Analisis Gas Kromatografi-Spektrometer Massa (GC-MS) Dari Kemenyan Sumatera Dengan Teknik Asap Cair Dan Esterifikasi

BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Botani Kemenyan (Styrax benzoin)
Kemenyan termasuk dalam genus Styrax adalah jenis pohon yang tumbuh
baik pada ketinggian bervariasi yaitu mulai dari dataran rendah sampai dataran tinggi
pada ketinggian 60 hingga 2.100 meter di atas permukaan laut. Tanaman kemenyan
tidak memerlukan persyaratan yang istimewa terhadap jenis tanah. Dapat tumbuh
pada tanah podsolik, andosol, latosol, regosol dan berbagai asosiasi lainnya mulai
dari tanah yang bertekstur berat sampai ringan dan tanah yang kurang subur sampai
yang subur. Jenis tanaman ini tumbuh pada tanah yang berporositas tinggi sehingga
mudah meresapkan air.

Gambar 2.1. Pohon Kemenyan
Klasifikasi tanaman kemenyan (Styrax benzoin) dalam sistematika tumbuhan dapat
disusun sebagai berikut :
Kingdom

: Plantae

Division

: Sphermatophyta
24
Universitas Sumatera Utara

Sub Divisio

: Angiosparmae

Kelas

: Dicotyledone

Ordo

: Styraxes

Family

: Styraceae

Genus

: Styrax

Spesies

: Styrax benzoin

Pohon kemenyan memiliki ukuran sedang sampai besar dengan diameter
antara 20-30 cm dengan tinggi mencapai 20 hingga 30 meter. Berbatang lurus dengan
percabangan yang sedikit dan kulit batang berwarna kemerahan. Kemenyan berdaun
tunggal yang tersusun spiral dan berbentuk oval, bulat memanjang dengan ujung daun
meruncing. Buah kemenyan berbentuk bulat dan lonjong dengan ukuran yang agak
kecil. Biji berwarna cokelat terbungkus dalam daging buah yang tebal dan keras.
(http://repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/20639/4/Chapter%20II.pdf)
Kemenyan di Indonesia terutama dihasilkan dari daerah Tapanuli Utara.
Kabupaten Tapanuli Utara tercatat sebagai penghasil kemenyan terbesar di dunia.
Menurut MRP Lumban Tobing, Kepala Bidang Perdagangan Dinas Perindustrian dan
Perdagangan Kabupaten Tapanuli Utara, setiap tahunnya kabupaten ini menghasilkan

kemenyan sekitar 4 ribu ton dari lahan sekitar 30 ribu hektar yang ditumbuhi tanaman
kemenyan.
Kemenyan di Tapanuli dikenal dengan nama haminjon. Tanaman ini sudah
banyak diusahakan oleh masyarakat karena dapat menjadi sumber pendapatan
sampingan selain usaha pertanian. Namun masyarakat masih mengusahakan tanaman
kemenyan ini secara tradisional. Belum banyak masyarakat yang melakukan upaya
budidaya secara intensif sehingga tanaman ini dapat dijadikan penghasilan utama.
Lebih jauh Lumban Tobing mengungkapkan bahwa produk kemenyan dari Tapanuli
Utara selain dipasarkan di dalam negeri, juga diekspor ke berbagai negara seperti
Vietnam, Laos, Myanmar, Pakistan, India dan Singapura. Semua pemasaran produk
kemenyan itu dilakukan oleh jaringan pedagang, sehingga petani tidak terlalu

25
Universitas Sumatera Utara

diuntungkan karena tidak mengetahui berapa patokan harga yang berlaku di pasar.
Berbagai upaya telah dilakukan oleh Pemerintah Kabupaten Tapanuli Utara, bahkan
telah dilakukan penjajagan langsung ke Singapura. Namun jaringan perdagangan
kemenyan tersebut sulit ditembus, sehingga upaya untuk memasarkan langsung
kepada negara-negara konsumen, masih menemui rintangan.

(http://www.dephut.go.id/informasi/mki/06IV/06IVLaput%20Kemenyan.htm)
Dalam dunia perdagangan dikenal dua macam mutu kemenyan yaitu
kemenyan Sumatera (Sumatera benzoin) dan kemenyan siam (siam benzoin). Dua
jenis kemenyan inilah yang sampai sekarang masih menjadi andalan komoditas
ekspor beberapa provinsi di pulau Sumatera, tetapi kemenyan Sumatera merupakan
jenis yang paling disenangi oleh masyarakat. (Kiajar, R. 2009). Kemenyan sumatera
terutama dihasilkan di Tapanuli Utara dan Palembang (Sumatera Selatan). Dengan
demikian di Sumatera dikenal dua jenis kemenyan yaitu : kemenyan Tapanuli dengan
kemenyan Palembang. Perbedaan utama antara Kemenyan Tapanuli dengan
Kemenyan Palembang adalah :
-

Adanya kandungan asam sinamat dalam kemenyan Tapanuli sedangkan
kemenyan Palembang tidak ada atau hanya sedikit sekali mengandung zat
tersebut

-

Sebaliknya kemenyan Palembang mengandung lebih banyak asam benzoat
sedangkan dalam kemenyan Tapanuli sedikit sekali mangandung zat tersebut.

(Darwin, 1996).

2.1.1 Ciri Morfologis Tanaman Kemenyan
Secara morfologis tanaman kemenyan mempunyai cirri-ciri antara lain :
Pohon
Kemenyan termasuk pohon besar, tinggi dapat mencapai 24-40 m dengan diameter
60-100 cm. Batang lurus dengan percabangan sedikit. Kulit beralur tidak terlalu
dalam (3-7 mm) dan kulit berwarna merah anggur (Jayusman, dkk., 1999). Kulit luar

26
Universitas Sumatera Utara

halus sampai retak-retak ke arah vertikal atau berlekuk halus. Kulit bagian dalam lunak,
berwarna coklat sampai merah, merah muda atau merah keunguan. Kayu gubalnya berwarna putih
(Departemen Kehutanan danPerkebunan, 1999).
Daun
Kemenyan berdaun tunggal dan tersusun secara spiral, daun berbentuk oval bulat, bulat memanjang
(ellips) dengan dasar daun bulat dan ujung runcing.Panjang daun dapat mencapai 4-15 cm dengan
lebar daun 5-7,5 cm, tangkai daun5-13 cm, helai daun mempunyai nervi 7-13 pasang.
Helai daun halus, permukaan bawah agak mengkilap berwarna putih sampai abu-abu.

Warna daun jenis toba lebih gelap kecoklatan dan lebih tebal dibandingkan jenis
durame (Jayusman,dkk ., 1999).
Bunga
Bunga kemenyan berkelamin dua dimana bunganya bertangkai panjang antara 6-11 cm, daun
mahkota bunga 9-12 helai dengan ukuran 2-3,5 mm. Kemenyan berbunga secara teratur 1
kali setiap tahun. Waktu berbunga dimulaipada bulan Nopember, Desember dan Januari.
Bunga majemuk, berbentuk tandan atau malai pada ujung atau ketiak daun. (Jayusman, dkk .,
1999).
Buah dan Biji
Buah kemenyan berbentuk bulat gepeng dan lonjong berukuran 2,5-3 cm.Biji kemenyan
berukuran 15-19 mm, bijinya berwarna coklat keputihan. Biji kemenyan terdapat di
dalam daging buah yang cukup tebal dan keras, hal ini dibuktikan buah kemenyan yang masih
normal dan buah tida rusak walaupun sudah beberapa bulan jatuh dari pohonnya. Bentuk
buah dan biji kemenyan bervariasi sesuai dengan jenisnya. Biji kemenyan toba warna
coklat tua dan lebih gelap dibandingkan jenis durame. Bentuk buah dan biji dapat digunakan
untuk membedakan jenis kemenyan. (Jayusman, dkk ., 1999).
2.2 Kualitas Kemenyan
Penggolongan mutu kemenyan pada tingkat pedagang dapat dilakukan dengan
melihat tingkat proses pengeringan dan pembersihan serta sortasi dari kemenyan itu
sendiri. Kualitas dari kemenyan dapat dibagi sebagai berikut :

27
Universitas Sumatera Utara

1. Kualitas I. Kemenyan mata kasar, warna putih ke kuning-kuningan,
berdiameter lebih besar 2 cm.
2. Kualitas II. Kemenyan mata halus seperti mata kasar hanya ukurannya yang
berbeda atau lebih kecil 2 cm.
3. Kualitas IV. Kemenyan jurur yang bercampur dengan kulit-kulit pohon atau
kotoran-kotoran lain yang sukar dipisahkan, warnanya coklat berbintik
kuning, putih.
4. Kualitas III. Kemenyan tahir biasanya dicampur atau disamakan mutunya
dengan jurur, warnanya sama dengan kemenyan kualitas III
5. Kualitas V.

Kemenyan barbar yaitu sisa-sisa halus yang berasal dari

pembersihan dan sortasi.
6. Kemenyan VI. Kemenyan abu yaitu sisa-sisa yang berasal dari getah
kemenyan dari semua kualitas, bentuk dan warnanya seperti abu pasir

Dengan demikian pembagian kualitas kemenyan hanya berdasarkan penampilan fisik.
Pembagian kualitas ini juga mempengaruhi harga, Kualitas I bernilai Rp. 120.000,/kg, Kualitas II Rp. 100.000,-/kg dan terendah Kualitas VI Rp. 25.000,-/kg.
(Ir.P.Parapat, 1982).

2.3 Penggunaan Kemenyan
Penggunaan kemenyan sebagai bahan obat telah diketahui sejak abadke-14 tetapi di
Eropa barulah pada abad ke-16 diketahui. Umumnya pemakaian kemenyan di Indonesia
adalah sebagai dupa dan untuk campuran rokok kemenyan, disamping diekspor ke luar
negeri. Kegunaan dalam bidang farmasi adalah sebagai ekspektoran pada penyakit
bronchitis dan sebagai desinfektan pada luka. Di samping itu digunakan untuk
campuran kosmetik. Zat yang dikandung kemenyan adalah asam sinamat, asam benzoate,
styrol, styracin, vanillin, coniferilsinamat, koniferil benzoate dan suatu resin yang
mengandung benzoresinol. Kemenyan dari daerah Tapanuli Utara terutama

28
Universitas Sumatera Utara

mengandungasam sinamat dimana senyawa ini memberikan bau yang spesifik pada kemenyan
(Lubis, dkk, 1984).
Di Jawa, kemenyan di bakar sebagai dupa pada penyelenggaraan upacaraupacara keagamaan atau ketakhayulan dan begitu pula tanpa tujuan lain daripada

kesukaan akan baunya. Di Jawa Tengah sangat umum sigaret diwangikan dengan
beberapa butir menyan dan zat-zat lainnya yang wangi. (Heyne, 1987).
Kemenyan juga digunakan antara lain sebagai bahan pembuatan antiseptic,
sumber asam benzoat, sumber asam sinamat, dalam industri obat-obatan dan
kosmetik. (Parapat, 1982).

2.4 Komposisi Kimia yang Terkandung dalam Kemenyan
Kemenyan yang merupakan senyawa benzoin dikenal dua jenis yakni
kemenyan siam dan kemenyan Sumatera. Kemenyan siam kaya akan kandungan
benzoat bebas 12%, koniferil benzoat dan sinamil sinamat 60-80%, vanilin 0,3%.
Sedangkan pada kemenyan Sumatera terdapat dalam bentuk asam sinamat bebas
10%, sedikit asam benzoate (2-3%) koniferil benzoat, koniferil sinamat dan sinamil
sinamat sebanyak 70-80% (Sthal, 1985).
Menurut

Bonor

Simanjuttak

kemenyan

Sumatera

(Styrax

benzoin)

mengandung asam sinamat dalam kadar lebih tinggi disbanding spesies lain yaitu
30%, sedangkan kemenyan siam mengandung asam benzoat 38%. (Bonor S, 1999).
Dari hasil penelitian Totok K. Waluyo kadar asam sinamat dari kemenyan sumatera
diperoleh sebesar 32 %. (Totok, 2006).
Senyawa lainnya yang masih dapat diperoleh dari kemenyan Sumatera ialah
koniferil alkohol. Kemenyan biasanya diperoleh dengan memukul-mukul kulit
kemenyan sehingga kemudian getah yang dihasilkan dari hasil pemukulan
menggumpal dalam pohon kayu sebelum dipanen. Selanjutnya asam sinamat ini
dapat diesterifikasikan untuk menghasilkan ester turunan sinamat seperti n-propil,
isopropil dan n-butil sinamat. Demikian juga dari kemenyan Sumatera telah dapat

29
Universitas Sumatera Utara

dihasilkan koniferil asetat yang dapat digunakan sebagai pewangi serta cita rasa
(Ginting, 1997).

2.5 Esterifikasi
Reaksi asam karboksilat dengan alkohol menghasilkan senyawa ester melalui
reaksi yang dikenal dengan nama esterifikasi, dan biasanya menggunakan katalis
asam. Reaksi akan berlangsung dengan baik jika direfluks dengan sedikit asam sulfat
atau asam klorida. (Riswiyanto, 2009).

2.5.1 Reaksi-reaksi Pembentukan Ester
Reaksi pembentukan ester secara umum disebut esterifikasi, sering dinyatakan
sebagai reaksi klasik antara suatu alkohol dengan asam organik atau anorganik.
Reaksi pembentukan ester tersebut diklasifikasikan atas dua kelompok.
A. Reaksi pembentukan ester secara esterifikasi
a. Reaksi suatu alkohol dengan suatu asam dengan membebaskan air
O
O

R

C

OH

R'

H2O

OR'

HC

R

OH

b. Reaksi suatu alkohol dengan suatu asam anhidrida membentuk suatu ester
dan suatu asam
O

R

C
O

R

O

O

R'

OH

R

C

OR'

R

C

OH

C
O

c. Reaksi suatu alkohol dengan suatu asil klorida dengan membebaskan HCl

30
Universitas Sumatera Utara

O

O

R

C

R'

Cl

R

OH

C

HCl

OR'

d. Reaksi alkohol suatu alkil halida dengan suatu garam dari asam organik
dengan membebaskan logam halida
O

O

R

C

R

R'X

OAg

C

AgX

OR'

B. Reaksi pembentukan ester secara interesterifikasi
a. Alkoholisis
O

O

R

C

R''OH

OR'

R

OR2

C

R'OH

b. Asidolisis

R

C

O

O

O
OR'

R2

C

OH

R2

C

O

OR'

R

C

OH

c. Ester interchange (transesterifikasi)

R

C

OR'

R2

C

O

O

O

O

OR3

R

C

OR3

R2

C

OR'

Interesterifikasi dalam pengertian yang luas adalah sejumlah reaksi antara
suatu ester dengan asam dan alkohol atau suatu ester, menghasilkan suatu ester lain
yang berbeda dalam komposisinya dari pada yang asli.
Tiga bentuk reaksi meliputi reaksi ini yang telah diketahui adalah alkoholisis,
asidolisis dan ester interchange. Alkoholisis dan asidolisis juga diistilahkan
reesterifikasi dengan ester interchange diistilahkan sebagai trans esterifikasi
(Markley, 1961).

31
Universitas Sumatera Utara

Reaksi interesterifikasi-alkoholisis umumnya menggunakan katalis asam dan
basa. Katalis asm yang banyak digunakan asalah asm sulfat dan asam klorida. Asam
sulfat kebanyakan digunakan pada alkoholisis ester dengan alcohol poilihidrat, karena
jika asam klorida yang digunakan asam tersebut cenderung membentuk kloro-hidrin
(Markley, 1961).
Reaksi dengan katalis asam

OH
O

R

HOR''

C

H+

R
H

OR'

OH

OH

R

C

OR'

H

O

R''

R

C
OR''

C

OR'

O

R''

O

H

R

O

HC

R'OH

H+

OR''

R'

2.6 Asap Cair
Asap cair merupakan suatu hasil destilasi atau pengembunan dari uap hasil
pembakaran tidak langsung maupun langsung dari
mengandung karbon serta

senyawa-senyawa

bahan bahan yang banyak

lain, bahan baku yang banyak

digunakan adalah kayu, bongkol kelapa sawit, ampas hasil penggergajian kayu dan
lain lain (Amritama, 2007). Darmadji (1996), asap cair merupakan hasil kondensasi
dari pirolisis kayu yang mengandung sejumlah besar senyawa yang terbentuk
akibat proses pirolisis konstituen kayu seperti selulosa, hemiselulosa dan lignin.
Hasil pirolisis dari senyawa selulosa, hemiselulosa dan lignin diantaranya akan

32
Universitas Sumatera Utara

menghasilkan asam

organik, fenol, karbonil

yang merupakan senyawa yang

berperan dalam pengawetan bahan makanan.
Sedangkan menurut (Girrard, 1992), asap cair diproduksi dengan cara
pembakaran yang tidak sempurna yang melibatkan reaksi dekomposisi konstituen
polimer menjadi senyawa organik dengan berat molekul rendah karena pengaruh
panas yang meliputi reaksi oksidasi, polimerisasi, dan kondensasi.
Kualitas asap cair ditentukan oleh kondisi proses pembakaran yaitu, tekanan,
suhu pembakaran dan lamanya waktu pembakaran. Asap cair mengandung berbagai
senyawa yang dapat dikelompokkan kedalam kelompok senyawa fenol, asam dan
kelompok senyawa karbonil. (Yuwanti, 2003).
Penelitian mengenai komposisi asap dilakukan pertama kali oleh Pettet da
Lane tahun 1940 (Girrad, 1992), bahwa senyawa kimia yang terdapat dalam asap
kayu jumlahnya lebuh dari 1000, 300 senyawa diantaranya dapat diisolasi dan sudah
yang sudah didetekti antara lain, fenol 85 macam telah diidentifikasi dalam
kondensat, asam 35 macam, furan 11 macam. Alkohol dan ester 15 macam, lakton 13
macam.
Asap cair tujuan utamanya adalah untuk membuang atau menguapkan
senyawa-senyawa organik terkandung di dalam kemenyan. Sebagian besar senyawa
organik ini volatil, dengan pemberian suhu mencapai 400oC dapat menguapkan
senyawa tersebut dalam bentuk gas. Asap cair dilakukan sampai asap yang keluar
habis, yang menandakan tidak banyak lagi senyawa volatil dalam karbon. Diketahui
bahwa temperatur pembuatan asap cair merupakan faktor yang paling menentukan
kualitas asap yang dihasilkan. Darmadji dkk (1999), menyatakan bahwa kandungan
maksimum senyawa-senyawa fenol, karbonil, dan asam dicapai pada temperatur
600oC. Tetapi produk yang diberikan asap cair yang dihasilkan pada temperatur
400oC dinilai mempunyai kualtias organoleptik yang terbaik. Dalam penelitian ini
suhu yang dicobakan adalah berkisar 400oC-500oC.

33
Universitas Sumatera Utara

2.6.1 Manfaat Asap Cair
Asap cair memiliki banyak manfaat dan telah digunakan pada berbagai
industri, antara lain :
1. Industri Pangan
Asap cair ini mempunyai kegunaan yang sangat besar sebagai pemberi rasa
dan aroma yang spesifik juga sebagai pengawet karena sifat antimikrobia dan
antioksidannya. Dengan tersedianya asap cair maka proses pengasapan tradisional
dengan menggunakan asap secara langsung yang mengandung banyak kelemahan
seperti pencemaran lingkungan, proses tidak dapat dikendalikan, kualitas yang tidak
konsisten serta timbulnya bahaya kebakaran, yang semuanya tersebut dapat dihindari.
2. Industri Perkebunan
Asap cair dapt digunakan sebagai koagulan lateks dengan sifat fungsional
asap cair seperti antijamur, antibakteridan antioksidan tersebut dapat memperbaiki
kualitas produk karet yang dihasilkan.
3. Industri Kayu
Kayu yang diolesi dengan asap cair mempunyai ketahanan terhadap serangan
rayap daripada kayu yang tanpadiolesi asap cair (Darmadji, 1999).

2.7 Kromatografi Gas-Mass Spektrometer (GC-MS)
Sejak tahun 1960, GC-MS digunakan secara luas dalam Kimia Organik. Ada
dua alasan utama terjadinya hal tersebut. Pertama adalah telah ditemukannya alat
yang dapat menguapkan hampir semua senyawa organik dan mengionkan uap.
Kedua, fragmen yang dihasilkan dari ion molekul dapat dihubungkan dengan struktur
molekulnya.GC-MS

adalah

singkatan

dari

“Gas

Chromatography-Mass

Spectrometry”. Instrumen alat ini adalah gabungan dari alat GC dan MS, hal ini
berarti sampel yang hendak diperiksa diidentifikasi dahulu dengan alat GC (Gas
Chromatography) baru, kemudian diidentifikasi dengan alat MS(Mass Spectrometry).

34
Universitas Sumatera Utara

GC dan MS merupakan kombinasi kekuatan yang simultan untuk memisahkan dan
mengidentifikasi komponen-komponen campuran.
Adapun kegunaan alat GC-MS adalah :
1. Untuk menentukan berat molekul dengan sangat teliti.
2. Spektroskopi massa dapat digunakan untuk mengetahui Rumus Molekul tanpa
melalui Analisa Unsur. Misalnya C 4 H10 O, biasanya memakai cara kualitatif
atau kuantitatif, mula-mula diketahui rumus empiris dulu (C x H y O z ) n ,
kemudian baru ditentukan BM-nya. Sekarang karena adanya komputer pada
alat GC-MS dapat langsung diketahui Rumus Molekulnya.
3. Bila dimasukkan senyawa dalam spektroskopi massa, maka senyawa itu akan
ditembaki oleh elektron dan molekul akan mengalami reaksi fragmentasi.
Molekul akan pecah karena tembakan elektron dalam spektrometer. Pecahnya
molekul itu tergantung pada gugus fungsi yang ada dalam moleku. Sebelum ini
hanya Spektrometri IR yang bisa mengetahui gugus fungsi. Dengan adanya
fragmentasi

maka

bisa

mengenali

senyawa

tersebut,

sehingga

bisa

mendapatkan cara tambahan untuk mengetahui apakah senyawa tersebut
termasuk golongan alkohol, amin, karboksilat, aldehid dan lain sebagainya.
http://analisisduniakesehatan.blogspot.com/2012/03/gas-chromatography-massspectrometry.html
Dari analisis GC-MS akan diperoleh dua informasi dasar, yaitu hasil analisis
kromatografi gas yang ditampilkan dalam bentuk kromatogram, dan hasil analisis
spektrometri massa yang ditampilkan dalam bentuk spektrum massa. Dari
kromatogram dapat diperoleh informasi mengenai jumlah komponen kimia yang
terdapat dalam campuran yang dianalisis yang ditunjukkan oleh jumlah puncak yang
terbentuk pada kromatogram berikut kuantitasnya masing-masing. Pembentukan
kromatogram ini didasarkan pada jumlah total ion yang terbentuk dari masingmasing komponen kimia tersebut. Artinya, jika suatu komponen berada dalam
persentase tinggi dalam campuran yang dianalisis, maka jumlah ion yang terbentuk

35
Universitas Sumatera Utara

dari molekul komponen tersebut akan tinggi juga, sehingga puncak yang tampil pada
kromatogram juga memiliki luas area yang besar. Sebaliknya, jika suatu komponen
kimia dalam campuran tersebut terdapat dalam persentase kecil, maka puncak yang
tampil pada kromatogramnya otomatis akan kecil. Kromatogram yang didasarkan
pada perhitungan ini sering juga disebut dengan Total Ion Chromatogram (TIC).
GC-MS hanya dapat digunakan untuk mendeteksi senyawa-senyawa yang
mudah menguap. Glukosa, sukrosa, sakarosa bersifat tidak menguap, sehingga tidak
dapat dideteksi dengan alat GC-MS. (Gritter, 1991).

2.8 Instrumentasi Kromatografi Gas-Mass Spektrometer (GC-MS)
2.8.1

Instrumentasi Gas Kromatografi

a. Gas Pembawa
Gas pembawa (carrier gas) pada kromatografi gas sangatlah penting. Gas yang
dapat digunakan pada dasarnya haruslah inert, kering, dan bebas oksigen.
b.

Injeksi Sampel

Sejumlah kecil sampel yang akan dianalisis diinjeksikan pada mesin
menggunakan semprit kecil.
c.

Kolom

Ada dua tipe utama kolom dalam kromatografi gas-cair. Tipe pertama, tube
panjang dan tipis berisi material padatan; Tipe kedua, lebih tipis dan memiliki fase
diam yang berikatan dengan pada bagian terdalam permukaannya. Ada tiga hal yang
dapat berlangsung pada molekul tertentu dalam campuran yang diinjeksikan pada
kolom:
•

Molekul dapat berkondensasi pada fase diam.

•

Molekul dapat larut dalam cairan pada permukaan fase diam

•

Molekul dapat tetap pada fase gas

36
Universitas Sumatera Utara

2.8.2

Instrumentasi Spekstroskopi Massa

Sistem sampel
inlet

Sumber
ionisasi

Mass
analyzer

Detektor
ion

Pembacaan

Gambar 2.2 : Diagram pada mass spektrometer
(Gary,D.C. 1997)
a. Sumber Ion
Sumber ion adalah bagian MS yang berfungsi untuk mengionkan material
analit. Ion kemudian di transfer oleh medan listrik dan medan magnet ke massa
analizer . Karena ion sangat reaktif dan massa hidupnya singkat, pembentukan harus
di lakukan di ruang vakum, tekanan atmosfer sekitar 760 torr. Tekanan ion dapat di
gunakan sekitar 10-4 sampai 10-7 torr. Pada umumnya, ionisasi di pengaruhi oleh
energi sinar yang tinggi dari elektron, dan pemisahan elektron di capai dengan
meningkatkan dan memfokuskan sinar ion, yang kemudian di bengkokkan oleh
medan magnet eksternal. Ion –ion kamudian di deteksi sehingga menghasilkan
informasi dan di analisis dalam komputer.
M + e-

M+ + 2e-

b. Mass Analizer
Mass Analizer memisahkan ion berdasarkan perbandingan massa dengan
muatan.
Banyak massa analizer yang dapat digunakan di antaranya :
1. Sektor
Sektor field mass analizer manggunakan medan magnet dan medan listrik
untuk meningkatkan kecepatan partikel bermuatan dan mengukur berdasarkan rasio
massa atau muatan.
2. Time-of-flight
Menggunakan medan listrik untuk meningkatkan kecepatan ion-ion melalui
potensial sama, dan mengukur waktu yang di perlukan untuk mencapai detektor. Jika

37
Universitas Sumatera Utara

partikel mempunyai muatan sama, energi kinetik sama dan kecepatan akan
bergantung pada massanya. Ion ringan akan mencapai defaktor terlebih dahulu.
c. Detektor
Detektor merupakan perangkat yang diletakkan pada ujung kolom tempat
keluar fase gerak (gas pembawa) yang membawa komponen hasil pemisahan.
Detektor pada kromatografi adalah suatu sensor elektronik yang berfungsi mengubah
sinyal gas pembawa dan komponen-komponen di dalamnya menjadi sinyal
elektronik. Sinyal elektronik detektor akan sangat berguna untuk analisis kualitatif
maupun kuantitatif terhadap komponen-komponen yang terpisah di antara fase diam
dan fase gerak.
Hasil detektor akan direkam sebagai urutan puncak-puncak. setiap puncak
mewakili satu senyawa dalam campuran yang melalui detektor. (Rohman, 2009).

Garis tegak lurus itu menunjukkan besarnya arus listrik yang diterima oleh alat
pencatat arus yang berarti banyaknya ion datang ke detektor. Seperti pada diagram
diatas, ion yang paling banyak adalah ion yang mempunyai perbandingan m/z 98.
Ion-ion lainnya mempunyai perbandingan m/z 92,94,95,96,97 dan 100.

38
Universitas Sumatera Utara

2.9 Kombinasi GC-MS
GC dikombinasikan dengan MS, akan didapatkan sebuah metode analisis
yang sangat bagus. GC-MS adalah terdiri dari dua blok bangunan utama :
kromatografi gas dan spektrometer massa. Kromatografi gas menggunakan kolom
kapiler yang tergantung pada dimensi kolom itu (panjang, diameter, ketebalan film)
serta sifat fase. Perbedaan sifat kimia antara molekul-molekul yang berbeda dalam
suatu campuran dipisahkan dari molekul dengan melewatkan sampel sepanjang
kolom. Molekul-molekul memerlukan jumlah waktu yang berbeda (disebut waktu
retensi) untuk keluar dari kromatografi gas, dan ini memungkinkan spektrometer
massa untuk menangkap, ionisasi, mempercepat, membelokkan, dan mendeteksi
molekul terionisasi secara terpisah. Saat senyawa dimasukkan dalam spektroskopi
massa, maka senyawa itu akan ditembaki oleh elektron dan molekul akan mengalami
reaksi fragmentasi. Molekul akan pecah karena tembakan elektron dalam
spektrometer. Pecahnya molekul itu tergantung pada gugus fungsi yang ada dalam
molekul itu. Dengan adanya fragmentasi maka dapat dengan mudah

mengenali

senyawa tersebut, sehingga dapat ditentukan apakah senyawa tersebut termasuk
golongan alkohol, amin, karboksilat, aldehid dan lain sebagainya.
(http://id.shvoong.com/exactsciences/chemistry/2152083-gc-ms-kromatografi-gasspektrometer/)
Dari analisis GC-MS akan diperoleh dua informasi dasar, yaitu hasil analisis
kromatografi gas yang ditampilkan dalam bentuk kromatogram, dan hasil analisis
spektrometri massa yang ditampilkan dalam bentuk spektrum massa. Dari
kromatogram dapat diperoleh informasi mengenai jumlah komponen kimia yang
terdapat dalam campuran yang dianalisis yang ditunjukkan oleh jumlah puncak yang
terbentuk pada kromatogram berikut kuantitasnya masing-masing. Pembentukan
kromatogram ini didasarkan pada jumlah total ion yang terbentuk dari masingmasing komponen kimia tersebut. Artinya, jika suatu komponen berada dalam
persentase tinggi dalam campuran yang dianalisis, maka jumlah ion yang terbentuk

39
Universitas Sumatera Utara

dari molekul komponen tersebut akan tinggi juga, sehingga puncak yang tampil pada
kromatogram juga memiliki luas area yang besar. Sebaliknya, jika suatu komponen
kimia dalam campuran tersebut terdapat dalam persentase kecil, maka puncak yang
tampil pada kromatogramnya otomatis akan kecil. Kromatogram yang didasarkan
pada perhitungan ini sering juga disebut dengan Total Ion Chromatogram (TIC).
GC-MS hanya dapat digunakan untuk mendeteksi senyawa-senyawa yang
mudah menguap. Glukosa, sukrosa, sakarosa bersifat tidak menguap, sehingga tidak
dapat dideteksi dengan alat GC-MS. (Gritter, 1991).

40
Universitas Sumatera Utara