Uji Validasi Pada Estimasi Kandungan Kafein Dan Asam Sitrat Dalam Minuman Energi Secara Spektrofotometri Derivatif

(1)

7 BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Minuman Berenergi

Minuman berenergi adalah minuman yang mengandung satu atau lebih

bahan yang mudah dan cepat diserap oleh tubuh untuk menghasilkan energi

dengan atau tanpa bahan tambahan makanan yang diizinkan (Badan Standarisasi

Nasional, 2002). Minuman berenergi bertujuan memberi peningkatan energi

melalui kombinasi zat stimulan seperti kafein, ginseng, vitamin B, asam amino

dan gula. Asupan makanan antara lain berfungsi untuk menggantikan energi tubuh

yang hilang akibat beraktivitas. Jika energi tersebut tidak segera diganti maka

orang tersebut akan kekurangan energi sehingga tubuhnya akan menjadi lemas

dan kurang bersemangat (Tautua, dkk., 2013).

Menurut Badan Standarisasi Nasional (2002), persyaratan minuman

berenergi dengan jenis uji total energi minimal 100 kkal per sajian, taurin 1000

mg per sajian, kafein 50 mg per sajian dan uji lainnya dapat dilihat pada Lampiran

29 Halaman 139.

2.2 Uraian Bahan

2.2.1 Kafein

(2)

8 oral, dengan kecepatan bioavaibilitas 100 % (Gunawan dan Wilmana, 2007).

Meurut Ditjen POM (1995), kafein memiliki: ,

Rumus struktur

:

Rumus Molekul

: C

8

H

10

N

4

O

2

Berat Molekul

: 194,19

Nama Kimia

: Coffein

Kandungan

: Tidak kurang dari 98,5% dan tidak lebih dari

101,0% C

8

H

10

N

4

O

2

, dihitung terhadap zat anhidrat.

Pemerian

: Serbuk putih atau bentuk jarum mengkilat putih;

biasanya menggumpal; tidak berbau; rasa pahit.

Larutan ini bersifat netral pada kertas lakmus.

Bentuk hidratnya mekar di udara.

(3)

9 cangkir sehari) dapat bekerja adiktif. Minum kopi lebih dari 4 - 5 cangkir sehari

meningkatkan kadar homosistein dalam darah dan dapat menimbulkan resiko

penyakit jantung namun bila dihentikan sekaligus dapat mengakibatkan sakit

kepala (Gunawan dan Wilmana, 2007).

Minum lebih dari 10 cangkir kopi sehari dapat menimbulkan debar

jantung, gangguan lambung, tangan gemetaran, gelisah dan ingatan berkurang

serta sukar tidur, sebaiknya jangan minum lebih dari 3 cangkir kopi dalam sehari

(Tjay dan Rahardja, 2007). Berdasarkan SNI 01-6684-2002, batas maksimum

kandungan kafein dalam minuman berenergi adalah 50 mg persaji.

2.2.2 Asam Sitrat

Asam sitrat pertama kali diekstraksi dan dikristalisasi dari buah jeruk,

sehingga asam sitrat hasil ektraksi dari buah-buahan ini dikenal sebagai asam

sitrat alami. Asam sitrat (C

6

H

8

O

7

) banyak digunakan dalam industri terutama

industri makanan, minuman, dan obat-obatan. Kurang lebih 60% dari total

produksi asam sitrat digunakan dalam industri makanan, dan 30% digunakan

dalam industri farmasi, sedangkan sisanya digunakan dalam industri pemacu rasa,

pengawet, pencegah rusaknya rasa dan aroma, sebagai antioksidan, pengatur pH

dan sebagai pemberi kesan rasa dingin. Asam ini biasanya dipakai untuk

meningkatkan rasa asam (mengatur tingkat keasaman) pada berbagai pengolahan

minum, produk air susu, selai, jeli, dan lain-lain (Bizri dan Wahem, 1994).

(4)

10 Rumus Molekul

: C

6

H

8

O

7

Berat Molekul

: 192,12

Nama Kimia

: Asam sitrat

Kandungan

:Tidak kurang dari 99,5% dan tidak lebih dari

100,5% C

6

H

8

O

7

, dihitung terhadap zat anhidrat.

Pemerian

: Hablur bening; tidak berwarna atau serbuk hablur

granul sampai halus, putih; tidak berbau atau praktis

tidak berbau; rasa sangat asam.

Kelarutan

: Sangat mudah larut dalam air; mudah larut dalam

etanol, agak sukar larut dalam eter.

Asam sitrat termasuk dalam kelompok pengasaman jika ditinjau dari

fungsi pengatur keasaman. Pengatur keasaman (asidulan) merupakan senyawa

kimia yang bersifat asam dan merupakan salah satu dari bahan tambahan pangan

yang sengaja ditambahkan ke dalam pangan dengan berbagai tujuan. Penggunaan

pengatur keasaman di dalam pangan, yaitu untuk memperoleh rasa asam yang

tajam, sebagai pengontrol pH atau sebagai bahan pengawet (Cahyadi, 2012).

Penambahan asam sitrat akan menurunkan pH larutan menjadi pH asam sehingga

dapat meningkatkan proporsi asam yang tidak terdisosiasi yang berperan dalam

pengawetan (Afrianti, 2010).

(5)

11 2.3 Spektofotometri

Spektrofotometer adalah alat untuk mengukur transmitan atau serapan

suatu sampel sebagai fungsi panjang gelombang. Spektrofotometer merupakan

penggabungan dari dua fungsi alat yang terdiri dari spektrometer yang

menghasilkan sinar dari spektrum dengan panjang gelombang tertentu dan

fotometer sebagai alat pengukur intensitas cahaya yang ditransmisikan atau yang

diabsorpsi. Jika suatu molekul sederhana dikenakan radiasi elektromagnetik maka

molekul tersebut akan menyerap radiasi elektromagnetik. Interaksi antara molekul

dengan radiasi elektromagnetik ini akan meningkatkan energi dari tingkat dasar ke

tingkat tereksitasi (Rohman dan Gandjar, 2007).

Teknik analisis spektrofotometri berdasarkan interaksi

radiasi

elektromagnet dengan komponen atom atau molekul yang menghasilkan

fenomena bermakna sebagai parameter analisis (Satiadarma, dkk., 2004).

Bagian molekul yang bertanggung jawab terhadap penyerapan cahaya

disebut kromofor dan terdiri atas ikatan rangkap dua atau rangkap tiga, terutama

jika ikatan rangkap tersebut terkonjugasi. Semakin panjang ikatan rangkap dua

atau rangkap tiga terkonjugasi di dalam molekul, molekul tersebut akan lebih

mudah menyerap cahaya (Cairns, 2008).

(6)

12 Radiasi ultraviolet diabsorpsi oleh molekul organik aromatik, molekul

yang mengandung elektron-

π terkonjugasi atau atom yang mengandung elektron

-n, menyebabkan transisi elektron di orbit terluarnya dari tingkat energi elektron

dasar ke tingkat energi tereksitasi lebih tinggi. Besarnya absorbansi radiasi

tersebut berbanding dengan banyaknya molekul analit yang mengabsorpsi dan

dapat digunakan untuk analisis kuantitatif (Satiadarma, dkk., 2004).

2.3.1 Hukum Lambert-Beer

Menurut Hukum Lambert, serapan berbanding lurus terhadap ketebalan sel

yang disinari. Sedangkan menurut Beer, serapan berbanding lurus dengan

konsentrasi. Kedua pernyataan ini dapat dijadikan satu dalam Hukum

Lambert-Beer, sehingga diperoleh bahwa serapan berbanding lurus terhadap konsentrasi

dan ketebalan sel, hukum Lambert-Beer menyatakan bahwa intensitas yang

diteruskan oleh larutan zat penyerap berbanding lurus dengan tebal dan

konsentrasi larutan (Rohman dan Gandjar, 2007).

Hukum Lambert-Beer umumnya dikenal dengan persamaan sebagai

berikut:

A = abc

Dimana: A = absorbansi

a = absorptivitas

b = tebal kuvet (cm)

c = konsentrasi

(7)

13 gelombang radiasi (Rohman dan Gandjar, 2007).

2.3.2 Kegunaan Spektofotometri

Kegunaan spektrofotometri ultraviolet dalam analisis kualitatif sangat

terbatas karena rentang daerah radiasi yang relatif sempit hanya dapat

mengakomodasi sedikit sekali puncak absorpsi maksimum dan minimum, karena

itu identifikasi senyawa yang tidak diketahui tidak memungkinkan untuk

dilakukan (Satiadarma, dkk., 2004). Akan tetapi, jika digabung dengan cara lain

seperti spektroskopi inframerah, resonansi magnet inti dan spektroskopi massa,

maka dapat digunakan untuk identifikasi atau analisis kualitatif senyawa tersebut

(Rohman dan Gandjar, 2007).

Metode spektrofotometri memiliki beberapa keuntungan antara lain

kepekaan yang tinggi, ketelitian yang baik, mudah dilakukan, cepat pengerjaannya

dan dapat digunakan untuk menentukan senyawa campuran (Munson, 1991).

Pada analisis kuantitatif dengan cara penetapan kadar, larutan standar obat

yang akan dianalisis disiapkan, serapan sampel dan standar dapat ditentukan

(Cairns, 2008), dimana konsentrasi zat dalam sampel dihitung dengan rumus

sebagai berikut:

Ct

Cs

At

As

=

(8)

14 Penentuan kadar senyawa organik yang mempunyai struktur kromofor atau

mengandung gugus kromofor, serta mengabsorpsi radiasi ultraviolet

penggunaanya cukup luas (Satiadarma, dkk., 2004).

2.4 Spektrofotometri Derivatif

Spektrofotometri deivatif berkaitan dengan transformasi spektrum serapan

menjadi spektrum derivatif pertama, kedua atau spektrum derivatif dengan order

yang lebih tinggi. Spektrum derivat pertama dibuat dengan memplotkan dA / dλ

dengan panjang gelombang, derivat kedua dibuat dengan memplotkan d

2

A / dλ

2

dengan panjang gelombang dan seterusnya (Ditjen POM, 1995).

Konsep derivatif telah diperkenalkan pertama kali pada tahun 1950,

dimana terlihat memberikan banyak keuntungan. Aplikasi utama spektrofotometri

derivatif ultraviolet – visibel adalah untuk identifikasi kualitatif dan analisis

senyawa dalam sampel. Metode spektrofotometri derivatif sangat cocok untuk

analisis pita absorpsi yang overlapping atau tumpang tindih (Owen, 1995).

(9)

15 sehingga berguna jika analit adalah dua komponen yang mengabsorpsi radiasi

pada sisi pita absorpsi dari komponen yang mengganggu (Satiadarma, dkk.,

2004).

Pada spektrofotometri konvensional, spektrum serapan merupakan plot

serapan (A) terhadap panjang gelombang (

λ)

. Pada spektrofotometri derivatif, plot

serapan terhadap panjang gelombang dimana:

A = f (

λ

), order nol

dA / d

λ

= f

′ (

λ

), order pertama

d

2

A / d

λ

2

= f

″ (

λ

), order kedua

dan seterusnya ( Owen, 1995).

Menurut Talsky (1994) sesuai dengan hukum Lambert-Beer, maka ada

hubungan linier antara konsentrasi dengan absorbansi untuk semua orde pada

spektrofotometri derivatif adalah:

dA / d

λ

=

x bc

d²A / d

λ²

=

x bc

d

A / d

λ

=

x bc

(10)

16 Gambar 2.1

Kurva serapan derivat pertama sampai derivat keempat

(Talsky, 1994).

Ada tiga aplikasi spektrofotometri derivatif yang sering digunakan dalam

anlisa kuantitatif antara lain metode zero crossing, metode peak to peak dan

metode multivariate spectrophotometric calibration (Talsky, 1994).

(11)

17 Panjang gelombang serapan maksimum suatu senyawa pada spektrum

normal akan menjadi

λ zero crossing

pada spektrum derivatif pertama, panjang

ge

lombang tersebut tidak mempunyai serapan atau dA / dλ = 0 (Munson, 1991).

Bila campuran analit memiliki panjang gelombang zero-crossing lebih dari

satu, maka yang dipilih untuk dijadikan panjang gelombang analisis adalah

panjang gelombang zero crossing yang serapan pasangannya dan campurannya

persis sama, karena pada panjang gelombang tersebut dapat secara selektif

mengukur serapan senyawa pasangannya dan memiliki serapan yang paling besar.

Pada serapan yang paling besar, serapannya lebih stabil sehingga kesalahan

analisis dapat diperkecil (Nurhidayati, 2007). Kurva sederhana aplikasi zero

crossing dapat dilihat pada Gambar 2.2.

Gambar 2.2 Kurva sederhana aplikasi zero crossing (Talsky, 1994).

(12)

18 2.4.1 Komponen Spektrofotometer Derivatif

Komponen-komponen pada spektrofotometer UV-Visibel biasa sama

dengan komponen pada spektrofotometer derivatif. Alat spektrofotometer harus

dilengkapi dengan peralatan sedemikian rupa untuk dapat menghasilkan spektrum

derivatif (Ditjen POM, 1995).

Biasanya spektrofotometer telah mempunyai software

untuk mengolah

data yang dapat dioperasikan malalui komputer yang telah terhubung dengan

spektrofotometer. Spektrofotometri derivatif merupakan metode manipulatif

terhadap spektra pada spektrofotometri UV-Visibel (Moffat, dkk., 2005).

2.4.2 Kegunaan Spektrofotometri Derivatif

Teknik spektrofotometri derivatif menawarkan beberapa keuntungan

dibandingkan dengan spektrofotometri konvensional seperti Spektrum derivatif

yang diukur dapat digunakan untuk meningkatkan perbedaan antara spektrum

yang dianalisis, untuk menyelesaikan pita serapan analit yang tumpang tindih

dalam analisis kualitatif dan yang paling penting untuk mengurangi efek

interferensi dari hamburan sinar, matriks , atau senyawa menyerap lainnya dalam

analisis kuantitatif (Owen, 2000).

Spektrofotometri derivatif banyak digunakan untuk zat-zat dalam suatu

campuran yang spektrumnya saling mengganggu dan saling tumpang tindih atau

overlapping

dimana zat-zat tersebut dapat larut dalam pelarut yang sama serta

memiliki serapan maksimum pada panjang gelombang yang berdekatan (Watson,

2005).

(13)

19 informasi dari teknis lain seperti IR, NMR, MS dan digunakan untuk analisis

multikomponen (Skujins and Varian, 1986).

Beberapa keuntungan dari spektrofotometri derivatif antara lain yaitu

spektrum serivatif memberikan gambaran struktur yang terinci dari spektrum

serapan dan gambaran ini makin jelas dari spektum derivatif pertama ke derivatif

keempat (Munson, 1991).

Selain itu dapat dilakukan analisis kuantitatif suatu komponen dalam

campuran dengan panjang gelombangnya saling berdekatan. Bila dibandingkan

dengan kromatografi cair kinerja tinggi (KCKT), metode spektrofotometri

derivatif relatif lebih sederhana, alat dan biaya operasionalnya lebih murah dan

waktu analisisnya lebih cepat (Nurhidayati, 2007).

2.5 Validasi Metode Analisis

Tujuan utama yang harus dicapai dari suatu kegiatan analisis kimia adalah

dihasilkannya data hasil uji yang absah (valid). Secara sederhana hasil uji yang

absah dapat digambarkan sebagai hasil uji yang mempunyai akurasi (accuracy)

dan presisi (precission) yang baik. Validasi adalah suatu tindakan penilaian

terhadap parameter tertentu pada prosedur penetapan yang dipakai untuk

membuktikan bahwa parameter tersebut memenuhi persyaratan untuk

penggunaannya (Harmita, 2004).

(14)

20 validasi adalah akurasi, presisi, limit deteksi, limit kuantitasi, kelinieran dan

rentang (Rohman dan Gandjar, 2007).

2.5.1 Akurasi

Akurasi (kecermatan) adalah ukuran yang menunjukkan derajat kedekatan

hasil analisis dengan kadar analit sebenarnya. Akurasi dinyatakan sebagai persen

perolehan kembali (recovery) analit yang ditambahkan dan dapat ditentukan

melalui dua cara yaitu metode simulasi (spiked placebo recovery) dan metode

penambahan bahan baku atau standard addition method (Harmita, 2004).

Dalam metode simulasi, sejumlah analit bahan murni (senyawa

pembanding kimia) ditambahkan kedalam campuran bahan sediaan farmasi

(plasebo), lalu campuran tersebut dianalisis dan hasilnya dibandingkan dengan

kadar standar yang ditambahkan atau kadar sebenarnya. Jika plasebo tidak

memungkinkan untuk disiapkan, maka sejumlah analit yang telah diketahui

konsentrasinya dapat ditambahkan langsung ke dalam sediaan farmasi. Ini

dinamakan metode penambahan baku standar (Harmita, 2004).

(15)

21 Keterangan: C

F

= Kadar zat dalam sampel setelah penambahan larutan baku

C

A

= Kadar zat dalam sampel sebelum penambahan larutan baku

C

A

* = Kadar larutan baku zat yang ditambahkan

2.5.2 Presisi

Presisi adalah derajat kesesuaian di antara masing-masing hasil uji, jika

prosedur analisis ditetapkan berulang kali pada sejumlah cuplikan yang diambil

dari satu sampel homogen. Presisi dinyatakan sebagai deviasi standar atau deviasi

standar relatif (Satiadarma, dkk., 2004).

Parameter-parameter seperti simpangan baku (SB), simpangan baku relatif

(Relative Standard Deviation) dan derajat kepercayaan haruslah dikalkulasi untuk

mendapatkan tingkat presisi tertentu (Ermer dan Miller, 2005). Nilai simpangan

baku relatif dinyatakan memenuhi persyaratan jika < 10 - 20% (Ermer dan Miller,

2005).

Simpangan baku relatif =

×

100 %

X

SB

2.5.3 Batas Deteksi dan Batas Kuantitasi

Batas deteksi adalah nilai parameter, yaitu konsentrasi analit terendah yang

dapat dideteksi yang masih memberikan respon signifikan dibandingkan dengan

blanko (Harmita, 2004).

Batas deteksi merupakan batas uji yang secara spesifik menyatakan apakah

analit yang dianalisis berada di atas atau di bawah nilai tertentu (Rohman, 2007).

Batas deteksi dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut (Harmita, 2004):

Batas deteksi (LOD) =

slope

(16)

22 Menurut Harmita (2004), batas kuantitasi adalah jumlah analit terkecil

dalam sampel yang masih dapat diukur dalam kondisi percobaan yang sama dan

memenuhi kriteria cermat dan seksama.

Batas kuantitasi (LOQ) =

slope

SB

x

10 2.5.4 Linearitas

Linieritas menunjukkan kemampuan suatu metode analisis untuk

memperoleh hasil pengujian yang sesuai dengan kisaran konsentrasi analit

tertentu. Hal ini dapat dilakukan dengan cara membuat kurva kalibrasi dari

beberapa set larutan baku yang telah diketahui konsentrasinya. Persamaan garis

yang digunakan pada kurva kalibrasi diperoleh dari persamaan y = ax + b.

Persaman ini akan menghasilkan koefisien korelasi (r). Koefisien korelasi inilah