37
ditampung di dalam cawan petri, setelah itu dioven dengan suhu 65°C selama 5 jam. Dari 100 g bahan yang digunakan untuk pembuatan enzim papain kasar, didapatkan masing-masing 78,79 g dari biji, 120,86 g dari daun dan 125, 88 g berasal dari kulit buah papaya. Enzim yang dihasilkan paling banyak ditemukan pada kulit pepaya. Ini dikarenakan di bagian kulit buah pepaya masih banyak terkandung getah pepaya. Getah pepaya merupakan bagian dari tanaman pepaya yang banyak mengandung enzim papain (Malle et al., 2015). Berdasarkan penelitian Nuryati et al., 2018 mengenai pembuatan enzim papain kasar dari biji, daun dan kulit papaya dan aplikasinya untuk pembuatan virgin coconut oil (VCO), konsentrasi yang digunakan yaitu 0%, 10%, 20% dan 30%. Hasil yang diperoleh terkait dengan rendemen dan massa jenis, didapatkan konsentrasi terbaik yaitu 30%. Semakin banyak enzim papain yang digunakan, maka akan semakin cepat minyak terbentuk dan jumlah yang dihasilkan lebih banyak.
Semakin tinggi konsentrasi enzim papain yang ditambahkan, maka kecepatan katalis pun meningkat. Laju reaksi berubah seiring dengan perubahan konsentrasi enzim yang digunakan (Winarti et al., 2007).
38
Jenis fasa dan kristalisasi hidroksiapatit dianalisis menggunakan perangkat XRD merek shimadsu maxima dengan panjang gelombang (λ = 1,5405 Ǻ).
Tegangan yang digunakan adalah 40 kV dan arus generatornya sebesar 30 mA.
Hasilnya berupa grafik fase yang teridentifikasi berdasarkan intensitas dan sudut 2 theta yang terbentuk. Penentuan fase yang muncul mengacu pada joint comite on powder difraction standar (Riyanto et al., 2013).
Berdasarkan hasil data XRD, ukuran partikel didapat dengan menghitung FWHM (Full Width Half Maximum) dapat ditentukan ukuran partikel menggunakan formula Scherrer sebagai berikut :
Dengan D adalah ukuran partikel, B lebar setengah puncak maksium (Full Widht Maximum). λ adalah panjang gelombang sinar X dan θ adalah sudut Bragg pada puncak difraksi (Hadiati, 2013).
2.7.1. Sinar X
Sinar-X adalah gelombang Elektromagnetik dengan panjang gelombang antara 0,5-2,5 A . Sinar-X dihasilkan dari tumbukan elektron berkecepatan tinggi dengan logam sasaran. Oleh karena itu, suatu tabung sinar-X harus mempunyai suatu sumber elektron, voltase tinggi, dan logam sasaran. Selanjutnya elektron elektron yang ditumbukan ini mengalami pengurangan kecepatan dengan cepat dan energinya diubah menjadi foton.
2.7.2. Difraksi Sinar-X
Suatu bahan dikenai sinar-X maka intensitas sinar-X yang ditransmisikan lebih kecil dari intensitas sinar datang. Hal ini disebabkan adanya penyerapan oleh bahan dan juga penghamburan oleh atom-atom dalam material tersebut. Berkas sinar yang dihantarkan tersebut ada yang saling menghilangkan karena fasenya berbeda dan ada juga yang saling menguatkan karena fasenya sama. Berkas sinar-X yang saling menguatkan disebut sebagai berkas difraksi.
D
39
Persyaratan yang harus dipenuhi agar berkas sinar-X yang dihamburkan merupakan berkas difraksi dikenal sebagai Hukum Bragg. Hukum Bragg menyatakan bahwa perbedaan lintasan berkas difrasi sinar-X harus merupakan kelipatan panjang gelombang.
Hukum Bragg “Bila berkas sinar x mengenai suatu bahan kristalin, berkas ini akan didifraksi oleh bidang atom dalam kristal tersebut. Berkas sudut difraksi θ tergantung pada panjang gelombang λ berkas sinar x dan jarak d antar bidang (Krisnawan, 2009: 28).
2.7.3. Komponen Dasar XRD
Tiga komponen dasar dari XRD yaitu; sumber sinarX (X-Ray source), material contoh yang diuji (specimen), detektor sinar-X (X-ray detector) (Sartono,2006). Berikut Gambar 2.3 yang menunjukkan diffraktometer, yaitu:
Gambar 2.3. X-Ray Diffractometer
a. Sinar - X
Sinar-X merupakan salah satu bentuk radiasi elektromagnetik yang mempunyai energi antara 200 eV–1 MeV dengan panjang gelombang antara 0,5–2,5 Ǻ. Panjang gelombangnya hampir sama dengan jarak antara atom dalam kristal, menyebabkan sinar-X menjadi salah satu teknik dalam analisa mineral (Suryanarayana et al., 1998). Elektron-elektron pada atom akan membiaskan berkas bidang yang tersusun secara periodik seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.4.
40
Difraksi sinar-X merupakan suatu teknik yang digunakan untuk mengidentifikasi adanya fasa kristalin di dalam material-material benda dan serbuk, dan untuk menganalisis sifat-sifat struktur (seperti stress, ukuran butir, fasa komposisi orientasi kristal, dan cacat kristal) dari tiap fasa. Metode ini menggunakan sebuah sinar-X yang terdifraksi seperti sinar yang direfleksikan dari setiap bidang, berturut-turut dibentuk oleh atom-atom kristal dari material tersebut. Dengan berbagai sudut timbul, pola difraksi yang terbentuk menyatakan karakteristik dari sampel. Susunan ini diidentifikasi dengan membandingkannya dengan sebuah data base internasional (Zakaria, 2003).
Sinar-X dihasilkan dari penembakan target (logam anoda) oleh elektron berenergi tinggi yang berasal dari hasil pemanasan filamen dari tabung sinar-X (Rontgen). Tabung sinar-X tersebut terdiri atas empat komponen utama, yakni filamen (katoda) yang berperan sebagai sumber elektron, ruang vakum sebagai pembebas hambatan, target sebagai anoda dan sumber tegangan listrik.
Gambar 2.4. Difraksi sinar-X oleh atom-atom pada bidang (Ismunandar, 2006)
Gambar 2.5. Skema tabung sinar-X (Suryanarayana, 1998)
41
Jika ingin menghasilkan sinar-X dengan baik, maka logam yang digunakan sebagai target harus memiliki titik leleh tinggi dengan nomor atom (Z) yang tinggi agar tumbukan lebih efektif. Logam yang biasa digunakan sebagai target (anoda) adalah Cu, Cr, Fe, Co, Mo dan Ag.
Sebelum sinar-X sampai ke detektor melalui proses optik. Sinar-X yang panjang gelombangnya λ dengan intensitas I mengalami refleksi dan menghasilkan sudut difraksi 2θ (Sartono, 2006). Jalannya sinarX diperlihatkan pada Gambar 2.6 sebagai berikut :
2.7.4. Prinsip Kerja XRD
Salah satu teknik yang digunakan untuk menentukan struktur suatu padatan kristalin adalah metode difraksi sinar-X serbuk (X-ray powder diffraction).
Sampel berupa serbuk padatan kristalin yang memiliki ukuran kecil dengan diameter butiran kristalnya sekitar 10-7– 10-4m ditempatkan pada suatu plat kaca.
Sinar-X diperoleh dari elektron yang keluar dari filamen panas dalam keadaan vakum pada tegangan tinggi, dengan kecepatan tinggi menumbuk permukaan logam, biasanya tembaga (Cu). Sinar-X tersebut menembak sampel padatan kristalin, kemudian mendifraksikan sinar ke segala arah dengan memenuhi Hukum Bragg. Detektor bergerak dengan kecepatan sudut yang konstan untuk mendeteksi berkas sinar-X yang didifraksikan oleh sampel. Sampel serbuk atau padatan kristalin memiliki bidang-bidang kisi yang tersusun secara acak dengan berbagai kemungkinan orientasi, begitu pula partikel-partikel kristal yang terdapat
Gambar 2.6. Difraktometer
42
di dalamnya. Setiap kumpulan bidang kisi tersebut memiliki beberapa sudut orientasi sudut tertentu, sehingga difraksi sinar-X memenuhi Hukum Bragg :
nλ= 2 dsin θ Dengan n:orde difraksi ( 1,2,3,…)
λ : Panjang sinarX d :Jarak kisi
θ:Sudut difraksi
Bentuk keluaran dari difraktometer dapat berupa data analog atau digital.
Rekaman data analog berupa grafik garis-garis yang terekam per menit sinkron, dengan detektor dalam sudut 2θ per menit, sehingga sumbuX setara dengan sudut 2θ. Sedangkan rekaman digital menginformasikan intensitas sinarX terhadap jumlah intensitas cahaya per detik. Prinsip kerja XRD ditunjukkan pada Gambar 2.7, yaitu:
Gambar 2.7. Prinsip Kerja XRD
Pola difraktogram yang dihasilkan berupa deretan puncak-puncak difraksi dengan intensitas relatif bervariasi sepanjang nilai 2θ tertentu. Besarnya intensitas relatif dari deretan puncak-puncak tersebut bergantung pada jumlah atom atau ion yang ada, dan distribusinya di dalam sel satuan material tersebut. Pola difraksi setiap padatan kristalin sangat khas, yang bergantung pada kisi kristal, unit parameter dan panjang gelombang sinar-X yang digunakan. Dengan demikian, sangat kecil kemungkinan dihasilkan pola difraksi yang sama untuk suatu padatan kristalin yang berbeda (Warren, 1969).
43
III. METODOLOGI
3.1. Waktu dan Tempat
Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Mei - Juli 2019 berlokasi di Workshop Agroindustri, Laboratorium Biokimia Politeknik Pertanian Negeri Pangkep serta Laboratorium XRF dan XRD Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam (FMIPA) Universitas Hasanuddin.