Perbandingan Metode Potensiometri Menggunakan Biosensor Urea Dengan Metode Spektrofotometri Untuk Penentuan Urea

Jurnal Sains Kimia
Vol 9, No.2, 2005: 68-72

PERBANDINGAN METODE POTENSIOMETRI MENGGUNAKAN
BIOSENSOR UREA DENGAN METODE SPEKTROFOTOMETRI
UNTUK PENENTUAN UREA
Khairi
Jurusan Kimia FMIPA
Unsyiah Banda Aceh , 23111
Abstrak
Telah dilakukan analisis urea dalam larutan serum dengan metode potensiometri menggunakan biosensor
urea berbasis membran kitosan. Hasil pengukuran dibandingkan dengan metode spektrofotometri. Pada
metode potensiometri digunakan biosensor urea berbasis membran khitosan sebagai matriks immobilisasi
urease pada elektroda pH. Elektroda tersebut digunakan untuk menentukan potensial larutan standar urea
10-1 – 10-8 M, dengan konsentrasi urea dalam larutan serum adalah 4 ppm. Konsentrasi larutan serum
yang diperoleh pada metode potensiometri 4,28 ppm dan 4,08 ppm pada metode spektrofotometri. Hasil
uji t antara kedua metode tidak menunjukkan perbedaan yang nyata.
Kata Kunci: Potensiometri, Biosensor, Urea, Spektrofotometri.

PENDAHULUAN
Urea merupakan molekul dari

amonia yang dibentuk pada proses
deaminasi asam amino dalam hati.
Menurut Dahliani (1995) bahan dasar
urea adalah ammonia, karbondioksida
dan kadar urea dalam darah orang
dewasa adalah 1,8 – 4,0 mg/L. Jika
kuantitas urea melebihi batas normal
akan
mengakibatkan
tingginya
kandungan urea dalam darah dan
umumnya terjadi pada penderita gagal
ginjal. Oleh karena itu sangat
dibutuhkan analisis kandungan urea
untuk keperluan diagnosa. Salah satu
contoh analisis yang dapat dilakukan
adalah penentuan kadar urea dalam
larutan serum.
Penentuan urea dapat dilakukan
dengan

menggunakan
metode
spektrofotometri dan potensiometri.
Pada metode ini digunakan metode
Berthelot untuk menentukan senyawa
urea dalan larutan serum kontrol. Hasil
hidrolisis
urea
dengan
urease
menghasilkan
amonia
dan
karbondioksida. Ion amonium yang
terbentuk bereaksi dengan hipoklorit
dan salisilat membentuk larutan kuning
68

kehijau-hijauan yang dapat diukur
secara

spektrofotometri
(Dahliani,
1995).
Penentuan urea secara potensiometri
dilakukan berdasarkan reaksi antara
urea dengan urease membentuk
amonium
hiroksida
(NH4OH).
Elektroda pH merupakan sensor pada
potensiometri yang digunakan untuk
menentukan urea. Elektroda tersebut
dilapisi
dengan
membran
PVC
(polivinilklorida) yang mengandung
urease dengan sensitivitas 7 mV/dekade
(Eggins, 1999).
Senyawa NH4OH yang terdapat

dalam larutan akan membentuk
keseimbangan
pada
permukaan
membran. Hal ini disebabkan oleh
proses homogenasi dalam larutan untuk
mencapai
keseimbangan,
dan
selanjutnya dapat dijadikan dasar
penentuan kuantitas urea dalam sampel.
Perubahan
nilai
pH
larutan
dikonversikan dengan potensial dan
sebanding dengan konsentrasi urea
(Morf, 1991). Pada peralatan ini urease
yang digunakan dalam keadaan
terimmobilisasi dengan menggunakan

sejumlah senyawa kimia sebagai

Perbandingan Metode Potensiometri Menggunakan Biosensor Urea dengan Spektrofotometri
(Khairi)

matriks untuk mengikat urease seperti
PVC, khitosan, sedangkan glutaraldehid
dan zat kimia lain berfungsi sebagai
penyusun membran.
Khitosan adalah matriks yang sangat
baik untuk immobilisasi enzim dalam
industri makanan karena zat tersebut
tidak toksik, tersedia dalam berbagai
bentuk (seperti gel, powder, fiber dan
membran). Aktifitas khitosan terhadap
enzim tinggi, banyak tersedia di alam
dan harganya sangat murah (Spagna,
2002). Penelitian tentang pemanfaatan
khitosan sebagai matriks immobilisasi
telah dilakukan, diantaranya adalah

biosensor fenol dengan menggunakan
tirosinase yang diimmobilisasi dalam
khitosan (Wang, 2002).
Pada penelitian ini elektroda pH
dilapisi oleh membran khitosan yang
mengimmobilisasi urease. Selanjutnya
alat ini digunakan untuk menentukan
kadar urea pada larutan serum. Hasil
yang diperoleh dibandingkan dengan
metode spektrofotometri yang dianggap
sebagai metode standar.

Metoda
1. Pembuatan membran khitosan
Sebanyak
0,25
g
khitosan
dilarutkan dalam 2 mL asam asetat
1 %, diaduk dengan magnetik

stirer dan ditambahkan 0,005 g
urease. Elektroda pH dicelupkan
ke dalam campuran khitosan,
dikeringkan pada suhu ruang
selama ± 2,5 jam, dan direndam
dalam glutaraldehid 2,5 % selama
15 menit. Elektroda kemudian
diangkat dan dikeringkan selama 4
jam (Eggins, 1999).
2. Pengukuran
urea
secara
potensiometri
Larutan standar urea disiapkan
dengan konsentrasi 10-1 – 10-8 M.
Masing-masing
larutan
diukur
potensial elektrodanya. Potensial E
(mV) terukur dialurkan terhadap

konsentrasi, dan diukur potensial
larutan serum kontrol menggunakan
elektroda khitosan. Potensial larutan
serum kontrol yang diperoleh
diplotkan terhadap kurva kalibrasi
larutan standar urea, sehingga dapat
diketahui konsentrasi urea pada
serum.
3. Pengukuran
urea
secara
spektrofotometri
Disiapkan sederetan larutan standar
urea dengan konsentrasi 3 - 9 ppm,
dan cara
kerja metode
spektrofotometri adalah:

BAHAN DAN METODA
Bahan

Bahan yang digunakan dalam
penelitian ini adalah urease tipe IX
66000 IU/g (sigma), urea (May dan
Baker), khitosan (E. Merck), pereaksi I,
pereaksi II, natrium hidroksida (E.
Merck), asam klorida (E. Merck), asam
asetat (E. Merck) dan serum (E. Merck).

Tabel 1. Cara kerja penentuan serum kontrol dengan metode spektrofotometri
Blanko

Standar

Sampel

Standar

-

30 μL


-

Serum (sampel)

-

-

30 μ L

3 mL

3 mL

3 mL

Pereaksi I + enzim

Dikocok dan diinkubasi selama 5 menit pada suhu ruang

Pereaksi II

3 mL

3 mL

3 mL

69

Jurnal Sains Kimia
Vol 9, No.2, 2005: 68-72
Dikocok dan diinkubasi selama 10 menit pada suhu ruang
Absorbansi standar dan sampel dibaca pada λ = 573 - 581 nm

4. Perbandingan hasil pengukuran
Hasil pengukuran dari kedua metode
diuji dengan menggunakan uji t.

0

-2 0

Potensial (mV)

HASIL DAN PEMBAHASAN

y = -1 2 5 ,1 3 + 1 7 ,2 6 x
R = 0 ,9 9 9 1 1

20

-4 0

-6 0

-8 0

1. Penentuan Kadar Urea dengan
Metode Potensiometri
Metode immobilisasi enzim yang
digunakan adalah metode cross linking
dengan
menggunakan
pereaksi
glutaraldehid. Metode cross linking
antara khitosan dengan glutaraldehid
berdasarkan pembentukan ikatan silang
antara gugus fungsional amino dari
polimer khitosan dengan gugus karbonil
dari pereaksi glutaraldehid. Akibat
adanya ikatan silang maka rantai
polimer khitosan semakin rapat
sehingga enzim semakin mudah untuk
diimmobilisasi (Said, 1987). Biosensor
dapat mengukur urea karena terjadinya
hidrolisis dari urea yang dikatalitik oleh
urease
membentuk
ammonium
hidroksida. Senyawa tersebut di dalam
air akan terhidrolisis menjadi ion
ammonium dan ion hidroksida, dan
konsentrasi
urea yang digunakan
adalah 10-1 - 10-8 M.
Konsentrasi serum dengan metode
potensiometri adalah adalah 4,28 ppm
dengan simpangan baku 0,103.

-1 0 0

-1 2 0
0

1

2

3

4

5

6

7

Gambar 1. Kurva kalibrasi larutan standar urea
biosensor urea berbasis membran
khitosan

Sensitivitas
biosensor
urea
menggunakan membran khitosan adalah
17,26 mV/dekade, dan nilai ini masih
jauh dari nilai ideal yaitu 59,1
mV/dekade. Akan tetapi nilai ini masih
lebih baik bila dibandingkan yang
diperoleh Eggins (1999) yaitu 7
mV/dekade. Hal ini disebabkan kurang
aktifnya urease dalam menghidrolisis
urea, sehingga perbedaan potensial dari
sederetan larutan standar tidak jauh
berbeda.
2. Penentuan Kadar Urea dengan
Spektrofotometri
Penentuan senyawa urea dalam
serum dilakukan pada konsentrasi 3–9
ppm. Larutan serum diukur pada
panjang gelombang 578 nm, dan
persamaan garis lurus yang diperoleh
adalah y = - 1,57.10-3 + 6,79.10-3 x.

Tabel 2. Uji keterulangan serum menggunakan biosensor urea berbasis membran khitosan
No.
1
2
3
4
5
6
7
∑x


x
70

Potensial (mV = y)
-52,51
-53,4
-53,57
-54,44
-53,4
-53,4
-53,4

8

- lo g ( u r e a ) ( M )

Konsentrasi (pM = x)
4,20
4,15
4,14
4,09
4,15
4,15
4,15
29,03
4,15

Konsentrasi (ppm = x)
3,78
4,25
4,35
4,88
4,25
4,25
4,25
30,01
4,28

9

Perbandingan Metode Potensiometri Menggunakan Biosensor Urea dengan Spektrofotometri
(Khairi)

Gambar 2 menunjukkan bahwa
absorbansi larutan semakin meningkat
dengan bertambahnya konsentrasi. Hal
ini sesuai dengan hukum Lambert-Beer
yang menyatakan absorbansi dan
konsentrasi adalah berbanding lurus.
-3
-3
y = 1,57.10 + 6,79.10 x
R = 0,99554
0,06

Absorbansi

0,05

0,04

0,03

0,02

3

4

5

6

7

8

9

Konsentrasi (ppm )

Gambar 2 Kurva kalibrasi larutan standar urea
dengan metode spektrofotometri

3. Analisis Data Potensiometri dan
Spektrofotometri
Pada penelitian ini digunakan uji
statistik (uji t) untuk membandingkan
hasil penentuan kadar urea pada serum
dari kedua metode tersebut, dengan
konsentrasi serum adalah 4 ppm. Dari
perhitungan diperoleh nilat t hitung
sebesar -0,86 dan t tabel sebesar 2,18.
Sehingga t hitung < t tabel, hal ini
menunjukkan bahwa kedua metode

tersebut tidak berbeda nyata (Suroso,
1991). Dengan demikian penentuan
kadar urea dapat dilakukan dengan
metode
spektrofometri
maupun
potensiometri.
Pada penelitian ini digunakan uji
statistik (uji t) untuk membandingkan
hasil penentuan kadar urea pada serum
dari kedua metode tersebut, dengan
konsentrasi serum adalah 4 ppm. Dari
perhitungan diperoleh nilat t hitung
sebesar -0,86 dan t tabel sebesar 2,18.
Sehingga t hitung < t tabel, hal ini
menunjukkan bahwa kedua metode
tersebut tidak berbeda nyata (Suroso,
1991). Dengan demikian penentuan
kadar urea dapat dilakukan dengan
metode
spektrofometri
maupun
potensiometri.
KESIMPULAN
Hasil penelitian ini menyimpulkan
bahwa kadar urea yang terukur dengan
metode potensiometri 4,28 ppm,
sedangkan
dengan
metode
spektrofotometri 4,08 ppm dan kadar
serum sebenarnya adalah 4 ppm. Hasil
uji t antara kedua metode tidak
menunjukkan perbedaan yang nyata.

Tabel 3. Uji keterulangan serum kontrol dengan metode spektrofotometri
No

Absorbansi (A = y)

Konsentrasi (ppm = x)

1

0,0233

3,66

2

0,0207

3,28

3

0,0261

4,08

4

0,0318

4,91

5

0,0261

4,08

6

0,0261

4,08

7

0,0287

4,46

∑x

28,55



4,08

x

71

Jurnal Sains Kimia
Vol 9, No.2, 2005: 68-72

DAFTAR PUSTAKA
Dahliani, R. A., 1995, Pengaruh Hemodialisis
terhadap Kadar Ureum pada Penderita Gagal
Ginjal di Bagian Instalasi Patologi Klinik
Rumah Sakit Hasan Sadikin, Bandung.
Eggins, B. R., 1999, Biosensors : an Introduction,
John Wiley and Sons, New York.
Morf, W.E., 1991, The Principles of Ion-Selective
Electrodes and of Membrane Transport,
Elsevier Scientific Publisihing Company,
Amsterdam.
Said, E.G., 1987, Bioindustri, Penerapan Teknologi
Fermentasi, PT. Mediyatama Sarana Perkasa,
Edisi Pertama, Jakarta.
Spagna, G. Et al, 2002, A Mixture of Purified
Glycosidase from Aspergillus niger for
Oenological Application Immobilisd by
Inclusion in Chitosan Gels, Enzyme and
Microbial Technology, 30 (10) 80-89.
Suroso, 1991, Statistika untuk Kimia Analitik,
Terjemahan dari Statistical for Analytical
Chemistry, oleh Miller, J. C. Dan Miller

72