kajian sifat optis pada glukosa darah program studi

KAJIAN SIFAT OPTIS PADA GLUKOSA DARAH
Skripsi
Diajukan untuk Memenuhi Persyaratan Memperoleh
Gelar Sarjana Sains (S.Si)
Oleh
QOLBY SABRINA
107097002859
PROGRAM STUDI FISIKA
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SYARIF
HIDAYATULLAH
JAKARTA
2011
KAJIAN SIFAT OPTIS PADA GLUKOSA DARAH
Skripsi
Diajukan kepada Fakultas Sains dan Teknologi
untuk Memenuhi Persyaratan Memperoleh
Gelar Sarjana Sains (S.Si)
oleh
Qolby Sabrina
NIM : 107097002859
Menyetujui
Dosen Pembimbing I
Dosen Pembimbing II
Elvan Yuniarti, M.Si
Sitti
NIP. 150408697
Ahmiatri,
M.Si
NIP. 1977704162005012
Mengetahui
Ketua Program Studi Fisika
Drs. Sutrisno, M.Si
NIP. 19590202 198203 1005
LEMBAR PERNYATAAN
DENGAN INI SAYA MENYATAKAN BAHWA SKRIPSI INI BENAR HASIL
KARYA SENDIRI YANG BELUM PERNAH DIAJUKAN SEBAGAI SKRIPSI
ATAU KARYA ILMIAH PADA PERGURUAN TINGGI ATAU LEMBAGA
MANAPUN.
Jakarta, Juni 2011
Qolby Sabrina
107097002859
ABSTRAK
Telah dilakukan pengkajian sifat optis glukosa darah menggunakan sample
darah manusia dengan konsentrasi 99 mg/dl, 108 mg/dl,dan 136 mg/dl glukosa
didalam darah. Pengamatan sifat optis panjang gelombang pada absorbansi
maksimum dan transmitansi maksimum suatu sample darah menggunakan
Spektroskopi FTIR dan Spektroskopi UV-Vis, pada spectrum FTIR sample darah
berada dalam range bilangan gelombang 4000-450 cm-1.Serapan absorbansi
maksimum spectrum FTIR pada bilangan gelombang 3413.65 cm-1,3432.03 cm-1
dan 3465.17 cm-1 mengindikasikan kehadiran gugus fungsi O-H dan vibrasi
regangan O-H, sedangkan transmitansi maksimum spectrum FTIR pada bilangan
gelombang 1080-870 cm-1 mengindikasikan adanya gugus C-O dan C-H tanpa
vibrasi. Pada hasil spektroskopi UV-Vis sinar yang mengalami absorbansi
maksimum adalah visible (warna biru) pada range panjang gelombang 435-436
nm. Data hasil spektum digunakan sebagai referensi pengembangan sensor gula
darah untuk mendeteksi kadar gula dalam darah sehingga dapat membantu
mengobati penderita penyakit Diabetes Mellitus.
Kata kunci : panjang gelombang, bilangan gelombang, absorbansi, transmitansi,
spektroskopi FTIR,spektroskopi UV-Vis, sensor gula darah, diabetes mellitus
i
ABSTRACT
Assessment has been carried out the optical characteristic of blood
glucose using human blood samples with concentration of 99 mg/dl, 108 mg/dl
and 136 mg/dl glucose in the blood. Wavelength observations of the optical
characteristic at the maximum absorbance abd transmittance maximum
spectroscopy a blood sample using FTIR and UV-Vis, on FTIR spectra of blood
samples in range 4000-450 cm-1 wave numbers. Maximum absorbance FTIR
absorption spectrum at wave numbers 3413.65 cm-1,3432.03 cm-1 and 3465.17
cm-1indicate the presence of functional groups and vibrational strain O-H, while
the maximum transmittance FTIR spectra at wave numbers 1080-870 cm-1
indicates a functional group C-O and C-H without any vibration. On the results of
UV-Vis Spectroscopy of light having the maximum absorbance is visible light
(blue) in the wavelength range of 435-436 nm.The spectrum is used as a reference
the development of sensors for detecting blood glucose level, wich could have
treat disease Diabetes Mellitus.
Key words : wavelength, wave number, absorbance, transmittance, FTIR
spectroscopy, UV-Vis spectroscopy, sensor of blood glucose, Diabetes Mellitus
ii
KATA PENGATAR
Alhamdulillah, puja dan puji hanyalah milik Allah SWT rabb semesta
alam, rasa syukur tak berhingga untuk curahan segala nikmat yang tiada henti
mengalir kepada umat-Nya khususnya penulis, sehingga penulis dapat
menyelesaikan tugas akhir ini. Shalawat serta salam semoga selalu menyelimuti
Rasulullah tercinta selaku suri tauladan terbaik sebagai pemberi kabar gembira
untuk umatnya juga kepada para sahabat, keluarga serta pengikutnya hingga akhir
zaman.
Dengan selesainya penulisan tugas akhir ini, penulis menyampaikan rasa
terima kasih kepada:
1
Kedua orang tua penulis, terimakasih untuk seluruh curahan kasih sayang
yang tulus. Dukungan materi dan moril sehingga penulis tetap optimis dan
terus semangat
2
Bapak DR. Syopiansyah Jaya Putra, M.Sis selaku Dekan Fakultas Sains dan
Teknologi, Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatulah Jakarta
3
Bapak Sutrisno, M.si selaku ketua program studi fisika Fakultas Sains dan
Teknologi Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah Jakarta.
4
Ibu Elvan Yuniarti, M.si selaku pembimbing pertama, atas waktu yang
diluangkan, ilmu yang diberikan dan atas kesabarannya dalam membimbing
penulis.
iii
5
Ibu Siti ahmiatri, M.si selaku pembimbing kedua yang dengan sabar
meluangkan waktunya untuk memberikan petunjuk tentang apa yang penulis
perlukan untuk menyelesaikan tugas akhir ini.
6
Sahabat-sahabat terbaik kostan Al – Barkah 3 yang senantiasa memberikan
semangatnya kepada penulis. Selalu ada dalam suka maupun duka.
7
Seluruh sahabat tercinta Fisika angkatan 2007 (all instru’07: omi,des3,oz,mba
ana,hescul,opik,asa,bdai,pangky) yang telah melewatkan bersama-sama masa
kuliah yang penuh kenangan.
8
Terima kasih tak terhingga untuk para donor darah yang telah bersedia
mendonorkan darahnya untuk dijadikan study penelitian (ka fatimah
FKIK’06, ka nur FKIK’06, ka ida, sri)
9
Dan semua pihak yang belum disebutkan diatas, yang telah membantu
terlaksananya pembuatan tugas akhir ini.
Penulis berharap tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi penulis dan juga pembaca,
tidak lupa penulis mohon maaf yang sebesar-besarnya atas segala kekurangan
yang ada pada tugas akhir ini. Terima kasih
Jakarta, 23 Mei 2011
Penulis
iv
DAFTAR ISI
ABSTRAK
i
ABSTRACT
ii
KATA PENGANTAR
iii
DAFTAR ISI
v
DAFTAR GAMBAR
vii
DAFTAR TABEL
x
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
1
1.2. Rumusan Masalah
3
1.3. Batasan Masalah
4
1.4. Tujuan Penelitian
4
1.5. Manfaat Penelitian
4
1.6. Sistematika Penelitian
5
BAB II LANDASAN TEORI
2.1. Definisi Gula Darah
6
2.2. Definisi Penyakit Diabetes Mellitus
7
2.3. Spektroskopi FTIR (Fast Fourier Transform)
10
2.4. Spektroskopi UV-Vis (Ultra Violet-Visible)
23
2.5. Proses Fezze Draying (Pengeringan Beku)
27
BAB III METODE PENELITIAN
24
3.1. Waktu dan Tempat
v
3.2. Metode Pengambilan Data
32
3.2.1
Spektroskopi FTIR
32
3.2.2
Spektoskopi UV-Vis
36
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Hasil Spektroskopi FTIR
43
4.2. Hasil Spektroskopi UV-Vis
48
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
55
5.2
57
Saran
DAFTAR PUSTAKA
58
LAMPIRAN
59
vi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1
Struktur Molekul Glukosa
7
Gambar 2.2
Berkas Radiasi Elektromagnetik
11
Gambar 2.3
Daerah Spektrum Elektromagnetik
13
Gambar 2.4
Perumpaan Senyawa
13
Gambar 2.5
Vibrasi Regangan (a) Regangan Simetri (b) Regangan
Asimetri
Gambar 2.6
17
Vibrasi Bengkokan (a)Vibrasi Goyangan (b)Vibrasi
Guntingan (c)Vibrasi Kibasan (d)Vibrasi Pelintiran
18
Gambar 2.7
Sistem Optic Spektrofotometer FTIR
21
Gambar 2.8
Diagram Skematis Spectrometer UV-Vis
23
Gambar 2.9
Kurva Hubungan Tekanan dan Suhu pada Sifat
28
Termodinamika Air
Gambar 3.1
Penampang Spektroskopi FTIR (a) tampak depan
(b) tampak atas
32
Gambar 3.2
Penambang Lumping Agate dan Spatula
33
Gambar 3.3
Penampang Handy Press
33
Gambar 3.4
Disc Holder (a)penampang disc holder (b) Tempat
pemasangan disc holder pada spektroskopi FTIR
Gambar 3.5
34
Botol serbuk Kbr dan sample darah setelah mengalami
proses freeze draying
34
vii
Gambar 3.6
Freeze draying (a)Tabung freeze (b)Tutup tabung freeze
(c) Vacum tube (d) screen control
Gambar 3.7
Spektoskopi UV-Vis (a)penampang spektoskopi UV-Vis
(b) Tempat kuvet dalam spektroskopi Uv-Vis
Gambar 3.8
35
37
Bahan uji spektoskopi UV-Vis(a)Sample darah dengan
berbagai konsentrasi (b)Memasukkan sample darah ke
dalam kuvet (c)Sample darah dalam kuvet (d)Meletakkan
Gambar 3.9
kuvet berisi sample darah kedalam spektroskopi Uv-vis
38
Flowchart Penelitian
40
Gambar 3.10 Flowcart pengambilan data Spektroskopi UV-Vis
41
Gambar 3.11
Flowcart pengambilan data Spektroskopi FTIR
42
Gambar 4.1
Spectra FTIR 3 sample darah dengan kadar glukosa 99, 108,
136 mg/dl
Gambar 4.2
43
Grafik hubungan linear absorbansi max terhadap perubahan
45
konsentrasi
Gambar 4.3
Grafik hubungan linear transmitansi max terhadap perubahan
konsentrasi
Gambar 4.4
46
Spektra absorpsi 3 sample darah dengan kadar glukosa
berbeda (90 ,108 ,136 mg/dl) dalam air ; b=1cm;garis yang
paling bawah merupakan blanko yang terdiri atas air saja
Gambar 4.5
48
Grafik hubungan linear absorbansi max terhadap perubahan
konsentrasi
49
viii
Gambar 4.6
Grafik hubungan linear transmitansi max terhadap perubahan
konsentrasi
Gambar 4.6
50
Grafik hubungan linear antara absorbansi max pada tiap
konsentrasi terhadap panjang gelombangnya
ix
50
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1
Kadar glukosa darah sewaktu dan puasa sebagai patokan
penyaring dan diagnosis Diabetes Mellitus(DM) dalam
satuan mg/dl
Tabel 2.2
8
Kisaran panjang gelombang, frekuensi, dan spectrum
Elektromagnetik
12
Tabel 2.3
Vibrasi Suatu Gugus Fungsi
19
Tabel 2.4
Serapan khas beberapa gugus fungsi
22
Tabel 4.1
Hasi Spektroskopi FTIR (a)Nilai Absorbansi dan panjang
gelombang spektrum FTIR (b)Nilai Absorbansi maksimum
dan Transmitansi maksimum pada tiap konsentrasi
Tabel 4.2
45
Hasi Spektroskopi UV-Vis (a)Nilai Absorbansi dan panjang
gelombang spektrum UV-Vis (b)Nilai Absorbansi maksimum
dan Transmitansi Max pada tiap konsentrasi
x
49
NOTASI
E = Energi, Joule
h = Tetapan Plank ; 6,6262 x 10-34 J.s
c = Kecepatan cahaya ; 3,0 x 1010 cm/detik
n = indeks bias (dalam keadaan vakum harga n = 1)
λ = panjang gelombang ; cm
υ = frekwensi ; Hertz
c = kecepatan cahaya : 3,0 x 1010 cm/detik
k = tetapan gaya atau kuat ikat, dyne/cm
µ = massa tereduksi
m = massa atom, gram
ε koefisien ekstingsi molar, yang khas untuk zat terlarut pda kondisi pengukuran.
c adalah konsentrasi larutan (mol dm-3)
d adalah tebal kuvet (cm)
I0 dan I adalah intensitas cahaya setelah melewati pelarut murni dan larutan.
I/I0 juga disebut dengan transmitans ( T )
A adalah absorbansi
xi
BAB I
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Maha kuasa Allah SWT, rabb semesta alam yang telah menciptakan
manusia bukan tanpa tujuan atau sekedar untuk bermain-main saja dan demi
kesia-siaan. Allah ta’ala berfirman (yang artinya), “Apakah kalian mengira
bahwasanya Kami menciptakan kalian dengan sia-sia dan kalian tidak akan
dikembalikan kepada Kami? Maha tinggi Allah Raja Yang Maha benar. Tiada
sesembahan yang benar kecuali Dia, Rabb Yang memiliki Arsy yang mulia.” (QS.
al-Mu’minun: 115-116). “Tidaklah Kami menciptakan langit dan bumi serta
segala sesuatu yang ada di antara keduanya ini untuk kesia-siaan. Itu adalah
persangkaan orang-orang kafir saja, maka celakalah orang-orang kafir itu
karena mereka akan masuk ke dalam neraka.” (QS. Shaad: 27). Melalui
pedoman hidup Al Qur’an seharusnya dapat membuat manusia menyadari bahwa
semua yang Allah ciptakan dalam tubuh manusia tidak ada yang sia-sia, termasuk
tiap ml darah yang Allah atur agar tetap mengalir dalam tubuh supaya manusia
pandai bersyukur dengan nikmat kehidupan. Tiap ml darah yang tak hentihentinya mengalir dalam tubuh manusia memiliki banyak kandungan didalamya,
karena darah memiliki fungsi sebagai alat transportasi zat dan oksigen yang
dibutuhkan oleh sel-sel tubuh. Kandungan yang ada pada tiap ml darah harus tetap
berada dalam keadaan normal agar tubuh tidak merasakan sakit, seperti halnya
1
kandungan glukosa dalam darah. Kandungan glukosa dalam darah harus dijaga
berada dalam range ukuran normal bila tidak ingin tubuh dikategorikan terserang
penyakit gangguan glukosa dalam darah (Diabetes Mellitus), ataupun penyakitpenyakit lainnya.
Saat ini terdapat sekitar 28513 orang terkena diabetes pada populasi orang
dewasa di seluruh dunia. Federasi Diabetes Internasional memperkirakan Jumlah
penderita diabetes akan meningkat hingga 438 juta orang di seluruh dunia pada
2030. Dari Jumlah tersebut, diperkirakan 60 persen berada di Asia. Pada tahun
2010, hampir 4 juta orang dalam kelompok 20-79 tahun meninggal karena
diabetes dan komplikasi. Dan sekitar 50 persen dari penderita diabetes meninggal
karena penyakit kardiovaskuler, dan Iebih dari 8 persen meninggal karena gagal
ginjal. Diabetes terutama yang tidak terkontrol, dikaitkan erat dengan peningkatan
resiko penyakit jantung. Jumlah penderita diabetes melitus di Indonesia
meningkat sejak 2000. Pada 2030 jumlahnya diperkirakan mencapai 21,3 juta
orang pada tahun 2000 jumlah penderita diabetes melitus di Tanah Air mencapai
8,4 juta orang. Setiap tahun jumlahnya terus bertambah, sehingga dia
memperkirakan pada 2013 akan mencapai 21,3 juta orang.1
Diabetes merupakan satu keadaan dimana tahap gula didalam darah adalah
tinggi dari normal. Untuk itu sangat diperlukan pengontrolan kadar glukosa dalam
darah bagi penderita diabetes, hal ini menjadi kendala tersendiri karena
pemeriksaan uji kadar gukosa dalam darah di laboratorium membutuhkan biaya
yang tidak murah. Untuk itu sangatlah diperlukan alat pengontrol gula darah yang
1
American Diabetes association,”Data prevalensi diabetes WHO” liputan 6.com
2
dapat dimiliki dan digunakan sendiri (Self Monitoring Blood Glucose) dengan
harga yang murah serta praktis dalam penggunaannya.
Saat ini alat pengontrol gula darah sudah ada yang digital, akan tetapi alat
ini masih memiliki kelemahan karena masih bersifat kurang stabil, sensor
memiliki efek samping, dan belum dapat dipakai secara berulang dalam jangka
waktu yang lama. Oleh karena itu diperlukan referensi mengenai sifat optis
glukosa darah, untuk dapat digunakan dalam menentukan sensor yang tepat
sehingga kemungkinan eror hasil pembacaan sensor pada alat pengontrol gula
darah dapat dikurangi. Hasil penelitian ini juga dapat dimanfaatkan sebagai data
acuan pembuatan alat pengukur glukosa secara non-invasive (tanpa melukai),
yaitu mendeteksi kadar glukosa dalam darah tanpa jarum suntik yang saat ini
sedang ramai dikembangkan, alat seperti ini akan lebih banyak digunakan oleh
penderita diabetes karena pemakaiannya yang tidak menimbulkan rasa sakit
akibat bekas luka tusukan jarum suntik.
1.2
Rumusan Masalah
Apakah sifat optis dapat diketahui dengan menentukan intensitas serta
panjang gelombang yang memiliki nilai absorbansi maksimum (Amaks) pada
berkas sample glukosa darah?
1.3
Batasan Masalah
Penelitian ini dibatasi oleh sample glukosa dan metode yang digunakan.
Sample senyawa yang dipakai dalam penelitian ini adalah sample darah manusia
dalam tiga kondisi kadar glukosa yang berbeda-beda yaitu 99 mg/dl,108 mg/dl
dan 136 mg/dl. Sedangkan metode yang digunakan dalam penelitian ini sebatas
3
penggunaan alat spektroskopi UV-Visible dengan daerah sinar Ultra violet berada
pada range panjang gelombang (200-400nm), sedangkan untuk sinar tampak
berada pada range (400-750 nm)2
dan penggunaan alat spektroskopi FTIR
dengan range absorpsi untuk daerah infra merah pertengahan (2,5-50µm) 3.
1.4
Tujuan Penelitian
Penilitian ini bertujuan untuk mengetahui karakteristik gula darah terhadap
sifat optiknya. Sifat optik yang dimaksud yaitu panjang gelombang absorpsi
maksimum
dan
trasnmitansi
maksimum
yang
berhasil
ditangkap
oleh
spektroskopi UV-Vis dan Spektroskopi FTIR. Penilitian ini juga bertujuan untuk
mengetahui hubungan Absorbansi maksimum dan transmitansi maksimum
terhadap perubahan tingkat konsentrasi sample.
1.5
Manfaat Penelitian
Penelitian ini diharapkan bermanfaat sebagai data referensi sifat optis dari
senyawa glukosa untuk mendesain sensor glukosa pada alat pengukur gula darah
pribadi (Self Monitoring Blood Glucose) yang praktis, ekonomis bahkan tanpa
harus melukai tubuh (non-ivasive).
1.6
Sistematika Penelitian
Sistematika penulisan dalam penelitian yang dilakukan dalam tugas akhir
ini adalah sebagai berikut :
2
3
Sandra Hermanto,Teknik analisa spektroskopi, spektroskopi serapan molekul UV-Vis.
Robert M Silverstein,Spectrometric identification of organic compounds,sixth edition
4
BAB 1 : PENDAHULUAN
Pada bab ini akan diterangkan secara singkat mengenai latar belakang, tujuan,
manfaat, permasalahan, batasan masalah dan sistematika penulisan.
BAB II : LANDASAN TEORI
Dijelaskan mengenai teori-teori yang berkaitan dengan bahasan tugas akhir ini
seperti definisi gula darah, definisi DM (Diabetes mellitus) spektroskopi UVVisible, spektroskopi FTIR (Fourier Transform Infra Red), proses freeze draying.
BAB III : METODE PENELITIAN
Pada bab ini dijelaskan tentang waktu dan tempat penelitian, metode pengambilan
data (yang mencangkup pengambilan sample darah, menguji kandungan glukosa
dalam darah, pengambilan data dengan spektoskopi FTIR, memproses darah
dengan freeze draying, serta pengambilan data dengan spektroskopi UV- Vis).
BAB IV : HASIL DAN PEMBAHASAN
Membahas tentang hasil dan pembahasan dari spektrum yang telah direkam dari
hasil kerja alat spektroskopi FTIR dan UV-Vis.
BAB V : KESIMPULAN DAN SARAN
Bab ini membahas tentang kesimpulan yang diambil dari hasil analisa serta saransaran yang diharapkan dapat mengembangkan tugas akhir ini.
5
BAB II
LANDASAN TEORI
2.1
Definisi Gula Darah
Dalam ilmu kedokteran, gula darah adalah istilah yang mengacu pada
kadar glukosa di dalam darah. Konsentrasi gula darah, atau kadar glukosa serum,
diatur dengan ketat di dalam tubuh. Glukosa yang dialirkan melalui darah adalah
sumber utama energi untuk sel-sel tubuh. Umumnya kadar gula darah bertahan
pada batas-batas yang sempit sepanjang hari: 4-8 mmol/l (70-150 mg/dl). Kadar
ini meningkat setelah makan dan biasanya berada pada level terendah pada pagi
hari, sebelum orang makan. Kadar glukosa dipengaruhi oleh faktor endogen dan
eksogen. Faktor endogen yaitu humoral factor seperti hormon insulin, glucagon,
kortisol. Faktor eksogen antara lain jumlah dan jenis makanan yang dikonsumsi
serta aktivitas fisik yang dilakukan. 4
Nama lain dari gula darah adalah glucose, sedangkan rumus senyawa
kimianya adalah C6H12O6 dan memiliki berat molekul 180 g/mol. Kandungan gula
darah manusia (70-100 ml tiap 100 ml darah). Berikut adalah struktur glukosa
darah:
4
John W, Kimball biology page
6
Gambar 2.1 Struktur molekul glukosa5
Kadar gula dalam darah dapat diukur dengan pengukuran kadar gula
standard menggunakan bahan plasma darah yang berasal dari pembuluh vena.
Plasma darah adalah bagian cair dari darah. Intinya adalah darah yang sudah
tidak mengandung bahan-bahan padat lagi seperti sel darah merah hematokrit dan
yang lainnya. Pada alat pengukur gula darah portable yang banyak terdapat di
pasaran, metode mendapatkan plasma dari darah dengan melakukan penyaringan
darah yang diambil yang dilakukan oleh strip tempat menaruh sediaan darah yang
diambil. Kemudian darah pada strip terdeteksi oleh sensor glukosa yang terdapat
pada alat pengukur gula darah digital tersebut. Pengukuran kadar gula darah
sebaiknya dilakukan sesegera mungkin setelah darah diambil dari vena.
Pengukuran darah vena dan kapiler pada saat puasa memberikan hasil yang
identik pada saat puasa tetapi tidak untuk pengukuran 2 jam setelah makan
dimana hasil dari darah kapiler menunjukkan nilai yang lebih tinggi.5
5
Valery Tuchin,Handbook of optical sensing of glucose in biological fluids and tissue
7
Tabel 2.1 Kadar glukosa darah sewaktu dan puasa sebagai patokan penyaring dan
diagnosis Diabetes Mellitus(DM) dalam satuan mg/dl.6
Sampel darah
Bukan DM
Belum pasti DM
DM
Plasma vena
<110
110-199
>200
Darah kapiler
<90
90-199
>200
Plasma vena
<110
110-125
>126
Darah kapiler
<90
90-109
>110
Kadar glukosa darah sewaktu:
Kadar glukosa darah puasa:
2.2
Definisi Penyakit Diabetes Mellitus
Diabetes Mellitus (DM) merupakan salah satu masalah kesehatan yang
berdampak pada produktivitas dan dapat menurunkan sumber daya manusia.
Penyakit ini tidak hanya berpengaruh secara individu, tetapi sistem kesehatan
suatu negara. Walaupun belum ada survei nasional, sejalan dengan perubahan
gaya hidup termasuk pola makan masyarakat Indonesia diperkirakan penderita
DM ini semakin meningkat, terutama pada kelompok umur dewasa ke atas pada
seluruh status sosial ekonomi. Saat ini upaya penanggulangan penyakit DM belum
menempati skala prioritas utama dalam pelayanan kesehatan, walaupun diketahui
dampak negatif yang ditimbulkannya cukup besar antara lain komplikasi kronik
pada penyakit jantung kronis, hipertensi, otak, system saraf, hati, mata dan ginjal.
6
Jurnal Diabtes Mellitus media Litbang kesehatan volume XIV no.3 Th 2004
8
DM merupakan salah satu penyakit degeratif, dimana terjadi gangguan
metabolisme karbohidrat, lemak dan protein serta ditandai dengan tingginya kadar
gula dalam darah (hiperglikemia) dan dalam urin (glukosuria). DM atau kencing
manis adalah suatu penyakit yang disebabkan oleh karena peningkatan kadar gula
dalam darah (hiperglikemi) akibat kekurangan hormon insulin baik absolut
maupun relatif. Absolut berarti tidak ada insulin sama sekali sedangkan relatif
berarti jumlahnya cukup/memang sedikit tinggi atau daya kerjanya kurang.
Hormon Insulin dibuat dalam pancreas. Ada 2 macam type DM :
1. DM type I. atau disebut DM yang tergantung pada insulin.
DM ini disebabkan akibat kekurangan insulin dalam darah yang terjadi
karena kerusakan dari sel beta pancreas. Gejala yang menonjol adalah
terjadinya sering kencing (terutama malam hari), sering lapar dan sering
haus, sebagian besar penderita DM type ini berat badannya normal atau
kurus. Biasanya terjadi pada usia muda dan memerlukan insulin seumur
hidup.
2. DM type II atau disebut DM yang tak tergantung pada insulin.
DM ini disebabkan insulin yang ada tidak dapat bekerja dengan baik,
kadar insulin dapat normal, rendah atau bahkan bahkan meningkat tetapi
fungsi insulin untuk metabolisme glukosa tidak ada/kurang. Akibatnya
glukosa dalam darah tetap tinggi sehingga terjadi hiperglikemia, 75% dari
penderita DM type II dengan obesitas atau ada sangat kegemukan dan
biasanya diketahui DM setelah usia 30 tahun. Kegemukan atau obesitas
salah satu faktor penyebab penyakit DM, dalam pengobatan penderita
9
DM, selain obat-obatan anti diabetes, perlu ditunjang dengan terapi diit
untuk menurunkan kadar gula darah serta mencegah komplikasikomplikasi yang lain.
Gejala klinis yang khas pada DM yaitu “Triaspoli” polidipsi (banyak
minum), poli phagia (banyak makan) & poliuri (banyak kencing), disamping
disertai dengan keluhan sering kesemutan terutama pada jari-jari tangan, badan
terasa lemas, gatal-gatal dan bila ada luka sukar sembuh. Kadang-kadang BB
menurun secara drastis. Untuk mengetahui apakah seorang menderita DM yaitu
dengan memeriksakan kadar gula darah. Kadar gula darah normal adalah :
Pada saat : Puasa (nuchter) : 80 - < 110 mg/dl
Setelah makan : 110 - < 160 gr/dl.7
2.3
Spektroskopi FTIR (Fourier Transform Infra Red)
Cahaya yang dapat dilihat melalui pengelihatan manusia terdiri dari
gelombang elektromagnetik dengan frekuensi yang berbeda-beda, setiap frekuensi
tersebut bisa dilihat sebagai warna yang berbeda. Radiasi infra-merah juga
merupakan gelombang dengan frekuensi yang berkesinambungan, hanya saja
karena keterbatasan mata manusia, terkadang tidak dapat terlihat.
Jika suatu senyawa organik disinari dengan infra-merah yang mempunyai
frekuensi tertentu, maka akan didapat beberapa frekuensi yang diserap oleh
senyawa tersebut. Sebuah alat pendetektor yang diletakkan disisi lain senyawa
tersebut akan menunjukkan bahwa beberapa frekuensi melewati senyawa tersebut
tanpa diserap sama sekali, tetapi frekuensi lainnya banyak yang diserap. Berapa
7
WHO department of noncommunicable disease surveillance,1999
10
banyak frekuensi tertentu yang melewati senyawa tersebut diukur sebagai
presentasi transmitasi (percentage transmittance). 8
Pada spektro IR meskipun bisa digunakan untuk analisa kuantitatif, namun
biasanya lebih kepada analisa kualitatif. Umumnya spektro IR digunakan untuk
mengidentifikasi gugus fungsi pada suatu senyawa, terutama senyawa organik.
Setiap serapan pada panjang gelombang tertentu menggambarkan adanya suatu
gugus fungsi spesifik.
Spektrofotometri Infra Red atau Infra Merah merupakan suatu metode
yang mengamati interaksi molekul dengan radiasi elektromagnetik yang berada
pada daerah panjang gelombang 0,75 – 1.000 µm atau pada Bilangan Gelombang
13.000 – 10 cm-1. Radiasi elektromagnetik dikemukakan pertama kali oleh James
Clark Maxwell, yang menyatakan bahwa cahaya secara fisis merupakan
gelombang elektromagnetik, artinya mempunyai vektor listrik dan vektor
magnetik yang keduanya saling tegak lurus dengan arah rambatan.
Gambar 2.2 Berkas Radiasi Elektromagnetik
8
Robert M Silverstein,Spectrometric identification of organic compounds,sixth edition
11
Saat ini telah dikenal berbagai macam gelombang elektromagnetik dengan
rentang panjang gelombang tertentu. Spektrum elektromagnetik merupakan
kumpulan spektrum dari berbagai panjang gelombang. Berdasarkan pembagian
daerah panjang gelombang pada Tabel 2.2, sinar infra merah dibagi atas tiga
daerah, yaitu:
a. Daerah Infra Merah dekat.
b. Daerah Infra Merah pertengahan.
c. Daerah infra merah jauh.
Tabel 2.2 Kisaran panjang gelombang,frekuensi,dan spectrum elektromagnetik9
Spektrum
Sinar-X
Ultra Ungu
Jauh
Ultra Ungu
Dekat
Sinar
Tampak
Infra Merah
Dekat
Infra Merah
Pertengahan
Infra Merah
Jauh
Gelombang
Mikro
Gelombang
Radio
9
Panjang Gelombang
Satuan
Umum
Meter
10-200
nm
200-400
nm
400-750
0,75-2,5
µm
2,5-50
µm
50-1000
µm
0,1-100
cm
1-1000
m
Frekuensi,Hz
Bilangan
Gelombang,
cm-1
10-12 – 10-8
1020 – 1016
10-12 – 2x10-7
1016 – 1015
2x10-7 – 4,0x10-7
1015 – 7,5x1014
4,0x10-7 – 7,5x10-7
7,5x1014 – 4x1014
25000 – 13000
7,5x10-7 – 2,5x10-5
4x1014 – 1,2x1014
13000 – 4000
2,5x10-5 – 5,0x10-5
1,2x1014 – 6x1012
4000 – 200
5,0x10-5 – 1x10-3
6x1012– 1011
200 – 10
1x 10-3 – 1
1011 – 108
10 – 10-2
1 – 103
108 – 105
Ibnu Gholib,Kimia farmasi analisis, pustaka pelajar, 2007
12
Gambar 2.3 Daerah Spektrum Elektromagnetik
Dari pembagian daerah spektrum elektromagnetik tersebut diatas, daerah
panjang gelombang yang digunakan pada alat spektrofotometer infra merah
adalah pada daerah infra merah pertengahan, yaitu pada panjang gelombang 2,5 –
50 µm atau pada bilangan gelombang 4.000 – 200 cm-1. Satuan yang sering
digunakan dalam spektrofotometri infra merah adalah Bilangan Gelombang ( )
atau disebut juga sebagai Kaiser.
Dasar Spektroskopi Infra Merah dikemukakan oleh Hooke dan didasarkan
atas senyawa yang terdiri atas dua atom atau diatom yang digambarkan dengan
dua buah bola yang saling terikat oleh pegas seperti tampak pada gambar dibawah
ini. Jika pegas direntangkan atau ditekan pada jarak keseimbangan tersebut maka
energi potensial dari sistim tersebut akan naik.10
Gambar 2.4 Perumpaan senyawa
10
Lau, W.S. (1999). karakterisasi inframerah untuk mikroelektronik. World Scientific.
13
Setiap senyawa pada keadaan tertentu telah mempunyai tiga macam gerak,
yaitu :
1. Gerak Translasi, yaitu perpindahan dari satu titik ke titik lain.
2. Gerak Rotasi, yaitu berputar pada porosnya, dan
3. Gerak Vibrasi, yaitu bergetar pada tempatnya.
Bila ikatan bergetar, maka energi vibrasi secara terus menerus dan secara
periodik berubah dari energi kinetik ke energi potensial dan sebaiknya. Jumlah
energi total adalah sebanding dengan frekwensi vibrasi dan tetapan gaya ( k ) dari
pegas dan massa ( m1 dan m2 ) dari dua atom yang terikat. Energi yang dimiliki
oleh sinar infra merah hanya cukup kuat untuk mengadakan perubahan vibrasi.
Panjang gelombang atau bilangan gelombang dan kecepatan cahaya dihubungkan
dengan frekwensi melalui bersamaan berikut :
……………....................................
(2.1)
Energi yang timbul juga berbanding lurus dengan frekwesi dan
digambarkan dengan persamaan Max Plank :
……………………………………
(2.2)
……………………………………
(2.3)
sehingga :
14
dimana :
E = Energi, Joule
h = Tetapan Plank ; 6,6262 x 10-34 J.s
c = Kecepatan cahaya ; 3,0 x 1010 cm/detik
n = indeks bias (dalam keadaan vakum harga n = 1)
λ = panjang gelombang ; cm
υ = frekwensi ; Hertz
Dalam spektroskopi infra merah panjang gelombang dan bilangan
gelombang adalah nilai yang digunakan untuk menunjukkan posisi dalam
spektrum serapan. Panjang gelombang biasanya diukur dalam mikron atau mikro
meter ( µm ). Sedangkan bilangan gelombang (
) adalah frekwensi dibagi
dengan kecepatan cahaya, yaitu kebalikan dari panjang gelombang dalam satuan
cm-1. Persamaan dari hubungan kedua hal tersebut diatas adalah :
…………………………….
(2.4)
Posisi pita serapan dapat diprediksi berdasarkan teori mekanikal tentang
osilator harmoni, yaitu diturunkan dari hukum Hooke tentang pegas sederhana
yang bergetar, yaitu :
…………………………… (2.5)
dimana :
15
……………………………
(2.6)
Keterangan :
c = kecepatan cahaya : 3,0 x 1010 cm/detik
k = tetapan gaya atau kuat ikat, dyne/cm
µ = massa tereduksi
m = massa atom, gram
Setiap molekul memiliki harga energi yang tertentu. Bila suatu senyawa
menyerap energi dari sinar infra merah, maka tingkatan energi di dalam molekul
itu akan tereksitasi ke tingkatan energi yang lebih tinggi. Sesuai dengan tingkatan
energi yang diserap, maka yang akan terjadi pada molekul itu adalah perubahan
energi vibrasi yang diikuti dengan perubahan energi rotasi.11
Atom-atom di dalam molekul tidak dalam keadaan diam, tetapi biasanya
terjadi peristiwa vibrasi. Hal ini bergantung pada atom-atom dan kekuatan ikatan
yang menghubungkannya. Vibrasi molekul sangat khas untuk suatu molekul
tertentu dan biasanya disebut vibrasi finger print. Vibrasi molekul dapat
digolongkan atas dua golongan besar, yaitu :
1. Vibrasi Regangan (Streching)
2. Vibrasi Bengkokan (Bending)
11
Silverstein, R.M. (1991). spectrometric identification of organic compound. John wiley & Sons,
Inc
16
Dalam vibrasi ini atom bergerak terus sepanjang ikatan yang
menghubungkannya sehingga akan terjadi perubahan jarak antara keduanya,
walaupun sudut ikatan tidak berubah. Vibrasi regangan ada dua macam, yaitu:
1. Regangan Simetri, unit struktur bergerak bersamaan dan searah dalam satu
bidang datar.
2. Regangan Asimetri, unit struktur bergerak bersamaan dan tidak searah
tetapi masih dalam satu bidang datar.
(a)
(b)
Gambar 2.5 Vibrasi Regangan (a) Regangan Simetri (b) Regangan Asimetri
Jika sistem tiga atom merupakan bagian dari sebuah molekul yang lebih
besar, maka dapat menimbulkan vibrasi bengkokan atau vibrasi deformasi yang
mempengaruhi osilasi atom atau molekul secara keseluruhan. Vibrasi bengkokan
ini terbagi menjadi empat jenis, yaitu :
1. Vibrasi Goyangan (Rocking), unit struktur bergerak mengayun asimetri
tetapi masih dalam bidang datar.
2. Vibrasi Guntingan (Scissoring), unit struktur bergerak mengayun simetri
dan masih dalam bidang datar.
17
3. Vibrasi Kibasan (Wagging), unit struktur bergerak mengibas keluar dari
bidang datar.
4. Vibrasi Pelintiran (Twisting), unit struktur berputar mengelilingi ikatan
yang menghubungkan dengan molekul induk dan berada di dalam bidang
datar.
(a)
(b)
(c)
(d)
Gambar 2.6 Vibrasi Bengkokan (a)Vibrasi Goyangan (b)Vibrasi Guntingan
(c)Vibrasi Kibasan (d)Vibrasi Pelintiran
Para ahli kimia telah memetakan ribuan spektrum infra merah dan
menentukan panjang gelombang absorbsi masing-masing gugus fungsi. Vibrasi
suatu gugus fungsi spesifik pada bilangan gelombang tertentu. Dari Tabel 2.3
diketahui bahwa vibrasi bengkokan C–H dari metilena dalam cincin siklo pentana
berada pada daerah bilangan gelombang 1455 cm-1. Artinya jika suatu senyawa
spektrum senyawa X menunjukkan pita absorbsi pada bilangan gelombang
tersebut tersebut maka dapat disimpulkan bahwa senyawa X tersebut mengandung
gugus siklo pentana.
18
Tabel 2.3 Vibrasi Suatu Gugus Fungsi12
Frekuensi (cm-1)
3400
2962
2926
2890
2872
2853
1467
1460
1455
1452
1397
1370
1385
1368
1378
1350-1150
1345
1305
1250
1210
1170
1141-1132
955
930
920
835-739
720
Golongan
Metilena
Metil
Metilena
Metil
Metilena
Metilena
Metil
Metilena
Metilena
Jenis Vibrasi
Vibrasi regangan O-H
Vibrasi regangan asimetris dari ikatan C-H
Vibrasi regangan asimetris dari ikatan C-H
Vibrasi regangan dari ikatan C-H
Vibrasi regangan simetris dari ikatan C-H
Vibrasi regangan simetris dari ikatan C-H
Vibrasi bengkokan C-H dari rantai metilena lurus
Vibrasi bengkokan asimetris dari ikatan C-H
Vibrasi bengkokan C-H dari cincin siklo pentane
Vibrasi bengkokan C-H dari cincin siklo heksana
Butil Tersier
Vibrasi bengkokan simetris C-H dari metal
-CH Tersier
Iso propil dan
di-metil
Metil
Metilena
Iso propel
Metilena
Vibrasi bengkokan simetris C-H
Vibrasi kibasan dan pelintiran C-H
Butil Tersier
Vibrasi goyangan C-CH3
Iso propil
Metil dalam
normal parafin
Iso propil
Butil Tersier
Iso propil
Butil Tersier
-(CH2)-
Vibrasi goyangan C-CH3
Vibrasi bengkokan simetris C-H dari metal
Vibrasi kibasan C-H
Vibrasi goyangan C-CH3
Vibrasi C-C
Vibrasi C-C
Vibrasi C-C
Vibrasi C-C
Vibrasi goyangan C-H
Vibrasi yang digunakan untuk identifikasi adalah vibrasi bengkokan,
khususnya goyangan (rocking), yaitu yang berada di daerah bilangan gelombang
2000 – 400 cm-1. Karena di daerah antara 4000 – 2000 cm-1 merupakan daerah
yang khusus yang berguna untuk identifkasi gugus fungsional. Daerah ini
menunjukkan absorbsi yang disebabkan oleh vibrasi regangan. Sedangkan daerah
12
Silverstein, R.M. (1991). spectrometric identification of organic compound. John wiley & Sons,
Inc
19
antara 2000 – 400 cm-1 seringkali sangat rumit, karena vibrasi regangan maupun
bengkokan mengakibatkan absorbsi pada daerah tersebut.
Dalam daerah 2000 – 400 cm-1 tiap senyawa organik mempunyai absorbsi
yang unik, sehingga daerah tersebut sering juga disebut sebagai daerah sidik jari
(fingerprint region). Meskipun pada daerah 4000 – 2000 cm-1 menunjukkan
absorbsi yang sama, pada daerah 2000 – 400 cm-1 juga harus menunjukkan pola
yang sama sehingga dapat disimpulkan bahwa dua senyawa adalah sama.
Prinsip kerja alat FTIR secara umum dapat digambarkan sebagai berikut:
sample discan, yang berarti sinar infra merah akan dilewatkan ke sampel.
Gelombang yang diteruskan oleh sample akan ditangkap oleh detector yang
terhubung ke komputer yang akan memberikan gambaran spectrum sample yang
diuji. Struktur kimia dan bentuk ikatan molekul serta gugus fungsi tertentu sample
yang diuji menjadi dasar bentuk spectrum yang akan diperoleh dari hasil analisa.
Sistem optik dari spektroskopi FTIR dilengkapi dengan cincin yang bergerak
tegak lurus dan cermin yang diam. System optic ini bekerja atas dasar fourier
transform interferometer. Ada tiga bagian utama dari interferometer yaitu cermin
diam (Fixed mirror),cermin bergerak (vibrated mirror) dan cermin penjatah sinar
(chopper mirror). Sinar dibagi menjadi 2 bagian. Bagian pertama dilewatkan pada
cermin diam (F) kemudian kembali, sedangkan bagian yang lain dilewatkan pada
cermin bergerak (M) dan kembali. Kedua berkas digabung kembali di (O)
kemudian dipancarkan ke sample dan kemudian dibaca oleh detector.
20
Gambar 2.7 Sistem optik spektrofotometer FTIR13
Detektor fotoconducing biasanya digunakan dalam FTIR. Tranduser
photoconducing terdiri dari film tipis bahan semi konduktor, seperti PbS atau
indium antimonid. Bahan tersebut di depositkan pada permukaan gelas yang
diberi penutup untuk melindungi dari udara. Adanya absorpsi IR akan
mempromosikan electron valensi non konduksi ketingkat konduksi yang lebih
tinggi, sehingga nilai tahanan turun dan voltase luar akan berkurang apabila
terjadi absorpsi radiasi.
Prinsip kerja alat FTIR dibandingkan dengan panjang gelombang sinar
ultraviolet dan tampak, panjang gelombang infra merah lebih panjang dan dengan
demikian energinya lebih rendah. Energi sinar inframerah akan berkaitan dengan
energi vibrasi molekul. Molekul akan dieksitasi sesuai dengan panjang gelombang
yang diserapnya. Vibrasi ulur dan tekuk adalah cara vibrasi yang dapat diekstitasi
13
Sandra Hermanto,Teknik analisa kromatografi spektroskopi,2009
21
oleh sinar dengan bilangan gelombang (jumlah gelombang per satuan panjang)
dalam rentang 1200-4000 cm-1. Hampir semua gugus fungsi organik memiliki
bilangan gelombang serapan khas di daerah yang tertentu. Jadi daerah ini disebut
daerah gugus fungsi dan absorpsinya disebut absorpsi khas.
Tabel 2.4 Serapan khas beberapa gugus fungsi.14
Gugus
C−H
C−H
C−H
C−H
C=C
C≡C
C=C
C−H
C−O
C=O
O−H
O−H
O−H
N−H
C−N
C≡N
−NO2
Jenis Senyawa
Alkana
Alkena
Aromatik
Alkuna
Alkena
Alkuna
Aromatik (cincin)
Alkana
Alkohol,eter,asam karboksilat,ester
Aldehyda,keton,asam karboksilat,ester
Alkohol,fenol(monomer)
Alkohol,fenol(ikatan H)
Asam karboksilat
Amina
Amina
Nitril
Nitro
Daerah Serapan (cm-1)
2850-2960, 1350-1470
3020-3080, 675-1000
3000-3100, 675-870
3300
1640-1680
2100-2260
1500-1600
2850-2960,1350-1470
1080-1300
1690-1760
3610-3640
200-3600(lebar)
500-3000(lebar)
3300-3500
1180-1360
2210-2260
1515-1560,1345-1385
Bilangan gelombang vibrasi ulur karbonil agak berbeda untuk aldehida,
keton dan asam karboksilat, yang menunjukkan bahwa analisis bilangan
gelombang karakteristik dengan teliti dapat memberikan informasi bagian struktur
molekulnya. Di Tabel 2.4 serapan khas beberapa gugus ditampilkan. Serapan khas
sungguh merupakan informasi yang kaya, tetapi harus diingat bahwa kekuatan
absorpsi tidak memberikan informasi kuantitatif. Dalam hal ini spektroskopi IR
memang bersifat kualitatif, berbeda dengan spektrokopi UV-VIS dan NMR.
14
Robert M Silverstein,Spectrometric identification of organic compounds,sixth edition
22
2.4
Spektroskopi UV-Vis (Ultra Violet-Visible)
Molekul-molekul
dapat
mengabsorbsi
atau
mentransmisi
radiasi
gelombang elektromagnetik. Berkas cahaya putih adalah kombinasi semua
panjang gelombang spectrum tampak. Perbedaan warna yang terlihat sebenarnya
ditentukan dengan bagaimana gelombang cahaya tersebut diabsorpsi dan
ditransmisikan (dipantulkan) oleh objek atau suatu larutan.
Spektrofotometer digunakan untuk mengukur jumlah cahaya yang
diabsorpsi atau ditransmisi oleh molekul-molekul didalam larutan. Ketika panjang
gelombang cahaya ditransmisikan melalui larutan, sebagian energy cahaya
tersebut akan diserap (diabsorpsi). Besarnya kemampuan molekul-molekul zat
terlarut untuk mengabsorpsi cahaya pada panjang gelombang tertentu dikenal
dengan istilah absorbansi(A), yang setara dengan nilai konsentrasi larutan
tersebut dan panjang berkas cahaya yang dilalui (biasanya 1 cm dalam
spektrofotometer) ke suatu point dimana presentase jumlah cahaya yang
ditransmisikan/ diabsorpsi diukur dengan phototube.15
Monokromator
Sumber Lampu
Detektor
Wadah
sampel
Celah
(Slit)
Celah
(Slit)
Computer and
Chart recorder
Gambar 2.8 Diagram Skematis Spectrometer UV-Vis16
15
16
Sandra Hermanto,Teknik analisa kromatografi spektroskopi,2009
Ibnu Gholib,Kimia farmasi analisis, pustaka pelajar, 2007
23
Spektrometer yang sesuai untuk pengukuran didaerah spectrum ultraviolet
dan sinar tampak terdiri atas suatu system dalam jangkauan panjang gelombang
200-800 nm. Sebuah spektofotometer memiliki lima bagian penting, yaitu:
a)
Sumber cahaya/ lampu,umumnya digunakan lampu deuterium (D2O)
digunakan untuk daerah UV pada panjang gelombang dari 190-350 nm,
lampu deuterium mengandung gas deuterium pada kondisi tekanan
rendah dan dihubugkan dengan tegangan tinggi sehingga menghasilkan
spectrum kontinu yang merupakan spectrum UV, sementara lampu
halogen kuarsa atau lampu tungsten xenon (Auc) digunakan untuk daerah
visible (pada panjang gelombang antara 350-900 nm).
b)
Monokromator, suatu alat yang berfungsi mengubah cahaya polikromatik
menjadi cahaya monokromatik, dengan mendispersikan sinar kedalam
komponen-komponen panjang gelombangnya yang selanjutnya akan
dipilih oleh celah (slit). Monokromator berputar sedemikian rupa
sehingga kisaran panjang gelombang dilewatkan pada sample sebagai
scan instrument melewati spektrum.
c)
Optik-optik, dapat didesain untuk memecah sumber sinar sehingga sumber
sinar melewati 2 komartemen, dan sebakaimana spectrometer berkas
ganda (double beam), suatu larutan blanko dapat digunakan dalam suatu
kompartemen untuk mengoreksi pembacaan atau spectrum sampel. Yang
paling sering digunakan sebagai blanko dalam spectrometer adalah
semua pelarut yang digunakan untuk melarutkan sample atau pereaksi.
24
d)
Sel penyerap/ wadah pada sample, cell alam spektrofotometer disebut juga
dengan kuvet, dibuat sedemikian rupa sehingga jarak yang dilalui berkas
sinar adalah 1 cm
e)
Photodetector, berfungsi untuk menguah energy cahaya menjadi energy
listrik.
f)
Computer, untuk spektrofotometer modern biasanya dilengkapi dengan
computer sebagai Analyzer (pengolah data) dan perekam grafik.
Kalibrasi Instrumen
Spektrometer yang digunakan untuk pengukuran harus dikalibrasi dengan
baik terhadap skala panjang gelombang dan absorbansinya. Demikian juga untuk
kalibrasi suatu instrument dilakukan pengecekan terhadap resolusi spectrometer
(daya pisah spectrometer biasanya dikontrol dengan lebar celah) dan adanya
penyesatan sinar (stray radiation, adalah sinar yang sampai kedetektor akan tetapi
tidak melewati sample. Adanya sesatan sinar ini akan memberikan pembacaan
absorbansiyang rendah tetapi palsu terhadap suatu sample, karena seolah-olah
sample hanya menyerap sedikit sinar daripada yang seharusnya. Keadaan ini
menjadi lebih serius jika suatu sample mempunyai absorbansi >2)
Spektrofotometer UV-Vis biasanya bekerja pada daerah panjang
gelombang sekitar 200nm (pada ultra violet dekat) sampai sekitar 800nm (sinar
tampak). Umumnya spektroskopi dengan sinar ultraviolet (UV) dan sinar tampak
(VIS) dibahas bersama karena sering kedua pengukuran dilakukan pada waktu
yang sama. Karena spektroskopi UV-VIS berkaitan dengan proses berenergi
tinggi yakni transisi elektron dalam molekul, informasi yang didapat cenderung
25
untuk molekul keseluruhan bukan bagian-bagian molekulnya. Metoda ini sangat
sensitif dan dengan demikian sangat cocok untuk tujuan analisis. Lebih lanjut,
spektroskopi UV-VIS sangat kuantitatif dan jumlah sinar yang diserap oleh
sampel diberikan oleh ungkapan hukum Lambert-Beer.
Menurut hukum ini,
absorbansi larutan sampel sebanding dengan panjang lintasan cahaya d dan
konsentrasi larutannya c.
Hukum Lambert-Beer
log10 (I0/I) = εcd
(2.7)
ε koefisien ekstingsi molar, yang khas untuk zat terlarut pda kondisi pengukuran.
c adalah konsentrasi larutan (mol dm-3)
d adalah tebal kuvet (cm)
I0 dan I adalah intensitas cahaya setelah melewati pelarut murni dan larutan.
I/I0 juga disebut dengan transmitans ( T )
A=εcd
(2.8)
A = log10 (I0/I) = εcd
(2.9)
ε=
(2.10)
(2.10)
A adalah absorbansi
Dengan mengukur transmitansi larutan sampel, nilai konsentrasi dapat
ditentukan dengan menggunakan hukum Lambert-Beer. Konsentrasi dan panjang
larutan yang dilalui sinar menjadi pertimbangan dalam menghitung nilai
absorbansi. Spektroskopi UV-VIS sangat sensitif dan spektrometernya dapat
26
dibuat dengan ukuran yang sangat kecil, metoda ini khususnya sangat bermanfaat
untuk analisis lingkungan, dan khususnya cocok untuk pekerjaan di lapangan.
Hukum Lambert-Beer dipenuhi berapapun panjang gelombang sinar yang
diserap sampel. Panjang gelombang sinar yang diserap oleh sampel bergantung
pada struktur molekul sampelnya. Jadi spektrometri UV-VIS dapat digunakan
sebagai sarana penentuan struktur. Sejak 1876, kimiawan Swiss-Jerman Otto
Nikolaus Witt (1853-1915) mengusulkan teori empiris warna zat (yang ditentukan
oleh panjang gelombang sinar yang diserap) dan struktur bagian-bagiannya. 17
2.5
Proses Freeze Draying (pengeringan beku)
Pada prinsipnya pengeringan beku terdiri atas dua urutan proses, yaitu
pembekuan yang dilanjutkan dengan pengeringan. Dalam hal ini, proses
pengeringan berlangsung pada saat bahan dalam keadaan beku, sehingga proses
perubahan fase yang terjadi adalah sublimasi. Sublimasi dapat terjadi jika suhu
dan tekanan ruang sangat rendah, yaitu dibawah titik tripel air (gambar dibawah )
Gambar 2.9 Kurva hubungan tekanan dan suhu pada sifat termodinamika air
17
Sandra Hermanto,Teknik analisa kromatografi spektroskopi,2009
27
Titik tripel terletak pada suhu 0,01 C dan tekanan 0,61 KPa, dengan
demikian proses pengeringan beku harus dilakukan pada kondisi dibawah suhu
dan tekanan tersebut. Tekanan kerja yang umum digunakan di dalam ruang
pengeringan beku adalah 60 – 600 Pa. Pada saat pembekuan terbentuk kristalkristal es di dalam bahan, yang mana pada saat pengeringan kristal es tersebut
akan tersublimasi dan meninggalkan rongga (pori) didalam bahan. Keadaan bahan
yang bersifat
porous setelah pengeringan, meyebabkan bentuk bahan tidak
mengalami perubahan yang besar dibandingkan sebelumnya, serta proses
rehidrasi air (pembasahan kembali) lebih baik dari pada proses pengeringan
lainnya.18
Pengeringan Beku ini merupakan salah satu cara dalam pengeringan bahan
pangan. Pada cara pengeringan ini semua bahan pada awalnya dibekukan,
kemudian diperlakukan dengan suatu proses pemanasan ringan dalam suatu
lemari hampa udara. Kristal-kristal es ini yang terbentuk Selama tahap
pembekuan, menyublim jika dipanaskan pada tekanan hampa yaitu berubah secara
langsung dari es menjadi uap air tanpa melewati fase cair. Ini akan menghasilkan
produk yang bersifat porous dengan perubahan yang sangat kecil terhadap ukuran
dan bentuk bahan aslinya. Karena panas yang digunakan sedikit, maka kerusakan
karena panas juga kecil dibandingkan dengan cara-cara pengeringan lainnya.
Produk yang bersifat porous dapat direhidrasi dengan cepat didalam air dingin.19
18
Armansyah H. T, Freeze drying ,IPB
19
Gaman dan Sherrington, freeze drying 1981
28
Dalam pengeringan beku, perpindahan panas ke daerah pengeringan dapat
dilakukan oleh konduksi atau pemancaran atau oleh gabungan kedua cara ini.
Pengawasan laju pindah panas sangat penting adalah perlu untuk menghindari
pencairan es dan dengan demikian laju pindah panas harus cukup rendah untuk
menjamin hal ini. Selain itu , untuk melakukan proses pengeringan dalam waktu
yang masuk akal, laju pindah panas haruslah setinggi mungkin. Untuk mencapai
pengeringan yang aman, perhatian yang utama ditujukan dalam perencanaan
peralatan pengeringan beku dan efisien. Faktor lain yang perlu diperhatian bahwa
suhu permukan tidak boleh sedemikian tinggi karena akan menyebabkan
kerusakan bahan pangan pada permukaannya. Dengan menggunakan yang tinggi,
dimungkinkan terciptanya keadaan suhu dan tekanan sehingga sifat fisik suatu
substrat bahan pangan dapat diatur pada suatu titik kritik yang memungkinkan
berhasilnya proses pengeringan dengan potensi rehidrasi yang dapat diperbaiki.
Sistem ini telah dilakukan selam bertahun-tahundan disebut dehidrasi beku.
Pengertian lainnya tentang pengeringan beku, air dihilangkan dengan
mengubahnya dari bentuk beku (es) ke bentuk gas (uap air) tanpa melalui fase
cair-fase yang disebut sublimasi. Pengeringan beku dilakukan dalam hampa udara
dan suhu sangat rendah.
Pengeringan beku ini menghasilkan produk terbaik, terutama karena
pangan tidak kehilangan banyak aroma dan rasa atau nilai gizi, pengolahan tidak
kontinu, suhu yang digunakan cukup rendah untuk mencehah pencairan, tekanan
yang digunakan dibawah 4 mm Hg, waktu pengeringan umumnya antara 12 dan
24 jam, hilangnya air melalui sublimasi dari perbatasan zona kristal-kristal es
29
yang abadi, partikel kering porous, densitas lebih rendah dari pada bahan pangan
yang asli, rehidrasi dapat cepat, sempurna, citarasa asli. Namun, proses ini mahal
karena memerlukan suhu rendah maupun tinggi dan keadaan hampa udara.
Penggunaan cara ini hanya dibenarkan jika panga sangat peka terhadap panas, dan
produk yang diperoleh harus memenuhi standar gizi yang tinggi20
Pada titik teripel air, ditemukan air terdapat dalam tiga bentuk yaitu cairan,
padat, dan uap. Titik potong dari ketiga garis batas fase tersebut seperti terlihat
pada Gambar kurva, dan titik potong ini disebut titik tripel. Pada suhu 320F dan
tekanan sebesar 4,7 mm air raksa, air berada dalam kondisi yang demikian. Jika
dikehendaki agar supaya molekul-molekul air berpindah dari fase padat ke fase
uap tanpa melalui fase air, maka akan kelihatan dari diagram bahwa 4,7 mm
adalah merupakan tekanan maksimum unutk terjadinya kondisi tersebut, dan
terdapat suatu rentang suhu yang dapat memenuhinya (Desrosier, 1988).
Pada tekanan diatas 4,7 mm dapat terjadi fase cair. Dengan jalan
menurunkan tekanan menjadi 5 mm maka akan terjadi pendidihan. Blair telah
menemukan bahwa pada tekanan 4 mm dapat terjadi pembusaan pada beberapa
substrat cair, dan pembusaan ini dapat dikendalikan. Pada tekanan 4 mm biasanya
suatu bahan panagn telah berada dibawah titik tripelnya dan umumnya prosesproses dehidrasi beku dirancang pada tekanan ini atau lebih rendah.21
20
WHO,1988
21
Desrosier,titik tripel air, 1988.
30
31
BAB III
METODE PENELITIAN
3.1
Waktu dan Tempat
Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Januari sampai dengan bulan Maret
2011. Adapun tempat penelitian dilakukan di Laboratorium Kimia Instrument dan
Fisika Pusat Laboratorium Terpadu UIN Syarif Hidayatullah Jakarta
3.2
Metode Pengambilan Data
Metode pengambilan data spektra ini meliputi penggunaan spektroskopi FTIR
dan spektroskopi Uv-Visible.
3.2.1 Spektroskopi FTIR
• Alat :
1. Spektrofotometer FTIR Spectrum One Perkin Elmer
3.1(a)
3.1(b)
Gambar 3.1 Penampang Spektroskopi FTIR (a) tampak depan (b) tampak atas
2. spatula
32
3. lumping agate/ vibrating ball mill
Gambar 3.2 Penampang lumping agate dan spatula
4. Handy press
Gambar 3.3 Penampang handy press
33
5. Kbr disc holder
3.4(a)
3.4(b)
Gambar 3.4 Disc Holder (a)penampang disc holder (b) Tempat pemasangan disc
holder pada spektroskopi FTIR
• Bahan:
Gambar 3.5 Botol serbuk Kbr dan sample darah setelah mengalami
proses freeze draying
1. Serbuk Kbr
2. Sample darah manusia dengan kadar glukosa 99 ml/dl dalam darah
(telah melalui proses freeze draying)
34
3. Sample darah manusia dengan kadar glukosa 108 ml/dl dalam darah
(telah melalui proses freeze draying)
4. Sample darah manusia dengan kadar glukosa 136 ml/dl dalam darah
(telah melalui proses freeze draying)
• Freeze draying sebagian sample darah
3.6 (a)
3.6 (b)
3.6 (c)
3.6 (d)
Gambar 3.6 Freeze draying (a)Tabung freeze (b) Tutup tabung freeze (c) Vacum
tube (d) screen control
35
1) Simpan sample darah dalam freeze dengan suhu -43º c
2) Masukkan sample darah kedalam vacum tube untuk proses drying
(menghilangkan kadungan air dalam sample)
• Menentukan nilai absorbansi
1) Siapkan sample darah yang telah melalui proses freeze drying
2) Siapkan serbuk Kbr
3) Gerus dan campur 0,5-1 mgram tiap sample dengan serbuk kbr kering
dengan menggunakan lumping agate/ vibrating ball mill hingga benarbenar tercampur homogeny.
4) Masukkan campuran tersebut kedalam pencetak khusus menggunkan
spatula
5) Hubungkan pencetak dengan handy press
6) Lepaskan tongkang handy press lalu keluarkan cakram Kbr
7) Masukkan cakram kedalam Kbr disc holder, kemudian rekam spectrum
absorbansi tiap sample darah
3.2.2 Spektroskopi UV-Visible
• Alat :
1. Spektrofotometer UV-Vis Lambda 25 Perkin Elmer
36
3.7(a)
3.7(b)
Gambar 3.7 Spektoskopi UV-Vis (a) penampang spektoskopi UV-Vis (b) Tempat
kuvet dalam spektroskopi Uv-Vis
2. Tabung reaksi
3. Pipet tetes & volume
4. Rak tabung reaksi
5. Labu ukur
6. Kuvet quartz
• Bahan:
3.8(a)
3.8(b)
37
3.8(c)
3.8(d)
Gambar 3.8 Bahan uji spektoskopi UV-Vis(a)Sample darah dengan berbagai
konsentrasi (b)Memasukkan sample darah ke dalam kuvet (c)Sample darah dalam
kuvet (d)Meletakkan kuvet berisi sample darah kedalam spektroskopi Uv-vis
1. Aquadest
2. Sample darah manusia dengan kadar glukosa 99 ml/dl dalam darah
3. Sample darah manusia dengan kadar glukosa 108 ml/dl dalam darah
4. Sample darah manusia dengan kadar glukosa 136 ml/dl dalam darah
• Kalibrasi Alat Spektrofotometer UV-Vis
1) Nyalakan alat Spektrofotometer selama ± 15 menit untuk menstabilakan
sumber cahaya dan fotodetektor.
2) Siapkan aquades, masukkan kedalam kuvet yang telah diberihkan
sebelumnya dengan tissue.
3) Pilih menu aplikasi wavelength scan. Lakukan kalibrasi dengan
menggunakan larutan Aquades (minimal 2 kali menekan tombol
autozerro).
38
setting nilai absorbansi = 0
setting nilai transmitansi = 100% (larutan sample tidak mengabsorpsi
cahaya yang diberikan)
• Menentukan panjang gelombang yang memiliki nili absorbansi
maximum (λmax).19
1) Pertama-tama tentukan range panjang gelombang yang akan digunakan
(untuk sample yang tidak berwarna, gunakan range panjang gelombang
sinar UV: 180-400nm)
2) Masukan sample 1 (glukosa 99 ml/dl dalam darah) ke dalam kuvet yang
kering dan bersih.
3) Lakukan scanning panjang gelombang maksimum untuk sample 1 hingga
dihasilkan nilai λmax.
4) Buatlah grafik hubungan antara nilai absorbansi sebagai fungsi panjang
gelombang
5) Tentukan panjang gelombang maksimum untuk sample yang lain (glukosa
108 ml/dl dan 136 ml/dl dalam darah). Tiap sample telah melalui
pengenceran 16 kali setiap 0.05 ml
19
Buku petunjuk spektroskopi Parkin Elmer lambda 25
39
Proses pengambilan
sampel darah
Uji kadar glukosa
sampel darah
sample darah
dengan kadar
glukosa
99 mg/dl
sample darah
sample darah
dengan kadar
glukosa
108 mg/dl
sample darah
sample darah
dengan kadar
glukosa
136 mg/dl
sample darah
Uji sampel darah dengan alat
Spektroskopi
FTIR
Spektroskopi
UV-Visible
Gambar 3.9 Tahapan penelitian
40
Spektroskopi
UV-Visible
Start
Tidak
Sample darah
siap uji ?
Lakukan
pengenceran
terhadap sampel
darah
Ya
Masukkan sample siap
uji kedalam
spektroskopi UV-Vis
Proses Scaning
Hasil rekam grafik
spectra pada layar
komputer
Tidak
Hasil spectra bagus ?
Ya
FINISH
Gambar 3.10 Flowcart pengambilan data Spektroskopi UV-Vis
41
Spektroskopi
FTIR
Start
Tidak
Sample darah
siap uji ?
Lakukan proses
Freeze drying pada
tiap sampel darah
Masukkan sample darah
siap uji (darah+serbuk
Kbr tercampur
homogen) kedalam
pencetak cakram
Buat cakram Kbr (dengan
cara gerus sampel darah
kering dengan serbuk Kbr)
Sampel
darah+serbuk Kbr
sudah tercampur
homogen ?
Ya
Cakram sampel uji
tercipta
Ya
Masukkan cakram ke
dalam Kbr Disc holder
Tidak
Proses Scaning
FINISH
Hasil spectra FTIR pada
layar komputer
Gambar 3.11 Flowcart pengambilan data Spektroskopi FTIR
42
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil Spektroskopi FITR
4.1
Hasil spectrum spektroskopi FTIR
870
1080
3 1.0
30
L aborato ry T es t Res ult
28
26
1652.01
24
22
20
1651.70
1652.05
%T 1 8
16
glukosa 99 ml/dl
glukosa 108 ml/dl
glukosa 136 ml/dl
3432.03
14
3465.17
12
10
3463.15
8
6 .5
4 00 0.0
3 00 0
2 00 0
1 50 0
1 00 0
4 50 .0
cm-1
Gambar 4.1 Spectra FTIR 3 sample darah dengan kadar glukosa
99, 108,136 mg/dl
Berdasarkan hasil spektrum pada gambar diatas, dapat dianalisa bahwa
spektum FTIR sample darah berada pada rentang bilangan gelombang 4000-450
cm-1. Terdapat beberapa pita serapan absorbansi maksimum (transmitansi
maksimum) pada tiap konsentrasi kandungan glukosa sample darah yaitu terletak
43
pada bilangan gelombang 3463.15 cm-1 untuk sample darah dengan konsentrasi
kadar glukosa 99mg/dl, untuk sample darah dengan konsentrasi kadar glukosa 108
mg/dl pita serapan absorbansi maksimum terletak pada bilangan gelombang
3432.03 cm-1 dan yang terakhir pada bilangan gelombang 3465.17 cm-1 pita
serapan absorbansi maksimum terjadi untuk sample darah dengan kadar glukosa
136 mg/dl. Daerah serapan absorbansi max (transmitansi min) pada bilangan
gelombang 3463.15, 3432.03 dan 3465.17 mengindikasikan kehadiran gugus
fungsi O-H (asam karboksilat).Pada rentang bilangan gelombang 1080 cm-1 dan
870 cm-1 mengalami transmitansi max (absorbansi min) hal ini mengindikasikan
adanya gugus fungsi C-O dan C-H. Pada saat transmitansi mencapai nilai
maksimum pada bilangan gelombang 1080 cm-1 untuk sample darah dengan kadar
glukosa 99mg/dl,870 cm-1 untuk sample darah dengan kadar glukosa 108 mg/dl
dan 136 mg/dl tidak menunjukkan adanya jenis vibrasi apapun karena berkas
sinar yang terlalu banyak ditransmisikan sehingga tidak terjadi vibrasi. Pada saat
ketiga jenis sample darah mengalami absorbansi maksimum (transmitansi
minimum), terdeteksi adanya jenis vibrasi regangan C-H pada bilangan
gelombang diatas 3400 cm-1, hal ini disebabkan oleh banyaknya jumlah sinar yang
diserap sehingga banyak molekul yang saling berinteraksi sehingga menimbulkan
vibrasi jenis tersebut .
44
Tabel 4.1 Hasi Spektroskopi FTIR (a)Nilai Absorbansi dan panjang
gelombang spektrum FTIR (b)Nilai Absorbansi maksimum dan Transmitansi
maksimum pada tiap konsentrasi
Konsentrasi
alat ukur
99 mg/dl
108 mg/dl
136 mg/dl
λ (nm)
A=log10 I0/I
A1
A2
A3
A1
A2
A3
A1
A2
A3
0.76
0.64
0,57
0,68
0,63
0,57
0.68
0,65
0,62
λ1
λ2
λ3
λ1
λ2
λ3
λ1
λ2
λ3
3448.84
1651,57
618,85
3411,24
1651,98
659,32
3410,05
1651,99
616,85
(a)
Transmitansi Konsentrasi
Max
alat ukur
99 mg/dl
29.5
108 mg/dl
28.7
136 mg/dl
25.4
A= log10 I0/I Konsentrasi
(max)
alat ukur
99 mg/dl
0.76
108 mg/dl
0.68
0.68
136 mg/dl
(b)
Gambar 4.2 Grafik hubungan linear absorbansi max terhadap perubahan
konsentrasi
45
Gambar 4.3 Grafik hubungan linear transmitansi max terhadap perubahan
konsentrasi
Dari hasil spectra diatas bila ditarik grafik hubungan antara absorbansi
maksimum dengan tingkat konsentrasi gula dalam sample darah pada gambar 4.2,
tampak bahwa semakin besar absorbansi penyerapan sinar maka tingkat
konsentrasinya akan semakin rendah. Akan tetapi hal ini tidak sesuai saat
konsentrasi 136 mg/dl, pada kondisi ini spectrum yang tampak justru
menunjukkan peningkatan nilai absorbansinya. Apabila ditarik garis linier
hubungan antara besar konsentrasi dengan absorbansinya akan didapat persamaan
y=-0.001x+0.881, grafik hubungan atara keduanya tersebut memiliki tingkat
penyimpangan 0,63 dari garis linier yang seharusnya. Oleh karena itu nilai
absorbansi belum bisa dijadikan rujukan karena nilai yang dihasilkan belum
stabil. Ketidakstabilan nilai absorbansi yang didapat bisa saja terjadi karena
46
sample yang diujikan masih terlalu sedikit, sehingga hasil spektrum yang didapat
belum cukup signifikan.
Bagian sinar yang diserap (tingkat absorbansi) akan tergantung pada
berapa banyak molekul yang berinteraksi dengan sinar, semakin banyak molekul
yang berinteraksi dengan sinar maka akan semakin besar nilai absorbansinya,
karena pada sample (dalam penelitan ini adalah darah) memiliki zat warna yang
kuat / tajam berupa larutan pekat maka akan diperoleh nilai absorbansi yang
sangat tinggi karena ada banyak molekul yang berinteraksi dengan sinar.
Pada grafik selanjutnya gambar 4.3, hubungan antara transmitansi dengan
perubahan konsentrasi menunjukkan hasil yang cukup baik karena jauh lebih
stabil. Dapat disimpulkan hubungan antara keduanya adalah jika nilai
transmitansinya tinggi maka akan semakin besar pula tingkat konsentrasinya. Bila
ditarik garis linier antara keduanya akan didapat persamaan y=-0.112x+40.72,
hasil tersebut cukup baik karena hanya memiliki 0,002 derajat penyimpangan dari
garis linier yang seharusnya. Oleh karena itu data transmitansi dapat digunakan
sebagai rujukan yang lebih stabil untuk dimanfaatkan dalam pengembangan
sensor pendeteksi kadar gula dalam darah.
47
4.2
Hasil Spektroskopi UV-Vis
Hasil spectra spektroskopi Uv-vis
Dat e: 2/4/20 11
T ime: 12:13 :16 PM
3.20
435.5213 6 ml/ d L
3.0
436.44 1 0 8 ml/ d L
2.8
436.26
2.6
9 9 ml/ d L
2.4
2.2
2.0
1.8
A
1.6
302.08
1.4 301.19
301.09
1.2
1.0
364.46
364.22
301.23
363.80
0.8 300.10
300.07
0.6
323.89
0.4
0.2
571.09
557.80
571.01
557.85
570.90
387.06
387.00
387.26
537.46 561.76
561.78
536.50
537.40
323.85
323.80
606.73
606.72
606.70
589.82
589.91
589.94
0.00
300.0
350
400
450
500
550
600
650.0
nm
Absorpsi spektrum
Ultra ungu dekat
absorpsi spektrum sinar tampak
Gambar 4.4 spektra absorpsi 3 sample darah dengan kadar glukosa berbeda (90
,108 ,136 mg/dl) dalam air ; b=1cm;garis yang paling bawah merupakan blanko
yang hanya terdiri atas air saja
48
Tabel 4.2 Hasi Spektroskopi UV-Vis (a) Nilai Absorbansi dan panjang gelombang
spektrum UV-Vis (b) Nilai Absorbansi maksimum dan Transmitansi Max pada
tiap konsentrasi
Konsentrasi
alat ukur
99 mg/dl
108 mg/dl
136 mg/dl
λ (nm)
A=log10
A1
0.3737
λ1
606.70
A2
0.3483
570.90
A3
A4
A5
2.5074
0.7564
0.2146
0.3934
0.3718
2.5511
0.8806
0.2276
0.4707
0.4461
2.5976
1.0844
1.4080
λ2
λ3
λ4
λ5
λ1
λ2
λ3
λ4
λ5
λ1
λ2
λ3
λ4
λ5
A1
A2
A3
A4
A5
A1
A2
A3
A4
A5
436.26
363.80
589.82
606.72
571.01
436.44
364.22
589.91
606.73
571.09
435.52
364.46
302.08
(a)
A= log10 I0/I Konsentrasi
(max)
alat ukur
99 mg/dl
2.5074
108 mg/dl
2.5511
136 mg/dl
2.5976
Transmitansi Konsentrasi
Max
alat ukur
99 mg/dl
0.15
108 mg/dl
0.18
136 mg/dl
0.2
(b)
Gambar 4.5 Grafik hubungan linear absorbansi max terhadap perubahan
konsentrasi
49
Gambar 4.6 Grafik hubungan linear transmitansi max terhadap perubahan
konsentrasi
Pada gambar 4.4 tampak bahwa nilai absorbansi maksimum (transmitansi
minimum) terjadi pada berkas sinar jenis sinar tampak (visible) pada range
panjang gelombang 435 nm-436 nm. Sinar ultraviolet dan sinar tampak dapat
dianggap sebagai energy yang merambat dalam bentuk gelombang. Panjang
gelombang merupakan jarak linier dari suatu titik pada satu gelombang ke titik
yang besebelahan pada gelombang yang berdekatan. Sinar ultraviolet mempunyai
range panjang gelombang antara 200-400 nm, sedangkan sinar tampak
mempunyai range panjang gelombang 400-750 nm. Warna sinar tampak dapat
dihubungkan dengan panjang gelombangnya. Sinar putih mengandung radiasi
pada semua panjang gelombang di daerah sinar tampak. Sinar pada panjang
gelombang tunggal (radiasi monokromatik) dapat dipilih dari sinar putih (sebagai
contoh dengan alat prisma).
50
Secara eksperimental, untuk mengukur banyaknya radiasi yang diserap
oleh suatu molekul dapat diartikan sebagi fungsi frekuensi radiasi. Suatu grafik
yang menghubungkan antara banyaknya sinar yang diserap dengan panjang
gelombang sinar merupakan spectrum absorpsi menunjukkan hasil yang linier
untuk beberapa sample darah dengan berbagai tingkat konsentrasi. Dengan
demikian spectra dapat digunakan sebagai bahan informasi yang bermanfaat
untuk analisis kualitatif. Banyaknya sinar yang diabsorpsi pada panjang
gelombang tertentu sebanding dengan banyaknya molekul yang menyerap radiasi,
sehingga spectra absorpsi juga dapat digunakan unuk analisis kuantitatif.
Sinar ultraviolet dan sinar tampak memberikan energy yang cukup untuk
terjadinya transisi elektronik. Dengan demikian, spectra ultraviolet dan spectra
tampak dikatakan sebagai spectra elektronik. Keadaan energy yang paling rendah
adalah pada saat keadaan dasar (ground state). Transisi-transisi elektronik akan
meningkatkan energi molekuler dari keadaan dasar ke satu atau lebih tingkat
energi tereksitasi.
Jika suatu molekul sederhana dikenakan radiasi elektromagnetik maka
molekul tersebut akan menyerap radiasi elektromagnetik yang energinya sesuai.
Interaksi antara molekul dengan radiasi elektromagnetik ini akan meningkakan
energy potensial electron pada tingkat keadaan tereksitasi. Apabila pada molekul
yang sederhana hanya terjadi transisi elektronik pada satu macam gugus yang
terdapat pada molekul, maka hanya akan terjadi satu absorpsi yang merupakan
garis pada spectrum. Pada hasil penelitian didapatkan hasil seperti gambar 4.4
bahwa tiap garis spectrum yang dihasilkan oleh tiap-tiap sample darah memiliki
51
lebih dari satu absorpsi. Spektrum UV-Vis yang merupakan korelasi antara
absorbansi (sebagai ordinat) dan panjang gelombang (sebagai absis) bukan
merupakan garis spectrum akan tetapi merupakan suatu pita spectrum.
Terbentuknya suatu pita spectrum UV-Vis disebabkan oleh terjadinya eksitasi
elektronik lebih dari satu macam pada gugus molekul yang sangat kompleks,
sehingga memiliki lebih dari satu panjang gelombang maksimal.
Jika absorbansi suatu konsentrasi larutan diukur pada panjang gelombang,
suhu, kondisi pelarut yang sama; dan absorbansi masing-masing larutan diplotkan
terhadap konsentrasinya maka suatu garis lurus akan teramati sesuai dengan
persamaan hukum Lambert-Beer.
Grafik pada gambar 4.5 di atas menunjukan hubungan linier antara
absorbansi dengan tingkat konsentrasi, garis yang dihasilkan merupakan suatu
garis lurus, maka dapat dikatakan bahwa hukum lambert-Bert dipenuhi pada
kisaran konsentasi yang diamati yaitu nilai absorbansi akan semakin bertambah
seiring bertambahnya tingkat konsentrasi sample darah yang di uji. Dari hasil
gabungan spectra tiga sample diatas semuanya memiliki Absorbansi maksimum
pada panjang gelombang yang memiliki range berkisar antara 435-500,
berdasarkan
klasifiksi
serapan
radiasi
elektromagnetik
range
tersebut
menunjukkan daerah serapan warna biru.
52
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1
Kesimpulan
Dari hasil penelitian yang telah dilakukan dapat ditarik beberapa
kesimpulan antara lain :
1. Spektrum FTIR dari sample darah dalam berbagai keadaan konsentrasi
glukosa didalamnya dapat terbaca dengan baik pada range bilangan
gelombang 4000-450 cm-1.
2. Pita serapan absorbansi maksimum spectrum FTIR berada pada bilangan
gelombang 3413.65 cm-1 untuk sample darah dengan konsentrasi glukosa
99 mg/dl, 3432.03 cm-1 untuk sample dengan konsentrasi 108 mg/dl dan
yang teakhir berada pada panjang gelombang 3465.17 cm-1 untuk sample
dengan konsentrasi 136 mg/dl.
3. Spektrum FTIR yang berada dalam daerah serapan (absorbansi max) pada
bilangan gelombang 3413.65 cm-1, 3432.03 cm-1 dan 3465.17 cm-1
mengindikasikan adanya kehadiran gugus fungsi O-H (asam karboksilat).
Sedangkan pada rentang bilangan gelombang 1080-870 cm-1 yang
mengalami transmitansi maksimal mengindikasikan adanya gugus fungsi
C-O dan C-H.
4. Pada saat spectrum sample darah mengalami absorbansi maksimum,
terdeteksi adanya jenis vibrasi regangan C-H yang disebabkan banyaknya
sinar yang diserap, maka akan banyak pula molekul yang saling
53
berinteraksi sehingga timbul jenis vibrasi tersebut. Vibrasi ini tidak
Nampak pada saat spectrum sample darah mengalami absorbansi
minimum (transmitansi max).
5. Hasil spektroskopi FTIR menunjukkan hubungan linier antara besar nilai
absorbansi dengan perubahan tingkat konsentrasi, semakin besar
absorbansinya maka tingkat konsentrasinya semakin rendah. Hasil ini
belum cukup stabil untuk digunakankarena terlalu sedikitnya sample yang
diuji. Hubungan linier yang lebih baik ditunjukkan oleh nilai transmitansi
sinar yang melewati sample dengan perubahan konsentrasinya. Data ini
akan lebih baik untuk dijadikan acuan karena cenderung lebih stabil, jika
transmitansinya besar maka nilai konsentrasinyapun akan semakin besar.
6. Hasil spektroskopi UV-Vis menunjukkan bahwa jenis sinar yang
mengalami absorbansi maksimum saat dilewatkan pada sample darah
adalah jenis sinar tmpak (visible) pada range panjang gelombang λ 435436 nm.
7. Berdasarkan klasifikasi serapan radiasi elktromagnetik hasil spectra UVVis saat mengalami absorbansi maksimum pada range panjang gelombang
435-500 nm terdeteksi sebagai daerah serapan warna biru (bagian dari
sinar tampak), hal ini dapat dimanfaatkan sebagai referensi pembuatan
sensor pendeteksi gula darah yang dibutuhkan lebih lanjut.
5.2
Saran
Penelitian ini masih merupakan tahap awal sebagai bahan referensi
karakteristik optis dari glukosa darah. Untuk pemanfaatannya lebih lanjut,
54
alangkah lebih baik lagi jika jumlah sample darah yang diuji diperbanyak (tidak
sebatas sample darah dengan konsentrasi 99 mg/dl, 108 mg/l dan 136 mg/dl
didalamya), selain itu penggunaan alat untuk pengujian sample dapat diperbanyak
selain menggunakan spektroskopi FTIR dan spektroskopi UV-Vis guna
mendapatkan hasil data yang signifikan yang bermanfaat untuk pengembangan
pembuatan sensor pendeteksi glukosa dalam darah secara lebih lanjut.
55
DAFTAR PUSTAKA
•
American Diabetes association,”Data prevalensi diabetes WHO” liputan 6.com
•
Armansyah H. T, Freeze drying ,IPB
•
Desrosier,titik tripel air, 1988.
•
Gaman dan Sherrington, freeze drying 1981
•
Ibnu Gholib,Kimia farmasi analisis, pustaka pelajar, 2007
•
John W, Kimball biology page,2000
•
Jurnal Diabtes Mellitus media Litbang kesehatan volume XIV no.3 Th 2004
•
Lau, W.S. karakterisasi inframerah untuk mikroelektronik. World Scientific. (1999).
•
Robert M Silverstein,Spectrometric identification of organic compounds,sixth edition
•
Sandra Hermanto,Teknik analisa kromatografi spektroskopi, spektroskopi serapan
molekul UV-Vis,2009
•
Silverstein, R.M. spectrometric identification of organic compound. John wiley & Sons,
Inc, (1991)
•
Valery Tuchin,Handbook of optical sensing of glucose in biological fluids and
tissue,1990
•
WHO department of noncommunicable disease surveillance,1999
56
LAMPIRAN
Peak List
Spectrum: 1
Comment: glukosa 99 mL/dL fp 160x
Threshold: 0.1000
Abscissa units: nm
Ordinate units: A
No. Abscissa Ordinate Type
------------------------------------1
606.70
0.3737
Peak
2
570.90
0.3481
Peak
3
436.26
2.5074
Peak
4
363.80
0.7564
Peak
1
589.82
0.2146
Base
Peak List
Spectrum: 2
Comment: glukosa 108 mL/dL fp 160x
Threshold: 0.1000
Abscissa units: nm
Ordinate units: A
No. Abscissa Ordinate Type
------------------------------------1
606.72
0.3934
Peak
2
571.01
0.3718
Peak
3
557.85
0.2965
Peak
4
436.44
2.5511
Peak
5
364.22
0.8806
Peak
1
589.91
0.2276
Base
Peak List
Spectrum: 3
Comment: glukosa 136 mL/dL fp 160x
Threshold: 0.1000
Abscissa units: nm
Ordinate units: A
No. Abscissa Ordinate Type
------------------------------------1
606.73
0.4707
Peak
2
571.09
0.4461
Peak
3
557.80
0.3591
Peak
4
435.52
2.5976
Peak
5
364.46
1.0844
Peak
6
302.08
1.4080
Peak
Sekilas perjalanan mencapai titik ini,,
Juni 2011
Kupersembahkan pengabdian tertinggi pada Rabb semesta alam
(Al-Hakam,,duhai Allah yang Maha Menentukan)
Kehidupan tak kan pernah lepas dari nafas perjuangan
Laksana seseorang yang menyelami dalamnya lautan samudra
Ketika berada diatas permukaan,,terlihat tenang dalam zona nyaman
Semakin menyelam kedasar lautan,,semakin kuat arus gelombang ujian menerjang
Ketika kau mampu survive dari semua ujian yang datang,,
Bersiaplah dengan hadiah indah tantangan tahap kehidupan yang baru..
Cukup catatan kecil dari malaikat kanan kiriku
Mengabadikan moment perjuangan ini
Tawa,tangis,semangat bahkan sampai tertatih sekalipun
Biarlah menjadi warna indah dalam kanvas kehidupanku..
Menjadi wakilnya Engkau duhai Allah Ar-Rosyid yang Maha cerdas dimuka bumi..
Keep Fight cause Allah..
terntuk orang-orang yang sangat kusayangi..
(ayah,bunda,sahabat terbaik,sahabat terindah) ^_^
Terimakasih telah hadir dalam hari-hariku