PENGEMBANGAN SENSOR VOLTAMMETRIK KREATIN MELALUI MODIFIKASI ELEKTRODA HANGING MERCURY DROP DENGAN

MOLECULARLY IMPRINTED POLIANILIN SKRIPSI

MARGARETHA C.P. NIKITA DEPARTEMEN KIMIA FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS AIRLANGGA SURABAYA 2012

Pembimbing II Dr. rer. nat. Ganden Supriyanto, M.Sc NIP. 19681228 199303 1 001 Pembimbing I Dra. Miratul Khasanah, M.Si NIP. 19670304 199203 2 001 PENGEMBANGAN SENSOR VOLTAMMETRIK KREATIN MELALUI MODIFIKASI ELEKTRODA HANGING MERCURY DROP DENGAN MOLECULARLY IMPRINTED POLIANILIN SKRIPSI

Sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh Gelar Sarjana Sains Bidang Kimia Pada Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Airlangga Oleh : MARGARETHA C.P. NIKITA NIM : 080810302 Tanggal lulus :

9 Agustus 2012 Disetujui oleh :

LEMBAR PENGESAHAN NASKAH SKRIPSI

Judul : Pengembangan Sensor Voltammetrik Kreatin melalui Modifikasi Elektroda Hanging Mercury Drop dengan

Molecularly Imprinted Polianilin

Penyusun : Margaretha C.P. Nikita NIM : 080810302 Pembimbing I : Dra. Miratul Khasanah, M.Si Pembimbing II : Dr. rer. nat. Ganden Supriyanto, M.Sc Tanggal Ujian : 9 Agustus 2012

3 Januari 2012

Disetujui oleh : Pembimbing I Pembimbing II Dra. Miratul Khasanah, M.Si Dr. rer. nat. Ganden Supriyanto, M.Sc NIP. 19670304 199203 2 001 NIP. 19681228 199303 1 001

Mengetahui: Kepala Departemen Kimia

Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Airlangga

Dr. Alfinda Novi Kristanti, DEA NIP. 19671115 199102 2 001 iii

PEDOMAN PENGGUNAAN SKRIPSI

Skripsi ini tidak dipublikasikan, namun tersedia dalam lingkungan Universitas Airlangga, diperkenankan untuk dipakai sebagai referensi kepustakaan, tetapi pengutipan harus seijin penyusun dan harus menyebutkan sumbernya sesuai kebiasaan ilmiah.

Dokumen skripsi ini merupakan hak milik Universitas Airlangga.

KATA PENGANTAR

Puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa atas penyertaanNya dan RahmatNya yang tak terhingga sehingga penyusun dapat menyelesaikan skripsi dengan judul “Pengembangan Sensor Voltammetrik Kreatin melalui

Modifikasi Elektroda Hanging Mercury Drop dengan Molecularly Imprinted Polianilin”

Penyusun menyadari bahwa penulisan skripsi ini tidak lepas dari bantuan berbagai pihak, untuk itu penyusun menyampaikan terima kasih kepada: 1. ibu Dra. Miratul Khasanah, M.Si selaku pembimbing I dan Bapak Dr. rer nat

Ganden Supriyanto, M.Sc selaku pembimbing II yang telah memberikan saran, doa dan bimbingan sampai terselesaikannya skripsi ini 2. ibu Dr. Nanik Siti Aminah, M.Si selaku Dosen Wali yang senantiasa membimbing serta memberikan banyak masukan 3. ibu Dr. Alfinda Novi Kristanti, DEA selaku Ketua Departemen Kimia yang senantiasa memberikan dukungan 4. bapak Drs. Handoko D, DEA dan ibu Dr. Pratiwi Pujiastuti, M.Si selaku penguji yang telah memberikan masukan sehingga naskah skripsi ini dapat terselesaikan

5. Seluruh dosen jurusan kimia fakultas Sains dan Teknologi yang telah memberikan ilmu selama proses perkuliahan 6. ibu dan almarhum ayah yang memberikan kasih sayang, doa, kepercayaan, dan dukungan baik secara moril maupun materi v vi 7. teman – teman angkatan 2008 yang senantiasa menemani dalam menuntut ilmu dan teman-teman angkatan 2006, 2007, 2009, dan 2010 yang telah memberikan banyak dukungan

8. pihak – pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu yang banyak memberikan saran, masukan dan pengalamannya Penyusun menyadari bahwa dalam penulisan skripsi ini masih banyak kekurangan, sehingga penyusun mengharapkan kritik dan saran yang membangun demi perbaikan skripsi ini selanjutnya. Semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi pengembangan ilmu kimia analitik khususnya di bidang voltammetri.

Surabaya, Juli 2012 Penyusun

Margaretha C.P. Nikita

Nikita, M. C. P., 2012, Pengembangan Sensor Voltammetrik Kreatin melalui Modifikasi Elektroda Hanging Mercury Drop dengan Molecularly Imprinted Polianilin, Skripsi dibawah bimbingan Dra. Miratul Khasanah, M.Si., dan Dr. rer. nat. Ganden Supriyanto, M.Sc., Departemen Kimia, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Airlangga. ABSTRAK

Kreatin merupakan salah satu senyawa golongan asam amino yang memainkan peran sangat penting dalam metabolisme protein. Kelebihan kreatin dalam tubuh dapat mengakibatkan penyakit jantung dan ginjal sehingga pengontrolan kadar kreatin dalam tubuh menjadi sangat penting dengan mendiagnosa sejak awal. Penelitian ini dikembangkan untuk menganalisis kreatin secara voltammetri menggunakan elektroda modifikasi hanging mercury drop (HMD) dengan molecularly imprinted polianilin (MIP). MIP disintesis dengan cara mereaksikan anilin sebagai monomer, amonium peroksodisulfat sebagai inisiator dan kreatin sebagai molekul target. MIP yang terbentuk dikarakterisasi menggunakan FTIR. Elektroda HMD-MIP yang terbentuk digunakan untuk menganalisis kreatin secara voltammetri pada potensial akumulasi 0,3 volt, waktu pelapisan MIP 15 detik, waktu akumulasi kreatin 90 detik dan pH 7. Validitas metode didapatkan dari regresi linier kurva standar kreatin pada konsentrasi 1 ppb

– 5 ppb. Harga faktor korelasi (r) yang didapatkan sebesar 0,9669, % KV pada konsentrasi 1, 3 dan 5 ppb berturut-turut adalah 19,90%, 28,42% dan 22,51%,

sensitivitas yang didapatkan sebesar 4,794 x 10 nA/ppb cm , limit deteksi sebesar 1, 4379 ppb dan akurasi pada 1, 3 dan 5 ppb berturut-turut sebesar 123,40%, 116,00% dan 99,09%.

Kata kunci : Kreatin, molecularly imprinted polymer, voltammetri, hanging mercury drop electrode

vii

Nikita, M. C. P., 2012, Development of Voltammetric Sensor for Creatine through a Modification of Hanging Mercury Drop Electrode with Molecularly Imprinted Polyaniline, The final research is under guidance of Dra. Miratul Khasanah, M.Si., and Dr. rer. nat. Ganden Supriyanto, M.Sc., Department of Chemistry, Faculty of Science and Technology, Airlangga University ABSTRACT

Creatine is an amino acid which plays an important role in the metabolism of proteins. The excess of creatine in body can cause heart attack and kidney disease therefore creatine’s control in body becomes very important to diagnose early. This research was developed to analyze creatine by voltammetry using modification of hanging mercury drop (HMD) electrode with molecularly imprinted polyaniline (MIP). MIP was synthesized by reacting the solution of aniline as monomer, ammonium peroxodisulphate as initiator and creatine as molecular target. MIP formed was characterized using FTIR. HMD-MIP electrode formed is used to analyze creatine by voltammetry on accumulation potential 0,3 volt, deposition time of MIP 15 seconds, accumulation time of creatine 60 seconds and pH solution 7. Validation parameter was obtained from a linear regression of standard curve at 1 ppb – 5 ppb concentrations. Correlation factor (r) obtained is 0,9669, %KV at 1, 3 and 5 ppb concentration respectively are 19,90%,

28,42% and 22,51%, sensitivity of method is 4,794 x 10 nA/ppb cm , limit of detection is 1,4379 and accuracy at 1, 3 and 5 ppb concentration are 123,40%, 116,00% and 99,09%.

Keywords : creatine, molecularly imprinted polymer, voltammetry, hanging mercury drop electrode

viii

2.4 Polianilin (PANi) ........................................................................... 12

3.5.2 Pembuatan polianilin (PANi), non imprinted polymer (NIP), dan molecularly imprinted polymer (MIP) ........................... 18

3.5.1.2 Pembuatan larutan kerja kreatin 10 ppm, 1 ppm, 30 ppb dan 5 ppb ......................................................... 17

3.5.1.1 Pembuatan larutan induk kreatin 1000 ppm ............. 17

3.5.1 Pembuatan larutan kreatin .................................................... 17

3.5 Prosedur Penelitian ......................................................................... 17

3.4 Diagram Alir Penelitian .................................................................. 16

3.3 Peralatan Penelitian ......................................................................... 15

3.2 Bahan Penelitian ............................................................................. 15

3.1 Tempat dan Waktu Penelitian ......................................................... 15

BAB III METODE PENELITIAN

2.5 Molecularly Imprinted Polymer (MIP) .......................................... 13

2.3 Polimer ............................................................................................ 10

DAFTAR ISI LEMBAR JUDUL ................................................................................................ i LEMBAR PERNYATAAN ................................................................................ ii LEMBAR PENGESAHAN ............................................................................... iii PEDOMAN PENGGUNAAN SKRIPSI .......................................................... iv KATA PENGANTAR ......................................................................................... v ABSTRAK ......................................................................................................... vii ABSTRACT ...................................................................................................... viii DAFTAR ISI ...................................................................................................... ix DAFTAR TABEL .............................................................................................. xi DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... xii DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................... xiv

2.2.2 Elektroda ................................................................................. 9

2.2.1 Voltammetri lucutan ............................................................... 8

2.2 Voltammetri ...................................................................................... 7

2.1.2 Analisis kreatin ....................................................................... 6

2.1.1 Gambaran umum kreatin ........................................................ 5

2.1 Kreatin.............................................................................................. 5

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

1.4 Manfaat Penelitian ........................................................................... 4

1.3 Tujuan Penelitian ............................................................................. 4

1.2 Perumusan Masalah ......................................................................... 3

1.1 Latar Belakang Permasalahan .......................................................... 1

BAB I PENDAHULUAN

3.5.3 Optimasi potensial akumulasi kreatin menggunakan elektroda HMD .................................................................................... 19

3.5.4 Optimasi waktu akumulasi kreatin menggunakan elektroda HMD ..................................................................................... 19

3.5.5 Uji kinerja elektroda ............................................................. 19

3.5.6 Pembuatan kurva standar kreatin .......................................... 20

3.5.7 Uji validitas metode .............................................................. 20

3.5.7.1 Linieritas ................................................................... 20

3.5.7.2 Ketelitian ................................................................. 21

3.5.7.3 Sensitivitas ................................................................ 21

3.5.7.4 Limit deteksi ............................................................. 22

3.5.7.5 Akurasi ..................................................................... 23

BAB 1V HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Sintesis NIP (Non Imprinted Polymer), MIP (Molecularly Imprinted

Polymer ) dan Polianilin (PANi) .................................................... 24

4.1.1 Sintesis NIP (non imprinted polymer) .................................. 24

4.1.2 Sintesis MIP (molecularly imprinted polymer) .................... 27

4.1.3 Sintesis polianilin (PANi) ..................................................... 27

4.1.4 Karakterisasi NIP, MIP dan PANi ........................................ 29

4.2 Optimasi Analisis Kreatin Menggunakan Voltammetri Lucutan ... 31

4.2.1 Optimasi potensial akumulasi kreatin ................................... 32

4.2.2 Optimasi waktu akumulasi kreatin ....................................... 34

4.3 Uji Keberhasilan Ekstraksi Kreatin dari Jaringan Polimer ............. 36

4.4 Uji Kinerja Elektroda ...................................................................... 37

4.5 Pembuatan Kurva Standar Kreatin.................................................. 39

4.6 Validitas Metode ............................................................................. 40

4.6.1 Linieritas ............................................................................... 41

4.6.2 Ketelitian ............................................................................... 41

4.6.3 Sensitivitas ............................................................................ 42

4.6.4 Limit deteksi ......................................................................... 42

4.6.5 Akurasi .................................................................................. 43

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan ..................................................................................... 44

5.2 Saran .............................................................................................. 44

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................ 46 LAMPIRAN

DAFTAR TABEL

No Judul Halaman

4.1 Data hasil analisis kreatin 30 ppb pada optimasi

33 potensial akumulasi kreatin menggunakan elektroda HMD

4.2 Data hasil analisis kreatin 30 ppb pada optimasi

35 waktu akumulasi kreatin menggunakan HMD

4.3 Data hasil analisis kreatin 5 ppb pada uji kinerja

37 elektroda HMD, HMD-MIP, HMD-NIP dan HMDE-PANi

4.4 Data hasil pengukuran larutan standar kreatin

4.5 Data hasil koefisien variasi larutan standar kreatin

42 xi xii

DAFTAR GAMBAR

4.9 Kurva hubungan antara arus hasil analisis kreatin 30 ppb pada optimasi potensial akumulasi kreatin

4.8 Spektra FTIR NIP, MIP, PANi dan anilin

4.7 Tahap terminasi pada polimerisasi polianilin

4.6 Tahap propagasi pada polimerisasi polianilin

4.5 Tahap inisiasi pada proses polimerisasi polianilin

26 4.4 (a) Foto endapan MIP hasil sentrifugasi, (b) MIP berbentuk serbuk

4.3 Dugaan ikatan antara polianilin dan kreatin

4.2 Endapan NIP

No Judul Halaman

4.1 Reaksi protonasi-deprotonasi polianilin

imprinting

2.5 Skema ilustrasi dari pembentukan molecular

2.4 Reaksi polimerisasi adisi pada polimerisasi vinyl

2.3 Reaksi polimerisasi kondensasi padapoliester

2.2 Reaksi kesetimbangan kreatin dan kreatinin dalam air

2.1 Struktur kreatin

4.10 Voltammogram hasil analisis kreatin 30 ppb pada

34 potensial akumulasi 0,3 volt

4.11 Reaksi reduksi dan oksidasi pada analisis kreatin

34 menggunakan voltammeter

4.12 Kurva hubungan antara arus hasil analisis kreatin

35 30 ppb pada optimasi waktu akumulasi kreatin

4.13 Voltammogram hasil analisis kreatin 30 ppb pada

35 waktu akumulasi 90 detik Voltammogram hasil analisis kreatin 5 ppb pada

4.14 uji kinerja elektroda (a) HMD, (b) HMD-MIP, (c) HMD-NIP dan (d) HMD-PANi

4.15 Kurva hubungan antara konsentrasi larutan kreatin

40 dan arus xiii

DAFTAR LAMPIRAN

No Judul

1 Spektra FTIR

2 Voltammogram analisis kreatin menggunakan elektroda HMD-MIP pada optimasi potensial

3 Voltammogram analisis kreatin menggunakan elektroda HMD-MIP pada optimasi waktu akumulasi

4 Voltamogram uji keberhasilan ekstraksi kreatin menggunakan elektroda HMD-MIP pada air

5 Analisis data validasi metode

6 Perhitungan pada pembuatan larutan kreatin

7 Perhitungan pada pembuatan NIP, MIP dan PANi xiv

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Permasalahan

Kreatin merupakan salah satu senyawa golongan asam amino (metil guanidin asam asetat) yang memainkan peran sangat penting dalam metabolisme protein. Kreatin mewakili kira-kira 0,17% massa tubuh dimana 95% terdapat di otot rangka dan 5% terdapat di otak, ginjal, hati dan testikel, dan bagian kecil pada plasma darah. Kreatin bukan merupakan komponen penting dari makanan karena terbentuk secara alami dalam tubuh manusia. Namun, kreatin dapat diperoleh melalui daging dan ikan (Navratil et al., 2010). Dalam 15 tahun terakhir, kreatin sangat populer karena banyak digunakan sebagai suplemen tubuh. Namun, adanya 5% atau lebih kreatin fosfokinase dalam darah mengisyaratkan terjadinya serangan jantung (Marks et al., 2000).

Beberapa peneliti sebelumnya telah melakukan identifikasi terhadap kreatin dan kreatinin menggunakan teknik kromatografi dan elektroforesis. Analisis kreatin dan kreatinin dengan cara tersebut membutuhkan waktu analisis yang relatif lama dan membutuhkan pelarut yang cukup banyak (Kochansky and Strein, 2000). Identifikasi kreatin dengan menggunakan high performance liquid

chromatography (HPLC) juga telah dilakukan. Analisis kreatin dengan metode ini

tidak membutuhkan preparasi sampel sehingga terhindar dari kesalahan analisis yang disebabkan saat penanganan sampel dan memiliki presisi yang baik. Namun

1 cara ini cukup rumit karena larutan standar harus disiapkan dalam keadaan baru dari larutan stok setiap hari (Werner et al., 1990).

Metode identifikasi terhadap kreatin ini terus dikembangkan untuk mendapatkan metode yang sensitif dan selektif. Salah satu teknik yang dinilai memiliki sensitivitas yang tinggi, yaitu teknik voltammetri. Metode voltammetri selain memiliki sensitivitas yang tinggi, juga memiliki limit deteksi yang rendah ( g/L) (Wang, 2000).

Dalam teknik voltammetri, bagian yang sangat berperan penting dalam analisis sampel adalah elektroda. Oleh karena itu modifikasi elektroda banyak dilakukan karena dapat meningkatkan laju transfer elektron dari reaksi redoks pada elektroda sehingga metode menjadi lebih sensitif. Elektroda yang sering digunakan pada voltammeter adalah elektroda glassy carbon karena permukaannya dapat dipasangkan secara kovalen dengan berbagai bahan untuk modifikasi (Lin and Li, 2006). Belakangan ini elektroda HMD banyak menarik perhatian karena sifatnya yang mudah diperbaharui dan sensitivitasnya yang tinggi. Molecularly imprinted polymer (MIP) merupakan salah satu bahan yang digunakan untuk memodifikasi elektroda dimana polimer yang disintesis memiliki kemampuan untuk mengenali molekul secara spesifik (Tom and Foster, 2010). Pada teknik ini, terjadi proses penjebakan molekul target yang disebut dengan

template dalam jaringan polimer. Setelah terjadi polimerisasi, template dilepaskan

dari rantai polimer sehingga terbentuk polimer yang memiliki rongga dengan ukuran, bentuk dan fungsi yang komplemen dengan molekul analit (template) (Masque et al., 2001).

Lakshmi et al., (2007) telah melakukan modifikasi hanging mercury drop

electrode (HMDE) dengan molecularly imprinted poly(p-aminobenzoic acid-co- 1,2-dichloroethane) untuk analisis kreatin. Modifikasi elektroda tersebut telah

meningkatkan sensitivitas elektroda HMD. Limit deteksi yang diperoleh sebesar 0,11 µg/L.

Pada penelitian ini dilakukan pelapisan elektroda HMD dengan MIP yang terbuat dari monomer anilin. Anilin mempunyai sisi aktif dan setelah membentuk polimer (polianilin/PANi) mempunyai sifat sebagai polimer konduktif dan mampu berinteraksi dengan banyak senyawa melalui ikatan hidrogen (Sreenivasan, 2007).

Setelah proses polimerisasi, template dilepaskan dari jaringan polimer hingga terbentuk cetakan yang spesifik untuk analit (template). Modifikasi elektroda dilakukan dengan cara melapisi elektroda HMD dengan MIP. Selanjutnya dilakukan karakterisasi terhadap elektroda HMD-MIP secara voltammetri dan dilakukan uji validitas metode meliputi linieritas, sensitivitas, ketelitian, limit deteksi, dan akurasi.

1.2 Perumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang permasalahan, dapat dirumuskan masalah sebagai berikut.

1. Berapakah potensial akumulasi optimum pada analisis kreatin secara voltammetri menggunakan elektroda HMD?

2. Berapakah waktu akumulasi optimum pada analisis kreatin secara voltammetri menggunakan elektroda HMD?

3. Bagaimanakah validitas metode pengukuran kreatin secara voltammetri menggunakan elektroda HMD-MIP meliputi linearitas, ketelitian, sensitivitas, limit deteksi dan akurasi?

1.3 Tujuan Penelitian

Penelitian ini bertujuan untuk : 1. menentukan potensial akumulasi optimum pada analisis kreatin secara voltammetri menggunakan elektroda HMD 2. menentukan waktu akumulasi optimum pada analisis kreatin secara voltammetri menggunakan elektroda HMD 3. menentukan validitas metode pengukuran kreatin secara voltammetri menggunakan elektroda HMD-MIP meliputi linearitas, ketelitian, sensitivitas, limit deteksi dan akurasi

1.4 Manfaat Penelitian

Dari hasil penelitian ini diharapkan dapat diperoleh sensor yang sensitif untuk analisis kreatin dengan hasil yang akurat sehingga dapat digunakan sebagai metode alternatif untuk analisis kreatin dalam sampel serum selain metode spektrofotometri yang selama ini digunakan di bidang medis.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Kreatin

2.1.1 Gambaran umum kreatin

Kreatin merupakan salah satu senyawa golongan asam amino yang bersifat basa. Kreatin telah banyak diketahui karena perannya dalam mengirim dan menyimpan energi pada sel dan jaringan tubuh manusia. (Verhoeven et al., 2005). Nama kreatin berasal dari Yunani “kreas” yang berarti daging. Nama lain kreatin adalah N-(aminoiminomethyl)-N-methylglycine ; N-amidinosarcosine ; (α-

methylguanido)acetic acid ; N-methyl-N-guanylglycine; atau methylglycocyamine, sedangkan nama trivial kreatin adalah asam 2-(carbamimidoil-metil-amino) asetat.

Rumus molekulnya adalah C

4 H

9 N

3 O 2 , dengan komposisi C sebesar 36,64%, H

6,92%, N 32,04%, O 24,40%, massa relatif 131,13 dan titik didih 303 C.

3 HOOC N NH H N

2 Gambar 2.1 Struktur kreatin

Kreatin dapat dijumpai dari daging segar atau ikan. Selain itu kreatin juga dapat disintesis oleh hati, ginjal, pankreas dan beberapa bagian tertentu dari otak.

Kreatin diidentifikasi pertama kali di dalam ekstrak daging oleh Chevreul pada tahun 1835 (O’Neil et al., 2001)

5 Sebanyak 95% kreatin dalam tubuh terdapat di dalam otot rangka, dan 5% terdapat di otak, ginjal, hati, testis dan dalam plasma darah (Persky and Brazeau, 2001). Jaringan-jaringan tersebut mengandung kreatin kinase yang mengkatalisis konversi antar kreatin dan fosfokreatin. Untuk mempertahankan keutuhan kreatin, tubuh memiliki dua mekanisme yaitu penyerapan kreatin dari makanan dan mensintesis kreatin secara endogen.

Secara kimia, kreatin merupakan basa lemah. Dalam larutan air dan di bawah kondisi asam, kreatin terkonversi menjadi kreatinin (Mo et al., 2003). Saat ini kreatin banyak dikonsumsi sebagai suplemen tubuh karena dapat meningkatkan massa otot dan volume cairan tubuh, pembentukan ATP dan kinerja tubuh dalam waktu yang relatif singkat (Petr, 2007) ₊

H kreatin kreatinin

Gambar 2.2 Reaksi kesetimbangan kreatin dan kreatinin dalam air (Mo et al., 2003)

2.1.2 Analisis kreatin

Metode yang biasa digunakan untuk analisis kreatin dalam bidang medis adalah spektrofotometrri (Sewell et al., 2002). Analisis kreatin dengan menggunakan high performance liquid chromatography (HPLC) juga telah dikembangkan. Metode ini tidak membutuhkan preparasi sampel, dapat dikalibrasi dengan standar yang sesuai dan memiliki presisi yang baik. Hasil analisis kreatin dengan HPLC ini menghasilkan linieritas yang baik dan memiliki koefisien variasi (presisi) kurang dari 2%. Namun cara ini sudah lama ditinggalkan karena pengerjaannya cukup rumit, yaitu harus menyiapkan larutan standar setiap hari dalam keadaan baru dan membutuhkan larutan standar yang cukup banyak.

Belakangan ini, metode voltammetri banyak menarik perhatian karena memiliki sensitivitas yang tinggi dan limit deteksi yang rendah ( g/L) (Wang, 2000). Elektroda kerja yang digunakan bermacam-macam seperti glassy carbon dan hanging mercury drop (HMD).

Lakshmi et al., (2007) telah melakukan analisis kreatin dengan menggunakan elektroda modifikasi HMD-molecularly imprinted polymer (MIP) menggunakan poly(p-aminobenzoic acid-co-1,2-dichloroethane) dengan potensial akumulasi -0,01 V (vs Ag/AgCl), waktu deposisi 15 detik, waktu akumulasi 60 detik, pH 7,1 dan limit deteksi 0,11 µg/L.

2.2 Voltammetri

Voltammetri merupakan metode elektrokimia yang didasarkan pada pengukuran arus sebagai fungsi potensial yang dipasang pada mikroelektroda.

Voltammetri juga secara luas digunakan oleh ahli kimia anorganik, fisik dan biologi untuk tujuan nanoanalitik termasuk studi mendasar dari proses oksidasi dan reduksi dalam berbagai media, proses adsorpsi pada permukaan, dan mekanisme transfer elektron pada permukaan elektroda modifikasi secara kimia.

(Skoog et al., 1996). Voltammetri banyak digunakan karena memiliki sensitivitas yang tinggi, limit deteksi rendah dan tidak membutuhkan analit yang banyak

2.2.1 Voltammetri lucutan

Voltammetri lucutan merupakan teknik voltammetri yang sering digunakan dalam analisis. Metode voltammetri lucutan menjadi metode yang menarik karena analisis lucutan memiliki kemampuan mengukur 4-6 logam secara bersama-sama (simultan) sampai pada tingkat konsentrasi sub-ppb.

Analisis secara voltammetri lucutan terdiri atas dua langkah. Langkah pertama, analit diendapkan pada mikro elektroda. Pada tahap ini biasanya dilakukan pengadukan. Setelah waktu tertentu, elektroanalisis dan pengadukan dihentikan. Kemudian pada tahap kedua, analit yang terendapkan dilarutkan kembali atau terlucuti (stripping) dari mikro elektroda tersebut. Proses ini yang menjadikan nama dari metode voltammetri lucutan. Pada tahap ini dilakukan pengukuran arus yang timbul.

Metode voltammetri lucutan dibagi menjadi dua bagian yaitu metode lucutan anodik dan lucutan katodik. Pada metode lucutan anodik mikroelektroda bertindak sebagai katoda selama proses deposisi dan sebagai anoda selama proses lucutan. Sedangkan pada metode lucutan katodik, mikro elektroda bertindak sebagai anoda selama proses deposisi dan sebagai katoda selama proses lucutan. Pada saat deposisi konsentrasi dari analit pada permukaan mikro elektroda jauh lebih besar dibandingkan pada larutan. Keuntungan utama dari proses analisis secara lucutan adalah kemampuan untuk pemekatan (prekonsentrasi) analit secara elektrokimia sebelum langkah pengukuran. Hasil analisis kuantitatif tidak hanya tergantung pada potensial elektroda tetapi juga pada faktor ukuran elektroda, waktu deposisi dan pengadukan sampel dan larutan standar yang dilakukan (Skoog et al., 1996).

2.2.2 Elektroda

Elektroda merupakan komponen utama dalam analisis voltammetri. Secara umum, elektroda pada voltammetri terdiri atas elektroda kerja, elektroda pembantu dan elektroda pembanding.

Elektroda kerja merupakan tempat dimana analit mengalami reduksi atau oksidasi (Skoog et al., 1996). Umumnya, elektroda kerja yang digunakan pada voltammetri memiliki luas permukaan yang kecil untuk meningkatkan polarisasi. Ukuran elektroda yang kecil ini juga digunakan untuk meminimalisasi penipisan analit akibat proses elektrolisis (Wang, 1985). Pemilihan elektroda kerja terutama bergantung pada sifat redoks dari analit target dan daerah potensial yang digunakan. Elektroda yang paling umum digunakan diantaranya adalah karbon dan emas (Wang, 2000). Elektroda kerja yang ideal harus memiliki sifat elektrokimia yang baik, permukaan yang reprodusibel, dan arus latar (background) yang rendah. Elektroda kerja yang digunakan pada pengukuran lucutan dibagi menjadi dua golongan, yaitu elektroda merkuri dan elektroda padat yang inert. Elektroda merkuri merupakan elektroda yang paling sering digunakan karena memiliki reprodusibilitas yang tinggi dan memiliki rentang potensial pengukuran yang luas (Wang, 1985). Saat ini, banyak penelitian yang menggunakan modifikasi elektroda pada voltammetri untuk tujuan meningkatkan laju transfer elektron dari reaksi redoks pada elektroda yang diinginkan sehingga menghasilkan metode analisis yang sensitif (Lin and Li, 2006).

Salah satu elektroda kerja yang digunakan pada analisis secara voltammetri adalah HMD. Pada elektroda ini, merkuri dimasukkan ke dalam reservoir melalui kapiler. Tetesan yang reprodusibel terbentuk pada ujung kapiler melalui pengaturan dari mikrometer yang telah dikalibrasi. Tetesan ini selanjutnya jatuh pada akhir proses lucutan kemudian tetesan yang baru siap dikeluarkan untuk percobaan selanjutnya. HMD merupakan elektroda kerja yang saat ini banyak digunakan. Hal ini dikarenakan sifatnya yang reprodusibel dan mudah diperbaharui, dan dapat digunakan untuk waktu deposisi yang panjang. Namun, elektroda HMD ini juga memiliki kekurangan, yaitu memiliki luas permukaan yang rendah. Untuk menghindari jatuhnya tetesan merkuri dibutuhkan kecepatan pengadukan yang benar-benar tepat (Wang, 1985).

Elektroda pembanding pada voltammetri adalah elektroda yang potensialnya konstan selama percobaan (Skoog et al., 1996). Elektroda yang biasa digunakan adalah Ag/AgCl atau kalomel, sedangkan elektroda pembantu merupakan elektroda yang digabungkan dengan elektroda kerja namun tidak memainkan peranan dalam penentuan besarnya potensial selama proses pengukuran. Elektroda ini biasanya berisi gulungan kawat platina atau merkuri yang berfungsi menghubungkan listrik dari sumber arus melalui larutan sampai ke mikro elektroda (Skoog et al., 1996).

2.3 Polimer

Polimer merupakan molekul besar yang terbentuk dari pengulangan unit kimia yang kecil dan sederhana. Pengulangan unit dari polimer biasanya sama atau hampir sama dengan bentuk monomernya atau bentuk material pertama pada saat polimer terbentuk. Panjang rantai polimer ditentukan oleh jumlah pengulangan unit rantai. Inilah yang dinamakan derajat polimerisasi. Proses Polimerisasi dibedakan menjadi dua bagian, yaitu polimerisasi kondensasi dan adisi.

Polimerisasi kondensasi, yang biasa disebut dengan step-reaction

polymerization, terjadi antara dua molekul poli fungsional yang membentuk poli

fungsional yang lebih besar dengan melepas molekul kecil seperti air. Kestabilan diperoleh dengan mengatur jumlah reaktan dan hasil. Jenis dari hasil yang terbentuk pada reaksi kondensasi ditentukan melalui monomer fungsionalnya. Salah satu contoh reaksi polimerisasi kondensasi adalah reaksi yang terjadi pada poliester.

x x x

HO R OH HOCO R' COOH HO R OCO R' COO H

(

2 O

1 ) H

2 Gambar 2.3 Reaksi polimerisasi kondensasi pada poliester Polimerisasi adisi juga biasa disebut dengan chain-reaction polymerization.

Polimerisasi adisi merupakan reaksi yang melibatkan radikal bebas dan tidak terjadi hilangnya sejumlah molekul kecil. Radikal bebas ini biasanya terbentuk melalui dekomposisi dari material yang tidak stabil yang disebut inisiator. Radikal bebas ini mampu membuka ikatan rangkap dan menambahnya dengan elektron yang tidak berpasangan yang tersisa (Billmeyer, 1984). Salah satu contoh reaksi polimerisasi adisi adalah reaksi yang terjadi pada polimerisasi vinyl.

H C CH CH CH H C CH

2 X

X X

Gambar 2.4 Reaksi polimerisasi adisi pada polimerisasi vinyl

2.4 Polianilin (PANi)

Polianilin (PANi) adalah material yang sangat atraktif yang termasuk dalam kelompok polimer konduktif. Konduktivitas dari polimer ini dipengaruhi oleh konjugasi elektron π, yang terletak di sepanjang tulang punggung polimer. Elektron π memiliki kemampuan untuk membentuk valensi dan menghubungkan pita orbital, yang diperpanjang melalui seluruh polimer (Zic, 2009).

Polianilin memiliki keunikan dibandingkan polimer konduktif lainnya seperti polipirol dan politiofena, yaitu dapat disintesis menjadi 3 bentuk tingkat oksidasi. Tingkat oksidasi pertama yaitu leucomeraldine base (LB) yang tereduksi penuh, kedua yaitu emeraldine base (EB) yang teroksidasi setengah dan ketiga adalah pernigraniline base (PB) yang teroksidasi penuh. Dari tiga bentuk tingkat oksidasi ini, EB memiliki tingkat oksidasi yang paling stabil karena konduktivitasnya dapat diatur menjadi konduktif atau isolatif melalui penambahan asam atau basa. Dengan penambahan asam (HCl) sifat EB menjadi konduktif atau semikonduktif. Bentuk konduktif dari EB disebut dengan emeraldine salt (ES) yang berwarna hijau. Dengan penambahan basa (NH

4 OH) sifat konduktif dari ES

dapat diubah kembali menjadi EB yang bersifat isolatif dan berwarna biru (Maddu et al ., 2008).

2.5 Molecularly Imprinted Polymer (MIP)

MIP merupakan polimer terikat silang dengan bagian pengikatan yang spesifik untuk analit tertentu. Bagian pengikatan ini dibuat dengan mereaksikan monomer dan agen pengikat silang (cross linker) dengan molekul target yang dinamakan template. Setelah polimerisasi, template ini dihilangkan dari polimer.

Pada tahap ini terbentuk polimer yang memiliki ukuran, bentuk dan fungsional yang sama dengan molekul analit (Masque et al., 2001).

Proses pembuatan MIP ini melalui 3 tahapan, yaitu pembentukan ikatan kovalen konjugasi atau adisi non kovalen antara monomer fungsional dan molekul

template , polimerisasi monomer dan template, dan penghilangan template dari

monomer. Reaksi umum pembentukan MIP dijelaskan dengan skema Gambar 2.3

Gambar 2.5 Skema ilustrasi dari pembentukan molecular imprinting (Masque et

al ., 2001)

Pembuatan MIP dapat dilakukan dengan dua pendekatan metode yaitu metode kovalen dan non kovalen. Pada metode kovalen, sebelum polimerisasi, monomer fungsional dan template terikat satu sama lain melalui ikatan kovalen. Setelah polimerisasi, ikatan kovalen dipecah dan template dihilangkan dari polimer. Pada teknik non kovalen, interaksi non kovalen digunakan untuk menghubungkan monomer fungsional dengan template. Hal ini dapat dengan mudah diperoleh dengan cara mencampurkan monomer, cross linker dan template secara langsung pada proses polimerisasi. Setelah terjadi polimerisasi, template dihilangkan melalui ekstraksi menggunakan pelarut yang sesuai. Interaksi yang terjadi antara monomer dan template berupa ikatan non kovalen (Komiyama et

al. , 2003).

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Tempat dan Waktu Penelitian

Penelitian ini dilaksanakan di laboratorium kimia analitik, laboratorium Instrumentasi Kimia Universitas Airlangga dan Laboratorium Bersama Universitas Negeri Surabaya pada bulan Januari sampai Juni 2012.

3.2 Bahan Penelitian

Bahan yang digunakan pada penelitian ini adalah kreatin, anilin, ammonium peroksodisulfat, asam klorida, dan dimetilsulfoksida (DMSO). Semua bahan kimia berderajat kemurnian pro analisis. Air yang digunakan pada penelitian ini adalah akuabides.

3.3 Peralatan Penelitian

Peralatan yang digunakan pada penelitian ini adalah 797 voltammetry computrace (MVA system-1) yang dilengkapi wadah sampel, pengaduk magnetik, processor unit, PC, elektroda kerja HMD, elektroda pembanding Ag/AgCl, elektroda pembantu Pt, mikropipet, pH meter, serta peralatan gelas lainnya.

3.4 Diagram Alir Penelitian

Pembuatan larutan Pembuatan polianilin, NIP, dan MIP

Optimasi potensial akumulasi Optimasi waktu akumulasi

Penyiapan monomer dan inisiator

HMD-PANi

Uji kinerja elektroda Pembuatan kurva standar kreatin

HMD-MIP
HMD
Linieritas
Ketelitian

Uji validitas metode Karakterisasi dengan FTIR E = -1000 - 1000mv t = 60 detik

Sensitivitas
Limit deteksi
Akurasi t = 30 – 150 detik

3.5 Prosedur Penelitian

3.5.1 Pembuatan larutan kreatin

3.5.1.1 Pembuatan larutan induk kreatin 1000 ppm Sebanyak 0,1000 gram kreatin dilarutkan dengan air dalam gelas beker.

Setelah itu larutan dimasukkan ke dalam labu ukur 100 mL dan ditambah dengan air hingga tanda batas, kemudian larutan dikocok hingga homogen.

3.5.1.2 Pembuatan larutan kerja kreatin 10 ppm, 1 ppm, 30 ppb dan 5 ppb

Larutan kerja kreatin 10 ppm dibuat dengan cara memipet larutan induk kreatin 1000 ppm sebanyak 1,0 mL kemudian dimasukkan ke dalam labu ukur 100 mL dan ditambah dengan air hingga tanda batas, kemudian larutan dikocok hingga homogen.

Larutan kerja kreatin 1 ppm dibuat dengan cara memipet larutan kerja kreatin 10 ppm sebanyak 10,0 mL kemudian dimasukkan ke dalam labu ukur 100 mL dan ditambah dengan air hingga tanda batas, kemudian larutan dikocok hingga homogen.

Larutan kerja kreatin 30 ppb dibuat dengan cara memipet larutan kerja kreatin 1 ppm sebanyak 3 mL kemudian dipindahkan ke dalam labu ukur 100 mL dan ditambah dengan air hingga tanda batas, kemudian larutan dikocok hingga homogen. Larutan ini selalu dibuat baru.

Larutan kerja kreatin 5 ppb dibuat dengan cara memipet larutan kerja kreatin 1 ppm sebanyak 0,5 mL kemudian dipindahkan ke dalam labu ukur 100 mL dan ditambah dengan air hingga tanda batas, kemudian larutan dikocok hingga homogen. Larutan ini selalu dibuat baru.

3.5.2 Pembuatan polianilin (PANi), non imprinted polymer (NIP) dan

molecularly imprinted polymer (MIP)

NIP dibuat dengan mereaksikan kreatin sebagai molekul target, ammonium peroksodisulfat sebagai inisiator, dan anilin sebagai monomer dengan perbandingan mol 0,1:1:2 (Sreenivasan, 2007).

Sebanyak 0,4 mL anilin (Mr= 93,13) dalam 7,5 mL HCl 1 M ditambah dengan 0,0287 gram kreatin (Mr= 131,13), kemudian diaduk dengan pengaduk

magnetik pada suhu 40

C. Setelah itu ditambahkan 0,5000 gram ammonium peroksodisulfat (Mr= 228,18) yang dilarutkan dalam 5 ml air dengan tetap

dilakukan pengadukan. Larutan dibiarkan selama 12 jam pada suhu 25 C (Sreenivasan, 2007). Padatan yang terbentuk kemudian dicuci dengan HCl 1 M untuk menghilangkan ammonium peroksodisulfat dan anilin yang tidak bereaksi.

Padatan inilah yang dinamakan NIP.

Tahap selanjutnya adalah melakukan ekstraksi kreatin dari jaringan NIP melaui sentrifugasi dengan penambahan 10 mL air panas sebanyak 3 kali (Prasad

et al. , 2004). Polimer inilah yang disebut dengan MIP.

Prosedur pembuatan polimer anilin (PANi) sama dengan prosedur pembuatan NIP yaitu dengan menambahkan sebanyak 0,4 mL anilin dalam 7,5 mL HCl 1 M, tanpa penambahan kreatin kemudian diaduk dengan pengaduk

magnetik pada suhu 40

C. Setelah itu ditambahkan 0,5000 gram ammonium peroksodisulfat yang dilarutkan dalam 5 ml air dengan tetap dilakukan

pengadukan. Larutan dibiarkan selama 12 jam pada suhu 25 C (Sreenivasan, 2007). Padatan yang terbentuk kemudian dicuci dengan HCl 1 M untuk menghilangkan ammonium peroksodisulfat dan anilin yang tidak bereaksi. NIP, o o

MIP dan PANi yang terbentuk dikeringkan pada hotplate pada suhu 60 C – 70 C kemudian masing-masing dianalisis dengan FTIR.

3.5.3 Optimasi potensial akumulasi kreatin menggunakan elektroda HMD

Optimasi potensial kreatin dilakukan menggunakan 20 mL larutan kreatin 30 ppb pada waktu 60 detik sedangkan potensial yang digunakan divariasi dari -1 V sampai dengan 1 V dengan interval 0,1 V menggunakan elektroda pembanding Ag/AgCl, kemudian dibuat kurva hubungan antara potensial akumulasi dan arus.

3.5.4 Optimasi waktu akumulasi kreatin menggunakan elektroda HMD

Elektroda HMD selanjutnya diujicobakan untuk menganalisis 20 mL larutan kreatin 30 ppb. Dilakukan optimasi waktu akumulasi kreatin pada elektroda kerja HMD menggunakan elektroda pembanding Ag/AgCl. Potensial yang digunakan adalah potensial akumulasi kreatin optimum yang telah dilakukan sebelumnya. Waktu akumulasi divariasi dari 30 detik - 150 detik dengan interval 30 detik, kemudian dibuat kurva hubungan antara waktu akumulasi dan arus.

3.5.5 Uji kinerja elektroda

Sebanyak 20 mL larutan kreatin 5 ppb dianalisis dengan menggunakan elektroda HMD, HMD-PANi, HMD-NIP dan HMD-MIP kemudian dibandingkan potensial puncak dan respon arus yang terukur menggunakan masing-masing elektroda tersebut. Elektroda modifikasi HMD-MIP dibuat dengan cara menimbang 0,0050 gram MIP lalu dilarutkan ke dalam 50 mL DMSO. Larutan MIP dimasukkan dalam wadah sampel, kemudian dilakukan pelapisan MIP pada elektroda HMD selama 15 detik (Lakshmi et al., 2007) pada potensial akumulasi kreatin optimum. Elektroda yang terbentuk kemudian digunakan untuk menganalisis larutan kreatin 5 ppb dengan waktu akumulasi kreatin optimum. Dilakukan prosedur yang sama untuk elektroda HMD-NIP dan HMD-PANI.

3.5.6 Pembuatan kurva standar kreatin Larutan standar kreatin dibuat dengan konsentrasi 1, 2, 3, 4 dan 5 ppb.

Secara berturut-turut dipipet 100; 200; 300; 400; 500 µL larutan kreatin 1 ppm, kemudian masing-masing dimasukkan ke dalam labu ukur 100 mL. Ke dalam masing-masing larutan ditambah dengan air sampai tanda batas dan dikocok hingga homogen. Larutan standar kreatin tersebut dianalisis dengan menggunakan HMD-MIP dengan pengulangan 2 kali. Kemudian dibuat kurva hubungan antara konsentrasi kreatin dan arus yang terukur pada masing-masing larutan. Setelah itu dibuat regresi liniernya yang selanjutnya digunakan untuk uji validitas metode.

PENGEMBANGAN SENSOR VOLTAMMETRIK KREATIN MELALUI MODIFIKASI ELEKTRODA HANGING MERCURY DROP DENGAN