Fraksi Brazilin Dari Ekstrak Metanol Kayu Secang Sebagai Pemodifikasi Elektrode Pasta Karbon Dalam Identifikasi Kalium Fero-Ferisianida Dan Ion Timbel (II).
FRAKSI BRAZILIN DARI EKSTRAK METANOL KAYU
SECANG SEBAGAI PEMODIFIKASI ELEKTRODE PASTA
KARBON DALAM IDENTIFIKASI KALIUM FEROFERISIANIDA DAN ION TIMBEL(II)
ANNISA ROSALIA
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2015
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Fraksi Brazilin dari
Ekstrak Metanol Kayu Secang sebagai Pemodifikasi Elektrode Pasta Karbon
dalam Identifikasi Kalium Fero-Ferisianida dan Ion Timbel(II) adalah benar karya
saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk
apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau
dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah
disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir
skripsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.
Bogor, Agustus 2015
Annisa Rosalia
NIM G44134003
ABSTRAK
ANNISA ROSALIA. Fraksi Brazilin dari Ekstrak Metanol Kayu Secang sebagai
Pemodifikasi Elektrode Pasta Karbon dalam Identifikasi Kalium Fero-Ferisianida
dan Ion Timbel(II). Dibimbing oleh DEDEN SAPRUDIN dan ZULHAN ARIF.
Penelitian ini menentukan kinerja elektrode pasta karbon (EPK)
termodifikasi fraksi brazilin yang diperoleh dari hasil isolasi ekstrak metanol kayu
secang. Brazilin termasuk ke dalam golongan senyawa flavonoid yang dapat
membentuk kompleks dengan ion logam. Respons elektrode termodifikasi
diamati terhadap kalium fero-ferisianida (K3[Fe(CN)6]) dan ion logam timbel(II)
dengan metode voltammetri siklik pada selang potensial -0.5 sampai 1.0 V.
Rendemen fraksi brazilin yang diperoleh sebesar 32 %(b/b). Parameter
elektrokimia yang dioptimisasi meliputi komposisi pemodifikasi, jenis elektrolit,
pH larutan, laju payar, dan linearitas. Pengukuran optimum teramati pada
komposisi EPK-fraksi brazilin 5 %(b/b), larutan elektrolit KCl 0.1 M pH 7, dan
laju payar 0.01 V/detik. Fraksi brazilin sebagai pemodifikasi EPK berhasil
meningkatkan arus dalam identifikasi K3[Fe(CN)6] dan Pb(II) dengan linearitas
yang rendah sehingga perlu optimisasi potensi lebih lanjut.
Kata kunci: fraksi brazilin, K3[Fe(CN)6], modifikasi elektrode, timbel(II).
ABSTRACT
ANNISA ROSALIA. Brazilin Fraction of Sappan Wood Methanol Extract as A
Modifier on Carbon Paste Electrode for Identification of Potassium FerroFerricyanide and Lead(II) Ion. Supervised by DEDEN SAPRUDIN and ZULHAN
ARIF.
This study determines the performance of carbon paste electrodes (CPE)
modified using brazilin fraction obtained from methanol extract of sappan wood.
Brazilin belongs to flavonoids class that can form complexes with metal ions. The
response of the modified electrode was observed in measuring potassium ferroferricyanide (K3[Fe(CN)6]) and lead(II) metal ion with a cyclic voltammetry
method at potential range from 0.5 to 1.0 V. The yield of brazilin fractions were
32 %(w/w). Electrochemical parameters were optimized for the modifier
composition, type of electrolyte, pH, scan rate, and linearity. The optimum
condition was CPE-brazilin fraction 5 %(w/w), 0.1 M KCl pH 7 of electrolyte
solution, and 0.01 V/s scan rate. Brazilin fraction as modifier for CPE was able to
improve the current in identificing K3[Fe(CN)6] and Pb(II) with a low linearity,
therefore it needs further optimization.
Keywords: brazilin fraction, K3[Fe(CN)6], lead(II), modified electrode.
FRAKSI BRAZILIN DARI EKSTRAK METANOL KAYU
SECANG SEBAGAI PEMODIFIKASI ELEKTRODE PASTA
KARBON DALAM IDENTIFIKASI KALIUM FEROFERISIANIDA DAN ION TIMBEL(II)
ANNISA ROSALIA
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Sains
pada
Departemen Kimia
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2015
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah Subhanahu Wa ta’ala atas
segala nikmat dan karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini dapat diselesaikan.
Penelitian yang dilaksanakan pada bulan Februari–Agustus 2015 ini diberi judul
Fraksi Brazilin dari Ekstrak Metanol Kayu Secang sebagai Pemodifikasi
Elektrode Pasta Karbon dalam Identifikasi Kalium Fero-Ferisianida dan Ion
Timbel(II).
Terima kasih penulis ucapkan kepada Bapak Dr Deden Saprudin, MSi dan
Bapak Zulhan Arif, MSi selaku pembimbing atas bimbingan, saran, dan
arahannya sehingga karya ilmiah ini dapat diselesaikan. Selain itu, ucapan terima
kasih penulis sampaikan pula kepada staf Laboratorium Kimia Analitik (Bapak
Eman, Bapak Dede, Bapak Kosasih, dan Ibu Nunung), staf Laboratorium Bersama
(Bapak Eko dan Bapak Wawan) serta staf laboratorium lainnya dan pegawai
Departemen Kimia yang telah memberikan fasilitas dan arahan selama kegiatan
penelitian berlangsung.
Ungkapan cinta dan terima kasih juga penulis sampaikan kepada ayah, ibu,
kakak, adik tercinta, dan teman-teman kimia IPB atas segala bantuan, dukungan
dan doa yang diberikan. Semoga karya ilmiah ini bermanfaat bagi penulis dan
pembaca.
Bogor, Agustus 2015
Annisa Rosalia
DAFTAR ISI
DAFTAR GAMBAR
vi
DAFTAR LAMPIRAN
vi
PENDAHULUAN
1
Latar Belakang
1
Tujuan Penelitian
2
METODE
2
Alat dan Bahan
2
Metode Percobaan
2
HASIL DAN PEMBAHASAN
4
Ekstraksi dan Kadar Air
4
Isolasi dan Karakterisasi Brazilin
5
Pengaruh Fraksi Brazilin sebagai Pemodifikasi EPK
5
Pengaruh Elektrolit
6
Pengaruh pH
7
Pengaruh Laju Payar
9
Pengaruh Konsentrasi
10
SIMPULAN DAN SARAN
12
Simpulan
12
Saran
12
DAFTAR PUSTAKA
12
LAMPIRAN
15
RIWAYAT HIDUP
20
DAFTAR GAMBAR
1 Struktur molekul brazilin dan brazilein (Oliveira et al. 2002)
2 Voltammogram siklik larutan elektrolit KCl 0.1 M dengan elektrode
pasta karbon (EPK) dan EPK termodifikasi variasi komposisi
3 Voltammogram siklik EPK termodifikasifraksi brazilin 5 %(b/b) dalam
variasi larutan elektrolit
4 Voltammogram siklik EPK termodifikasi fraksi brazilin 5 %(b/b) dalam
larutan elektrolit KCl 0.1 M dengan variasi pH
5 Voltammogram siklik EPK termodifikasi fraksi brazilin 5 % dalam
larutan Pb(II) 50 ppb dengan variasi pH larutan elektrolit KCl 0.1 M
6 Voltammogram siklik EPK termodifikasi fraksi brazilin 5 %(b/b) dalam
larutan Pb(II) 50 ppb dengan larutan elektrolit KCl 0.1 M pH 7 dalam
variasi laju payar
7 Hubungan akar laju payar (v1/2) dengan intensitas arus puncak (ip)
8 Hubungan konsentrasi Pb(II) dengan intensitas arus puncak (ip)
9 Hubungan konsentrasi K3[Fe(CN)6] dengan intensitas arus puncak (ip)
10 Voltammogram siklik M5 dengan larutan Pb(II) variasi konsentrasi
11 Voltammogram siklik M5 dengan larutan K3[Fe(CN)6] variasi
konsentrasi
5
6
7
8
8
9
10
11
11
18
19
DAFTAR LAMPIRAN
1 Diagram alir penelitian
2 Data kadar air secang
3 Data rendemen ekstrak secang
4 Hasil isolasi brazilin
5 Karakterisasi brazilin dengan metode deteksi UV 366 nm
6 Pengaruh komposisi fraksi brazilin
7 Pengaruh elektrolit
8 Pengaruh pH KCl 0.1 M
9 Pengaruh pH Pb(II) 50 ppb dalam KCl 0.1 M
10 Pengaruh laju payar
11 Pengaruh Pb(II)
12 Pengaruh [K3Fe(CN)6]
15
16
16
16
17
17
17
17
18
18
18
19
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Brazilin merupakan komponen utama yang dapat diisolasi dari tanaman
secang. Senyawaan ini merupakan senyawa penciri yang memberikan warna
merah pada kayu secang, sehingga secang banyak dimanfaatkan sebagai pewarna
makanan dan pakaian. Pemanfaatan secang lainnya yaitu sebagai bahan campuran
jamu tradisional. Hal ini berkaitan dengan sifat brazilin sebagai zat antioksidan.
Sifat ini didasarkan pada struktur senyawa brazilin yang termasuk ke dalam
golongan flavonoid. Menurut Jun et al. (2008), senyawa flavonoid memiliki
aktivitas antioksidan yang baik dalam menangkal radikal bebas. Selain itu,
senyawa flavonid juga dapat membentuk senyawa kompleks dengan ion logam.
Beberapa studi melaporkan adanya pembentukan kompleks flavonoidlogam, seperti naragenin (Rout et al. 2013), kuersetin (Xia et al. 2010; Liu dan
Guo 2015), rutin (Kosanovic et al. 2011), morin (Pahnwar dan Memon 2014), dan
brazilein (Wongsooksin et al. 2008). Pembentukan senyawa kompleks ini
bertujuan untuk menganalisis suatu ion logam. Beberapa metode dapat digunakan
dalam analisis ion logam, seperti spektrofotometri serapan atom (SSA) (Maslukah
2007), kromatografi cair kinerja tinggi (KCKT) (Q.Hu et al. 2004), dan
spektrofotometri UV-tampak (Wongsooksin et al. 2008). Metode lain yang dapat
digunakan untuk analisis logam berdasarkan pembentukan kompleks flavonoid
dengan ion logam yaitu voltammetri (Hastuti et al. 2012).
Voltammetri merupakan suatu metode elektrokimia yang dapat digunakan
untuk analisis kualitatif maupun kuantitatif logam (Saryati dan Wardiyati 2008).
Metode ini didasarkan pada reaksi elektrolisis yaitu reaksi kimia yang terjadi
karena adanya pengaruh dari medan listrik yang diberikan seperti arus dan
potensial. Dalam teknik voltammetri, potensial yang diberikan dapat diatur sesuai
dengan keperluan yang dibutuhkan. Kelebihan teknik ini yaitu sensitivitasnya
yang tinggi, limit deteksi yang rendah, memiliki daerah linear yang lebar,
preparasi sampel yang sederhana, dan ekonomis (Mulyani et al. 2012), sehingga
sangat baik untuk digunakan dalam analisis logam.
Hasil analisis logam sangat tergantung pada kinerja elektrode kerja yang
digunakan. Elektrode kerja yang digunakan yaitu elektrode pasta karbon.
Elektrode pasta karbon (EPK) memiliki kegunaan yang cukup luas dalam
elektroanalisis karena harganya yang relatif murah, mudah diperoleh, inert,
memiliki sifat konduktivitas elektrik yang sangat baik, memiliki kisaran potensial
yang lebar, cukup stabil, dan arus latar yang rendah (Aurelia 2005). Elektrode ini
memiliki sensitivitas yang relatif rendah sehingga perlu dimodifikasi untuk
meningkatkan sensitivitas pengukurannya dalam mendeteksi kadar analit yang
sangat rendah dalam sampel. Elektrode pasta karbon dapat dimodifikasi dengan
mencampurkan pemodifikasi sebagai salah satu bahan elektrode maupun dengan
melapisi permukaan elektrode dengan film tipis dari pemodifikasi (Wang 2001).
2
Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan mengetahui kinerja fraksi brazilin dari ekstrak
metanol kayu secang sebagai pemodifikasi elektrode pasta karbon untuk
identifikasi ion timbel(II) dan kalium fero-ferisianida menggunakan metode
voltammetri siklik.
METODE
Alat dan Bahan
Alat-alat yang digunakan selama proses penelitian antara lain peralatan
gelas, magnetic stirrer, oven, desikator, neraca analitik, penguap putar,
kompartemen elektrode, pH meter TOA HM-20S, dan seperangkat alat
potensiostat/galvanostat eDAQ dan komputer yang telah dipasang program
pengolah data Echem v.2.1.0. Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini
ialah serbuk kayu secang, metanol, n-heksana, kloroform, silika gel, grafit, parafin
cair, CH3COOH 100%, CH3COONa3H2O, KCl, KNO3, HNO3, Pb(NO)3,
K3[Fe(CN)6], dan akuades.
Metode Percobaan
Metode penelitian ini secara umum dibagi menjadi tiga tahap utama, yaitu
isolasi brazilin dari ekstrak kayu secang dengan metode maserasi dan
kromatografi kolom, preparasi elektrode kerja EPK termodifikasi brazilin, dan
identifikasi timbel(II) dan K3[Fe(CN)6] menggunakan metode voltammetri siklik.
Isolasi zat aktif dari kayu secang diawali dengan melakukan penentuan kadar air
dari sampel kayu secang dan selanjutnya pembuatan ekstrak kasar kayu secang
dengan cara maserasi dengan pelarut metanol. Brazilin dalam ekstrak kasar
diisolasi menggunakan metode kromatografi kolom kemudian diidentifikasi
menggunakan sinar UV dan digunakan sebagai bahan pemodifikasi EPK.
Elektrode yang telah siap kemudian diuji kinerjanya dalam identifikasi Pb(II) dan
K3[Fe(CN)6] yang dilakukan pada kondisi optimum pengukuran yang telah
diperoleh. Diagram alir penelitian terlampir pada Lampiran 1.
Penentuan Kadar Air (AOAC 2006)
Sebanyak 2 gram sampel serbuk kayu secang dimasukkan ke dalam cawan
porselen yang telah diketahui bobotnya (a). Sampel dipanaskan dalam oven pada
suhu 105 °C hingga bobot konstan. Cawan porselen berisi sampel didinginkan
dalam desikator dan ditimbang bobotnya (b). Penentuan kadar air dilakukan
dengan tiga kali ulangan menggunakan Persamaan 1.
3
Keterangan:
bobot kayu secang awal (g)
bobot kayu secang kering (g)
Ekstraksi dan Isolasi Senyawa Brazilin dalam Kayu Secang
Sebanyak 500 g simplisia kayu secang dimaserasi menggunakan pelarut
metanol sebanyak 5 L, selama 12 jam. Proses maserasi dilakukan sebanyak 2 kali
ulangan. Ekstrak yang diperoleh disaring menggunakan kertas saring Whatman
No. 2. Filtrat yang diperoleh dipekatkan menggunakan penguap putar pada suhu
30 C (Batubara et al. 2010). Ekstrak kasar yang diperoleh selanjutnya dipartisi
menggunakan n-heksana (Hangoluan 2011).
Sebanyak 2.0089 g ekstrak yang mengandung brazilin diaplikasikan dalam
kromatografi kolom silika gel dengan fase gerak kloroform:metanol (15:1–5:1
v/v) (Oliveira 2001; Wongsooksin et al. 2008; Hangoluan 2011). Fraksi awal pada
kromatografi kolom silika gel ditampung pada vial dengan volume eluat sebanyak
3 mL dalam setiap vial. Eluat diidentifikasi keberadaan brazilinnya menggunakan
KLT dengan visualisasi UV 366 nm (Herdiana 2010). Setelah dilakukan
identifikasi, eluat hasil tampungan tabung reaksi sebanyak 130 mL memiliki pola
pemisahan yang sama tersebut dipekatkan (Hangoluan 2011) dan digunakan
sebagai pemodifikasi pada elektrode pasta karbon.
Pengaruh Fraksi Brazilin sebagai Pemodifikasi EPK (Modifikasi Apriliani
2009; Taufik 2013)
Elektrode nonmodifikasi dibuat dengan komposisi grafit 0.1 gram dan
minyak parafin 35 µL. Elektrode termodifikasi dibuat dengan cara grafit dan
fraksi brazilin dengan variasi komposisi fraksi brazilin 5, 10, dan 15 %(b/b) dalam
100 mg campuran dimasukkan ke dalam mortar dan ditambahkan minyak parafin
sebanyak 35 µL. Campuran tersebut diaduk hingga homogen kemudian
dimasukkan ke dalam badan elektrode. Permukaan elektrode digosok hingga
padat, halus, dan mengkilap.
Elektrode dengan variasi komposisi yang telah dibuat secara bergantian
dimasukkan ke dalam sel voltammetri yang berisi larutan KCl 0.1 M, kemudian
dilakukan pengukuran arus pada potensial -0.5 V sampai 1.0 V dan laju payar
0.01 V/detik.
Pengaruh Elektrolit
Elektrode komposisi terbaik dimasukkan ke dalam sel voltammetri yang
berisi larutan KCl 0.1 M, KNO3 0.1 M, dapar asetat 0.1 M pH 4, dapar asetat 0.1
M pH 7. Pengukuran arus dilakukan pada potensial -0.5 V sampai 1.0 V dan laju
payar 0.01 V/detik.
Pengaruh pH (Modifikasi Taufik 2013)
Elektrode dengan komposisi terbaik dimasukkan ke dalam sel voltammetri
yang berisi larutan Pb(II) 50 ppb dengan larutan elektrolit terbaik dalam dapar
asetat dengan variasi pH 4, 5, 6, dan 7 lalu dilakukan pengukuran arus pada
potensial -0.5 sampai 1.0 V dan laju payar 0.01 V/detik.
4
Pengaruh Laju Payar (Modifikasi Taufik 2013)
Elektrode dengan komposisi terbaik dimasukkan ke dalam sel voltammetri
yang berisi larutan Pb(II) 50 ppb dengan larutan elektrolit terbaik dalam dapar
asetat pH terbaik kemudian dilakukan pengukuran arus pada potensial -0.5 V
sampai 1.0 V dengan variasi laju payar yang akan dilakukan yaitu 10, 20, 40, 50,
80, 100, 125, dan 160 mV/detik.
Pengaruh Konsentrasi Analit (Modifikasi Taufik 2013; Pandurangachar et al.
2010)
Elektrode dengan komposisi terbaik dimasukkan ke dalam sel voltammetri
yang berisi larutan Pb(II) 10, 20, 30, 40, dan 50 ppb dengan larutan elektrolit KCl
0.1 M dalam dapar asetat pH terbaik kemudian dilakukan pengukuran arus pada
potensial -0.5 V sampai 1.0 V dengan laju payar 0.01 V/detik. Hal yang sama
dilakukan dengan larutan K3[Fe(CN)6] 0.5, 1.0, 1.5, 2.0, dan 2.5 mM.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Ekstraksi dan Kadar Air
Kayu secang yang akan digunakan ditentukan nilai kadar airnya. Hasil
pengukuran tersebut diperoleh sebesar 4.37 % (Lampiran 2). Hasil yang diperoleh
ini mendekati hasil yang diperoleh Hangoluan (2011) yaitu sebesar 4.89 %, dan
memiliki nilai
SECANG SEBAGAI PEMODIFIKASI ELEKTRODE PASTA
KARBON DALAM IDENTIFIKASI KALIUM FEROFERISIANIDA DAN ION TIMBEL(II)
ANNISA ROSALIA
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2015
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Fraksi Brazilin dari
Ekstrak Metanol Kayu Secang sebagai Pemodifikasi Elektrode Pasta Karbon
dalam Identifikasi Kalium Fero-Ferisianida dan Ion Timbel(II) adalah benar karya
saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk
apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau
dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah
disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir
skripsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.
Bogor, Agustus 2015
Annisa Rosalia
NIM G44134003
ABSTRAK
ANNISA ROSALIA. Fraksi Brazilin dari Ekstrak Metanol Kayu Secang sebagai
Pemodifikasi Elektrode Pasta Karbon dalam Identifikasi Kalium Fero-Ferisianida
dan Ion Timbel(II). Dibimbing oleh DEDEN SAPRUDIN dan ZULHAN ARIF.
Penelitian ini menentukan kinerja elektrode pasta karbon (EPK)
termodifikasi fraksi brazilin yang diperoleh dari hasil isolasi ekstrak metanol kayu
secang. Brazilin termasuk ke dalam golongan senyawa flavonoid yang dapat
membentuk kompleks dengan ion logam. Respons elektrode termodifikasi
diamati terhadap kalium fero-ferisianida (K3[Fe(CN)6]) dan ion logam timbel(II)
dengan metode voltammetri siklik pada selang potensial -0.5 sampai 1.0 V.
Rendemen fraksi brazilin yang diperoleh sebesar 32 %(b/b). Parameter
elektrokimia yang dioptimisasi meliputi komposisi pemodifikasi, jenis elektrolit,
pH larutan, laju payar, dan linearitas. Pengukuran optimum teramati pada
komposisi EPK-fraksi brazilin 5 %(b/b), larutan elektrolit KCl 0.1 M pH 7, dan
laju payar 0.01 V/detik. Fraksi brazilin sebagai pemodifikasi EPK berhasil
meningkatkan arus dalam identifikasi K3[Fe(CN)6] dan Pb(II) dengan linearitas
yang rendah sehingga perlu optimisasi potensi lebih lanjut.
Kata kunci: fraksi brazilin, K3[Fe(CN)6], modifikasi elektrode, timbel(II).
ABSTRACT
ANNISA ROSALIA. Brazilin Fraction of Sappan Wood Methanol Extract as A
Modifier on Carbon Paste Electrode for Identification of Potassium FerroFerricyanide and Lead(II) Ion. Supervised by DEDEN SAPRUDIN and ZULHAN
ARIF.
This study determines the performance of carbon paste electrodes (CPE)
modified using brazilin fraction obtained from methanol extract of sappan wood.
Brazilin belongs to flavonoids class that can form complexes with metal ions. The
response of the modified electrode was observed in measuring potassium ferroferricyanide (K3[Fe(CN)6]) and lead(II) metal ion with a cyclic voltammetry
method at potential range from 0.5 to 1.0 V. The yield of brazilin fractions were
32 %(w/w). Electrochemical parameters were optimized for the modifier
composition, type of electrolyte, pH, scan rate, and linearity. The optimum
condition was CPE-brazilin fraction 5 %(w/w), 0.1 M KCl pH 7 of electrolyte
solution, and 0.01 V/s scan rate. Brazilin fraction as modifier for CPE was able to
improve the current in identificing K3[Fe(CN)6] and Pb(II) with a low linearity,
therefore it needs further optimization.
Keywords: brazilin fraction, K3[Fe(CN)6], lead(II), modified electrode.
FRAKSI BRAZILIN DARI EKSTRAK METANOL KAYU
SECANG SEBAGAI PEMODIFIKASI ELEKTRODE PASTA
KARBON DALAM IDENTIFIKASI KALIUM FEROFERISIANIDA DAN ION TIMBEL(II)
ANNISA ROSALIA
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Sains
pada
Departemen Kimia
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2015
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah Subhanahu Wa ta’ala atas
segala nikmat dan karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini dapat diselesaikan.
Penelitian yang dilaksanakan pada bulan Februari–Agustus 2015 ini diberi judul
Fraksi Brazilin dari Ekstrak Metanol Kayu Secang sebagai Pemodifikasi
Elektrode Pasta Karbon dalam Identifikasi Kalium Fero-Ferisianida dan Ion
Timbel(II).
Terima kasih penulis ucapkan kepada Bapak Dr Deden Saprudin, MSi dan
Bapak Zulhan Arif, MSi selaku pembimbing atas bimbingan, saran, dan
arahannya sehingga karya ilmiah ini dapat diselesaikan. Selain itu, ucapan terima
kasih penulis sampaikan pula kepada staf Laboratorium Kimia Analitik (Bapak
Eman, Bapak Dede, Bapak Kosasih, dan Ibu Nunung), staf Laboratorium Bersama
(Bapak Eko dan Bapak Wawan) serta staf laboratorium lainnya dan pegawai
Departemen Kimia yang telah memberikan fasilitas dan arahan selama kegiatan
penelitian berlangsung.
Ungkapan cinta dan terima kasih juga penulis sampaikan kepada ayah, ibu,
kakak, adik tercinta, dan teman-teman kimia IPB atas segala bantuan, dukungan
dan doa yang diberikan. Semoga karya ilmiah ini bermanfaat bagi penulis dan
pembaca.
Bogor, Agustus 2015
Annisa Rosalia
DAFTAR ISI
DAFTAR GAMBAR
vi
DAFTAR LAMPIRAN
vi
PENDAHULUAN
1
Latar Belakang
1
Tujuan Penelitian
2
METODE
2
Alat dan Bahan
2
Metode Percobaan
2
HASIL DAN PEMBAHASAN
4
Ekstraksi dan Kadar Air
4
Isolasi dan Karakterisasi Brazilin
5
Pengaruh Fraksi Brazilin sebagai Pemodifikasi EPK
5
Pengaruh Elektrolit
6
Pengaruh pH
7
Pengaruh Laju Payar
9
Pengaruh Konsentrasi
10
SIMPULAN DAN SARAN
12
Simpulan
12
Saran
12
DAFTAR PUSTAKA
12
LAMPIRAN
15
RIWAYAT HIDUP
20
DAFTAR GAMBAR
1 Struktur molekul brazilin dan brazilein (Oliveira et al. 2002)
2 Voltammogram siklik larutan elektrolit KCl 0.1 M dengan elektrode
pasta karbon (EPK) dan EPK termodifikasi variasi komposisi
3 Voltammogram siklik EPK termodifikasifraksi brazilin 5 %(b/b) dalam
variasi larutan elektrolit
4 Voltammogram siklik EPK termodifikasi fraksi brazilin 5 %(b/b) dalam
larutan elektrolit KCl 0.1 M dengan variasi pH
5 Voltammogram siklik EPK termodifikasi fraksi brazilin 5 % dalam
larutan Pb(II) 50 ppb dengan variasi pH larutan elektrolit KCl 0.1 M
6 Voltammogram siklik EPK termodifikasi fraksi brazilin 5 %(b/b) dalam
larutan Pb(II) 50 ppb dengan larutan elektrolit KCl 0.1 M pH 7 dalam
variasi laju payar
7 Hubungan akar laju payar (v1/2) dengan intensitas arus puncak (ip)
8 Hubungan konsentrasi Pb(II) dengan intensitas arus puncak (ip)
9 Hubungan konsentrasi K3[Fe(CN)6] dengan intensitas arus puncak (ip)
10 Voltammogram siklik M5 dengan larutan Pb(II) variasi konsentrasi
11 Voltammogram siklik M5 dengan larutan K3[Fe(CN)6] variasi
konsentrasi
5
6
7
8
8
9
10
11
11
18
19
DAFTAR LAMPIRAN
1 Diagram alir penelitian
2 Data kadar air secang
3 Data rendemen ekstrak secang
4 Hasil isolasi brazilin
5 Karakterisasi brazilin dengan metode deteksi UV 366 nm
6 Pengaruh komposisi fraksi brazilin
7 Pengaruh elektrolit
8 Pengaruh pH KCl 0.1 M
9 Pengaruh pH Pb(II) 50 ppb dalam KCl 0.1 M
10 Pengaruh laju payar
11 Pengaruh Pb(II)
12 Pengaruh [K3Fe(CN)6]
15
16
16
16
17
17
17
17
18
18
18
19
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Brazilin merupakan komponen utama yang dapat diisolasi dari tanaman
secang. Senyawaan ini merupakan senyawa penciri yang memberikan warna
merah pada kayu secang, sehingga secang banyak dimanfaatkan sebagai pewarna
makanan dan pakaian. Pemanfaatan secang lainnya yaitu sebagai bahan campuran
jamu tradisional. Hal ini berkaitan dengan sifat brazilin sebagai zat antioksidan.
Sifat ini didasarkan pada struktur senyawa brazilin yang termasuk ke dalam
golongan flavonoid. Menurut Jun et al. (2008), senyawa flavonoid memiliki
aktivitas antioksidan yang baik dalam menangkal radikal bebas. Selain itu,
senyawa flavonid juga dapat membentuk senyawa kompleks dengan ion logam.
Beberapa studi melaporkan adanya pembentukan kompleks flavonoidlogam, seperti naragenin (Rout et al. 2013), kuersetin (Xia et al. 2010; Liu dan
Guo 2015), rutin (Kosanovic et al. 2011), morin (Pahnwar dan Memon 2014), dan
brazilein (Wongsooksin et al. 2008). Pembentukan senyawa kompleks ini
bertujuan untuk menganalisis suatu ion logam. Beberapa metode dapat digunakan
dalam analisis ion logam, seperti spektrofotometri serapan atom (SSA) (Maslukah
2007), kromatografi cair kinerja tinggi (KCKT) (Q.Hu et al. 2004), dan
spektrofotometri UV-tampak (Wongsooksin et al. 2008). Metode lain yang dapat
digunakan untuk analisis logam berdasarkan pembentukan kompleks flavonoid
dengan ion logam yaitu voltammetri (Hastuti et al. 2012).
Voltammetri merupakan suatu metode elektrokimia yang dapat digunakan
untuk analisis kualitatif maupun kuantitatif logam (Saryati dan Wardiyati 2008).
Metode ini didasarkan pada reaksi elektrolisis yaitu reaksi kimia yang terjadi
karena adanya pengaruh dari medan listrik yang diberikan seperti arus dan
potensial. Dalam teknik voltammetri, potensial yang diberikan dapat diatur sesuai
dengan keperluan yang dibutuhkan. Kelebihan teknik ini yaitu sensitivitasnya
yang tinggi, limit deteksi yang rendah, memiliki daerah linear yang lebar,
preparasi sampel yang sederhana, dan ekonomis (Mulyani et al. 2012), sehingga
sangat baik untuk digunakan dalam analisis logam.
Hasil analisis logam sangat tergantung pada kinerja elektrode kerja yang
digunakan. Elektrode kerja yang digunakan yaitu elektrode pasta karbon.
Elektrode pasta karbon (EPK) memiliki kegunaan yang cukup luas dalam
elektroanalisis karena harganya yang relatif murah, mudah diperoleh, inert,
memiliki sifat konduktivitas elektrik yang sangat baik, memiliki kisaran potensial
yang lebar, cukup stabil, dan arus latar yang rendah (Aurelia 2005). Elektrode ini
memiliki sensitivitas yang relatif rendah sehingga perlu dimodifikasi untuk
meningkatkan sensitivitas pengukurannya dalam mendeteksi kadar analit yang
sangat rendah dalam sampel. Elektrode pasta karbon dapat dimodifikasi dengan
mencampurkan pemodifikasi sebagai salah satu bahan elektrode maupun dengan
melapisi permukaan elektrode dengan film tipis dari pemodifikasi (Wang 2001).
2
Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan mengetahui kinerja fraksi brazilin dari ekstrak
metanol kayu secang sebagai pemodifikasi elektrode pasta karbon untuk
identifikasi ion timbel(II) dan kalium fero-ferisianida menggunakan metode
voltammetri siklik.
METODE
Alat dan Bahan
Alat-alat yang digunakan selama proses penelitian antara lain peralatan
gelas, magnetic stirrer, oven, desikator, neraca analitik, penguap putar,
kompartemen elektrode, pH meter TOA HM-20S, dan seperangkat alat
potensiostat/galvanostat eDAQ dan komputer yang telah dipasang program
pengolah data Echem v.2.1.0. Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini
ialah serbuk kayu secang, metanol, n-heksana, kloroform, silika gel, grafit, parafin
cair, CH3COOH 100%, CH3COONa3H2O, KCl, KNO3, HNO3, Pb(NO)3,
K3[Fe(CN)6], dan akuades.
Metode Percobaan
Metode penelitian ini secara umum dibagi menjadi tiga tahap utama, yaitu
isolasi brazilin dari ekstrak kayu secang dengan metode maserasi dan
kromatografi kolom, preparasi elektrode kerja EPK termodifikasi brazilin, dan
identifikasi timbel(II) dan K3[Fe(CN)6] menggunakan metode voltammetri siklik.
Isolasi zat aktif dari kayu secang diawali dengan melakukan penentuan kadar air
dari sampel kayu secang dan selanjutnya pembuatan ekstrak kasar kayu secang
dengan cara maserasi dengan pelarut metanol. Brazilin dalam ekstrak kasar
diisolasi menggunakan metode kromatografi kolom kemudian diidentifikasi
menggunakan sinar UV dan digunakan sebagai bahan pemodifikasi EPK.
Elektrode yang telah siap kemudian diuji kinerjanya dalam identifikasi Pb(II) dan
K3[Fe(CN)6] yang dilakukan pada kondisi optimum pengukuran yang telah
diperoleh. Diagram alir penelitian terlampir pada Lampiran 1.
Penentuan Kadar Air (AOAC 2006)
Sebanyak 2 gram sampel serbuk kayu secang dimasukkan ke dalam cawan
porselen yang telah diketahui bobotnya (a). Sampel dipanaskan dalam oven pada
suhu 105 °C hingga bobot konstan. Cawan porselen berisi sampel didinginkan
dalam desikator dan ditimbang bobotnya (b). Penentuan kadar air dilakukan
dengan tiga kali ulangan menggunakan Persamaan 1.
3
Keterangan:
bobot kayu secang awal (g)
bobot kayu secang kering (g)
Ekstraksi dan Isolasi Senyawa Brazilin dalam Kayu Secang
Sebanyak 500 g simplisia kayu secang dimaserasi menggunakan pelarut
metanol sebanyak 5 L, selama 12 jam. Proses maserasi dilakukan sebanyak 2 kali
ulangan. Ekstrak yang diperoleh disaring menggunakan kertas saring Whatman
No. 2. Filtrat yang diperoleh dipekatkan menggunakan penguap putar pada suhu
30 C (Batubara et al. 2010). Ekstrak kasar yang diperoleh selanjutnya dipartisi
menggunakan n-heksana (Hangoluan 2011).
Sebanyak 2.0089 g ekstrak yang mengandung brazilin diaplikasikan dalam
kromatografi kolom silika gel dengan fase gerak kloroform:metanol (15:1–5:1
v/v) (Oliveira 2001; Wongsooksin et al. 2008; Hangoluan 2011). Fraksi awal pada
kromatografi kolom silika gel ditampung pada vial dengan volume eluat sebanyak
3 mL dalam setiap vial. Eluat diidentifikasi keberadaan brazilinnya menggunakan
KLT dengan visualisasi UV 366 nm (Herdiana 2010). Setelah dilakukan
identifikasi, eluat hasil tampungan tabung reaksi sebanyak 130 mL memiliki pola
pemisahan yang sama tersebut dipekatkan (Hangoluan 2011) dan digunakan
sebagai pemodifikasi pada elektrode pasta karbon.
Pengaruh Fraksi Brazilin sebagai Pemodifikasi EPK (Modifikasi Apriliani
2009; Taufik 2013)
Elektrode nonmodifikasi dibuat dengan komposisi grafit 0.1 gram dan
minyak parafin 35 µL. Elektrode termodifikasi dibuat dengan cara grafit dan
fraksi brazilin dengan variasi komposisi fraksi brazilin 5, 10, dan 15 %(b/b) dalam
100 mg campuran dimasukkan ke dalam mortar dan ditambahkan minyak parafin
sebanyak 35 µL. Campuran tersebut diaduk hingga homogen kemudian
dimasukkan ke dalam badan elektrode. Permukaan elektrode digosok hingga
padat, halus, dan mengkilap.
Elektrode dengan variasi komposisi yang telah dibuat secara bergantian
dimasukkan ke dalam sel voltammetri yang berisi larutan KCl 0.1 M, kemudian
dilakukan pengukuran arus pada potensial -0.5 V sampai 1.0 V dan laju payar
0.01 V/detik.
Pengaruh Elektrolit
Elektrode komposisi terbaik dimasukkan ke dalam sel voltammetri yang
berisi larutan KCl 0.1 M, KNO3 0.1 M, dapar asetat 0.1 M pH 4, dapar asetat 0.1
M pH 7. Pengukuran arus dilakukan pada potensial -0.5 V sampai 1.0 V dan laju
payar 0.01 V/detik.
Pengaruh pH (Modifikasi Taufik 2013)
Elektrode dengan komposisi terbaik dimasukkan ke dalam sel voltammetri
yang berisi larutan Pb(II) 50 ppb dengan larutan elektrolit terbaik dalam dapar
asetat dengan variasi pH 4, 5, 6, dan 7 lalu dilakukan pengukuran arus pada
potensial -0.5 sampai 1.0 V dan laju payar 0.01 V/detik.
4
Pengaruh Laju Payar (Modifikasi Taufik 2013)
Elektrode dengan komposisi terbaik dimasukkan ke dalam sel voltammetri
yang berisi larutan Pb(II) 50 ppb dengan larutan elektrolit terbaik dalam dapar
asetat pH terbaik kemudian dilakukan pengukuran arus pada potensial -0.5 V
sampai 1.0 V dengan variasi laju payar yang akan dilakukan yaitu 10, 20, 40, 50,
80, 100, 125, dan 160 mV/detik.
Pengaruh Konsentrasi Analit (Modifikasi Taufik 2013; Pandurangachar et al.
2010)
Elektrode dengan komposisi terbaik dimasukkan ke dalam sel voltammetri
yang berisi larutan Pb(II) 10, 20, 30, 40, dan 50 ppb dengan larutan elektrolit KCl
0.1 M dalam dapar asetat pH terbaik kemudian dilakukan pengukuran arus pada
potensial -0.5 V sampai 1.0 V dengan laju payar 0.01 V/detik. Hal yang sama
dilakukan dengan larutan K3[Fe(CN)6] 0.5, 1.0, 1.5, 2.0, dan 2.5 mM.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Ekstraksi dan Kadar Air
Kayu secang yang akan digunakan ditentukan nilai kadar airnya. Hasil
pengukuran tersebut diperoleh sebesar 4.37 % (Lampiran 2). Hasil yang diperoleh
ini mendekati hasil yang diperoleh Hangoluan (2011) yaitu sebesar 4.89 %, dan
memiliki nilai