Correlation between antioxidant activity of synthetic zeolites pillared titanium dioxide and iron (III) oxide with adsorption DPPH
KORELASI ANTARA AKTIVITAS ANTIOKSIDAN ZEOLIT SINTETIS
TERPILAR TITANIUM DIOKSIDA DAN BESI (III) OKSIDA DENGAN
ADSORPSI DPPH
UNING RINININGSIH EM
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014
PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA*
Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis berjudul Korelasi Antara
Aktivitas Antioksidan Zeolit Sintetis Terpilar Titanium Dioksida Dan Besi (III)
Oksida Dengan Adsorpsi DPPH 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 tesis ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.
Bogor, Februari 2014
Uning Rininingsih EM
NIM G451110061
RINGKASAN
UNING RINININGSIH EM. Korelasi Antara Aktivitas Antioksidan Zeolit
Sintetis Terpilar Titanium Dioksida Dan Besi (III) Oksida Dengan Adsorpsi
DPPH. Dibimbing oleh SRI SUGIARTI dan KOMAR SUTRIAH .
Penyakit degeneratif akibat berlebihnya radikal bebas di dalam tubuh
merupakan penyebab kematian tertinggi di dunia. Radikal bebas dalam tubuh
mengakibatkan penuaan dini dengan merusak jaringan lemak yang berada di
bawah kulit sehingga menghilangkan kekencangan kulit dan kulit menjadi keriput.
Salah satu cara untuk menanggulangi kelebihan radikal bebas adalah dengan
menambahkan antioksidan alami pada produk farmasi dan bahan pangan. Zeolit
merupakan salah satu material yang berpotensi sebagai antioksidan. Zeolit bekerja
sebagai antioksidan dengan cara memerangkap radikal bebas dalam strukturnya
sehingga radikal bebas menjadi tidak aktif dan aman dihilangkan dari tubuh.
Kinerja zeolit sebagai antioksidan dapat ditingkatkan dengan memilar zeolit
dengan oksida logam misalnya TiO2 atau Fe2O3 .
Tujuan dari penelitian ini adalah mensintesis zeolit dari kaolin Bangka
Belitung, kemudian dipilar dengan TiO2 dan Fe2O3 serta mengamati korelasi
antara aktivitas antioksidan dengan adsorpsi DPPH. Metode dalam penelitian ini
dimulai dengan kalsinasi kaolin pada suhu 700 °C selama 6 jam. Kemudian hasil
kalsinasi (metakaolin) direaksikan dengan basa NaOH 2 M dan dipanaskan pada
suhu 40 °C selama 6 jam. Pemanasan dilanjutkan pada suhu 100 °C selama 24
jam. Zeolit sintetis yang diperoleh dicuci dengan aquades bebas ion sampai pH
netral kemudian dikeringkan pada suhu 100 °C selama 24 jam . Zeolit yang
diperoleh kemudian dipanaskan lagi pada suhu 300 °C dan ada yang dipilar
dengan TiO2 dan Fe2O3. Pemilaran dilakukan dengan 2 cara yaitu secara fisik dan
hidrotermal. Zeolit sintesis dan kompositnya dikarakterisasi dengan metode
difraksi sinar X (XRD), Scaning Electron Microscopy (SEM) dan Energy
Dispersive X-Ray Spectroscopy ( EDS ). Hasil karakterisasi dengan XRD
menunjukkan bahwa zeolit sintetis yang terbentuk adalah zeolit tipe A.
Keberhasilan pemilaran diperlihatkan dengan adanya puncak baru pemilar pada
zeolit sintetis saat dikarakterisasi dengan XRD.
Analisis uji aktivitas antioksidan menggunakan spektrofotometer ultra
violet– tampak dengan panjang gelombang 517.5nm sedangkan kapasitas adsorpsi
diukur pada panjang gelombang 664.5nm. Aktivitas antioksidan diukur sebagai
penurunan serapan larutan DPPH dan dinyatakan dalam IC50. Semakin rendah
IC50 maka aktivitas antioksidan zeolit semakin tinggi. Nilai IC50 terendah
diperlihatkan oleh ZSTi, yaitu sebesar 19ppm. Nilai IC50 ini masih 4 kali lebih
besar daripada vitamin C, namun jauh lebih rendah dibandingkan zeolit sintetis
(99973 ppm) maupun zeolit sintetis yang dipilar dengan Fe2O3 (IC50 : 3542 ppm).
Pemilaran secara hidrotermal menghasilkan aktivitas antioksidan yang
lebih tinggi dari pada pemilaran secara fisik karena diduga terbentuk senyawa
lain yang lebih reaktif dari oksida logam pada saat pemilaran berlangsung yang
berperan dalam menonaktifkan radikal bebas. Mekanisme kerja zeolit terpilar
sebagai antioksidan diduga tidak hanya melibatkan adsorpsi biasa namun terdapat
mekanisme lain yang belum bisa teramati secara detail. Karakterisistik adsorpsi
zeolit dan komposit zeolit terhadap biru metilena mengikuti pola isoterm adsorpsi
Langmuir. Hal ini menunjukkan proses adsorpsi didominasi adsorpsi pada
permukaan adsorbat membentuk lapisan tunggal (monolayer).
Nilai korelasi antar variabel (IC50 dan nilai adsorpsi terhadap DPPH)
diperoleh nilai korelasi Pearson sebesar – 0.531 dengan P value 0.093. Nilai
korelasi Pearson yang diperoleh dalam penelitian ini sebesar – 0.531 menjauhi
nilai – 1, sedangkan nilai P value yang diperoleh 0.093 lebih besar dari α = 0.05.
Nilai korelasi antar variabel (IC50 dan nilai kapasitas adsorpsi biru metilena)
diperoleh nilai korelasi Pearson sebesar 0.239 dengan P value 0.569. Dengan
demikian dapat disimpulkan tidak terdapat korelasi antar variabel IC50 dengan
nilai adsorpsi terhadap DPPH maupun terhadap kapasitas adsorpsi biru metilena.
Kata Kunci : Biru Metilena, DPPH, Fe2O3, TiO2 dan zeolit sintetis tipe A.
SUMMARY
UNING RINININGSIH EM. Correlation between Antioxidant Activity of
Synthetic Zeolites pillared Titanium Dioxide and Iron (III) Oxide with Adsorption
DPPH. Supervised by SRI SUGIARTI and KOMAR SUTRIAH.
Degenerative diseases caused by the excess of free radicals in the body are
the highest causes of death in the world. Free radicals in the body bring about
premature aging by damaging the fatty tissue under the skin, decreasing skin
firmness and causing wrinkled skin. One way to cope with the excess of free
radicals is by adding natural antioxidants to pharmaceutical and food products.
Zeolite is one material that has the potential as an antioxidant. Zeolite acts as an
antioxidant by means of trapping free radicals in its structure so that free radicals
become inactive and are safely removed from the body. Zeolit performance as an
antioxidant can be improved by pillaring zeolite with metal oxides, for example
TiO2 or Fe2O3.
The objective of this study was to synthesize zeolite from the kaolin of
Bangka Belitung, which was then pillared with TiO2 and Fe2O3 and to observe the
correlation between antioxidant activity and DPPH adsorption. The method in this
study began with kaolin calcination at a temperature of 700 °C for 6 hours. Then
the result of calcination (metakaolin) was made to react with NaOH 2M and
heated at 40 °C for 6 hours. The heating was continued at 100 °C for 24 hours.
The synthetic zeolite obtained was washed with deionized aquades until the pH
was neutral before being dried at 100 °C for 24 hours. The zeolites obtained were
then heated again at 300 °C and there were some pillared by TiO2 and Fe2O3. The
pillar making was done in 2 ways: physically and hydrothermally. Synthetic
zeolite and its composite were characterized by diffracted X-ray method (XRD),
Scanning Electron Microscopy (SEM) and Energy Dispersive X-Ray
Spectroscopy (EDS). The characterization result by XRD showed that the
synthetic zeolite which was formed was zeolite of type A. The success of the
pillar making was demonstrated by the presence of a new peak of a pillar maker
on synthetic zeolit when characterized by XRD.
Analysis of the antioxidant activity test using UV spectrophotometer was
indicated by a wave length of 517.5nm, while the adsorption capacity was
measured at a wavelength of 664.5nm. The antioxidant activity was measured as a
decrease in absorbance of DPPH solution and expressed in IC50. The lower the
IC50 is, the higher the zeolite antioxidant activity will be. The lowest IC50 value
was shown by ZSTi, that is, 19 ppm. This IC50 value is still 4 times greater than
vitamin C, but much lower than synthetic zeolite (99973ppm) and synthetic
zeolite which were pillared with Fe2O3 (IC50:3542 ppm).
Hydrothermal pillar making produces a higher antioxidant activity than
physical pillar making because another compound allegedly formed was more
reactive than the metal oxide during the process of pillar making going on in
disabling free radicals. The work mechanism of the pillared zeolite as an
antioxidant was thought not only to involve common adsorption but there was
also another mechanism that could not be observed in detail. The characteristic of
zeolite adsorption and zeolite composite on blue methylene followed the pattern
of the Langmuir adsorption isotherm. This showed the adsorption process was
dominated by the adsorption on the adsorbate surface to form a single layer
(monolayer).
Based on correlation value between the variables (IC50 and the adsorption
value on DPPH), the value of Pearson’s correlation obtained was -0.531 with a P
value of 0.093. The value of Pearson’s correlation obtained in this research was 0.531 going farther than -1, while P value obtained was 0.093 higher than α = 0.05.
Based on the correlation value between the variables (IC50 and the capacity of blue
methylene), the value of Pearson’s correlation obtained was 0.239 with a P value
of 0.569. Therefore, it can be concluded that there was no correlation between
variable IC50 and both adsorption value on DPPH and the capacity of blue
methylene.
Key words : DPPH, Fe2O3, Methylene Blue, Synthetic zeolite type A and TiO2.
© Hak Cipta Milik IPB, Tahun 2014
Hak Cipta Dilindungi Undang-Undang
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan
atau menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan,
penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau
tinjauan suatu masalah; dan pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan
IPB
Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis ini
dalam bentuk apa pun tanpa izin IPB
KORELASI ANTARA AKTIVITAS ANTIOKSIDAN ZEOLIT SINTETIS
TERPILAR TITANIUM DIOKSIDA DAN BESI (III) OKSIDA DENGAN
ADSORPSI DPPH
UNING RINININGSIH EM
Tesis
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Magister Sains
pada
Program Studi Kimia
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014
Penguji Luar Komisi pada Ujian Tesis: Dr Eti Rohaeti, MS
Judul Tesis
DPPH
Nama
NRP
: Korelasi Antara Aktivitas Antioksidan Zeolit Sintetis Terpilar
Titanium Dioksida dan Besi (III) Oksida Dengan Adsorpsi
: Uning Rininingsih EM
: G451110061
Disetujui oleh
Komisi Pembimbing
Sri Sugiarti, PhD
Ketua
Dr. Komar Sutriah M.Si
Anggota
Diketahui oleh
Ketua Program Studi Kimia
Dekan Sekolah Pascasarjana
Prof Dr Dyah Iswantini Pradono, MSc Agr
Dr Ir Dahrul Syah, MSc Agr
Tanggal Ujian: 7 Februari 2014
Tanggal Lulus:
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas segala
limpahan rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan karya
ilmiah yang berjudul “Korelasi Antara Aktivitas Antioksidan Zeolit Sintetis
Terpilar Titanium dioksida dan Besi(III) oksida Dengan Adsorpsi DPPH”. Karya
ilmiah ini disusun berdasarkan penelitian yang dilaksanakan pada bulan Januari
2013 hingga Juli 2013 di Laboratorium Kimia AnOrganik, Departemen Kimia,
Institut Pertanian Bogor, Pusat Studi Biofarmaka IPB, Laboratorium Kimia
Sekolah Tinggi Ilmu Farmasi“Yayasan Pharmasi” Semarang dan Balitbanghut
jalan Gunung Batu Bogor.
Penulis mengucapkan terima kasih atas semua bimbingan, dukungan, dan
kerjasama yang telah diberikan oleh Sri Sugiarti,Ph.D dan Dr Komar Sutriah,
MSi., seluruh staf laboratorium atas bantuan yang telah diberikan selama penulis
melakukan penelitian di Laboratorium Kimia AnOrganik, Pusat Studi Biofarmaka
IPB, Sekolah Tinggi Ilmu Farmasi “Yayasan Pharmasi” Semarang dan
Balitbanghut jalan Gunung Batu Bogor, teman-teman (Dilla,Titi,Qadri,Lenita dll ).
Di samping itu, penghargaan penulis sampaikan kepada BPPS . Ungkapan terima
kasih juga disampaikan kepada suamiku Drs Ciptono, buah cintaku Mila dan
Fachri, ibuku dan keluarga UREAAA atas segala doa, semangat, bantuan materi,
dan kasih sayangnya.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat. Terima kasih.
Bogor, Februari 2014
Uning Rininingsih EM
1
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
xiii
DAFTAR GAMBAR
xiii
DAFTAR LAMPIRAN
xiii
1 PENDAHULUAN
Latar Belakang
Tujuan Penelitian
Manfaat Penelitian
Hipotesis Penelitian
1
1
2
3
3
2 BAHAN DAN METODE
Waktu dan Tempat Penelitian
Bahan dan Alat
Metode Penelitian
3
3
3
3
3 HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil Pencirian zeolit, zeolit Terpilar TiO2 serta zeolit terpilar Fe2O3
Karakter zeolit melalui pengamatan menggunakan X-Ray Difraktometer
(XRD)
Hasil Pengamatan SEM terhadap morfologi zeolit dan kompositnya
Kapasitas adsorpsi zeolit dan kompositnya terhadap biru metilena
Korelasi antara kapasitas adsorpsi zeolit dan kompositnya dengan
aktivitas antioksidan melalui pengamatan adsorpsi terhadap DPPH
5
5
14
4 SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Saran
19
19
20
DAFTAR PUSTAKA
20
LAMPIRAN
24
RIWAYAT HIDUP
36
7
11
14
2
DAFTAR TABEL
1 Aktivitas antioksidan zeolit sintetis dengan DPPH dan kapasitas adsorpsi
zeolit sintetis terhadap biru metilena
2 Nilai koefisien korelasi dan koefisien determinasi adsorpsi biru metilena
oleh zeolit, komposit zeolit sintetis, TiO2 dan Fe2O3
3 Kapasitas adsorpsi dan tetapan isoterm Langmuir adsorben
15
16
16
DAFTAR GAMBAR
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Morfologi serbuk (a) K (b) M (c) ZS (d) ZSO (e) TiO2 (f) ZSTi (g)
ZSTiO (h) ZSTiF (i) Fe2O3 (j) ZSFe (k) ZSFeO (l) ZSFeF
7
Difraktogram (a) K (b) M (c) Z Ref (d) ZSO (e) TiO2 (f) ZS (g) ZSTi (h)
ZSTiO (i) ZSTiF
9
Difraktogram (a) K (b) M (c) Z Ref (d) Fe2O3 (e) ZS (f) ZSFe (g) ZSFeO (h)
ZSFeF
10
Mikrograf SEM (a) kaolin (b) kaolin referensi (c) metakaolin (d) metakaolin
referensi
11
Mikrograf SEM (a) referensi zeolit tipe A (b) zeolit hasil sintesis dan (c)
zeolit hasil sintesis setelah dioksidasi
12
Mikrograf SEM (a) ZSTi (b) ZSTiO (c) ZSTiF
13
Mikrograf SEM (a) ZSFe (b) ZSFeO (c) ZSFeF
14
Penjebakan molekul DPPH oleh zeolit
15
Reaksi penangkapan radikal bebas DPPH
17
Struktur molekul (a) biru metilena (b) DPPH
17
DAFTAR LAMPIRAN
1
2
3
4
5
6
Diagram alir penelitian
Data XRD
Data EDS
Perhitungan IC50
Perhitungan kapasitas minimum (Q)
Grafik Kapasitas Adsorpsi Zeolit Sintetis danZeolit Sintetis Terpilar TiO2
dan Fe2O3
7 Penentuan pola isotherm adsorpsi biru metilena (BM)
8 Uji statistik
25
26
28
29
30
32
33
34
1
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Penyakit degeneratif akibat berlebihnya radikal bebas di dalam tubuh
merupakan slah satu penyebab kematian tertinggi di dunia (WHO 2010). Radikal
bebas dalam tubuh dapat mengakibatkan penuaan dini dengan merusak jaringan
lemak yang berada di bawah kulit, menghilangkan kekencangan kulit dan kulit
menjadi keriput (Winarno 1992). Pada kondisi stres oksidatif, yaitu kondisi tidak
seimbangnya antioksidan alami yang terkandung di dalam tubuh, menyebabkan
manusia tidak dapat bergantung pada antioksidan alami yang sudah terkandung di
dalam tubuhnya untuk mengatasi radikal bebas. Oleh karena itu dibutuhkan
sumber lain untuk menanggulangi penyakit degeneratif ini.
Salah satu cara penanggulangan penyakit degeneratif adalah dengan
menambahkan antioksidan alami pada produk farmasi dan bahan pangan
(Campanella et al. 2004). Antioksidan alami mampu melindungi tubuh dari
kerusakan yang disebabkan spesies oksigen reaktif dan menghambat terjadinya
peroksidasi lipid, yaitu suatu rantai reaksi yang menghasilkan radikal lipid bebas
(R•) (Halliwel dan Gutteridge 1999). Antioksidan dapat meredam radikal bebas
dengan cara menyumbangkan satu atau lebih elektron kepada radikal bebas
(Moon et al. 2009). Antioksidan dapat menangkap berbagai jenis oksigen yang
secara biologis bersifat reaktif (O2-, H2O2, ·OH, dan ·HOCl), dengan mengubah
pembentukan molekul radikal bebas atau memperbaiki kerusakan yang
ditimbulkannya (Wijaja et al. 2006).
Antioksidan topikal, baik yang berasal dari bahan alami maupun sintesis,
telah banyak diteliti untuk melawan stres oksidatif yang disebabkan sinar UV
(Endang et al. 2005). Penggunaan antioksidan secara topikal sangat penting untuk
mengatasi kekurangan antioksidan pada jaringan kulit karena penggunaan secara
oral tidak cukup untuk meningkatkan konsentrasi α tokoferol pada kulit (Deny et
al. 2006). Vitamin C dapat diberikan secara oral dan topikal. Vitamin C topikal
digunakan untuk mencegah kerusakan karena radiasi ultraviolet, terapi melasma,
strie alba dan eritem postoperatif laser. Beberapa penelitian terhadap tikus
memperlihatkan pemakaian vitamin C topikal dapat menurunkan sel sunburn,
eritema dan fotokarsinogenesis.
Zeolit merupakan salah satu material yang potensial untuk dikembangkan
sebagai antioksidan. Hal ini disebabkan oleh kelimpahan yang besar,
kemudahannya diperoleh, dan harganya yang relatif murah. Zeolit alam sebagai
antioksidan memang belum banyak dimanfaatkan, tetapi beberapa penelitian
menunjukkan potensi penggunaan zeolit sebagai antioksidan. Zeolit tidak dapat
menetralkan radikal bebas tetapi dapat menonaktifkan sifat radikal melalui
penjerapan sehingga dapat dengan aman dihilangkan dari tubuh (Warren 2006).
Penelitian yang dilakukan oleh Pavelic et al.(2002) menunjukkan bahwa
konsentrasi lipid hidroperoksida (LOOH) menurun dalam hati tikus setelah
diberikan suplemen yang mengandung 80% zeolit alam klinoptilolit. Penelitian
lainnya Ipek (2012) juga menunjukkan terjadinya penurunan secara signifikan
konsentrasi LOOH dengan nilai P
TERPILAR TITANIUM DIOKSIDA DAN BESI (III) OKSIDA DENGAN
ADSORPSI DPPH
UNING RINININGSIH EM
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014
PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA*
Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis berjudul Korelasi Antara
Aktivitas Antioksidan Zeolit Sintetis Terpilar Titanium Dioksida Dan Besi (III)
Oksida Dengan Adsorpsi DPPH 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 tesis ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.
Bogor, Februari 2014
Uning Rininingsih EM
NIM G451110061
RINGKASAN
UNING RINININGSIH EM. Korelasi Antara Aktivitas Antioksidan Zeolit
Sintetis Terpilar Titanium Dioksida Dan Besi (III) Oksida Dengan Adsorpsi
DPPH. Dibimbing oleh SRI SUGIARTI dan KOMAR SUTRIAH .
Penyakit degeneratif akibat berlebihnya radikal bebas di dalam tubuh
merupakan penyebab kematian tertinggi di dunia. Radikal bebas dalam tubuh
mengakibatkan penuaan dini dengan merusak jaringan lemak yang berada di
bawah kulit sehingga menghilangkan kekencangan kulit dan kulit menjadi keriput.
Salah satu cara untuk menanggulangi kelebihan radikal bebas adalah dengan
menambahkan antioksidan alami pada produk farmasi dan bahan pangan. Zeolit
merupakan salah satu material yang berpotensi sebagai antioksidan. Zeolit bekerja
sebagai antioksidan dengan cara memerangkap radikal bebas dalam strukturnya
sehingga radikal bebas menjadi tidak aktif dan aman dihilangkan dari tubuh.
Kinerja zeolit sebagai antioksidan dapat ditingkatkan dengan memilar zeolit
dengan oksida logam misalnya TiO2 atau Fe2O3 .
Tujuan dari penelitian ini adalah mensintesis zeolit dari kaolin Bangka
Belitung, kemudian dipilar dengan TiO2 dan Fe2O3 serta mengamati korelasi
antara aktivitas antioksidan dengan adsorpsi DPPH. Metode dalam penelitian ini
dimulai dengan kalsinasi kaolin pada suhu 700 °C selama 6 jam. Kemudian hasil
kalsinasi (metakaolin) direaksikan dengan basa NaOH 2 M dan dipanaskan pada
suhu 40 °C selama 6 jam. Pemanasan dilanjutkan pada suhu 100 °C selama 24
jam. Zeolit sintetis yang diperoleh dicuci dengan aquades bebas ion sampai pH
netral kemudian dikeringkan pada suhu 100 °C selama 24 jam . Zeolit yang
diperoleh kemudian dipanaskan lagi pada suhu 300 °C dan ada yang dipilar
dengan TiO2 dan Fe2O3. Pemilaran dilakukan dengan 2 cara yaitu secara fisik dan
hidrotermal. Zeolit sintesis dan kompositnya dikarakterisasi dengan metode
difraksi sinar X (XRD), Scaning Electron Microscopy (SEM) dan Energy
Dispersive X-Ray Spectroscopy ( EDS ). Hasil karakterisasi dengan XRD
menunjukkan bahwa zeolit sintetis yang terbentuk adalah zeolit tipe A.
Keberhasilan pemilaran diperlihatkan dengan adanya puncak baru pemilar pada
zeolit sintetis saat dikarakterisasi dengan XRD.
Analisis uji aktivitas antioksidan menggunakan spektrofotometer ultra
violet– tampak dengan panjang gelombang 517.5nm sedangkan kapasitas adsorpsi
diukur pada panjang gelombang 664.5nm. Aktivitas antioksidan diukur sebagai
penurunan serapan larutan DPPH dan dinyatakan dalam IC50. Semakin rendah
IC50 maka aktivitas antioksidan zeolit semakin tinggi. Nilai IC50 terendah
diperlihatkan oleh ZSTi, yaitu sebesar 19ppm. Nilai IC50 ini masih 4 kali lebih
besar daripada vitamin C, namun jauh lebih rendah dibandingkan zeolit sintetis
(99973 ppm) maupun zeolit sintetis yang dipilar dengan Fe2O3 (IC50 : 3542 ppm).
Pemilaran secara hidrotermal menghasilkan aktivitas antioksidan yang
lebih tinggi dari pada pemilaran secara fisik karena diduga terbentuk senyawa
lain yang lebih reaktif dari oksida logam pada saat pemilaran berlangsung yang
berperan dalam menonaktifkan radikal bebas. Mekanisme kerja zeolit terpilar
sebagai antioksidan diduga tidak hanya melibatkan adsorpsi biasa namun terdapat
mekanisme lain yang belum bisa teramati secara detail. Karakterisistik adsorpsi
zeolit dan komposit zeolit terhadap biru metilena mengikuti pola isoterm adsorpsi
Langmuir. Hal ini menunjukkan proses adsorpsi didominasi adsorpsi pada
permukaan adsorbat membentuk lapisan tunggal (monolayer).
Nilai korelasi antar variabel (IC50 dan nilai adsorpsi terhadap DPPH)
diperoleh nilai korelasi Pearson sebesar – 0.531 dengan P value 0.093. Nilai
korelasi Pearson yang diperoleh dalam penelitian ini sebesar – 0.531 menjauhi
nilai – 1, sedangkan nilai P value yang diperoleh 0.093 lebih besar dari α = 0.05.
Nilai korelasi antar variabel (IC50 dan nilai kapasitas adsorpsi biru metilena)
diperoleh nilai korelasi Pearson sebesar 0.239 dengan P value 0.569. Dengan
demikian dapat disimpulkan tidak terdapat korelasi antar variabel IC50 dengan
nilai adsorpsi terhadap DPPH maupun terhadap kapasitas adsorpsi biru metilena.
Kata Kunci : Biru Metilena, DPPH, Fe2O3, TiO2 dan zeolit sintetis tipe A.
SUMMARY
UNING RINININGSIH EM. Correlation between Antioxidant Activity of
Synthetic Zeolites pillared Titanium Dioxide and Iron (III) Oxide with Adsorption
DPPH. Supervised by SRI SUGIARTI and KOMAR SUTRIAH.
Degenerative diseases caused by the excess of free radicals in the body are
the highest causes of death in the world. Free radicals in the body bring about
premature aging by damaging the fatty tissue under the skin, decreasing skin
firmness and causing wrinkled skin. One way to cope with the excess of free
radicals is by adding natural antioxidants to pharmaceutical and food products.
Zeolite is one material that has the potential as an antioxidant. Zeolite acts as an
antioxidant by means of trapping free radicals in its structure so that free radicals
become inactive and are safely removed from the body. Zeolit performance as an
antioxidant can be improved by pillaring zeolite with metal oxides, for example
TiO2 or Fe2O3.
The objective of this study was to synthesize zeolite from the kaolin of
Bangka Belitung, which was then pillared with TiO2 and Fe2O3 and to observe the
correlation between antioxidant activity and DPPH adsorption. The method in this
study began with kaolin calcination at a temperature of 700 °C for 6 hours. Then
the result of calcination (metakaolin) was made to react with NaOH 2M and
heated at 40 °C for 6 hours. The heating was continued at 100 °C for 24 hours.
The synthetic zeolite obtained was washed with deionized aquades until the pH
was neutral before being dried at 100 °C for 24 hours. The zeolites obtained were
then heated again at 300 °C and there were some pillared by TiO2 and Fe2O3. The
pillar making was done in 2 ways: physically and hydrothermally. Synthetic
zeolite and its composite were characterized by diffracted X-ray method (XRD),
Scanning Electron Microscopy (SEM) and Energy Dispersive X-Ray
Spectroscopy (EDS). The characterization result by XRD showed that the
synthetic zeolite which was formed was zeolite of type A. The success of the
pillar making was demonstrated by the presence of a new peak of a pillar maker
on synthetic zeolit when characterized by XRD.
Analysis of the antioxidant activity test using UV spectrophotometer was
indicated by a wave length of 517.5nm, while the adsorption capacity was
measured at a wavelength of 664.5nm. The antioxidant activity was measured as a
decrease in absorbance of DPPH solution and expressed in IC50. The lower the
IC50 is, the higher the zeolite antioxidant activity will be. The lowest IC50 value
was shown by ZSTi, that is, 19 ppm. This IC50 value is still 4 times greater than
vitamin C, but much lower than synthetic zeolite (99973ppm) and synthetic
zeolite which were pillared with Fe2O3 (IC50:3542 ppm).
Hydrothermal pillar making produces a higher antioxidant activity than
physical pillar making because another compound allegedly formed was more
reactive than the metal oxide during the process of pillar making going on in
disabling free radicals. The work mechanism of the pillared zeolite as an
antioxidant was thought not only to involve common adsorption but there was
also another mechanism that could not be observed in detail. The characteristic of
zeolite adsorption and zeolite composite on blue methylene followed the pattern
of the Langmuir adsorption isotherm. This showed the adsorption process was
dominated by the adsorption on the adsorbate surface to form a single layer
(monolayer).
Based on correlation value between the variables (IC50 and the adsorption
value on DPPH), the value of Pearson’s correlation obtained was -0.531 with a P
value of 0.093. The value of Pearson’s correlation obtained in this research was 0.531 going farther than -1, while P value obtained was 0.093 higher than α = 0.05.
Based on the correlation value between the variables (IC50 and the capacity of blue
methylene), the value of Pearson’s correlation obtained was 0.239 with a P value
of 0.569. Therefore, it can be concluded that there was no correlation between
variable IC50 and both adsorption value on DPPH and the capacity of blue
methylene.
Key words : DPPH, Fe2O3, Methylene Blue, Synthetic zeolite type A and TiO2.
© Hak Cipta Milik IPB, Tahun 2014
Hak Cipta Dilindungi Undang-Undang
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan
atau menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan,
penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau
tinjauan suatu masalah; dan pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan
IPB
Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis ini
dalam bentuk apa pun tanpa izin IPB
KORELASI ANTARA AKTIVITAS ANTIOKSIDAN ZEOLIT SINTETIS
TERPILAR TITANIUM DIOKSIDA DAN BESI (III) OKSIDA DENGAN
ADSORPSI DPPH
UNING RINININGSIH EM
Tesis
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Magister Sains
pada
Program Studi Kimia
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014
Penguji Luar Komisi pada Ujian Tesis: Dr Eti Rohaeti, MS
Judul Tesis
DPPH
Nama
NRP
: Korelasi Antara Aktivitas Antioksidan Zeolit Sintetis Terpilar
Titanium Dioksida dan Besi (III) Oksida Dengan Adsorpsi
: Uning Rininingsih EM
: G451110061
Disetujui oleh
Komisi Pembimbing
Sri Sugiarti, PhD
Ketua
Dr. Komar Sutriah M.Si
Anggota
Diketahui oleh
Ketua Program Studi Kimia
Dekan Sekolah Pascasarjana
Prof Dr Dyah Iswantini Pradono, MSc Agr
Dr Ir Dahrul Syah, MSc Agr
Tanggal Ujian: 7 Februari 2014
Tanggal Lulus:
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas segala
limpahan rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan karya
ilmiah yang berjudul “Korelasi Antara Aktivitas Antioksidan Zeolit Sintetis
Terpilar Titanium dioksida dan Besi(III) oksida Dengan Adsorpsi DPPH”. Karya
ilmiah ini disusun berdasarkan penelitian yang dilaksanakan pada bulan Januari
2013 hingga Juli 2013 di Laboratorium Kimia AnOrganik, Departemen Kimia,
Institut Pertanian Bogor, Pusat Studi Biofarmaka IPB, Laboratorium Kimia
Sekolah Tinggi Ilmu Farmasi“Yayasan Pharmasi” Semarang dan Balitbanghut
jalan Gunung Batu Bogor.
Penulis mengucapkan terima kasih atas semua bimbingan, dukungan, dan
kerjasama yang telah diberikan oleh Sri Sugiarti,Ph.D dan Dr Komar Sutriah,
MSi., seluruh staf laboratorium atas bantuan yang telah diberikan selama penulis
melakukan penelitian di Laboratorium Kimia AnOrganik, Pusat Studi Biofarmaka
IPB, Sekolah Tinggi Ilmu Farmasi “Yayasan Pharmasi” Semarang dan
Balitbanghut jalan Gunung Batu Bogor, teman-teman (Dilla,Titi,Qadri,Lenita dll ).
Di samping itu, penghargaan penulis sampaikan kepada BPPS . Ungkapan terima
kasih juga disampaikan kepada suamiku Drs Ciptono, buah cintaku Mila dan
Fachri, ibuku dan keluarga UREAAA atas segala doa, semangat, bantuan materi,
dan kasih sayangnya.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat. Terima kasih.
Bogor, Februari 2014
Uning Rininingsih EM
1
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
xiii
DAFTAR GAMBAR
xiii
DAFTAR LAMPIRAN
xiii
1 PENDAHULUAN
Latar Belakang
Tujuan Penelitian
Manfaat Penelitian
Hipotesis Penelitian
1
1
2
3
3
2 BAHAN DAN METODE
Waktu dan Tempat Penelitian
Bahan dan Alat
Metode Penelitian
3
3
3
3
3 HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil Pencirian zeolit, zeolit Terpilar TiO2 serta zeolit terpilar Fe2O3
Karakter zeolit melalui pengamatan menggunakan X-Ray Difraktometer
(XRD)
Hasil Pengamatan SEM terhadap morfologi zeolit dan kompositnya
Kapasitas adsorpsi zeolit dan kompositnya terhadap biru metilena
Korelasi antara kapasitas adsorpsi zeolit dan kompositnya dengan
aktivitas antioksidan melalui pengamatan adsorpsi terhadap DPPH
5
5
14
4 SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Saran
19
19
20
DAFTAR PUSTAKA
20
LAMPIRAN
24
RIWAYAT HIDUP
36
7
11
14
2
DAFTAR TABEL
1 Aktivitas antioksidan zeolit sintetis dengan DPPH dan kapasitas adsorpsi
zeolit sintetis terhadap biru metilena
2 Nilai koefisien korelasi dan koefisien determinasi adsorpsi biru metilena
oleh zeolit, komposit zeolit sintetis, TiO2 dan Fe2O3
3 Kapasitas adsorpsi dan tetapan isoterm Langmuir adsorben
15
16
16
DAFTAR GAMBAR
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Morfologi serbuk (a) K (b) M (c) ZS (d) ZSO (e) TiO2 (f) ZSTi (g)
ZSTiO (h) ZSTiF (i) Fe2O3 (j) ZSFe (k) ZSFeO (l) ZSFeF
7
Difraktogram (a) K (b) M (c) Z Ref (d) ZSO (e) TiO2 (f) ZS (g) ZSTi (h)
ZSTiO (i) ZSTiF
9
Difraktogram (a) K (b) M (c) Z Ref (d) Fe2O3 (e) ZS (f) ZSFe (g) ZSFeO (h)
ZSFeF
10
Mikrograf SEM (a) kaolin (b) kaolin referensi (c) metakaolin (d) metakaolin
referensi
11
Mikrograf SEM (a) referensi zeolit tipe A (b) zeolit hasil sintesis dan (c)
zeolit hasil sintesis setelah dioksidasi
12
Mikrograf SEM (a) ZSTi (b) ZSTiO (c) ZSTiF
13
Mikrograf SEM (a) ZSFe (b) ZSFeO (c) ZSFeF
14
Penjebakan molekul DPPH oleh zeolit
15
Reaksi penangkapan radikal bebas DPPH
17
Struktur molekul (a) biru metilena (b) DPPH
17
DAFTAR LAMPIRAN
1
2
3
4
5
6
Diagram alir penelitian
Data XRD
Data EDS
Perhitungan IC50
Perhitungan kapasitas minimum (Q)
Grafik Kapasitas Adsorpsi Zeolit Sintetis danZeolit Sintetis Terpilar TiO2
dan Fe2O3
7 Penentuan pola isotherm adsorpsi biru metilena (BM)
8 Uji statistik
25
26
28
29
30
32
33
34
1
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Penyakit degeneratif akibat berlebihnya radikal bebas di dalam tubuh
merupakan slah satu penyebab kematian tertinggi di dunia (WHO 2010). Radikal
bebas dalam tubuh dapat mengakibatkan penuaan dini dengan merusak jaringan
lemak yang berada di bawah kulit, menghilangkan kekencangan kulit dan kulit
menjadi keriput (Winarno 1992). Pada kondisi stres oksidatif, yaitu kondisi tidak
seimbangnya antioksidan alami yang terkandung di dalam tubuh, menyebabkan
manusia tidak dapat bergantung pada antioksidan alami yang sudah terkandung di
dalam tubuhnya untuk mengatasi radikal bebas. Oleh karena itu dibutuhkan
sumber lain untuk menanggulangi penyakit degeneratif ini.
Salah satu cara penanggulangan penyakit degeneratif adalah dengan
menambahkan antioksidan alami pada produk farmasi dan bahan pangan
(Campanella et al. 2004). Antioksidan alami mampu melindungi tubuh dari
kerusakan yang disebabkan spesies oksigen reaktif dan menghambat terjadinya
peroksidasi lipid, yaitu suatu rantai reaksi yang menghasilkan radikal lipid bebas
(R•) (Halliwel dan Gutteridge 1999). Antioksidan dapat meredam radikal bebas
dengan cara menyumbangkan satu atau lebih elektron kepada radikal bebas
(Moon et al. 2009). Antioksidan dapat menangkap berbagai jenis oksigen yang
secara biologis bersifat reaktif (O2-, H2O2, ·OH, dan ·HOCl), dengan mengubah
pembentukan molekul radikal bebas atau memperbaiki kerusakan yang
ditimbulkannya (Wijaja et al. 2006).
Antioksidan topikal, baik yang berasal dari bahan alami maupun sintesis,
telah banyak diteliti untuk melawan stres oksidatif yang disebabkan sinar UV
(Endang et al. 2005). Penggunaan antioksidan secara topikal sangat penting untuk
mengatasi kekurangan antioksidan pada jaringan kulit karena penggunaan secara
oral tidak cukup untuk meningkatkan konsentrasi α tokoferol pada kulit (Deny et
al. 2006). Vitamin C dapat diberikan secara oral dan topikal. Vitamin C topikal
digunakan untuk mencegah kerusakan karena radiasi ultraviolet, terapi melasma,
strie alba dan eritem postoperatif laser. Beberapa penelitian terhadap tikus
memperlihatkan pemakaian vitamin C topikal dapat menurunkan sel sunburn,
eritema dan fotokarsinogenesis.
Zeolit merupakan salah satu material yang potensial untuk dikembangkan
sebagai antioksidan. Hal ini disebabkan oleh kelimpahan yang besar,
kemudahannya diperoleh, dan harganya yang relatif murah. Zeolit alam sebagai
antioksidan memang belum banyak dimanfaatkan, tetapi beberapa penelitian
menunjukkan potensi penggunaan zeolit sebagai antioksidan. Zeolit tidak dapat
menetralkan radikal bebas tetapi dapat menonaktifkan sifat radikal melalui
penjerapan sehingga dapat dengan aman dihilangkan dari tubuh (Warren 2006).
Penelitian yang dilakukan oleh Pavelic et al.(2002) menunjukkan bahwa
konsentrasi lipid hidroperoksida (LOOH) menurun dalam hati tikus setelah
diberikan suplemen yang mengandung 80% zeolit alam klinoptilolit. Penelitian
lainnya Ipek (2012) juga menunjukkan terjadinya penurunan secara signifikan
konsentrasi LOOH dengan nilai P