2.1. Bahan Pengawet
Bahan pengawet adalah bahan tambahan pangan yang dapat mencegah atau menghambat proses fermentasi, pengasaman, atau penguraian lain terhadap makanan yang disebabkan oleh mikroorganisme.Bahan tambahan pangan ini biasanya ditambahkan kedalam makanan yang mudah rusak atau makanan yang disukai sebagai media tumbuhan bakteri atau jamur misalnya pada produk daging, buah-buahan, dan lain-lain. Defenisi bahan pengawet adalah senyawa atau bahan yang mampu menghambat, menahan, atau menghentikan dan memberikan perlindungan bahan makanan dari proses pembusukan.
Pengertian bahan pengawet sangat bervariasi tergantung di Negara yang membuat batasan pengertian bahan pengawet. Meskipun demikian, penggunaan bahan pengawet memiliki tujuan yang sama yaitu mempertahankan kualitas yang memperpanjang umur simpan bahan pangan. Bahan pengawet adalah senyawa yang mampu menghambat dan menghentikan proses fermentasi, pengasaman atau bentuk keusakan lainnya, atau bahan yang dapat memberikan perlindugan bahan pangan dari pembusukan.
2.1.1 Mekanisme Kerja Bahan Pengawet
mikrroorganisme. Oleh sebab itu, air akan keluar dari sel dan sel menjadi kering atau mengalami dehidrasi.
Kerja asam sebagai bahan pengawet tergantung pada pengaruhnya terhadap pertumbuhan mikroorganisme seperti bakteri, khamir, dan kapang yang tumbuh pada bahan pangan. Penambahan asam berarti menurunkan pH yang disertai dengan naiknya konsentrasi ion hidrogen (H+), dan dijumpai bahwa pH rendah lebih besar penghambatannya pada pertumbuhan mikroorgansme. Asam digunakan sebagai pengatur pH sampai pada harga yang bersifat toksik untuk mikroorganisme dalam bahan pangan. Efektivitasnya suatu asam dalam menurunkan pH tergantung pada kekuatan (strength), yaitu derajat ionisasi asam dan konsentrsi yaitu jumlah asam dalam volume tertentu (misalnya molaritas). Jadi, asam keras lebih efktif dalam menurunkan pH apabila dibandingkan dengan asam lemah pada konsentrasi yang sama.
2.1.2. Tujuan dan Persyaratan Bahan Pengawet
Secara umum penambahan bahan pengawet pada suatu produk memiliki tujuan sebagai berikut :
a. Menghambat pertumbuhan mikroba pembusuk pada pangan baik yang bersifat patogen maupun yang tidak patogen.
b. Memperpanjang umur simpan pangan.
c. Tidak menurunkan kulitas gizi, warna, cita rasa,dan bau bahan pangan yang diawetkan.
d. Tidak untuk menyembunyikan keadaan pangan yang berkualitas rendah.
e. Tidak digunakan untuk menyembunyikan penggunaan bahan yang salah atau tidak memenuhi persyaratan.
Pada bahan pengawet terdapat juga beberapa persyaratan yang harus dimiliki, antara lain :
a. Memberi arti ekonomis dari pengawetan(secara ekonomis) menguntungkan.
b. Digunakan hanya apabila cara-cara pengawetan yang lain tidak mencukupi atau tidak tersedia.
c. Memperpanjang umur simpan dalam pangan
d. Tidak menurunkan kualitas (warna, cita rasa, dan bau) bahan pangan yang diawetkan.
e. Mudah dilarutkan.
f. Menunjukkan sifat-sifat anti mikroba pada jenjang pH bahan pangan yang diawetkan.
g. Aman dalam jumlah yang diperlukan. h. Mudah ditentukan dengan analisa kimia. i. Tidak menghambat enzim-enzim pencernaan.
j. Tidak mengalami dekomposisi atautidak bereaksi untuk membentuk suatu senyawa kompleks yang bersifat lebih toksik.
k. Mudah dikontrol dan didistribusikan secara merata dalam bahan pagan. l. Mempunyai spektra antimikrobia yang luas yang meliputi macam-macam pembusukan oleh mikrobia yang berhubungan dengan bahan pangan yang diawetkan.
2.1.3 Sifat Fisik dan Kimia Bahan Pengawet
a. struktur kimia atau rumus molekul, contohnya asam benzoat dengan rumus molekul C7H6O2.
b. harga pKa yang spesifik c. bentuk bahan pengawet.
d. pelarutan baik dalam air, alkohol maupun minyak e. rasa dan bau yang berbeda
2.1.4. Efek Terhadap Kesehatan
Konsentrasi bahan pengawet yang diizinkan oleh peraturan bahan pangan sifatnya adalah penghambatan dan bukannya mematikan organisme-organisme pencemar. Oleh karena itu, sangat penting bahwa populasi mikroorganisme dari bahan pangan yang akan diawetkan harus dipertahankan minimum dengan cara penanganan dan pengolahan secara higienis.
a. Bahan pengawet organik
b. Bahan pengawet anorganik
Konsep ADI didasrkan pada kenyataan bahwa semua bahan kimia yang digunakan sebagai bahan pengawet adalah racun, tetapi toksisitasnya sangat ditentukan oleh jumlah yang diperlukan untuk menghasilkan pengaruh atau gangguan kesehatan atau sakit. ADI dinyatakan dalam mg/kg berat badan yang didefenisikan sebagai jumlah bahan yang masuk tubuh setiap harinya, bahkan selama hidupnya tanpa risiko yang berarti bagi konsumen atau pemakainya. Contoh bahan pengawet yang diizinkan pemakaiannya dari nilai ADI ialah : - Natrium nitrit
Pemakaian nitrit dengan dosis tinggi menyebabkan kanker pada hewan percobaan (tikus). Karena pada kondisi tertentu akan terjadi reaksi antara nitrit dan beberapa amin secara alami kedapatan dalam bahan pangan sehingga membentuk senyawa nitrosamine yang dikenal sebagai senyawa karsinogenik. - Sulfur dioksida
Belerang dioksida merupakan bahan pengawet yang sangat luas pemakaiannya, namun pada dosis tertentu dapat menimbulkan gangguan pada kesehatan,tetapi belum ada pengganti belerang dioksida yang sama efektifnya atau cukup memuaskan. Keracunan adanya belerang dioksida dapat menyebabkan luka usus.
2.1.5. Jenis Bahan Pengawet
Bahan pengawet terdiri dari dua jenis yaitu: 1. Zat Pengawet Anorganik
2. Zatpengawet organik
Zat pengawet organik lebih banyak dipakai daripada yang anorganik karena bahan ini lebih mudah dibuat. Bahan organik digunakan baik dalam bentuk asam maupun dalam bentuk garamnya. Zat kimia yang sering dipakai sebagai bahan pengawet ialah asam sorbat, asam propionat, asam benzoat, asam asetat, dan epoksida.(Cahyadi, 2008)
2.2. Asam Benzoat
COOH
Asam Benzoat mengandung tidak kurang dari 99,5% dan tidak lebih dari 100,5% C7H6O2 , dihitung terhadap zat anhidrat. (F.I. Ed IV. 1995)
Asam benzoat (C6H5COOH),merupakan bahan pengawet yang luas penggunaannya dan sering digunakan padamakanan atau minuman. Bahan inidigunakan untuk mencegah pertumbuhan mikroorganisme. Benzoat efektif pada pH 2,5-4,0. Karena kelarutan garamnya lebih besar, maka biasa digunakan dalam bentuk garam Na-benzoat. Sedangkandalam bahangaram benzoat terurai menjadi bentuk aktif, yaitu bentuk asam benzoat yang tak terdisosiasi.
Keasaman dari substrat ke dalam mana asam benzoat ditambahkanmempengaruhi keefektifan dari zat pengawet kimia. Asam benzoat kurang efektif dalam suatu bahan pangan yang mempunyai pH 7,0 dibandingkan dengan bahan pangan yang asam yang mempunyai pH mendekati 3,0. (Desrosier,1988).
Penambahan asam berarti menurunkan pH yang disertai dengan naiknya konsentrasi ion hydrogen, dan ditemui bahwa pada pH rendah, lebih besar penghambatannya pada pertumbuhan mikroorganisme. Efektivitas suatu asam dalam menurunkan pH tergantung pada kekuatan atau derajat ionisasi asam dan konsentrasi. 2.2.1.Sifat-sifat Asam benzoat
- Berbentuk hablur atau jarum putih - Sedikit berbau benzaldehid atau benzoin - Agak mudah menguap pada suhu hangat - Mudah menguap dalam air
- Sukar larut dalam air
- Mudah larut dalam etanol dan eter
- Merupakan asam lemah yang mengalami disosiasi tergantung pada pH mediumnya
2.2.2. Mekanisme kerja Asam Benzoat
benzoat sangat efektif dalam menghambat pertumbuhan mikroba dalam bahan pangan pH rendah seperti sari buah dan minuman penyegar.
2.2.3. Efek Asam Benzoat terhadap kesehatan
Metabolisme ini meliputi dua tahap reaksi, pertama dikatalis oleh enzimsyntetase dan pada reaksi kedua dikatalis oleh enzim acytranferase. Asam hipurat yang disinpengujiana dalam hati ini, kemudian diekskresikan melalui urine. Jadi, di dalam tubuh tidak terjadi penumpukan asam benzoat, sisa asam benzoat yang tidak di ekskresi sebagai asam hipurat dihilangkan toksisitasnya berkonjugasi dengan asam glukoronat dan diekskresi melalui urin. Pada penderita asma dan orang yang menderita urticaria sangat sensitif terhadap asam benzoat, jika dikonsumsi dalam jumlah besar akan mengiritasi lambung.
COCH+ATP + CoA C-CoA+ AMP PP I O Benzoic acid Benzoyl CoA
N
Benzoyl CoA + glycine C – N – CH2 - COOH + CcA O
Hippuric Acid
Metabolisme asam benzoat dalam tubuh (Cahyadi. 2008)
berlebihan pada tikus akan menyebabkan kematian dengan gejala-gejala hiper aktif, sawan, kencing terus-menerus dan penurunan berat badan.(Yuliarti,2007)
2.3. Kromatografi
Kromatografi pertama kali dikembangkan oleh seorang ahli botani Rusia Michael Tswett pada tahun 1903 untuk memisahkan pigmen berwarna dalam tanaman dengan cara perkolasi ekstrak petroleum eter dalam kolom gelas yang berisi kalsium karbonat (CaCO3). Saat ini kromatografi merupakan teknik pemisahan yang paling umum sering digunakan dalam bidang kimia analisis dan dapat dimanfaatkan untuk melakukan analisis, baik analisis kualitatif, kuantitatif, atau preparatif dalam bidang farmasi, lingkungan, industri, dan sebagainya. Kromatografi merupakan suatu teknik pemisahan yang mengunakan fase diam (stationary phase) dan fase gerak (mobile phase). Teknik kromatografi telah berkembang dan telah digunakan untuk memisahkan dan mengkuantifikasikan berbagai macam komponen yang kompleks, baik komponen organik maupun komponen anorganik. (Rohman, 2007)
2.3.1 Kromatografi Lapis Tipis
Semua pemisahan dengan kromatografi tergantung pada kenyataan bahwa senyawa–senyawa yang dipisahkan terdistribusi sendiri antara fase gerak dan fase diam dalam perbandingan yang sangat berbeda-beda dari satu senyawa terhadap senyawa yang lain.
Faktor–faktor yang memperngaruhi gerakan noda dalam kromatografi yang juga mempengaruhi harga Rf, yaitu :
Biasanya aktifitas dicapai dengan pemanasan dalam oven, hal ini akan mengeringkan molekul-molekul air yang menempati pusat-pusat serapan dari penyerap.
3. Tebal dan kerataan dari lapisan penyerap
Meskipun dalam prakteknya tebal lapisan tidak dapat dilihat pengaruhnya, tapi perlu diusahakan tebal lapisan yang rata. Ketidakrataan akan menyebabkan aliran pelarut menjadi tak rata pula dalam daerah yang kecil dari plat.
4. Pelarut dan derajat kemurnian fase gerak
Kemurnian dari pelarut yang digunakan sebagai fase pada kromatografi kertas adalah sangat penting dan bila campuran pelarut digunakan maka perbandingan yang dipakai harus betul- betul diperhatikan.
5. Derajat kejenuhan dari uap dalam bejana pengembangan yang digunakan
6. Teknik percobaan
7. Jumlah cuplikan yang digunakan
Penetesan cuplikan dalam jumlah yang berlebihan memberikan tendensi penyebrangan noda-noda dengan kemungkinan terbentuknya ekor dan efek tak seimbang lainnya sehingga mengakibatkan kesalahan-kesalahan pada harga-harga Rf.
8. Suhu
Pemisahan-pemisahan sebaiknya dikerjakan pada suhu tetap, hal ini terutama untuk mencegah perubahan-perubahan dalam komposisi pelarut yang disebabkan oleh penguapan atau perubahan-perubahan fase.
9. Kesetimbangan
campuran, akan terjadi pengembangan dengan permukaan pelarut yang berbentuk cekung dan fasa bergerak lebih cepat pada bagian tepi–tepi dari pada di bagian tengah. (Sastrohamidjojo. 1985)
2.4.Spektrofotometri UV
Spektrofotometri adalah cabang analisis instrumental yang mencakup seluruh metoda pengukuran berdasarkan interaksi antara suatu spektrum sinar (Radiasi Elektro Magnetik/REM) dengan larutan molekul atau atom. Spektrofotometri uv-vis melibatkan energi elektronik yang cukup besar pada molekul yang dianalisis, sehinga spektrofotometri uv-vis lebih banyak dipakai untuk analisis kuantitatif dibanding kualitatif. (Mulja, 1995)
yang kontinyu, monokromator, sel pengabsorpsi untuk larutan sampel atau blangko dan suatu alat untuk mengukur perbedaan absorpsi antara sampel dan blangko ataupun pembanding. (Khopkar, 1990).
Semua molekul dapat mengabsorpsi radiasi daerah UV-Vis karena mereka mengandung elektron, baik sekutu maupun menyendiri, yang dapat dieksitasikan ke tingkat energi yang lebih tinggi (Underwood, 2002).
Hukum Lambert – Beer
Hukum Lambert – Beer digunakan untuk radiasi monokromatik, dimana absorbansi sebanding dengan tebal medium (b) dan konsentrasi (c) senyawa yang mengabsorbsi. Hal ini dapat dinyatakan dengan persamaan sebagai berikut :
A = a.b………....(2.1)
Dimana a adalah faktor kesebandingan yang disebut absorptivitas. Besarnya dan ukuran daria tergantung pada satuan untuk b dan c. Untuk larutan dari senyawa yang mengabsorpsi, sering diberikan dalam centimeter dan c dalam gram per Liter. Maka absorptivitas dalam satuan L.g-1.cm-1 (Skoog, 1996).
Ketika persamaan (2.1) dinyatakan dalam mol per liter dan tebal medium dalam centimeter, absorptivitas disebut molar absorptivitas dan diberi simbol khusus yaitu ε. Jadi, ketika badalah centimeter dan c dalam mol per Liter makapersamaannya adalah sebagai berikut :
A = ε.b.c……….(2.2)
Dimana ε dalam satuan L.mol-1.cm-1 (Skoog, 1996). Keterbatasan Hukum Lambert – Beer
penyimpangan ini adalah dasar dan menunjukkan keterbatasan yang nyata dari hukum ini (Skoog, 1996).
Hubungan antara kadar dengan intensitas sinar yang diserap oleh sampel yang di analisis dinyatakan oleh hukum Lambert-Berr dalam bentuk persamaan sebagai berikut :
Log Io/I = A=a.b.C Dimana:
Io= intensitas sinar sebelum melewati sampel I = intensitas sinar setelah melewati sampel A = absorban
a = absopsifitas molekul b = ketebalan kuvet C = konsentrasi larutan
Oleh karena a dan b nilainya tetap (wadah yang dipakai spesifik), maka A berbanding lurus dengan C (konsentrasi larutan). Dalam penurunan hukum ini dianggap bahwa, (1) radiasi yang masuk adalah monokromatik, (2) spesies penyerap berkelakuan tidak tergantung satu terhadap lainnya dalam proses penyerapan, (3) penyerapan terjadi dalam volume yang mempunyai luas penampang yang sama, (4) dengan radiasi tenaga adalah cepat (tidak terjadi fluorosensi), dan (5) indeks bias tak tergantung pada konsentrasi (tidak berlaku pada konsentrasi yang tinggi). (Sastrohamidjojo.1985 )
Komponen-komponen pokok dari Spektrofotometer meliputi : 1. Sumber tenaga radiasi yang stabil
3. Monokromator untuk mengubah radiasi menjadi komponen-komponen panjang gelombang tunggal.
4. Tempat cuplikan yang transparan
5. Detektor radiasi yang dihubungkan dengan sistem meter atau pencatat.
Diagram sederhana dari Spektrofotometer UV-Vis adalah sebagai berikut: (Satrohamidjojo. 1985)
Uraian bagan spektrofotometri UV-Vis yaitu sebagai berikut :
1. Sumber radiasi
Sumber-sumber radiasi ultraviolet kebanyakan digunakan adalah lampu hidrogen dan lampu deuterium. Sumber radiasi cahaya tampak yang paling umum dipakai adalah lampu pijar tungsten. Lampu tungsten merupakan campuran dari filament tungstein dan gas iodine (halogen). Sumber radiasi ini dapat memancarkan radiasi kontinyu antara 380-780 nm.
2. Monokromator
Monokromator merupakan serangkaian alat optic yang menguraikan radiasi polikromatik menjadi jalur-jalur yang efektif atau panjang gelombang-gelombang tunggalnya dan memisahkan panjang gelombang-gelombang tersebut menjadi jalur-jalur yang sangat sempit.
sampel
Meter atau pencatat Detektor
Monokromator Sumber radiasi
3. Tempat cuplikan
Culipkan yang dipakai pada daerah ultraviolet atau terlihat yang biasa berupa gas atau larutan ditempatkan dalam sel atau cuvet. Untuk daerah ultraviolet biasanya digunakan quartz atau sel dari silika yang lebur, sedangkan untuk daerah terlihat digunakan gelas biasa atau quarzt. Sel yang digunakan untuk cuplikan yang berupa gas mempunyai panjang lintasan dari 0,1 hingga 100 nm, sedangkan sel untuk larutan mempunyai panjang lintasan tertentu dari 1 hingga 10 cm
4. Detektor atau pencatat
Setiap detektor menyerap tenaga foton yang mengenainya dan mengubah tenaga tersebut untuk dapat diukur secara kualitatif seperti sebagai arus listrik atau perubahan-perubahan panas. Kebanyakan detektor menghasilkan sinyal listrik yang dapat mengaktifkan meteran atau pencatat, setiap pencatat harus menghasilkan yang secara kualitatif berkaitan dengan tenaga cahaya yang mengenainya.
5. Penetapan Kadar Dengan Spektrofotometri
Ada empat cara menentukan kadar zat tunggal dengan metode spektrofotometri:
a. Membandingkan serapan atau transmisi zat yang dianalisis dengan zat murni. Dalam hal ini dilakukan pengukuran serapan zat (A X) serapan zat standar (A S), pada panjang gelombang yang sama yaitu λ maks, sehingga kadar zat X sebagai:
CX = 𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴[𝐾𝐾𝐾𝐾𝐾𝐾𝐴𝐴𝑠𝑠𝐾𝐾𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝐴𝐴𝑠𝑠𝑠𝑠𝐾𝐾𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠]
Persyaratan diusahakan pembacaan A x dan A s tidak berbeda jauh.
c. Dengan memakai sostem ekstingsi spesifik �E 1 1 %𝑐𝑐𝑐𝑐� . cara ini sebagai salah
satu usaha analisis kuantitatif zat tunggal dengan metode spektrofotometri yang dalam hal ini tidak mempunyai zat standar. Dengan jalan
membandingkan E 1 1 %𝑐𝑐𝑐𝑐 dari zat yang tertera dalam pustaka, maka kadar zat tersebut akan dapat diketahui.
d. Dengan memakai nilai ekstingsi molar(ε). Cara ini akan memberikan hasil yang lebih tepat dan pada prinsipnya sama dengan cara ketiga. Harga ε dapat dinyatakan sebagai:
6. Kesalahan Pengukuran Secara Spektrofotometri
Pengukuran secara spektrofotometri dari konsentrasi zat berwarna didasarkan pada validitas hukum Lambert-Beer. Dampak praktek, hasil pengukuran memperlihatkan beberapa penyimpangan, diantaranya penyimpangan nyata dan aktual (sebenarnya). Penyimpangan nyata pada prinsipnya berasal dari ketidaksempurnaan. Penyimpangan ini disebabkan oleh ketidakmampuan monokromator untuk memberikan cahaya yang benar-benar monokromatis sehingga menyebabkan peristiwa seperti transmisi, pemantulan, dan serapan pada medium. Penyimpangan yang disebabkan oleh ketidaksempurnaannya cahaya monokromatik pada prinsipnya disebabkan oleh absorpsifitas yang berbeda sesuai dengan panjang gelombang dari sumber cahaya yang diserap atau tergantung dari spektrum serapannya. Sedangkan penyimpanan sebenarnya disebabkan oleh perubahan konsentrasi zat pengabsorpsi cahaya yang berlangsung akibat tercapainya kesetimbangan kimia dibawah pengaruh gaya interion atau intermolekul. Tetapi, ada kalanya dipengaruhi oleh rasio konsentrasi komponen berwarna dan tak berwarna dari larutan yang dianalisis.
akan dianalisis dengan spektrofotometri visibel, karena senyawa tersebut harus diubah terlebih dahulu menjadi senyawa yang berwarna. Berikut ini adalah tahap-tahap yang harus diperhatikan :
a. Pembentukan molekul yang dapat menyerap sinar uv-vis b .Waktu operasional
c. Pemilihan panjang gelombang d. Pembuatan kurva baku
e. Pembacaan absorbansi sampel atau cuplikan (Gandjar, 2007)
Beberapa perbedaan yang juga merupakan keunggulan dari spektrofotometer uv-vis dibanding dengan spektrofotometer uv-vis yang lainnya adalah :
1. Memakai sumber radiasi tunggal yaitu lampu D2 (Dauterium)
2. Radiasi yang diukur adalah radiasi polikromatis, sehingga sampelkompartemen benda dalam keadaan terbuka
3. ”Wavelenght reproducibility” karena tidak ada gerakan mekanisme untuk mengatur panjang gelombang.
4. Kecepatan scanning, keseluruhan daerah pengukuran panjang gelombang sangat tinggi.
Metode-metode yang digunakan dalam menentukan asam benzoat selain metode spektrofotometri yaitu :
1. Kualitatif (SNI 1992) a. Uji dengan FeCl3
- Sampel dalam bentuk laruan diambil sebanyak 50 gramdimasukkan kedalam labu ukur 250 mldan tambahkan 10 ml NaOH 10% agar bersifat basa dan larutan NaCl jenuh (30 gram dalam 100ml air), ditepatkan tanda kocok dan dibiarkan selama 2 jam, disaring dengan kertas saring.
- Sebanyak 50 ml filtrat masukkan kedalam corong pisah 250 m dan asamkan dengan HCl (1 : 3) berlebih, ditambahkan 10-15 ml eter lau kocok. Lapisan eter ditampung dalam labu erlenmeyer 50 ml dan d uapkan. Residu dengan pemanasan ditambah NH4OH sampai basa, dab hilangkan kelebihan NH3dengan penguapan, kemudian ditambahFeCl3 5% netral. Apabila terbentuk endapan kecoklatan berarti benzoat positif.
b. Dengan cara destilasi uap
Sampel diekstrak kedalam eter dari larutan asam diuji dengan TLC atau spekrorofotometer UV.
2. Kuantitatif
a. Titrimetri tanpa pemanasan
ditambah larutan NaOH 10% kedalam saringan. Ekstraksi eter sebelum dilanjutkan cara kerja.
b. Ekstraksi dan titrimetri
c. Metode titrasi, melalui ekstraksi memakai alat perforator (khusus untuk contoh-contoh yang berwarna)
d. Kromatografi gas
Digunakan untuk sari apel, pasta almond, ikan, makanan yang kaya protein dan karbohidrat.
e. Metode HPLC
Eluen asam asetat- metanol, seperangkat HPLCdengan kolomµ- Bondapak CN waters dan jenis detektor UV dengan panjang gelombang yang bervariasi.
