ANALISIS TRANSISI WUJUD ZAT (CAIR-KENYAL)
AGAR AGAR BERDASARKAN PERUBAHAN SUHU
DENGAN SPEKTROSKOPI
NEAR-INFRARED
Agustinus Gigih Widodo1, Oktavianus Kukuh1, Nur Solikin1,2, Ferdy S. Rondonuwu
1Prodi Pendidikan Fisika dan 2Progam Studi Fisika,
Fakultas Sains dan Matematika, Universitas Kristen Satya Wacana
Email: 192010004@student.uksw.edu
Abstrak
Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis transisi wujud zat (cair-kenyal) agar-agar berdasarkan perubahan suhu dengan spektroskopi near infrared. Pada penelitian ini sampel yang digunakan adalah agar-agar dimana Agar-agar merupakan salah satu jenis gum polisakarida dan merupakan koloid hidroflik hasil ekstrak alga laut. Dalam pengolahan data digunakan beberapa metode diantaranya menggunakan teknik smoothing flter, membuat turunan kedua dari turunan spektrum original yang telah dismoothing. Kami melarutkan agar agar bubuk dengan massa 7 gram dan air suling dengan volume 500 ml, kemudian mengambil 30 ml larutan tersebut sebagai sampel yang digunakan dalam pengukuran. Dalam pengukuran sampel dilakukan scan
sebanyak 27 kali dalam rentang penurunan suhu 540C hingga suhu ruangan yaitu 230C,
dengan menggunakan spectrometer NIR fee N-500. Terdapat perbedaan suhu pada setiap scan yang dilakukan. Pada gambar perbesaran pada puncak gelombang (Peak) Turunan Kedua terlihat puncak gelombang terbagi menjadi 2 bagian, bagian atas dan bagian bawah, dan terdapat jeda yang membatasi antara bagian bawah dan atas. analisa wujud agar-agar berdasarkan suhu, maka bagian bawah merupakan agar-agar yang masih berwujud cair, dan bagian atas merupakan agar-agar berwujud kenyal. Sedangkan jeda antara wujud cair dan wujud kenyal merupakan transisi antara kedua wujud agar-agar. Oleh karena itu agar-agar dapat dibedakan berdasarkan tingkat kekenyalan, sehingga agar-agar dapat diukur berdasarkan tingkat kekenyalannya.
Kata kunci: Agar-agar, smoothing flter, turunan kedua, transisi wujud zat.
PENDAHULUAN
Agar-agar sebenarnya adalah karbohidrat dengan berat molekul tinggi yang mengisi dinding sel rumput laut. Ia tergolong kelompok pektin dan merupakan suatu polimer yang tersusun dari monomer galaktosa. Agar-agar dapat dibentuk sebagai bubuk dan diperjualbelikan. Gel terbentuk karena pada saat
sering dipakai sebagai media dalam galaktosa. Agar-agar dapat dibentuk sebagai bubuk dan diperjualbelikan. [6].
Tujuan dari eksperimen ini adalah untuk menganalisis transisi wujud zat (Cair-Kenyal) agar-agar berdasarkan perubahan suhu dengan menggunakan spektrometer near-infrared.
Spektroskopi Near-Infrared
Spektroskopi adalah suatu studi mengenai antar aksi antara energi cahaya dengan materi, radiasi elektromagnetik dari cahaya diserap oleh senyawa pada panjang gelombang tertentu, bergantung pada struktur senyawa. Dalam spektroskopi inframerah kondisi adanya serapan oleh suatu senyawa ditandai penurunan persen transmisi dan nampak di dalam spektrum sebagai sumur (dip), yang disebut puncak absorpsi atau pita absorpsi (peak atau band). Bagian dimana persen merupakan teknik spektroskopi yang menggunakan radiasi sinar dekat inframerah. Spektroskopi
near-infrared mencakup daerah bilangan gelombang berdekatan dengan mid-infrared dan memanjang sampai daerah cahaya tampak atau kira-kira terletak dalam interval 4000 - 12500 cm-1, di mana pada daerah ini
bersesuaian dengan penyerapan pita-pita overtone dan kombinasi vibrasi[2].
Secara sederhana, spektroskopi near-infrared memperlihatkan vibrasi mekanik tak harmonis dari atom secara luas. . Spektroskopi near-infrared mencakup daerah bilangan gelombang berdekatan dengan mid-infrared dan memanjang sampai daerah cahaya tampak atau kira-kira terletak dalam interval 4000 - 12500 cm-1, di mana pada daerah ini
bersesuaian dengan penyerapan pita-pita overtone dan kombinasi vibrasi [3].
Turunan Kedua dalam Spektroskopi Turunan dari data spektral digunakan untuk menghilangkan variasi baseline, karena masing-masing turunan dapat menurunkan orde polinomial dalam data spektral satu kali. Dalam aplikasi spektroskopi, turunan kedua sering digunakan, turunan kedua merupakan alat yang berguna untuk mengidentifkasi puncak-puncak yang lemah yang tidak terlihat dalam spektrum original [2].
Karakteristik dari turunan kedua adalah pita negatif dengan nilai minimum berada pada panjang gelombang yang sama sebagai maksimum di atas pita orde nol. Dan sebagai catatan bahwa jumlah pita yang diteliti sama dengan orde turunan ditambah satu [5]. Berikut
(i)
(ii)
(iii)
Gambar 1. (i) pita original, (ii) pita setelah diturunkan sekali, (iii) pita setelah diturunkan dua kali.
Terlihat bahwa setelah pita original diturunkan dua kali, puncak maksimum menjadi minimum, dan di samping kiri dan kanan minimum muncul dua puncak tambahan. Jika dalam spektrum near-infrared puncak serapan membentuk minimum, maka setelah diturunkan dua kali minimum tersebut menjadi peak yang dapat diamati. Turunan dua juga dapat digunakan untuk memisahkan puncak-puncak yang bertumpang tindih dalam data spektral.
Agar-agar
Agar-agar merupakan salah satu jenis gum polisakarida dan merupakan koloid hidroflik hasil ekstrak alga laut. Jenis rumput laut yang diolah untuk dijadikan agar adalah Eucheuma spinosum (Rhodophycophyta) dan beberapa jenis rumput laut dari golongan
Gambar 1.2 Rumus Bangun Agar-Agar
METODOLOGI Preparasi sampel
Sampel berasal dari agar agar bubuk (Swallow) tanpa tambahan pewarna, sampel didapatkan dari produk yang sudah dijual secara komersial. Kami melarutkan agar agar bubuk dengan massa 7 gram dan tambahan air dengan volume 500 ml, kemudian mengambil 30 ml larutan tersebut sebagai sampel yang digunakan dalam pengukuran. Dalam proses pembuatan larutan, sebelum bubuk agar-agar dicampurkan ke dalam air, air tersebut dipanaskan terlebih dahulu hingga mendidih. Selain itu kami menggunakan aplikasi tambahan yaitu Logger Pro, sebagai pendeteksi suhu serta laju penurunan suhu berdasarkan waktu.
Pengukuran
Tempat pengujian sampel adalah cawan petri dengan diameter 10 cm. Pengukuran sampel dalam jumlah scan sebanyak 27 kali dalam rentang penurunan suhu 540C hingga suhu
ruangan yaitu 230C, dengan
menggunakan spectrometer NIR fee N-500 yang dibuat oleh BUCHI Switzerland. Dalam pengolahan data kami menggunakan beberapa metode diantaranya menggunakan teknik smoothing flter, membuat turunan kedua dari turunan spektrum original yang telah dismoothing. Data yang telah diolah kemudian diplotkan dan didapatkan spektrum hasil pengukuran dari refektansinya.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Pengukuran dengan
menggunakan spektrometer near-infrared (NIRS), didapatkan hasil data spektrum original agar-agar, seperti pada Gambar 2.
Gambar 2. Spektrum Original Agar Agar
Gambar 2.1 Perbesaran Data Spektrum Original pada titik puncak
Data spektrum original diambil dalam rentang panjang gelombang 5.500 cm-1 – 8.000 cm-1 (Gambar 2.),
27 scan dengan menggunakan spektrometer NIR, dimana masing-masing gelombang merupakan hasil scan dengan suhu yang berbeda. Dari data sprektrum original ini sudah dapat terlihat dari ketinggian puncak gelombang masing-masing spektrum, dimana terlihat perbedaan ketinggian puncak gelombang, yang diperjelas pada Gambar 2.1.
Gambar 3. Grafk Suhu Terhadap Puncak Gelombang
Pengukuran sampel dilakukan sebanyak 27 kali dimana terdapat perbedaan suhu pada setiap scan yang dilakukan. Perbedaan yang muncul adalah beda tinggi puncak gelombang pada spektrum, dan semakin diperjelas pada gambar 3. yaitu grafk suhu terhadap puncak gelombang. Ketika suhu mengalami penurunan, yang terjadi tinggi puncak gelombang semakin bertambah.
Dari gambar-gambar diatas, dapat dijelaskan hubungan antara suhu, puncak gelombang serta wujud pada sampel (agar-agar). Suhu dan wujud pada agar-agar dapat dijelaskan bahwa pada suhu tinggi agar-agar mempunyai wujud cair dan ketika suhunya berkurang (menurun) maka wujud pada agar-agar mulai mengalami perubahan transisi dari
cair hingga berwujud kenyal. Sehingga wujud (teeture) itu dapat diartikan sebagai tinggi puncak gelombang, bila wujud agar-agar cair maka tinggi puncak gelombang lebih rendah dibandingkan agar-agar berwujud kenyal.
Gambar 2.2 Perbesaran Spektrum Data Original pada Puncak
Gelombang.
Pada puncak gelombang (Gambar 2.2), terlihat perbedaan titik puncak pada masing-masing gelombang. Dimana dari analisa suhu, suhu tinggi (wujud cair) memiliki titik puncak pada panjang gelombang berkisar antara 6880 cm-1 – 6930 cm-1, sedangkan
pada suhu rendah (wujud kenyal) memiliki titik puncak pada panjang gelombang berkisar antara 6930 cm-1
– 6980 cm-1, sehingga terlihat
JEDA
penyusunnya dapat bergerak bebassesuai dengan karakteristik wujud cair, dan sebaliknya ketika suhu rendah ikatan-ikatan partikel penyusunnya menjadi lebih kuat sehingga partikel-partikel tidak dapat bergerak bebas seperti ketika berada pada suhu tinggi. Ikatan partikel terpengaruh oleh suhu karena sesuai dengan karakteristik penyusun atau pembentuk agar-agar yaitu senyawa agaropektin yang merupakan suatu polimer yang tersusun dari monomer galaktosa.
Data spektrum original kemudian diturunkan untuk mendapatkan turunan kedua untuk menganalisa lebih lanjut sampel agar-agar.
Gambar 4. Rekonstruksi Turunan Kedua Spetrum Agar-Agar
Turunan kedua original muncul noise yang besar sehingga sulit untuk dianalisa, dengan teknik smoothing flter yang dilakukan pada data original, didapatkan turunan kedua (Gambar 4.) dengan tampilan sedikit noise sehingga dapat dianalisa. Pada Turunan kedua ini terlihat terdapat 2 peak gelombang, namun salah satunya lemah. Jika peak yang kuat diperbesar pada bagian puncak, akan muncul terlihat jelas grafk seperti Gambar 4.1.
Gambar 4.1 Perbesaran Pada Puncak gelombang (Peak) Turunan Kedua
Pada turunan kedua, puncak gelombang setelah dilakukan perbesaran (Gambar 4.1), terlihat puncak gelombang terbagi 2 bagian, bagian atas (warna merah) dan bagian bawah (warna kuning), dan terdapat jeda yang membatasi bagian atas dan bagian bawah. Bila mengacu pada analisa wujud agar-agar berdasarkan suhu, maka bagian bawah merupakan wujud agar-agar yang masih berwujud cair, dan bagian atas merupakan agar-agar berwujud kenyal. Sedangkan jeda antara wujud cair dan wujud kenyal merupakan transisi antara kedua wujud agar-agar. Terdapat jeda antara wujud kenyal dan cair, oleh karena itu, agar-agar dapat dibedakan berdasarkan tingkat kekenyalan, sehingga agar-agar dapat diukur berdasarkan tingkat kekenyalannya.
KESIMPULAN
wujud kenyal pada agar-agar memiliki titik puncak yang berbeda. Wujud cair agar-agar memiliki titik puncak pada panjang gelombang berkisar 6880 cm -1 – 6930 cm-1 dan wujud kenyal
agar-agar memiliki titik puncak pada panjang gelombang berkisar 6930 cm -1 – 6980 cm-1. Pada spektrum turunan
kedua (pada titik puncak gelombang) terlihat 2 kelompok spektrum yang menunjukkan wujud dari agar-agar (Gambar4.1), yaitu cair untuk kelompok bagian bawah dan kenyal untuk kelompok bagian atas, sehingga kekenyalan suatu agar-agar dapat diketahui melalui NIRS.
DAFTAR PUSTAKA
[1] Fessenden, Ralph J. dan Joan S. Fessenden. 1983. Kimia Organik, Edisi Kedua. Jakarta: Erlangga
[2] Siesler, H. W., Ozaki, Y., Kawata, S., Heise, H. M. 2002. Near-Infrared Spectroscopy, Principles, Instruments, Applications. Germany: Willey-Vch
[3] Arippin Joko N. 2011. Pengukuran Konsentrasi Peroksida dalam Susu Sapi Menggunakan
Spektroskopi NIR. Salatiga: UKSW
[4] KARAKTERISTIK FISIKO-KIMIA AGAR-AGAR TEPUN
G. Dalam
http://repository.ipb.ac.id/b itstream/handle/12345678 9/58543/Bab%20II
%20Tinjauan %20Pustaka.pdf?
sequence=4 diunduh pada 27/11/2013 pukul 9.50 WIB [5] Owen, Anthony J. 1995. Uses of Derivative Spectroscopy.
Germany: Agilent Technologies.
[6] Haqqi, Rizqi.2010.Agar dan
Jelly. Dalam