PENGENALAN DAN PENERAPAN HPLC DALAM ANALISIS INDUSTRI DAN LINGKUNGAN

PENGENALAN DAN PENERAPAN
HPLC DALAM ANALISIS INDUSTRI
DAN LINGKUNGAN

Yogyakarta, 6 April 2018

“I call such a preparation a chromatogram
and the corresponding method the
chromatographic method.” — M.S. Tswett

Mikhail Semenovich Tswett

FASE DIAM
(stationary
phase)

KROMATOGRAFI

FASE GERAK
(mobile phase)


UJI
KUALITATIF

UJI
PREPARATIF

UJI
KUANTITATI
F

Kategori interaksi
1. Adsorbsi
Senyawa diserap oleh permukaan padatan dan terjadi
keseimbangan jumlah solut pada fasa diam dan fasa gerak
2. Partisi
Lapisan cairan sebagai fasa diam yang diembankan pada
suatu padatan akan mendistribusi senyawa yang akan
dipisahkan dan membentuk keseimbangan dengan fasa
gerak
3. Molekular eksklusi/permeasi gel/gel fltrasi

Pemisahan berdasarkan ukuran molekul, dimana pada
keadaan ideal tidak ada keterikatan senyawa pada fasa diam
4. Penukaran ion
Senyawa ion dengan muatan berlawanan akan terikat pada
fasa diam melalui gaya elektrostatik
5. Afnitas
Adanya interaksi yang spesifk antara molekul jenis tertentu
dengan molekul lain yang terikat secara kovalen pada fasa
diam

Kromatograf kolom
Kolom terbuat dari gelas diisi
dengan fase diam berupa serbuk
penyerap (seperti selulosa, silika
gel, poliamida). Fase diam dialiri
(dielusi) dengan fase gerak berupa
pelarut.






Gambar kolom kromatograf

Faktor-faktor yang mempengaruhi
pemisahan dengan kromatograf
kolom adalah:
fase diam yang digunakan
kepolaran pelarut (fase gerak),
ukuran
kolom
(diameter
dan
panjang kolom)
kecepatan alir elusi

Kromatografi
KolomiTerbukaiii
Sistem pemasukan sampel: manual, tidak
volumetrik  Injector


Color

Waktu analisis lama, mengandalkan gaya
gravitasi dan kapiler  pompa
Hasil pemisahan kurang baik  pengemasan
kolom
Kesulitan pengamatan hasil pemisahan untuk
analit tidak berwarna  Detektor
Kesulitan penghitungan kadar  integrator

Komponen HPLC

POMPA ( PENDORONG FASA GERAK)
TEMPAT INJEKSI (AUTO SAMPLER)
KOLOM (FASA DIAM)
DETEKTOR
KOMPUTER

Komponen HPLC

• Sistem pengalir fasa gerak
Mendorong/memompa fasa gerak sehingga bisa
mengalir ke seluruh sistem instrumen dengan laju alir
konstan (0,1-2 mL/menit)
• Injektor/autosampler
Memasukkan sampel ke dalam sistem aliran fasa gerak
• Kolom
Tabung stainless steel yang diisi fasa diam berfungsi
untuk memisahkan komponen-kompone dalam sampel
• Detektor
Sensor optik yang akan mendeteksi perubahan secara
karakteristik solven yang melalui
• Data system
Unit utama yang mengatur semua sistem komponen
dalam HPLC yaitu menyimpan, memproses, dan
menyajikan data hasil analisis.

Pompa untuk optimasi






Butuh 2 pompa tekanan
tinggi dan pengatur
gradien (mahal)
Dibatasi oleh sistem
dua pelarut
Laju alir yang berbeda
di awal dan akhir
tahapan

Pompa untuk optimasi






Sistem pelarut yang

lebih banyak dg
kekuatan dan
selektivitas yang
berbeda (lebih feksibel)
Perubahan laju alir
teratasi
Hanya butuh 1 pompa
(murah)
Pelarut disemprotkan
helium (degassing
process) secara
menyeluruh

Klasifkasi HPLC
1. Partisi (liquid-liquid chromatography)
2. Adsorpsi (liquid-solid
chromatography)
3. Pertukaran ion (ion chromatography)
4. Size exclusion chromatography
5. Afnity chromatography

6. Chiral chromatography

Separation
mechanism

Type of
stationary
phase

Fasa
diam
(polar)

Triethylene
glycol
Water

Normal phase
Fasa
gerak

(non
polar)

Hexane
Propyl ether

Fasa diam
(non polar)

Hydrocarbon

Fasa gerak
(polar)

Water
Methanol
Acetonitrile
THF

Reversed

phase

Typical application of High
Performance Partition
chromatography
Field

Typical mixture separated

Pharmaceutical

Antibiotics, steroids, analgesics

Biochemicals

Amino acids, proteins, carbohydrates, lipids

Food products

Artifcial sweeteners, antioxidants, afatoxins,

additives

Industrial chemicals

Condensed aromatics, surfactants,
propellants, dyes

Pollutants

Pesticides, herbicides, phenols, PCBs

Forensic chemistry

Drugs, poisons, blood alcohol, narcotics

Clinical medicine

Drugs metabolits, urine extracts, estrogens,
bile acids
75%
aplikasi pemisahan HPLC

Lebih dari
menggunakan reversed phase, bonded phase
(octyl or octyldecyl-siloxane) packings dan fasa
geraknya antara lain metanol, acetonitrile, atau
THF

Fase diam
Fase diam

Mekanisme sorpsi

Kerakteristik

Silika yg tidak
dimodifkasi

Adsorpsi, fase normal

Polar, waktu retensi
bervariasi karena ada
air yg diserap

Fase terikat (ODS,
okta desil silan)

Partisi, fase terbalik

Non polar, mampu
memisahkan sejumlah
besar solut

Fase terikat
aminopropil

Partisi yang
dimodifkasi

Polar, memisahkan
senyawa karbohidrat

Fase terikat asam
sulfonat

Penukar kation

Tranfer massa lambat,
puncak melebar

Fase terikat amin
kuarterner

Penukar anion

-

Fase terikat silika dg
porositas terkendali

Eklusi ukuran

Fase gerak organik

Polimer

Partisi, eklusi,
pertukaran ion

Non polar jika polimer
tdk dimodifkasi

Ligan pada Fasa Diam

Fase
gerak/pelarut/solvet/eluen

Pelarut dalam HPLC
• N-heksana
• Sikloheksana
• Tetraklorometa
na
• Triklorometana
• diklorometana
• Metil benzene
• Tetrahidrofura
n (THF)








Propanon
Asetonitril
Isopropanol
Etanol
Metanol
Asam
etanoat
• Air

Bulk property
(general
detectors)

GENERAL
TYPES

Solute property
(selective
detectors)

Mengukur perubahan
sifat fsika fasa gerak +
solut secara keseluruhan

Karakteristik solut
Sensitivitas dan
selektivitas
Fleksibilitas

Sensitif hanya
terhadap beberapa
sifat solut

Sistem Elusi Pelarut

pengaruh kuat pelarut

Detektor
Yang umum dipakai
 Detektor Ultraviolet / Visible (UV/VIS) :
untuk senyawa yang dapat menyerap
sinar UV-Vis
 Detektor Fluorescence (RF) : komponen
yang keluar dari kolom dikenai sinar UV
dan akan berfuorosensi
 Detektor Konduktivitas (CDD) : untuk
senyawa ionik
 Detektor Refraktive Indeks (RID) : setiap
senyawa memiliki indek bias spesifk
 Detektor spektrometer massa

 

UV-Vis

Fluorescence

MS

Response

Refractive 
Indeks 
Universal 

Selective

Selective

Selective

Sensitivity

4 microgram

5 nanogram

3 picogram

1 picogram 

Linear Range 

10

10

10

10

Flow Sensitive 

Yes

No 

No 

Yes 

Temperature 
sensitive

Yes 

No

No

No

Resolusi
Kolom
(Rs)

Ukuran kemampuan kolom
untuk memisahkan dua
komponen
Rs
: nilai resolusi
t0
: waktu retensi pelarut
tR1 : waktu retensi puncak 1
tR2 : waktu retensi puncak 2
W1 : lebar puncak 1
W2 : lebar puncak 2

Kelebihan HPLC
• Dapat digunakan untuk senyawa non
volatile dan senyawa dengan BM tinggi
• Biasanya digunakan pada suhu kamar
sehingga aman bagi senyawa yang tidak
tahan panas
• Fase gerak dapat diubah dengan mencapur
berbagai pelarut dengan berbagai
komposisi
• Dapat digunakan untuk menganalisis
berbagai senyawa sekaligus

Kekurangan HPLC
• Sulit mengidentifkasi senyawa jika tidak
memiliki larutan standar harus
dihubungkan dengan MS
• Jika campuran sangat komplek maka
resolusi yang baik sulit diperoleh

Bidang aplikasi HPLC
• Obat-obatan dan farmasi (parasetamol,
amoksilin)
• Bahan pengawet (formalin)
• Zat aditif (sakarin, asam benzoat)
• Antioksidan
• Zat-zat aktif pada produk makanan
(kafein)
• Produk perawatan (senyawa fenolik)
• Pestisida (residu pestisida diazinon pada
sayuran)

Gambar senyawa fenolik dalam produk perawatan (personal
care products)

Gambar kromatogram hasil pemisahan senyawa fenolik dalam
produk perawatan menggunakan HPLC

Kromatogram Standar Kafein dengan Perbandingan Fase Gerak MetanolBufer Ammonium Asetat pH 4 Perbandingan (A) 40:60, (B) 50:50, (C) 60:40

Kromatogram Standar Asam Benzoat dengan Perbandingan Fase Gerak
Metanol-Bufer Ammonium Asetat (A) 40:60 (B) 50:50 (C) 60:40

Contoh kromatogram analisis obat dalam
urin

Tetrahidrokanabi
nol (THC) : zat
aktif dalam
daun ganja

Pemisahan vitamin dalam tablet suplemen

Pengujian Campuran Zat
Aktif Obat Menggunakan
HPLC

Penentuan Kondisi Metode
HPLC

1. Penentuan kesesuaian sistem

Rasio fase gerak, laju alir, panjang gelombang,

2. Pembuatan kurva kalibrasi
3. Validasi metode






Kecermatan atau ketepatan (Akurasi)
Keseksamaan atau ketelitian (Presisi)
Linieritas
Batas deteksi
Batas kuantitasi

Gambar1. Kromatogram HPLC untuk uji kesesuaian
sistem

Penentuan kecermatan&keseksamaan

Pengujian Zat Aktif Obat
Menggunakan HPLC

Penentuan Kondisi Metode
HPLC

1. Penentuan kesesuaian sistem
Uji ini menggunakan pengulangan injeksi sebanyak
6 kali larutan standar 0.2 mg/L dilanjutkan
penghitungan nilai waktu retensi dan AUC (Area
Under the Curve) dan penentuan RSD
2. Pembuatan kurva kalibrasi
3. Validasi metode
• Kecermatan
• Keseksamaan
• Linieritas
• LOD
• LOQ

Kondisi Pengujian
• Metode elusi isokratik
• Optimasi pelarut
– Air deionisasi
– Air deionisasi panas (60-70°C)
– Air deionisasi:asetonitril (9:1)
– Air deionisasi:asetonitril (8:2)
• Optimasi fase gerak (eluen)
– Air deionisasi (100 v/v)
– Air deionisasi:asetonitril (90:10 v/v)
– Air deionisasi:asetonitril (80:20 v/v)
• Laju alir optimum  injeksi larutan standar dengan
konsentrasi tertentu pada variasi kecepatan 0.2 – 1
mL/menit
• Temperatur kolom optimum  injeksi larutan standar
dengan konsentrasi tertentu pada variasi temperatur
50 – 80 °C

Kromatogram zat aktif obat standar (1mg/mL)

Kromatogram zat aktif obat standar
(1mg/mL) dalam matriks

Kromatogram zat aktif obat dalam sampel

Pengujian Linieritas

Pengujian Presisi dan Akurasi

Pengujian Akurasi menggunakan metode standar adisi seperti
tertera pada Tabel di atas.

PENGUJIAN PESTISIDA
ORGANOFOSFOR PADA SAYURAN

Preparasi

pelaru
t

pelaru
t

Kondisi Optimasi

Chlorpyrifo
s

Prophenof
os

Kromatogram pestisida

Data Hasil Validasi
Parameter

Chlorpyrifos

Prophenofos

Linearity range (n=6)

0.01-1.5

0.01-1.5

Regression

Y= 8141879x-14225

Y= 90697x-7971

Correlation coefcient
(r)

0.990

0.990

Intra-day precision
(n=9)

0.99-1,02

0.4-1.25

Inter-day precision
(n=9)

0.89-1.3

0.47-1.25

Repeatibility

1.66

1.51

Specifcity

Specifc

Specifc

LOD (μg/mL)

0.00053

0.00094

LOQ (μg/mL)

0.0016

0.0028

Recovery (%) ±SD
(n=9)

99.99±0.94 –
101.9±0.68

99.86±0.71 –
101.12±1.02

Robustness

Robust

Robust

TERIMA KASIH