PROPOSAL
PENELITIAN HIGH IMPACT DANA ITS TAHUN 2020
PENGEMBANGAN SENSOR KEPEDASAN BERBASIS MATERIAL KARBON
Tim Peneliti:
Prof. Dr. rer. nat. Fredy Kurniawan, S.Si, M.Si (Kimia/FSAD/ITS) Dr. Hendro Juwono, M.Si. (Kimia/FSAD/ITS)
Dra. Harmami, MS. (Kimia/FSAD/ITS)
DIREKTORAT RISET DAN PENGABDIAN KEPADA MASYARAKAT
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER
SURABAYA
ii DAFTAR ISI
DAFTAR ISI ... ii
DAFTAR TABEL ... iii
DAFTAR GAMBAR ... iv
DAFTAR LAMPIRAN ... v
BAB 1. RINGKASAN ... 1
BAB 2. LATAR BELAKANG ... 2
BAB 3. TINJAUAN PUSTAKA ... 4
3.1 Cabai (Capsicum sp.) ... 4
3.2 Kapsaisin ... 4
3.3 Perkembangan metode analisa kepedasan... 5
3.4 Roadmap penelitian ... 8
BAB 4. METODE ... 9
BAB 5. JADWAL DAN RANCANGAN ANGGARAN BIAYA ... 11
5.1 Jadwal Kegiatan ... 11
5.2 Rancangan Anggaran Biaya ... 12
BAB 6. DAFTAR PUSTAKA ... 14
iii
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1. Skala Scoville berbagai jenis cabai [13]. ... 5 Tabel 3.2. Berbagai sensor elektrokimia berbasis material karbon untuk analisa tingkat
kepedasan cabai. ... 6 Tabel 4.1. Pembagian tugas tim peneliti ... 10
iv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 3.1 (a). Buah cabai utuh, (b). dipotong melintang, dan (c). sketsa bagian dalam yang terdiri dari daging bawah, daging atas, biji dan Plasenta [16]. ... 4 Gambar 3.2 Stuktur senyawa kapsaisin. ... 5 Gambar 4.1. Diagram alir penelitian... 9
v
DAFTAR LAMPIRAN
1 BAB 1. RINGKASAN
Cabai (Capsicum annuum spp.), merupakan salah satu jenis buah komersial yang memiliki nilai ekonomis tinggi dan telah dibudidayakan sejak lama di Indonesia. Harga cabai di pasaran yang sangat fluktuatif, seringkali mempengaruhi minat petani untuk membudidayakannya. Naik turunnya harga ini sebenarnya dapat disiasati dengan menjual cabai sebagai bahan sediaan farmasi. Namun, untuk tujuan tersebut diperlukan kualitas cabai yang sesuai. Kualitas cabai sering kali ditunjukkan oleh besarnya kandungan kapsaisin.
Analisis kapsaisin yang sudah dilakukan pada saat ini adalah menggunakan cara organoleptik dengan merasakan bijinya. Walaupun metode ini cepat dan murah, namun dapat meninggalkan rasa sakit bagi perasa. Hasil analisa ini digolongkan dalam unit Scoville yang digunakan untuk mengukur rasa pedas pada cabai. Scoville Test merupakan tes yang dilakukan melalui pendekatan secara sistematik. Berdasarkan hal tersebut, diperlukan suatu metode analisa yang cepat dan mudah untuk mendeteksi tingkat kepedasan cabai. Penelitian pendahuluan kami telah berhasil membuat sensor kepedasan yang berbasis elektroda emas termodifikasi poliamida dan emas nanopartikel. Sensor ini mampu menggantikan indra perasa manusia untuk mengukur rasa pedas pada cabai. Namun, pembuatan sensor tersebut masih mengandalkan bahan impor yang saat ini sudah tidak diproduksi lagi yaitu poliamida. Sehingga, pada penelitian ini kami mengajukan pengembangan sensor kepedasan tersebut menggunakan sensor berbasis material karbon. Material karbon dapat digunakan sebagai alternatif karena murah dan mudah diperoleh. Pengembangan sensor kepedasan pada cabai ini diharapkan dapat berperan untuk memberikan informasi kepada petani tentang kualitas cabai yang diinginkan. Dengan demikian petani akan lebih mengerti cabai jenis mana yang lebih sesuai untuk pasar yang diinginkan, sehingga diharapkan dapat menstabilkan harga cabai.
2 BAB 2. LATAR BELAKANG
Tanaman cabai (Capsicum annuum spp.), merupakan salah satu jenis buah komersial yang memiliki nilai ekonomis yang tinggi dan telah dibudidayakan sejak lama di Indonesia [1– 5]. Pada tahun 2019, produksi cabai mencapai 1,27 juta ton dan ditargetkan mencapai 1,35 juta ton pada tahun ini. Pemerintah menargetkan peningkatan tujuh persen per tahunnya sehingga profuksi cabai pada tahun 2024 diharapkan mencapai 1,77 juta ton. Komoditas cabai yang dikonsumsi di Indonesia adalah cabai besar, cabai keriting dan cabai rawit. Produk yang dipasarkan dapat berupa cabai merah dan cabai hijau [6,7]. Selain untuk memenuhi kebutuhan rumah tangga sehari-hari, cabai banyak digunakan sebagai bahan baku industri pangan dan farmasi. Harga cabai dalam pasaran sangat fluktuatif, seringkali hal ini mempengaruhi minat petani untuk membudidayakan cabai. Naik turunnya harga ini sebenarnya dapat disiasati dengan menjual cabai sebagai bahan sediaan farmasi [6]. Namun untuk tujuan tersebut diperlukan kualitas cabai yang sesuai.
Kapsaisin (8-metil–N–vanilil–6-nonenamida) merupakan komponen aktif cabai yang menghasilkan panas dalam cabai dan sering kita merasakannya sebagai rasa pedas [4,8,9]. Kapsaisin bersifat iritan terhadap mamalia termasuk manusia, dan menimbulkan rasa terbakar dan panas pada jaringan manapun yang tersentuh. Kapsaisin dan senyawa-senyawa lain yang terkait strukturnya disebut dengan kapsaisinoid, dan diproduksi sebagai metabolit sekunder dari cabai [1]. Tingkatan rasa panas suatu cabai bergantung pada dua faktor yaitu genetika tumbuhan dan lingkungan pertumbuhan, yang meliputi kondisi lingkungan, jumlah air, dan tingkat suhu tempat pertumbuhan [10–12]. Kapsaisin memiliki nilai ekonomis yang tinggi pada bidang farmasi, yaitu sebagai obat oles untuk membantu menghilangkan rasa sakit atau nyeri akibat penyakit saraf, nyeri pada otot persendian, akibat radang, sakit punggung ringan, serta otot tegang dan keseleo.
Analisis kapsaisin yang sudah dilakukan pada saat ini adalah menggunakan cara organoleptik dengan merasakan bijinya [13]. Walaupun metode ini cepat dan murah, namun dapat meninggalkan rasa sakit bagi perasa. Hasil analisa ini digolongkan dalam skala Scoville. Skala Scoville digunakan untuk mengukur rasa pedas pada cabe. Sebuah skala angka yang dibuat berdasarkan rasa pedas pada cabai. Scoville Test merupakan tes yang dilakukan melalui pendekatan secara sistematik. Tes ini pertama kali dilakukan dalam laboratorium untuk pengukuran panas dalam cabai. Sampel dilarutkan dalam waktu lama hingga panas tidak dapat terdeteksi lagi oleh perasa.Metode yang lebih akurat untuk mengukur tingkat kepedasan cabai adalah High Performance Liquid Chromatography (HPLC) [14,15]. Pada prosedur ini, biji cabai dikeringkan, kemudian direndam. Selanjutnya, zat kimia yang bereaksi terhadap panas diekstrak, dan hasil ekstrak diinjeksikan dalam alat HPLC untuk dianalisa. Metode ini mengidentifikasi senyawa-senyawa yang menyumbangkan panas. Senyawa-senyawa ini kemudian diformulasikan secara matematis sesuai besarnya kapasitas relatif senyawa tersebut menyumbangkan rasa panas. Metode ini tidak lagi dihitung menggunakan satuan Scoville tetapi dalam satuan kekuatan ASTA (American Spice Trade Association). Satu ppm sebanding dengan 15 satuan Scoville. Konversi ini adalah pendekatan seorang ahli dalam rasa “panas” Donna R. Tainter dan Anthony T. Grenis mengatakan bahwa terdapat konsensus bahwa skala ASTA 20-40% lebih rendah dari nilai Scoville.
Penelitian dengan metoda HPLC pada berbagai macam detektor yang telah digunakan adalah fluoresen, UV dan elektrokimia. Analisis menggunakan detektor elektrokimia menunjukkan 35 kali lebih sensitif dibandingkan dengan menggunakan detektor UV [16]. Hasil ini juga menunjukkan bahwa mengunakan detektor elekrokimia diperoleh hasil linear untuk konsentrasi sampai 100 ppm [9,15,17]. Berdasarkan data tersebut maka dapat ditarik kesimpulan bahwa deteksi menggunakan metode elektrokimia lebih sesuai untuk digunakan.
3
Metode penentuan total panas ini lebih akurat karena menunjukkan kadar sebaik kapsaisinoid. Namun teknik ini juga memiliki kelemahan dalam hal peralatan dan biaya penelitian yang cukup mahal, dan waktu analisis yang relatif lama.
Perkembangan dalam bidang nanoteknologi akhir-akhir ini membuat terobosan pada analisis kapsaisin. Elektroda yang menggunakan karbon nanotube sebagai elektroda pertama yang digunakan untuk analisis kapsaisin, tanpa harus menggunakan proses separasi terlebih dahulu.Penelitian analisa kapsaisin menggunakan teknik elektrokimia sangatlah minim, salah satu elektroda yang pernah digunakan untuk menganalisa kapsaisin adalah elektroda berbasis karbon nanotube. Karbon nanotube telah dipergunakan sebagai sensor kapsaisin secara elektrokimia pada tahun 2008 [18]. Pada penelitian pendahuluan kami, emas nanopartikel juga merupakan bahan sensor yang bekerja melalui interaksi non spesifik seperti karbon nanopartikel [3,19,20]. Penggunaan elektroda yang berbasis emas nanopartikel telah diujicobakan pada beberapa senyawa seperti gula [20] dan sukrosa [21]. Selain aktifitas yang non spesifik ini, emas nanopartikel dapat dimodifikasi agar dapat digunakan sebagai sensor yang selektif terhadap senyawa yang lebih kompleks. Pada penelitian pendahuluan, kami telah membuat sensor emas termodifikasi poliamida dan emas nanopartikel untuk mengukur tingkat kepedasan cabai merah [3,4]. Hasil penelitian menunjukkan data yang spesifik terhadap tingkat kepedasan cabai merah. Data arus yang diperoleh dari pengujian secara elektrokimia dapat dikonversi dengan baik ke skala Scoville. Namun, modifikasi sensor ini masih memerlukan bahan impor yang saat ini sudah tidak diproduksi lagi, yaitu poliamida. Oleh karena itu, pada penelitian ini akan kami kembangkan hasil riset sebelumnya untuk mengkombinasikan emas nanopartikel dengan sensor berbasis material karbon.
Pembuatan elektroda berbasis material karbon yang termodifikasi emas nanopartikel akan digunakan untuk analisa kadar kapsaisin yang sebanding dengan tingkat kepedasan sampel cabai dengan menggunakan teknik elektrokimia. Teknik elektrokimia menawarkan beberapa keuntungan yaitu (1) pengukuran yang lebih presisi dan obyektifitas yang lebih baik daripada subyektifitas dari metode Scoville, (2) alat yang lebih murah, (3) waktu analisa yang lebih cepat, (4) cara operasinya yang relatif lebih mudah jika dibandingkan dengan metode HPLC, dan (5) memungkinkan untuk miniaturisasi instrumen sehingga dapat dilakukan secara massal dan langsung di lapangan.
4 BAB 3. TINJAUAN PUSTAKA
3.1 Cabai (Capsicum sp.)
Cabai (Capsicum sp.) termasuk famili Solanaceae. Tanaman ini berasal dari Amerika Selatan tepatnya Meksiko dan sekarang telah tersebar dan tumbuh subur di berbagai belahan dunia tak terkecuali Indonesia [5]. Taksonomi tanaman cabai diklasifikasikan sebagai berikut: Kingdom : Plantae
Sub Kingdom : Tracheobionta Filum : Spermatophyta Divisi : Magnoliophyta Kelas : Magnoliopsida Sub Kelas : Asteridae Ordo : Solanales Famili : Solanacea Genus : Capsicum
Cabai besar mengandung sekitar 12% protein, 17% lemak, 57% karbohidrat dan 25% serat. Selain itu, cabai merah juga kaya akan vitamin A dan mineral lainnya. Senyawa khas dari cabai merah yang membuat tanaman ini memiliki rasa pedas adalah capsaicin (terkandung sekitar 69%). Cabai merah besar terdiri dari beberapa bagian yaitu tangkai, buah, plasenta dan biji. Bagian buah adalah bagian yang paling digunakan untuk menambahkan rasa pedas dan memberikan warna merah alami untuk makanan. Rasa pedas ini berasal dari capsaicin yang terkandung dalam buah cabai merah tersebut. Sedangkan, tangkai, plasenta dan bijinya dibuang begitu saja, padahal dalam biji cabai merah juga terkandung banyak senyawa capsaisin dan turunannya yang menyebabkan rasa pedas dan rasa panas [1,22].
Anatomi dari buah cabai dapat dilihat pada Gambar 3.1 berikut:
Gambar 3.1 (a). Buah cabai utuh, (b). dipotong melintang, dan (c). sketsa bagian dalam yang terdiri dari daging bawah, daging atas, biji dan Plasenta [16].
3.2 Kapsaisin
Kapsaisin (8-metil–N–vanilil–6-nonenamida, Gambar 3.2) merupakan komponen aktif utama yang menghasilkan panas dalam cabai [1,8,15,23,24]. Senyawa ini merupakan hasil dari metabolit sekunder yang diproduksi sebagai pengusir herbivora dan jamur tertentu. Selain kapsaisin, terdapat pula senyawa lain yang memiliki kemiripan struktur dan merupakan senyawa aktif yang dikandung dari tanaman cabai yang disebut kapsaisinoid. Senyawa ini meliputi dihidrokapsaisin, norkapsaisin, nordihidrokapsaisin, homodihidrokapsaisin, homokapsaisin, nonivamide [11,16,23,25]. Kapsaisin yang tersimpan dalam cabe dapat membantu pencernaan, menstimulus tubuh dalam proses berkeringat untuk mengurangi demam, melawan infeksi, dan merangsang fungsi ginjal, paru-paru, perut, dan hati.
5
Gambar 3.2 Stuktur senyawa kapsaisin. 3.3 Perkembangan metode analisa kepedasan
Skala Scoville merupakan sebuah skala yang dibuat berdasarkan rasa pedas pada cabai. Skala Scoville digunakan untuk mengukur rasa pedas pada cabai. Wilbur Scoville, orang pertama yang mengembangkan tes organoleptik Scoville pada tahun 1912 [13]. Metode yang digunakan adalah dengan mencampurkan sejumlah ekstrak cabai yang dilarutkan dalam alkohol dan diencerkan dalam air gula, sehingga 'pedasnya' tidak lagi dapat dideteksi oleh sebuah panel penguji. Sekelompok penguji diperkenankan mencicipi beraneka ragam konsentrasi cabai sampai mereka berhenti karena kepedasan. Sebagai pembanding adalah bubuk kapsaisin murni yang menghasilkan 15-16 juta Scoville Heat Unit (SHU). Cabai manis yang tidak mengandung kapsaisin sama sekali, pada skala Scoville nilainya nol. Artinya rasa pedas tidak ditemukan bahkan ketika cairan tersebut belum dicampurkan. Sebaliknya cabai yang pedas, seperti Cabai Habanero, mempunyai peringkat 350.000 SHU. Hal ini menunjukkan bahwa ekstraknya harus dicampurkan 350.000 kali lipat sebelum kapsaisin di dalamnya tidak terasa lagi. Cabai paling pedas di dunia adalah Cabai Naga dari Dorset, pesisir barat daya Inggris. Cabai ini diuji dan hasilnya dapat membakar langit-langit mulut dengan angka 923.000 SHU. Tabel 3.1 merupakan Skala Scoville yang menunjukkan tingkat rasa pedas dari berbagai macam jenis cabai di dunia.
Tabel 3.1. Skala Scoville berbagai jenis cabai [13].
Skala Scoville Jenis cabe
15.000.000 – 16.000.000 Kapsaisin murni
8.600.000 – 9.100.000 Berbagai macam kapsaisinoid (contoh homokapsaisin, homodihidrokapsaisin, nordihidrokapsaisin)
2.000.000 – 5.300.000 Standar U.S. semprotan cabai, FN 303 amunisi yang bersifat iritan
855.500 – 1.050.000 Naga Jolokia
350.000 - 580.000 Red Savina Habanero
100.000 – 350.000 Cabai Habanero, Cabai Scotch Bonnet, Cabai Datil, Rocoto, Cabai Jamaica, African Birdseye
50.000 – 100.000 Cabai Thailand, Cabai Malagueta, Cabai Chiltepin, Cabai Pequin
30.000 – 50.000 Cabai Cayenne , Cabai Ají , Cabai Tabasco, beberapa Cabai Chipotle
10.000 - 23.000 Serrano Pepper
2.500 – 8.000 Cabai Jalapeño, Cabai Guajillo, Cabai Varietas Anhaim - New Mexican, Paprika (Cabai Lilin Hungari)
500 – 2.500 Cabai Anaheim, Cabai Poblano, Cabai Rocotillo
100 – 500 Pimento, Pepperoncini
6
Metode yang lebih akurat untuk mengukur panas cabai adalah High Performance Liquid Chromatography (HPLC) [14,26]. Pada prosedur ini, biji cabai dikeringkan, kemudian direndam. Selanjutnya, zat kimia yang bereaksi terhadap panas diekstrak, dan hasil ekstrak diinjeksikan dalam alat HPLC untuk dianalisa. Metode ini mengidentifikasi senyawa-senyawa yang menyumbangkan panas. Senyawa-senyawa ini kemudian diformulasikan secara matematis sesuai besarnya kapasitas relatif senyawa tersebut menyumbangkan rasa panas. Metode ini tidak lagi dihitung menggunakan satuan Scoville melainkan dalam satuan kekuatan ASTA (American Spice Trade Association). Satu ppm sebanding dengan 15 satuan Scoville. Konversi ini adalah pendekatan seorang ahli dalam rasa “panas” yang bernama Donna R. Tainter dan Anthony T. Grenis mengatakan bahwa terdapat konsensus bahwa skala ASTA 20-40% lebih rendah dari nilai Scoville [16]. Analisa menggunakan metode HPLC relatif lebih mahal dan membutuhkan preparasi sampel yang rumit. Selain itu, metode ini juga memerlukan waktu untuk pengujian dan pembacaan data sehingga tidak dapat langsung diperoleh hasilnya.
Tabel 3.2. Berbagai sensor elektrokimia berbasis material karbon untuk analisa tingkat kepedasan cabai. Sensor elektrokimia Metode analisa Limit
deteksi Linear range
Skala Scoville Referensi Graphene-titania-nafion composite film CV 8,6 nM 0,03-10 μM - [28] Graphene-titania-nafion modified electrode CV 3,17x10-9 M 3x10-8 M sampai 1x10-5 M - [24] Unmodified screen-printed carbon electrode DPV 0,05 μmol/L 0,16-16,37 μmol/L - [27] Ag/Ag2O nanopartikel/RG O modified screen-printed electrode AdsSV 0,40 μM 1-60 μM - [30] Carbon paste electrode modified mesoporous silica CV 0,02 μmol/L 0,04-0,4 μmol/L - [31] Glassy carbon electrode modified SWCNT/CeO2 DPV 28 nM 0,1-7,5 μM - [29] Disposable pencil graphite AdsSV 3,7x10-9 M - - [32]
Perkembangan terkini adalah analisa kepedasan cabai dengan menggunakan sensor elektrokimia [16,18,27–29]. Metode elektrokimia menawarkan analisis yang lebih cepat, mudah dan tidak memerlukan preparasi sampel yang rumit. Adanya fakta bahwa kapsaisin sebagai senyawa aktif yang dapat mengalami reaksi reduksi dan oksidasi (redoks) menunjukkan bahwa kapsaisin sangat mungkin dianalisa dengan metode elektrokimia [18].
7
Reaksi redoks tersebut akan direspon oleh sensor elektrokimia dan terbaca sebagai kenaikan atau penurunan arus. Respon arus yang dihasilkan oleh sensor sebanding dengan konsentrasi kapsaisin yang diuji. Konsentrasi kapsaisin tersebut berhubungan langsung dengan tingkat kepedasan suatu sampel cabai yang diuji. Salah satu sensor elektrokimia yang telah dibuat untuk mendeteksi tingkat kepedasan cabai berbasis karbon nanotube [18]. Kachoosangi et al. membuat elektroda multiwalled carbon nanotube modified basal plane pyrolytic graphite (MWCNT-BPPGE) yang dapat menuji kadar kapsaisin dengan limit deteksi sebesar 0,31 μM dengan metode adsorptive stripping voltammetry (AdsSV). Berdasarkan penelitian ini, tim kami melakukan modifikasi elektroda lainnya yaitu emas dengan modifikasi poliamida dan emas nanopartikel [3]. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa sensor emas termodifikasi poliamida/emas nanopartikel dapat mendeteksi kapsaisin dalam cabai merah dengan limit deteksi 10 μM dengan metode voltametri siklik.
Pengembangan lebih lanjut juga telah kami lakukan pada tahun 2011, dimana membandingkan kadar kapsaisin dari hasil ekstraksi dengan kapsaisin standar [4]. Hasil yang baik diperoleh dengan nilai limit deteksi elektroda emas termodifikasi poliamida/emas nanopartikel sebesar 3,35 μM dan sensitivitas sensor sebesar 0,038 μA.μM-1mm-2. Namun, pengembangan sensor ini berhenti karena adanya bahan modifikan yaitu poliamida yang impor dan tidak diperjualbelikan lagi saat ini. Oleh karena itu, pada penelitian ini akan dikembangkan kembali sensor kepedasan berbasis material karbon dan emas nanopartikel. Adapun rangkuman sensor elektrokimia berbasis karbon yang telah digunakan untuk analisa kapsaisin dapat dilihat pada Tabel 3.2.
8 3.4 Roadmap penelitian
9 BAB 4. METODE
Penelitian dimulai dengan membuat sensor elektrokimia berbasis material karbon dengan dan tanpa modifikasi emas nanopartikel. Sensor elektrokimia yang dibuat akan dikarakterisasi dengan SEM, TEM, XRD dan raman. Kinerja sensor juga akan dilakukan karakterisasi di larutan standar K3FeCN6 sebelum dilakukan pengujian ke sampel kapsaisin. Selanjutnya, kapsaisin akan diekstraksi dari 3 sampel cabai berbeda yaitu cabai besar, cabai rawit dan cabai keriting. Kapsaisin hasil ekstraksi akan dianalisa tingkat kepedasannya dengan menggunakan sensor elektrokimia berbasis material karbon dengan dan tanpa modifikasi emas nanopartikel. Hasil perbandingan akan dilakukan dengan menganalisa kapsaisin standar. Sensititas, repitabilitas dan reprodusibilitas dari sensor elektrokimia berbasis material karbon juga akan dilakukan pengujian. Seluruh data akan diolah dan dikonversi ke dalam satuan Scoville. Adapun diagram alir penelitian ini ditunjukkan pada Gambar 4.1. Pembagian tugas masing-masing anggota tim peneliti ditunjukkan pada Tabel 4.1.
10
Tabel 4.1. Pembagian tugas tim peneliti
No Nama Asal Institusi Posisi di Tim Peneliti Peran/Tanggung jawab 1 Prof. Dr.rer.nat. Fredy Kurniawan, M.Si. Institut Teknologi Sepuluh Nopember Ketua peneliti
Peneliti utama melakukan studi literatur, merancang kegiatan penelitian, mengkoordinasi kegiatan, memonitor
aktivitas, analisis data, diskusi hasil, menyimpulkan hasil, menulis publikasi
internasional 2 Dr. Hendro Juwono, M.Si. Institut Teknologi Sepuluh Nopember Anggota 1
Anggota 1 membantu terlaksananya aktivitas penelitian, dokumentasi,
analisis data, diskusi hasil, menyimpulkan hasil, menulis publikasi
internasional serta membuat laporan keuangan 3 Dra. Harmami, MS. Institut Teknologi Sepuluh Nopember Anggota 2
Anggota 2 membantu terlaksananya aktivitas penelitian, dokumentasi,
analisis data, diskusi hasil, menyimpulkan hasil, menulis publikasi
internasional serta membuat laporan keuangan
11 BAB 5.
JADWAL DAN RANCANGAN ANGGARAN BIAYA
5.1 Jadwal Kegiatan
No Jenis Kegiatan Tahun ke-1
1 2 3 4 5 6 7 8
1 Studi literatur
2 Persiapan alat dan bahan
3 Fabrikasi sensor elektrokimia berbasis material karbon dengan dan tanpa modifikasi emas nanopartikel 4 Karakterisasi sensor
5 Ekstraksi kapsaisin dari 3 jenis cabai 6 Analisa kapsaisin hasil ekstraksi dengan
sensor elektrokimia berbasis material karbon
7 Analisa kapsaisin hasil ekstraksi dengan sensor elektrokimia berbasis material karbon dengan modifikasi emas nanopartikel
8
Analisa kapsaisin standar dengan sensor elektrokimia berbasis material karbon tanpa dan dengan modifikasi emas nanopartikel 9 Pengolahan data
10 Publikasi jurnal internasional
11 Pembuatan laporan kemajuan dan/atau laporan akhir
12 5.2 Rancangan Anggaran Biaya
RENCANA ANGGARAN BIAYA (RAB) PENELITIAN HIGH IMPACT
TAHUN ANGGARAN 2020
Judul Kegiatan : Pengembangan sensor kepedasan berbasis material karbon
Skema Pendanaan : Penelitian High Impact
Ketua Kegiatan : Prof. Dr.rer.nat. Fredy Kurniawan, M.Si.
NIP : 197404281998021001
Perguruan Tinggi : Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Departemen : Kimia
Fakultas : Sains dan Analitika Data
Total dana yang diajukan : Rp. 70,000,000.00
1. Bahan Habis
Item Bahan Volume Satuan Harga Satuan Total (Rp) (Rp)
Cabai besar 2 kg 40,000 80,000
Cabai rawit 2 kg 26,000 52,000
Cabai keriting 2 kg 38,000 76,000
Capsaisin standar 100 mg 2 paket 2,000,000 4,000,000
Etanol pa 2,5 liter 1 paket 850,000 850,000
SPCE 1 paket 6,500,000 6,500,000
Kalium ferisianida 50 gram 1 paket 135,000 135,000
NaCl 1 paket 875,000 875,000
Emas 1 gram 1 paket 675,000 675,000
Na-sitrat 1 paket 1,457,000 1,457,000
Aqua DM 50 liter 15,000 750,000
ATK 1 set 800,000 800,000
Proofing bahasa untuk publikasi 1 paket 1,500,000 1,500,000
Jurnal internasional Q1 1 paper 25,000,000 25,000,000
Laporan 1 paket 800,000 800,000
Sub Total (Rp) 43,550,000
2. Peralatan Penunjang
Item Barang Volume Satuan Harga Satuan Total (Rp) (Rp)
analisa XRD 3 paket 600,000 1,800,000
analisa komposisi 3 paket 750,000 2,250,000
analisa raman 3 paket 3,000,000 9,000,000
analisa TEM 3 paket 2,000,000 6,000,000
13
Sub Total (Rp) 21,450,000
3. Perjalanan
Item Perjalanan Volume Satuan Biaya Satuan Total (Rp) (Rp)
perjalanan lokal surabaya untuk analisa 10 kali 100,000 1,000,000 perjalanan ke bandung untuk analisa
raman 2 kali 2,000,000 4,000,000
Sub Total (Rp) 5,000,000
4. Honorarium
Item Honor Volume Satuan Honor/Jam Total (Rp)
(Rp)
- 0 - 0 0
Sub Total (Rp) 0
5. Lain - lain
Item Lain - lain Volume Satuan Harga/kg Total (Rp) (Rp)
- 0 - 0 0
Sub Total (Rp) 0
14 BAB 6.
DAFTAR PUSTAKA
[1] M. Attokaran, Natural Food Flavors and Colorants, Second Edition, John Wiley & Sons Ltd, 2017. https://onlinelibrary.wiley.com/doi/book/10.1002/9781119114796.
[2] R. Mohammad, M. Ahmad, L.Y. Heng, Chilli hotness determination based on optical capsaicin biosensor using stacked immobilisation technique, Sens. Actuators B Chem. 190 (2014) 593–600. https://doi.org/10.1016/j.snb.2013.09.023.
[3] L.A. Widyanti, Pembuatan sensor elektrokimia berbasis emas nanopartikel untuk kuantitasi rasa pedas secara voltametri siklis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember, 2010.
[4] I.J. Fitriyah, Studi tingkat kepedasan capsaicinoid dari biji Capsicum annuum dalam ekstrak etanol menggunakan metode voltametri siklik, Institut Teknologi Sepuluh Nopember, 2011. http://digilib.its.ac.id/ITS-Master-3100011043933/15717.
[5] D.G. Barceloux, Pepper and Capsaicin (Capsicum and Piper Species), Dis. Mon. 55 (2009) 380–390. https://doi.org/10.1016/j.disamonth.2009.03.008.
[6] Pusat Pengkajian Perdagangan Dalam Negeri, Analisis perkembangan harga bahan pangan pokok di pasar domestik dan internasional, Badan Pengkajian dan Pengembangan Perdagangan Kementerian Perdagangan Republik Indonesia, 2019.
[7] D. Indarti, L. Nuryati, B. Waryanto, R. Widaningsih, Outlook komoditas pertanian sub sektor hortikultura - cabai merah, Pusat Data dan Sistem Informasi Pertanian Sekretariat Jenderal Kementerian Pertanian, 2016.
[8] M. Usman, M. Rafii, M. Ismail, M. Malek, M. Latif, Capsaicin and Dihydrocapsaicin Determination in Chili Pepper Genotypes Using Ultra-Fast Liquid Chromatography, Molecules. 19 (2014) 6474–6488. https://doi.org/10.3390/molecules19056474.
[9] P. Popelka, P. Jevinová, K. Šmejkal, P. Roba, Determination of Capsaicin Content and Pungency Level of Different Fresh and Dried Chilli Peppers, Folia Vet. 61 (2017) 11–16. https://doi.org/10.1515/fv-2017-0012.
[10] E. Díaz de León Zavala, L.M. Torres Rodríguez, A. Montes-Rojas, V.H. Torres Mendoza, A.E. Liñán González, Study of electrochemical determination of capsaicin and dihydrocapsaicin at carbon paste electrodes modified by β-cyclodextrin, J. Electroanal. Chem. 814 (2018) 174–183. https://doi.org/10.1016/j.jelechem.2018.02.055.
[11] K. Kobata, M. Sugawara, M. Mimura, S. Yazawa, T. Watanabe, Potent Production of Capsaicinoids and Capsinoids by Capsicum Peppers, J. Agric. Food Chem. 61 (2013) 11127–11132. https://doi.org/10.1021/jf403553w.
[12] W.-K. Ryu, H.-W. Kim, G.-D. Kim, H.-I. Rhee, Rapid determination of capsaicinoids by colorimetric method, J. Food Drug Anal. 25 (2017) 798–803. https://doi.org/10.1016/j.jfda.2016.11.007.
[13] W.L. Scoville, Note on Capsicums, J. Am. Pharm. Assoc. 1912. 1 (1912) 453–454. https://doi.org/10.1002/jps.3080010520.
[14] H. Bae, G.K. Jayaprakasha, J. Jifon, B.S. Patil, Extraction efficiency and validation of an HPLC method for flavonoid analysis in peppers, Food Chem. 130 (2012) 751–758. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2011.07.041.
[15] Z.A.A. Othman, Y.B.H. Ahmed, M.A. Habila, A.A. Ghafar, Determination of Capsaicin and Dihydrocapsaicin in Capsicum Fruit Samples using High Performance Liquid
Chromatography, Molecules. 16 (2011) 8919–8929.
15
[16] V. Supalkova, H. Stavelikova, S. Krizkova, V. Adam, A. Horna, L. Havel, P. Ryant, P. Babula, R. Kizek, Study of Capsaicin Content in Various Parts of Pepper Fruit by Liquid Chromatography with Electrochemical Detection, Acta Chim Slov. (2007) 5.
[17] R. Mohammad, M. Ahmad, L.Y. Heng, Amperometric capsaicin biosensor based on covalent immobilization of horseradish peroxidase (HRP) on acrylic microspheres for chilli hotness determination, Sens. Actuators B Chem. 241 (2017) 174–181. https://doi.org/10.1016/j.snb.2016.10.077.
[18] R.T. Kachoosangi, G.G. Wildgoose, R.G. Compton, Carbon nanotube-based electrochemical sensors for quantifying the ‘heat’ of chilli peppers: the adsorptive stripping voltammetric determination of capsaicin, Analyst. 133 (2008) 888–895. https://doi.org/10.1039/B803588A.
[19] F. Kurniawan, New analytical applications of gold nanoparticles, University of Regensburg, 2008.
[20] F. Kurniawan, V. Tsakova, V.M. Mirsky, Gold Nanoparticles in Nonenzymatic Electrochemical Detection of Sugars, Electroanalysis. 18 (2006) 1937–1942. https://doi.org/10.1002/elan.200603607.
[21] F. Fitriyana, F. Kurniawan, Polyaniline-Invertase-Gold Nanoparticles Modified Gold Electrode for Sucrose Detection, Indones. J. Chem. 15 (2015) 226–233.
[22] L.R. Silva, J. Azevedo, M.J. Pereira, P. Valentão, P.B. Andrade, Chemical assessment and antioxidant capacity of pepper (Capsicum annuum L.) seeds, Food Chem. Toxicol. 53 (2013) 240–248. https://doi.org/10.1016/j.fct.2012.11.036.
[23] A.H. Naima Zaki, A. Hakmaoui, F. Dehbi, A. Ouatmane, Assessment of Color, Capsaicinoids, Carotenoids and Fatty Acids Composition of Paprika Produced from Moroccan Pepper Cultivars (Capsicum Annuum L.), J. Nat. Sci. Res. 3 (2013) 111-118– 118.
[24] D.-H. Kim, S. Nam, J. Kim, W.-Y. Lee, Electrochemical Determination of Capsaicin by Ionic Liquid Composite-Modified Electrode, J. Electrochem. Sci. Technol. 10 (2019) 177–184. https://doi.org/10.5229/JECST.2019.10.2.177.
[25] C.B. Davis, C.E. Markey, M.A. Busch, K.W. Busch, Determination of Capsaicinoids in Habanero Peppers by Chemometric Analysis of UV Spectral Data, J. Agric. Food Chem. 55 (2007) 5925–5933. https://doi.org/10.1021/jf070413k.
[26] M.I. Azilawati, D.M. Hashim, B. Jamilah, I. Amin, RP-HPLC method using 6-aminoquinolyl-N-hydroxysuccinimidyl carbamate incorporated with normalization technique in principal component analysis to differentiate the bovine, porcine and fish
gelatins, Food Chem. 172 (2015) 368–376.
https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2014.09.093.
[27] W. Lyu, X. Zhang, Z. Zhang, X. Chen, Y. Zhou, H. Chen, H. Wang, M. Ding, A simple and sensitive electrochemical method for the determination of capsaicinoids in chilli peppers, Sens. Actuators B Chem. 288 (2019) 65–70. https://doi.org/10.1016/j.snb.2019.02.104.
[28] D.-H. Kim, W.-Y. Lee, Highly sensitive electrochemical capsaicin sensor based on graphene-titania-Nafion composite film, J. Electroanal. Chem. 776 (2016) 74–81. https://doi.org/10.1016/j.jelechem.2016.06.035.
[29] G. Ziyatdinova, E. Ziganshina, A. Shamsevalieva, H. Budnikov, Voltammetric determination of capsaicin using CeO2-surfactant/SWNT-modified electrode, Arab. J. Chem. 13 (2020) 1624–1632. https://doi.org/10.1016/j.arabjc.2017.12.019.
[30] Y. Wang, B. Huang, W. Dai, J. Ye, B. Xu, Sensitive determination of capsaicin on Ag/Ag2O nanoparticles/reduced graphene oxide modified screen-printed electrode, J. Electroanal. Chem. 776 (2016) 93–100. https://doi.org/10.1016/j.jelechem.2016.06.031.
16
[31] Y. Ya, L. Mo, T. Wang, Y. Fan, J. Liao, Z. Chen, K.S. Manoj, F. Fang, C. Li, J. Liang, Highly sensitive determination of capsaicin using a carbon paste electrode modified with amino-functionalized mesoporous silica, Colloids Surf. B Biointerfaces. 95 (2012) 90– 95. https://doi.org/10.1016/j.colsurfb.2012.02.025.
[32] Y. Yardım, Z. Şentürk, Electrochemical evaluation and adsorptive stripping voltammetric determination of capsaicin or dihydrocapsaicin on a disposable pencil graphite electrode, Talanta. 112 (2013) 11–19. https://doi.org/10.1016/j.talanta.2013.03.047.
17 BAB 7. LAMPIRAN
Lampiran 1. Biodata Tim Peneliti 1. Ketua
a. Nama Lengkap : Prof. Dr.rer.nat. Fredy Kurniawan, M.Si.
b. NIP/NIDN : 197404281998021001/ 0028047404
c. Fungsional/Pangkat/Gol. : Guru Besar/ Pembina/ IVA d. Bidang Keahlian : Kemo dan Biosensor e. Departemen/Fakultas : Kimia/ FSAD
f. Alamat Rumah dan No. Telp. : Raya Komputer U-2, Surabaya/ 082141264818 g. Riwayat penelitian/pengabdian (2) yang paling relevan dengan penelitian yang
diusulkan/dilaporkan (sebutkan sebagai ketua atau anggota)
No Tahun Judul Penelitian Sumber
Pendanaan Posisi 1 2019
Material karbon dari tanaman lokal Indonesia untuk pengembangan biosensor di bidang kesehatan
PDD
RISTEKDIKTI Ketua
2 2019
Deteksi gelatin babi dalam makanan olahan menggunakan sensor Quartz Crystal
Microbalance termodifikasi NiO nanopartikel untuk pengendalian produk halal (tahap III)
PU – dana lokal
ITS Anggota
h. Publikasi (2) yang paling relevan (dalam bentuk makalah atau buku)
No Judul Artikel Ilmiah Nama Jurnal Volume/
Nomer/Tahun 1 Electrochemical sensor based on
single-walled carbon nanotubes-modified gold electrode for uric acid detection
Journal of the
electrochemical society
Vol. 165/ No. 11/ 2018
2 Single-walled carbon nanotubes-modified gold electrode for dopamine detection
ECS Journal of Solid State and Technology
Vol. 6/ No. 6/ 2017
i. Paten (2) terakhir
No. Judul Invensi Tahun Nomor Pendaftaran
Paten 1. Metoda ekstraksi cabai merah
serta penggunaannya sebagai inhibitor korosi
Pendaftaran tahun 2013 dan granted tahun 2018
Nomor pendaftaran: P00201304795 Nomor Granted: IDP000053050 2. Metode analisa capsaicin dalam
cuplikan secara elektrokimia dengan elektroda kerja komposit poliamida 11-emas nanopartikel
Pendaftaran tahun 2010 dan granted tahun 2017
Nomor pendaftaran: P00201000754 Nomor Granted: IDP000048868 j. Tugas Akhir (2 terakhir yang paling relevan), Tesis (2 terakhir yang paling
relevan), dan Disertasi (2 terakhir yang paling relevan) yang sudah selesai dibimbing.
18 No. Judul Tugas Akhir/ Tesis/
Disertasi Tahun Nama Mahasiswa
1. Pengaruh Penambahan Ekstrak Tumbuhan Binahong (Anredera cordifolia (Ten.) Steenis) terhadap Deteksi Glukosa
2019 Dennis Farina Nury
2. Inhibisi korosi baja SS 304 menggunakan capsicol dalam media HCl 1 M
2014 Kartika Anoraga
Madurani 3. Studi tingkat kepedasan
capsaicinoid dari biji Capsicum annuum dalam ekstrak etanol menggunakan metode voltametri siklik
2011 Isnanik Juni Fitriyah
4. Pembuatan sensor elektrokimia berbasis emas nanopartikel untuk kuantisasi rasa pedas secara voltametri siklis
2010 Liana Ari Widyanti
2. Anggota 1
a. Nama Lengkap : Dr. Hendro Juwono, M.Si.
b. NIP/NIDN : 196106061988031001
c. Fungional/Pangkat/Gol. : Lektor Kepala/ Pembina/ IVA d. Bidang Keahlian : Kimia Fisik
e. Departemen/Fakultas : Kimia/ FSAD
f. Alamat Rumah dan No. Telp. : Perumahan ITS, Jl. Teknik Arsitektur blok J-49 Surabaya 60111
g. Riwayat penelitian/pengabdian (2) yang paling relevan dengan penelitian yang diusulkan/dilaporkan (sebutkan sebagai ketua atau anggota)
No Tahun Judul Penelitian Sumber
Pendanaan Posisi 1 2019 Deteksi gelatin babi dalam makanan olahan
menggunakan sensor Quartz Crystal
Microbalance termodifikasi NiO nanopartikel untuk pengendalian produk halal (tahap III)
PU – dana lokal
ITS Ketua
2 2018 Produksi fraksi gasolin berkarbon tinggi melalui metode konversi kstslitik dari biji nyamplung(calophyllum inophyllum) dan limbah plastik polipropilen
Dana lokal ITS Ketua
h. Publikasi (2) yang paling relevan (dalam bentuk makalah atau buku)
No Judul Artikel Ilmiah Nama Jurnal Volume/
Nomer/Tahun 1 Novel pH sensor based on fiber
optic coated bromophenol blue and cresol red
Telkomnika Vol. 17/ No. 2/ 2019
2
A preliminary study of
identification halal gelatin using
Malaysian Journal of Fundamental and Applied Sciences
19 Quartz Crystal Microbalance
(QCM) sensor i. Paten (2) terakhir
No. Judul Invensi Tahun Nomor Pendaftaran
Paten 1. Metode Pembuatan Biogasolin dari
minyak biji nyamplung (Calophyllum Inophyllum) menggunakan katalis Al-MCM-41
2014 Nomor pendaftaran: P00201406516
j. Tugas Akhir (2 terakhir yang paling relevan), Tesis (2 terakhir yang paling relevan), dan Disertasi (2 terakhir yang paling relevan) yang sudah selesai dibimbing.
No. Judul Tugas Akhir/ Tesis/
Disertasi Tahun Nama Mahasiswa
1. Konversi Katalitik dari Limbah Plastik oleh Katalis Silika-Alumina-Keramik untuk Menghasilkan Fraksi Hidrokarbon Bahan Bakar Alternatif
2019 I.Q. Ayyun
2. Studi pendahuluan identifikasi gelatin halal menggunakan sensor quartz crystal microbalance (QCM)
2018 Diwa Sasri Pradini
3. Anggota 2
a. Nama Lengkap : Dra. Harmami, MS
b. NIP/NIDN : 196112161988032002
c. Fungional/Pangkat/Gol. : Lektor Kepala/Pembina Tk. 1/ IVB d. Bidang Keahlian : Kimia Fisik
e. Departemen/Fakultas : Kimia/ FSAD
f. Alamat Rumah dan No. Telp. : Jl.Sutorejo Selatan IX/2 Surabaya
g. Riwayat penelitian/pengabdian (2) yang paling relevan dengan penelitian yang diusulkan/dilaporkan (sebutkan sebagai ketua atau anggota)
No Tahun Judul Penelitian Sumber
Pendanaan Posisi 1 2019 Fabrikasi “hard capsule” halal dari tanaman
lokal Indonesia (lanjutan)
PTUPT
RISTEKDIKTI Anggota 2 2018 Pembuatan Kapsul berbahan dasar Kitosan
Larut Air dari Kitosan Komersial
PU – dana lokal
ITS Anggota
h. Publikasi (2) yang paling relevan (dalam bentuk makalah atau buku)
No Judul Artikel Ilmiah/ Buku Nama Jurnal/ Buku Volume/ Nomer/Tahun 1 Penataan laboratorium dan
Prosedur Praktikum Kimia
20 terapan. Penerbit Deepublish,
Jogjakarta.
2 Penataan laboratorium Kimia Sekolah Menengah Atas beserta contoh Praktikum Sederhana. Penerbit Deepublish, Jogjakarta
Buku ber-ISBN 2019
i. Paten (2) terakhir: (-)
j. Tugas Akhir (2 terakhir yang paling relevan), Tesis (2 terakhir yang paling relevan), dan Disertasi (2 terakhir yang paling relevan) yang sudah selesai dibimbing.
No. Judul Tugas Akhir/ Tesis/
Disertasi Tahun Nama Mahasiswa
1. Pengaruh waktu kontak pada adsorpsi remaol violet 5R menggunakan adsorben nata de coco
2016 Zian
2. Pengaruh suhu terhadap kualitas coating (pelapisan) stainless steel tipe 304 dengan kitosan secara elektroforesis
DATA USULAN DAN PENGESAHAN PROPOSAL DANA LOKAL ITS 2020
1. Judul Penelitian
PENGEMBANGAN SENSOR KEPEDASAN BERBASIS MATERIAL KARBON
Skema : PENELITIAN HIGH IMPACT
Bidang Penelitian : Agri-pangan dan Bioteknologi
Topik Penelitian : Teknologi pascapanen dan rekayasa teknologi pengolahan pangan 2. Identitas Pengusul
Ketua Tim
Nama : Dr.rer.nat. Fredy Kurniawan S.Si., M.Si
NIP : 197404281998021001
No Telp/HP : 082141264818
Laboratorium : Laboratorium Instrumentasi dan Metode Analisis
Departemen/Unit : Departemen Kimia
Fakultas : Fakultas Sains dan Analitika Data
Anggota Tim
No Nama Lengkap Asal Laboratorium Departemen/Unit Perguruan
Tinggi/Instansi 1 Dr.rer.nat. Fredy Kurniawan S.Si., M.Si Laboratorium Instrumentasi dan Metode Analisis
Departemen Kimia ITS
2 Dr. Hendro
Juwono M.Si.
Laboratorium Instrumentasi dan
Metode Analisis
Departemen Kimia ITS
3 Dra. Harmami
M.Si.
Laboratorium Instrumentasi dan
Metode Analisis
Departemen Kimia ITS
3. Jumlah Mahasiswa terlibat : 0
4. Sumber dan jumlah dana penelitian yang diusulkan
a. Dana Lokal ITS 2020 :
b. Sumber Lain :
70.000.000,-Tanggal Persetujuan Nama Pimpinan Pemberi Persetujuan Jabatan Pemberi Persetujuan Nama Unit Pemberi Persetujuan QR-Code 09 Maret 2020 Dr.rer.nat., Ir. Maya Shovitri M.Si Kepala Pusat Penelitian/Kajian/Unggulan Iptek Agri-pangan dan Bioteknologi 09 Maret 2020 Agus Muhamad Hatta , ST, MSi, Ph.D Direktur Direktorat Riset dan Pengabdian Kepada Masyarakat
![Tabel 3.1. Skala Scoville berbagai jenis cabai [13].](https://thumb-ap.123doks.com/thumbv2/123dok/4144654.3073264/10.892.113.777.691.1141/tabel-skala-scoville-berbagai-jenis-cabai.webp)
