PENGEMBANGAN SENSOR KIMIA UNTUK PENENTUAN PENGAWET FORMALDEHIDA DI DALAM MAKANAN DAN MINUMAN
Oleh :
Fanni Kristiyanti Zendrato NIM 409210011 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 berkat dan kasih yang dilimpahkan-Nya kepada penulis sehingga penelitian skripsi ini dapat diselasaikan dengan baik sesuai dengan waktu yang direncanakan. Skripsi ini berjudul, “Pengembangan Sensor Kimia untuk Penentuan Pengawet Formaldehida di Dalam Makanan dan Minuman” yang dilaksanakan sejak bulan Juli 2013.
Dalam kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada berbagai pihak yang telah membantu menyelesaikan skripsi ini, mulai dari pengajuan proposal penelitian, pelaksanaan sampai penyusunan skripsi antara lain Bapak Drs. Marudut Sinaga, M.Si selaku dosen pembimbing skripsi serta kepada Bapak Prof. Drs. Manihar Situmorang, M.Sc, Ph.D, Bapak Drs. Jamalum Purba, M.Si, Ibu Dra. Ani Sutiani, M.Si selaku dosen penguji yang telah memberikan saran dan masukan. Penghargaan juga disampaikan kepada Bapak Drs. Amser Simanjuntak, M.Si selaku dosen Pembimbing Akademik dan kepada seluruh Bapak/Ibu dosen tenaga pengajar dan staff pengawai di Jurusan Kimia FMIPA UNIMED. Teristimewa saya sampaikan ucapan terima kasih kepada kedua orangtua saya, Ibunda tercinta (S. Hutabarat) dan ayahanda tercinta (F. Zendrato). Untuk abang (Juliyanto Zendrato) serta adik-adik saya (Mathias Zendrato, Doddi Zendrato, dan Rizaldo Zendrato), yang selalu memberi dukungan doa, nasehat dan motivasi dari awal kuliah sampai menyelesaikan studi di UNIMED. Buat teman-teman seperjuangan Miska Likasina Tarigan, Arini, Lukman, Agam dan Gorat serta sahabat saya Maridina Br. Sitepu, Nelius Harefa, Ida Sitindaon, Endah Hariyanti, Kalsumah Rangkuti, Frisdawati, dan teman-teman lainnya khususnya jurusan
kimia NK’09 atas segala doa, saran, masukan dan dukungannya, saya sampaikan
banyak terima kasih.
Penulis telah berupaya semaksimal mungkin dalam penyusunan skripsi ini tetapi sebagai manusia yang tak luput dari kesalahan, penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan baik dari segi isi maupun tata bahasa. Untuk itu Penulis sangat mengharapkan saran dan kritik yang bersifat membangun guna penyempurnaan skripsi ini (fannie.cbmi@gmail.com). Penulis berharap semoga penelitian ini bermanfaat bagi pengembangan Ilmu Pengetahuan dan Teknologi serta menambah wawasan bagi pembaca. Akhir kata penulis ucapkan terima kasih.
Medan, Agustus 2013
PENGEMBANGAN SENSOR KIMIA UNTUK PENENTUAN PENGAWET FORMALDEHIDA DI DALAM
MAKANAN DAN MINUMAN
Fanni Kristiyanti Zendrato (NIM 409210011)
ABSTRAK
Penelitian ini bertujuan untuk mengembangkan sensor kimia dengan deteksi spektofotometri yang memiliki daya analisis sensitif, selektif, dan hasil analisisnya akurat. Prinsip analisisnya berdasarkan reaksi kondensasi formaldehida dengan sistem aromatik dari asam kromatropat, membentuk senyawa berwarna 3,4,5,6-dibenzoxanthylium. Untuk mendapatkan hasil yang akurat dalam analisis pengawet formaldehida dengan metode spektrofotometri dilakukan prosedur optimasi yaitu penentuan pH optimum, penentuan linieritas kurva kalibrasi, dan pengaruh senyawa pengganggu terhadap pergeseran panjang gelombang. Kondisi percobaan yang optimum adalah pada larutan buffer pH 6, panjang gelombang maksimum 565,09 nm, dan dari kurva kalibrasi diperoleh persamaan regresi linear y = 0.113x + 0.067, dengan harga R2 = 0.995. Zat-zat penggangu tidak terlalu memberikan pengaruh terhadap pengukuran formaldehida. Dari hasil pengukuran diketahui bahwa seluruh sampel makanan yang dianalisis menggandung formaldehida dengan kadar yang berbeda-beda, kadar formaldehida tertinggi terdapat pada sampel Burger Ayam berkode F yaitu kadarnya sebesar 1.5686 mg/g, sementara kadar formaldehida terendah yaitu pada sampel ikan asin perak-perak berkode M yaitu sebesar 0.0324 mg/g. Metode Spektrofotometri sensitif dan akurat dalam pengukuran kadar formaldehida dengan linieritas pengukuran 0,2 – 10 µg/mL formaldehida.
v
DAFTAR ISI
Halaman
Lembar Pengesahan i
Riwayat Hidup ii
Abstrak iii
Kata Pengantar iv
Daftar Isi v
Daftar Gambar vii
Daftar Tabel ix
Daftar Lampiran x
BAB I. PENDAHULUAN 1
1.1.Latar Belakang 1
1.2.Batasan Masalah 2
1.3.Rumusan Masalah 3
1.4.Tujuan Penelitian 3
1.5.Manfaat Penelitian 3
BAB II.TINJAUAN PUSTAKA 4
2.1.Bahan Pengawet Makanan dan Minuman 4
2.2.Formaldehida 5
2.2.1. Kegunaan Formaldehida 6
2.2.2. Bahaya Penggunaan Formaldehida 7
2.3.Analisis Menggunakan Sensor Kimia 9
2.4.Metode Spektrofotometri 12
2.5.Penentuan Formaldehida Dalam Sampel dengan Metode
Spektrofotometri Cahaya Tampak ( Visibel) 13
2.6.Analisis Kuantitatif Formaldehida Dalam Sampel dengan
Metode Spektrofotometri Cahaya Tampak 14
2.7.Komponen- Komponen Peralatan Spektrofotometer UV-VIS 17
BAB III. METODE PENELITIAN 19
3.1.Tempat dan Waktu Penelitian 19
3.2.Alat dan Bahan 19
3.3.Prosedur Penelitian 19
3.3.1. Pembuatan Larutan 19
3.3.2. Optimasi Spektrofotometri Penentuan Formaldehida 20 3.3.3. Metode Spektrofotometri untuk Penentuan Kadar Formaldehida
Larutan Baku 21
3.3.3.1. Penentuan pH Optimum Formaldehida 21
3.3.3.3. Penentuan Pengaruh Senyawa Pengganggu Terhadap
Pergeseran Panjang Gelombang 22
3.3.4. Aplikasi Spektrofotometri untuk Penentuan Kadar Formaldehida
dalam Makanan 23
3.4. Prosedur Perlakuan Sampel 23
BAB IV. HASIL PEMBAHASAN 25
4.1. Optimisasi Spektrofotometri Penentuan Formaldehida 25
4.1.1. Penentuan pH Optimum Reaksi 26
4.1.2. Penentuan Linieritas Kurva Kalibrasi 27
4.1.3. Analisis Pengaruh Senyawa Pengganggu Terhadap Pergeseran
Panjang Gelombang 28
4.2. Penentuan Formaldehida dalam Sampel 29
BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN 32
5.1. Kesimpulan 32
5.2. Saran 33
ix
DAFTAR TABEL
Halaman Tabel 2.1. Beberapa senyawa pengawet makanan dan minuman
serta pengaruhnya terhadap kesehatan manusia 4 Tabel 2.2. Karakteristik formaldehida berdasarkan sifat fisika dan
sifat kimianya 5
Tabel 2.3. Daftar panjang gelombang dan warna komplementer 13 Tabel 4.1. Data hasil pengukuran panjang gelombang maksimum
formaldehida 1.6 µg/mL pada masing-masing pelarut (pH 1,
2, 3, 4, 5, 6, 7, dan 8) setelah ditambahkan asam kromatropat 26 Tabel 4.2. Data hasil pengukuran larutan standar formaldehida (0.2-10)
µg/mL dengan variasi buffer pH dan panjang gelombang
maksimum pada setiap variasi pH ( pH 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, dan 8) 26 Tabel 4.3. Data hasil pengukuran kurva kalibrasi larutan standard
formaldehida pada panjang gelombang maksimum 565.09 nm. 28
Tabel 4.4. Data hasil pengukuran pengaruh senyawa pengganggu terhadap pergeseran panjang gelombang maksimum dan absorbansi
dalam analisis formaldehida 29
Tabel 4.5. Data hasil pengukuran absorbansi dalam sampel ikan asin, tahu, dan daging olahan secara spektrofotometri pada panjang
DAFTAR GAMBAR
Halaman Gambar 2.1. Reaksi asam kromatropat dengan formaldehida
menghasilkan 3,4,5,6- dibenzoxanthylium berwarna
violet 14
Gambar 2.2. Skema sederhana spektrofotometer UV-Visible 18 Gambar 3.1. Skema preparasi sampel untuk penentuan kadar formaldehida
secara spekrtofotometri 24
Gambar 4.1. Pengaruh pH pada panjang gelombang maksimum masing-masing pH (pH 1,2,3,4,5,6,7, dan 8) terhadap absorbansi larutan pada masing-masing konsentrasi formaldehida (0.2,
0.8, 1.4, 1.6, 2, 5, 8, dan 10) µg/mL 27
Gambar 4.2. Kurva kalibrasi larutan standart formaldehida setelah ditambahkan asam kromatrofat dan pelarut pH optimum
x
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang
Seiring dengan semakin pesatnya teknik pengolahan pangan, penambahan bahan-bahan aditif pada produk pangan sulit untuk dihindari, seperti penambahan senyawa pengawet pada makanan dan minuman. Adapun berbagai alasan suatu industri menambahkan senyawa pengawet pada produk olahan mereka yaitu untuk menjaga kesegaran makanan, menghambat pertumbuhan organisme, memelihara warna bahan makanan, dan untuk menjaga kualitas makanan dalam penyimpanan dalam jangka waktu tertentu (Giesova, dkk., 2004).
Penggunaan pengawet dalam makanan sebenarnya diperbolehkan selama masih dalam ambang batas toleransi. Namun, ada juga pengawet yang dilarang ditambahkan di dalam makanan maupun minuman karena dalam jangka waktu pendek maupun jangka panjang dapat merusak kesehatan tubuh, salah satunya yaitu formaldehida atau yang lebih dikenal dengan nama formalin.
Larutan Formaldehida atau larutan Formalin mempunyai nama dagang formalin, formol atau mikrobisida dengan rumus molekul CH2O mengandung
kira-kira 37% gas formaldehid dalam air. Formaldehida bukan bahan pengawet makanan, tetapi digunakan untuk mengawetkan spesimen patologi, hewan-hewan kecil seperti serangga, bahkan mayat manusia. Bahan pengawet ini memiliki unsur aldehida yang bersifat mudah bereaksi dengan protein dan mudah berikatan dengan unsur protein mulai dari permukaan hingga terus meresap ke jaringan yang dalam. Dengan matinya protein setelah terikat dengan unsur kimia dari formalin, maka ia tidak akan diserang bakteri pembusuk yang menghasilkan senyawa asam. Selain itu, formalin juga membunuh bakteri dengan membuat jaringan dalam bakteri yang menyebabkan bakteri itu kekeringan dan membentuk lapisan baru di permukaannya supaya ianya tahan terhadap serangan bakteri yang lain pada masa akan datang.
2
Safety (IPCS) disebutkan bahwa batas toleransi formaldehida yang dapat diterima
tubuh dalam bentuk air minum adalah 0,1 mg per liter atau dalam satu hari asupan yang diperbolehkan adalah 0,2 mg. Sementara formalin yang boleh masuk ke tubuh dalam bentuk makanan untuk orang dewasa adalah 1,5 mg hingga 14 mg per hari. Jika melebihi ambang batas tersebut maka dalam jangka pendek maupun jangka panjang dapat mengakibatkan gangguan kesehatan, mulai dari gejala seperti sensasi terbakar di mata, hidung dan di daerah tenggorokan, bahkan sampai mengakibatkan penyakit kanker (National Cancer Institute, 2009). Jika terpapar formaldehida dalam jumlah banyak misalnya terminum, bisa menyebabkan kematian. Dalam tubuh manusia, formaldehida dikonversi menjadi asam format yang meningkatkan keasaman darah, tarikan nafas menjadi pendek, sering hipotermia, juga koma, atau sampai kepada kematian.
Seiring dengan semakin seringnya bahan pengawet ditambahkan pada makanan maupun minuman saat ini, maka sangat dibutuhkan instrumen analisis yang akurat, selektif dan sensitif terhadap berbagai jenis senyawa pengawet untuk memonitoring keberadaan senyawa pengawet tersebut. Karena sampai saat ini instrumen yang sering digunakan untuk penentuan senyawa pengawet umumnya adalah berdasarkan perubahan warna (kolorimetri). Metode ini hasilnya kurang akurat karena rentan terhadap pengaruh senyawa pengganggu (interference).
Untuk mengatasi permasalahan diatas, maka dibutuhkan instrument analisis sensor kimia dengan deteksi spektrofotometri karena sensor kimia memiliki daya analisis sensitif, selektif, akurat, cepat, stabil, keterulangan baik, sederhana, serbaguna, mudah mengoperasikan dan dengan biaya analisis relatif murah untuk penentuan bahan pengawet yang terdapat di dalam sampel makanan dan minuman (Situmorang, M.dkk. 2005).
1.2. Batasan Masalah
1.3. Rumusan Masalah
Rumusan masalah dalam penelitian ini adalah sebagai berikut :
1. Bagaimana mengembangkan metode analisis sebagai instrument analisis menjadi metode standar yang sensitif, akurat, sederhana dan cepat untuk penentuan formaldehida pada makanan?.
2. Bagaimana cara optimisasi dan penentuan kadar formaldehida pada makanan secara sensor kimia dengan deteksi spektrofotometri ?.
1.4. Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini adalah sebagai berikut :
1. Mengembangkan metode analisis sensor kimia dengan deteksi spektrofotometri sebagai instrument analisis menjadi metode standar yang sensitif, akurat, sederhana dan cepat untuk penentuan formaldehida pada makanan.
2. Mengetahui cara optimisasi dan penentuan kadar formaldehida pada makanan secara sensor kimia dengan metode 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 dan minuman.
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 formaldehida pada makanan. 2. Memberikan informasi kepada masyarakat mengenai kandungan formaldehida dalam makanan sehingga dapat memudahkan masyarakat untuk memilih makanan yang baik dan layak untuk dikonsumsi.
32
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan
Kesimpulan yang dapat diperoleh dalam penelitian ini adalah :
1. Dengan metode spektrofotometri dalam penentuan formaldehida dalam sampel makanan diperoleh kondisi optimum analisa yaitu pada pH larutan buffer optimum adalah pH 6, panjang gelombang maksimum adalah 565.09 nm, linieritas pengukuran 0,2 – 10 µg/mL formaldehida, serta dari kurva kalibrasi diperoleh persamaan regresi linear y = 0.113x + 0.067, dengan harga R2 = 0.995.
2. Dari hasil pengukuran terhadap zat-zat pengganggu, zat pengganggu tidak terlalu memberikan pengaruh terhadap pengukuran formaldehida, dapat dilihat dari pergeseran panjang gelombang yang tidak terlalu jauh hanya sekitar 2.07 nm pada zat pengganggu NaCl.
3. Dari hasil pengukuran spektrofotometri kadar formaldehida yang terdapat dalam sampel tidak memenuhi syarat karena tidak seharusnya ada formaldehida dalam sampel makanan sesuai dengan Peraturan Menteri Kesehatan (MenKes) Nomor 1168/MenKes/PER/X/1999.
4. Sampel makanan yang memiliki kadar formaldehida tertinggi adalah Burger Ayam berkode G sebesar 1.5686 mg/g , sementara kadar formaldehida terendah yaitu pada ikan asin perak-perak berkode N sebesar 0.0324 mg/g.
5.2. Saran
Dari hasil penelitian ini diajukan saran sebagai berikut:
1. Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut dengan menggunakan sensor elektrokimia untuk penentuan formaldehida dalam makanan maupun minuman.
2. Perlu dilakukan penentuan formaldehida pada lebih banyak lagi sampel makanan maupun minuman.
3. Untuk peneliti selanjutnya disarankan untuk memilih sampel yang akan dianalisis lebih kepada sampel kemasan yang umumnya banyak dikonsumsi masyarakat.
4. Peneliti selanjutnya hendaknya lebih teliti dalam pemipetan, terutama saat menggunakan pipet mikro.
5. Peneliti selanjutnya disarankan untuk menguji formaldehida dengan menggunakan spektrofotometri UV.
6. Peneliti selanjutnya hendaknya lebih memperbanyak variasi optimisasi untuk pengukuran formaldehida.
34
DAFTAR PUSTAKA
Albert, K.J., Lewis, N.S., Schauer, C.L., Sotzing, G.a., Stitzel, S.E., Vaid, T.P., and Walt. D.R., (2000), Cross-reactive chemical sensor arrays, Chemical Reviews 100: 2595-2626.
Broto, L., (2006), Formalin Bukan Formalitas, Harian Kompas, 5 Januari 2006.
Cosnier, S., (1999), Biomolecule immobilization on electrode surfaces by entrapment or attachment to electrochemically polymerized films. A review, Biosensors & Bioelectronics 14: 443-456.
Davletshina, T.A., Shul'gina, L.V., Lazhentseva, L.Y., Blinov, Y.G., and Pivneko, T.N., (2003), Inhibitory effect of an antimicobial preparation from lipids of marine fishes on tissue and microbial enzyms, Applied Biohemistry and Microbiology, 39(6): 595-598.
Day, R. A., and A. L. Underwood., (1981), Analisa Kuantitatif Edisi Keempat, Erlangga, Jakarta.
Ditjen POM., (1995), Farmakope Indonesia edisi IV, Departemen Kesehatan RI, Jakarta.
Eigenmann, P.A., and Haenggeli, C.A., (2007), Food colourings, preservatives, and hyperactivity, The Lancet 370: 1524-1525.
Emr, SA., and Yacynyh, A.M., (1995), Use of polymer film in amperometric biosensors, Electroanalysis 7: 913-923.
Giatrakou, V., Ntzmani, A., and Savvaidis, I.N., (2010), Combined chitosan-thyme treatments with modified atmosphere packaging on a ready-to-cook poultry product, Journal of Food Protection, 73(4): 663-669.
Giesova, M., Chumchalova, J., and Plockova, M., (2004), Effect of food preservatives on the inhibitory activity of acidocin CH5 and bacteriocin D10, Eur Food Res Technol 218: 194-197.
Harvey, O.R., Herbert, B.E., Harris, J.P., Stiffler, E.A., and Crenwelge, J.A., (2009), A new spectrophotometric method for rapid semiquantitative determination of soil organic carbon, SSSAJ: 73(3): 822-830.
Heck, Casanova S., P. B. Dodd, E. N. Schachter, T. J. Witek., and T. Tosun., (1985), Formaldehyde concentration in the blood of human and fischer-344 rats exposed to CH2O under controlled conditions. J. Am. Ind. Hyg.
Assoc 46: 1-3.
Herlich, K., (1990), Official Methods Of Analysis, 15th edition, AOAC Inc, Virginia.
International Agency for Research on Cancer (IARC)., (1982), Some Industrials Chemicals and Drystuffs. IARC Monograph.
Khopkar, S. M., (1990), Konsep Dasar Kimia Analitik, Universitas Indonesia Press, Jakarta.
Marquie, C., A. M. Tessier., C. Aymard., and S. Guilbert., (1997), HPLC determination of the reactive lysine content of rotton seed protein films to monitor the extent of cross-linking by formaldehyde, glutaraldehyde, and glyoxal. J. Agric. Food Chem. 45: 922-926.
36
Pfendt, L.B., VukaDinovic, V.L., Blagojevic, N.Z., and Radojevic, M.P., (2003), Second order derivative spectrophotometric method for determination of vitamin c content in fruits, vegetables, and fruit juices, Eur Food Res Technol. 217: 269-272.
Rachmawati, E., (2006), Waspadai Jajanan Anak di Sekolah, Makan Sehat Hidup Sehat. Harian Kompas. 19 Juli 2005.
Rendina, G., (1976), Experimental Methods in Modern Biochemistry, W.B. Saunders Company, Philadelphia.
Saparinto, C., and Hidayati, D., (2006), Bahan Tambahan Pangan, Penerbit Kansisnus, Yogyakarta.
Situmorang, M., Hibbert, D.B., Gooding, J.J., and Barnett, D., (1999), A sulfite biosensor fabricated using electrodeposited polytiramine: aplication to wine analysis, Analyst 124: 1775-1779.
Situmorang, M., Gooding, J.J., and Hibbert, D.B., (1999), Immobilisation of enzyme throughout a polytiramine matrix: a versatile procedure for fabricating biosensors, Analytica Chimica Acta 394: 211-223.
Situmorang, M., Hibbert, D.B., and Gooding, J.J., (2000), An experimental design study of interferences of clinical relevance of a polytiramine immobilized-enzyme biosensor, Electroanalysis 12: 111-119.
Situmorang, M., (2010), Kimia Analitik Lanjut dan Instrumentasi. Penerbit FMIPA UNIMED, Medan.
Skoog, D. A., and Leary, J. J., (1992), Principles of Instrumnetal Analysis, 4th ed., Saundres College Publishers, New York.
Suchy, J., Lukow, O.M., Brown, D., DePauw, R., Fox, S., and Humphreys, G., (2007), Rapid assessment of glutenin and gliadin in wheat by uv spectrophotometer, Crop Science. 47(1): 91-99.
Varma, R.J., and Gaikwad, B.G., (2008), Spectrophotometric method for estimation of aliphatic primary amines in biological samples, World J Microbiol Biotechnol. 24: 573-576.
Velasco-Garcia, M.N., and Mottram, T., (2003), Biosensors technology addressing agricultural problems. Automation and Emerging Technologies. 84 (1) : 1 – 12.
Vo-Dingh, T., and Cullum, B., (2000), Biosensor and biochips: advances in biological and medical diagnostics, Fresenius Journal of Analytical Chemistry 366: 540-551.
Winarno, F. G., and T. S. Rahayu., (1994), Bahan Tambahan Untuk Makanan dan Kontaminan. Penerbit Pustaka Sinar Harapan, Jakarta.
World Health Organization (WHO)., (2002), Formaldehyde. Concise International Chemical Assessment Document 40. Geneva.
Yao, T., and Takashima, K., (1998), Amperometric biosensor ith a composite membrane sol-gel derived enzyme film and electrochemical generated poly(1,2-diaminobenzene) film, Biosensors & Bioelectronics 13: 67-73.
