.2. Alat dan Bahan 22
3.3. Prosedur Kerja 22
3.3.1. Pembuatan Larutan 22
3.3.2. Metode Spektrofotometri untuk Penentuan Kadar Natrium Nitrit
dengan Menggunakan Larutan Induk Baku 25
3.3.2.1. Penentuan pH Optimum Reaksi 25
3.3.2.2. Pengaruh Senyawa Pengganggu 26
3.3.2.3. Penentuan Kurva Kalibrasi Nitrit Baku 26 3.3.4. Aplikasi Spektrofotometri untuk Penentuan Kadar nitrit 27
3.3.4.1. Prosedur Perlakuan Sampel 27
3.3.4.2. Skema Perlakuan Sampel 28
BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN 30
4.1. Penentuan pH Optimum Pereaksi 31
4.2. Pengaruh Senyawa Interferen terhadap Pergeseran Panjang
gelombang maksimum 33
4.3. Kurva Kalibrasi 34
4.4. Preparasi Sampel 35
4.5. Penetapan Kadar Natrium Nitrit dalam Sampel 36
BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN 37
5.1. Kesimpulan 37
5.2. Saran 37
DAFTAR PUSTAKA 38
viii
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1. Beberapa senyawa pengawet makanan dan minuman
serta pengaruhnya terhadap kesehatan manusia 6
Tabel 2.2. Daftar panjang gelombang dan warna komplementer 17
Tabel 4.1. Data Pengukuran Panjang Gelombang Maksimum 31
Tabel 4.2. Data pengukuran linearitas nitrit standar dengan konsentrasi
0,1; 0,3; 0,5; 0,8; 1,0; 3,0; 5,0; 8,0; 10; 13; 15 ppm dengan
pelarut buffer pH 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 setelah direaksikan
dengan senyawa pengkopling asam sulfanilat dan NED pada
panjang gelombang maksimum masing-masing buffer pH 32
Tabel 4.3. Panjang gelombang maksimum nitrit, interferen serta campuran nitrit dengan interferen pada komposisi 0,8 ppm nitrit standar dan 1 ppm zat interferen pada kondisi optimum pH 3 beserta
warna larutan yang dihasilkan 33
Tabel 4.4. Data kurva kalibrasi nitrit standar 0,1; 0,3; 0,5; 0,8; 1,0; 3,0; 5,0; 8,0; 10; 13; 15 ppm pada kondisi optimum pH 3
setelah direaksikan dengan pengkopling asam sulfanilat dan
NED pada panjang gelombang maksimum 544,8 nm 34
Tabel 4.5. Data pengukuran Absorbansi sampel pada kondisi optimum
penentuan nitrit, setelah direaksikan dengan asam sulfanilat
dan NED serta pelarut buffer posfat pH 3 diukur pada
panjang gelombang 544,8nm. Kemudian dihitung kadarnya
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1. Daging mengandung pengawet nitrit 8
Gambar 2.2. Mekanisme Reaksi diazotasi dimana senyawa amin primer
aromatik dikopling dengan N-(1-naftil) etilen diamin
dihidroklorida (NED) 18
Gambar 2.3. Spektrofotometri UV/Vis Perkin Elmer Lambda 25 20
Gambar 2.4. Skema cara kerja alat spektrofotometer 21
Gambar 3.1. Skema preparasi sampel daging olahan untuk penentuan
kadar natrium nitrit secara spektrofotometri. 28
Gambar 4.1. Mekanisme Reaksi diazotasi dimana senyawa amin primer aromatic dikopling dengan N-(1-naftil) etilen diamin
dihidroklorida (NED) dalam suasana asam menghasikan
senyawa berwarna ungu kemerahan menandakan adanya nitrit 30
Gambar 4.2. Panjang gelombang maksimum nitrit dengan pereaksi asam
sulfanilat dan NED dalam suasana netral 30
Gambar 4.3. linearitas nitrit standar dengan konsentrasi 0,1; 0,3; 0,5; 0,8; 1,0;
3,0; 5,0; 8,0; 10; 13; 15 ppm dengan pelarut buffer pH 1, 2, 3, 4,
5,6, 7, 8 setelah direaksikan dengan senyawa pengkopling asam
sulfanilat dan NED pada panjang gelombang maksimum masing-
masing buffer pH 32
Gambar 4.4. Kurva kalibrasi natrium nitrit standar 0,1-15 ppm pada kondisi
optimum pH 3 setelah direaksikan dengan senyawa pengkopling
asam sulfanilat dan NED pada panjang gelombang maksimum
ix
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran 1. Perbandingan panjang gelombang natrium nitrit
dengan interferen 40
Lampiran 2. Perhitungan Kadar Natrium Nitrit dalam Sampel
Daging Olahan 46
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang Masalah
Bahan Tambahan Makanan (BTM) atau sering disebut Bahan Tambahan
Pangan (BTP) adalah bahan yang ditambahkan ke dalam makanan untuk
mempengaruhi sifat ataupun bentuk makanan. Salah satu BTM adalah nitrit yang
dipakai sebagai zat pengawet dalam pengolahan daging (Yuliarti, 2007).
Seiring berkembangnya industri makanan maka banyak pula produk daging
yang diproduksi, dijual, dan dikonsumsi dalam bentuk yang lebih awet, menarik
dan lebih praktis dibandingkan produk segarnya seperti sosis, kornet daging sapi
dan burger. Agar produk tahan lama, maka pada tahap pembuatannya sering
ditambahkan nitrat atau nitrit dalam bentuk garamnya. Nitrit ditambahkan dengan
tujuan untuk mengembangkan warna daging menjadi lebih cerah, mempercepat
proses curing, antimikrobial yang mempunyai pengaruh bakteriostatik, sebagai
agensia yang mampu memperbaiki flavor dan antioksidan (Soeparno, 1994). Nitrit
merupakan antioksidan yang efektif menghambat pembentukan WOF
(Warmed-Over Flavor) pada produk daging yang dimasak (Raharjo, 2006).
Menurut Peraturan Menteri Kesehatan RI No. 722 tahun 1988, penggunaan nitrit maksimum pada daging olahan dan daging awetan yakni 125 μg/ml dan untuk korned kaleng 50 μg/ml (Badan Standardisasi Nasional, 2001). Penetapan kadar nitrit dapat dilakukan dengan beberapa metode antara lain spektrofotometri
UV/VIS dan volumetri yaitu permanganometri dan serimetri. (Herlich, 1990;
Vogel, 1994).
Untuk mengetahui kehadiran bahan pengawet di dalam makanan secara
pasti, baik secara kualitatif maupun kuantitatif maka diperlukan instrumen yang
baik yang dapat memberikan informasi yang akurat kadar senyawa pengawet di
dalam makanan dengan cepat. Metode analisis yang dipergunakan untuk
menentukan bahan pengawet diantaranya metode kolorimetri dan metode
spektrofotometri. Umumnya penentuan senyawa pengawet didasarkan pada reaksi
2
(menghasilkan senyawa berwarna yang dapat ditentukan dengan UV-Vis/tidak
berwarna dengan UV).
Sensor spektrofotometri merupakan salah satu metode yang banyak
digunakan dalam analisis untuk menentukan komposisi suatu analit baik secara
kuantitatif dan kualitatif yang didasarkan pada interaksi antara materi dengan
cahaya. Peralatan yang digunakan dalam spektrofotometri disebut
spektrofotometer. Cahaya yang dimaksud dapat berupa cahaya visible, UV, dan
inframerah. Sedangkan materi dapat berupa atom dan molekul, namun yang lebih
berperan adalah electron valensi. Ketika cahaya dengan berbagai panjang
gelombang (cahaya polikromatis) mengenai suatu zat maka cahaya dengan
panjang gelombang tertentu saja yang akan diserap. Di dalam suatu molekul yang
memegang peranan penting adalah elektron valensi dari setiap atom yang ada
hingga terbentuk suatu materi. Jika zat menyerap cahaya tampak maupun UV
maka akan terjadi perpindahan elektron dari keadaan dasar menuju ke keadaan
tereksitasi. Atas dasar inilah spektrofotometri dirancang untuk mengukur
konsentrasi suatu analit yang terdapat dalam sampel. Dimana zat yang ada dalam
sel sampel disinari dengan cahaya yang memiliki panjang gelombang tertentu.
Ketika cahaya mengenai sampel sebagian akan diserap, sebagian akan
dihamburkan, dan sebagian lagi akan diteruskan (Rendina, 1976).
Permasalahan utama analisis spektrofotometri adalah pengukuran yang
kurang sensitif karena sulit memilih senyawa kimia pengabsorbsi yang tepat. Zat
atau senyawa kimia pengabsorbsi kebanyakan bersifat karsinogenik sehingga
tidak aman bagi pengguna di laboratorium. Permasalahan lain adalah
pendeteksian yang kurang selektif karena pengukuaran spektrofotometri memberi
respon terhadap senyawa penggangu terutama senyawa berwarna dan senyawa
organik yang mengakibatkan hasil analisis cenderung kurang akurat. Teknik
analisis secara spektrofotometri pada umumnya sangat lambat dan proses
pelaksanaannya juga sangat kompleks, yaitu melalui tahapan perlakuan sampel
dengan menggunakan zat-zat kimia mahal sebelum dianalisis menggunakan
instrumen optik. Teknik analisis dengan menggunakan kromatografi sangat
relatif mahal, biaya analisis tinggi, dan membutuhkan tenaga yang sangat
terampil. Biaya perawatan (running cost) instrumen juga sangat tinggi sehingga
tidak ekonomis untuk dipergunakan sebagai instrumen analisis untuk analisis
kualitas makanan dan minuman.
Untuk mengatasi permasalahan di atas, maka dibutuhkan instrumen analisis
dengan menggunakan sensor kimia, karena memiliki daya analisis sangat sensitif
dan selektif, hasil analisis akurat, prosedur analisis sederhana karena penentuan
umumnya dilakukan tanpa perlakuan sampel, dan dengan biaya analisis yang
relatif rendah. Untuk memenuhi kriteria ini, peneliti tertarik untuk membuat
rancang bangun sensor kimia sebagai instrumen analisis yang sensitif, selektif,
akurat, cepat, dan stabil untuk penentuan natrium nitrit di dalam makanan.
1.2. Batasan Masalah
Penelitian ini dibatasi pada permasalahan pengembangan metode analisis
sensor kimia dengan deteksi spektrofotometri sebagai instrumen analisis menjadi
instrumen standar untuk pengujian kadar pengawet nitrit dalam makanan.
1.3. Rumusan Masalah
Rumusan masalah dalam penelitian ini adalah sebagai berikut :
1. Bagaimana mengembangkan metode analisis sebagai instrumen analisis
menjadi metode standar yang sensitif, akurat, sederhana dan cepat untuk
penentuan pengawet nitrit dalam makanan?
2. Bagaimana membuat rancang bangun sensor kimia sebagai instrumen
analisis yang sensitif, selektif, akurat, cepat dan stabil terhadap penentuan
pengawet nitrit dalam makanan?
3. Bagaimana cara optimasi dan penentuan kadar pengawet nitrit secara sensor
4
1.4. Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini adalah sebagai berikut :
1. Mengembangkan metode analisis sensor kimia sebagai instrumen analisis
menjadi metode standar yang sensitif, akurat, sederhana dan cepat untuk
penentuan pengawet nitrit dalam makanan.
2. Mengetahui cara optimisasi dan penentuan kadar pengawet nitrit dalam
makanan secara sensor kimia dengan deteksi spektrofotometri.
3. Memberikan kontribusi ilmiah melalui publikasi ilmiah di Jurnal
Internasional dan Jurnal Nasional Terakreditasi tentang pengembangan
metode analisis standar berupa sensor kimia untuk penentuan kadar senyawa
pengawet di dalam sampel makanan.
1.5. Manfaat Penelitian
Manfaat penelitian ini adalah sebagai berikut :
1. Mendapatkan instrumen analisis sensor kimia yang sensitif, selektif,
akurat, sederhana, dan cepat untuk penentuan pengawet nitrit dalam
makanan.
2. Memberikan informasi kepada masyarakat mengenai kandungan pengawet
nitrit pada makanan beserta pengaruhnya terhadap kesehatan sehingga
dapat memudahkan masyarakat untuk memilih makanan yang baik dan
layak untuk dikonsumsi.
3. Sebagai informasi bagi peneliti selanjutnya dalam menganalisis kadar nitrit
di dalam sampel makanan menggunakan metode sensor kimia dengan
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
Kesimpulan yang dapat diambil dalam penelitian ini adalah :
1. Dengan metode spektrofotometri dalam penentuan nitrit dengan
menggunakan nitrit standar diperoleh kondisi optimum analisa yaitu, pH
larutan buffer optimum adalah buffer pH 3, panjang gelombang maksimum
adalah 544,8 nm, linearitas pengukuran 0,1–15 ppm nitrit standar, serta dari
kurva kalibrasi diperoleh persamaan linear y = 0,1156x + 0,1411 dan R² =
0,9987.
2. Zat interferen yang dianalisis memberikan pengaruh terhadap pergeseran
panjang gelombang maksimum natrium nitrit standar.
3. Keseluruhan sampel yang dianalisis positif mengandung pengawet nitrit,
akan tetapi tidak melebihi ambang batas yang telah ditetapkan oleh
pemerintah. kadar nitrit yang telah ditetapkan oleh pemerintah yakni sebesar
125 ppm untuk daging awetan dan 50 ppm kornet kalengan.
5.2. Saran
Dari hasil penelitian ini diajukan saran sebagai berikut :
1. Untuk analisa yang lebih akurat, perlu pemakaian pipet mikro yang lebih
teliti.
2. Perlu dilakukan penelitian lanjutan pengembangan sensor kimia untuk
penentuan nitrit dalam makanan.
3. Perlu dilakukan optimisasi dengan parameter yang lebih banyak.
38
DAFTAR PUSTAKA
Awang, R., (2003), Kesan Pengawet dalam Makanan, http://www.prn.usm.my. Diakses : 19 Maret 2012.
Badan Standardisasi Nasional, (2001), Peraturan Menteri Kesehatan Republik
Indonesia nomor 722/MENKES/PER/IX/88 Tentang Bahan Tambahan
Makanan.
Buckle, K.A., (1987), Ilmu Pangan, terjemahan Hari Purnomo, UI Press,
Jakarta.
Cahyadi, W., (2006), Analisis dan Aspek Kesehatan Bahan Tambahan Pangan,
Penerbit Bumi Aksara, Jakarta.
Desroiser, N W. (1988). Teknologi Pengawetan Pangan, terjemahan Mucji
Muljohardjo, Universtas Indonesia, Jakarta.
Ditjen POM, (1995), Farmakope Indonesia edisi IV, Departemen Kesehatan RI,
Jakarta.
Doul J., C.D. Klassen and M.O. Amdur, (1986), Chemistry Carsinogen in
Casarett and Doull’s, Hanbook of Toxicology The Basic Science of Poisons, 2nd Ed., Mac Millan Publishing Co., New York.
Grasshoff, K., (1976), Determination of nitrite; Methods of Seawater Analysis,
Verlag Chemie, Weinhelm, New York.
Harris, R dan Endel K. (1989). Evaluasi Gizi Pada Pengolahan Bahan Pangan.
Bandung : ITB Press.
Herlich, K., (1990), Official Methods Of Analysis, 15th edition, Virginia : AOAC
Senior, (2007). Nikmati Burger Secara Bijak. http://www.Inicommunity.net
Tanggal akses 10 Maret 2012.
Soeparno. (1994). Ilmu dan Teknologi Daging. Yogyakarta: Gadjah Mada
University Press.
Stahl, E., (1986), Thin Layer Chromatography A Laboratory Handbook, 2nd,
Springer Verlag, New York.
Suharta, (2005), Kimia Instrumentasi, Jurusan Kimia FMIPA Unimed, Medan.
Soeparno, (1994), Ilmu dan Teknologi Daging, Gadjah Mada University Press,
Yogyakarta.
Vogel, (1985), Buku Teks Analisis Anorganik Kualitatif Makro dan Semimikro,
Edisi V, UI Press, Jakarta.
Wahyudi, H., (2007), Keracunan Nitrat-Nitrit. http://red-msg.blogspot.com. Diakses 16 Maret 2012.
Winarno, F.G. dan B.S.L. Jenni, (1983), Kerusakan Bahan Pangan dan Cara
Pencegahannya, Galia Indonesia, Bogor.
Winarno, F.G., (1984), Kimia Pangan dan Gizi, Gramedia Pustaka Utama,
Jakarta.
Yuliarti, N. (2007). Awas Bahaya di Balik Lezatnya Makanan. Penerbit Andi,
