TAP.COM - EDISI JUNI 2011 VOLUME V NO. 1 - 2 ISSN 1979 ... - JURNAL UIN SGD 267 493 1 SM
Edisi Juni 2011 Volume V No. 1 - 2
ISSN 1979-8911
TEKNIK IMOBILISASI ADSORPSI DAN ENTRAPMENT FILM NATA DE
COCO-BENEDICT UNTUK DETEKSI KADAR GULA DALAM URIN
Meyliana Wulandari
Abstract
Person with Diabetes Mellitus (DM) usually have high level of sugar in his blood. He also has
trouble on glucose transportation in his kidneys, so his urine has high glucose concentration. It
was synthesized of chemical sensor based on Benedict to measure glucose level. Cellulose from
nata de coco is used as supporting material for Benedict immobilization. The characteristics of
sensor are determined through sensor leaching, linear range, limit of detection, reproducibility,
and sensitivity by reflectance spectrophotometry. The parameter which needs to be optimal at
adsorption method is Benedict concentration and the time of dipping. While at entrapment method
optimation is rasio of cellulose mass: Benedict volume and Benedict concentration. The optimal
result of maximum wavelength of Benedict cellulose sensor with both methods is 541.57 nm.
Optimum condition of dipping time is 40 minutes. Rasio of cellulose: with Benedict volume
optimum at 1: 3, with optimal concentration of Benedict is 0.2682 M at adsorption method and
0.4470 M at entrapment method. The amounts of leaching at entrapment method is smaller than
amounts at adsorption method. Sensor characteristics with adsorption method are better than with
entrapment method. The result of glucose level measurement at urine which uses adsorption
method and entrapment sensor has small differences with level of glucose data which uses NelsonSomogyi standard method. So, adsorption is method of Benedict cellulose sensor which is more
accurate for determining glucose level in urine.
karena
A. Pendahuluan
itu
diperlukan
suatu
metode
Diabetes Mellitus (“penyakit gula”)
mengukur kadar glukosa dalam urin yang
adalah suatu penyakit metabolisme yang
bisa digunakan setiap saat dan oleh semua
disebabkan
orang.
kurangnya
insulin
atau
Salah
satunya
menggunakan
terhambatnya sekresi insulin. Menurut
imobilisasi reagen ke material pendukung
WHO tahun 2000, jumlah penderita
padat.
diabetes diseluruh dunia mencapai 120
Imobilisasi
Benedict
ke
dalam
juta orang, pada tahun 2025 diperkirakan
material pendukung berupa selulosa nata
jumlahnya akan meningkat hingga 300
dilakukan secara adsorpsi dan entrapment.
juta orang, peningkatan ini terutama
Pada metode adsorpsi akan dilakukan
terjadi di benua Asia, Afrika dan Amerika
optimasi konsentrasi Benedict dan lama
Selatan
pencelupan
(Hernawati,
2005).
Penderita
selulosa
nata
ke
dalam
Diabetes Mellitus mengalami gangguan
Benedict sehingga dimungkinkan akan
transport glukosa di ginjal, dimana urin
mempengaruhi jumlah Benedict
mengandung glukosa dengan konsentrasi
teradsorp dalam selulosa nata. Sedangkan
tinggi (Koolman dan Rohm, 2001). Oleh
pada metode entrapment akan dilakukan
65
yang
Edisi Juni 2011 Volume V No. 1 - 2
optimasi
konsentrasi
Benedict
ISSN 1979-8911
viskositasnya
dan
rendah.
Disamping
perbandingan massa selulosa nata dengan
mempunyai
volume
bisa
mempunyai kelemahan antara lain urin
memaksimalkan jumlah Benedict yang
cepat mengalami kerusakan bila tidak
berhasil dientrapment dalam selulosa nata.
segera dilakukan analisa dan kadar gula
Sensor
kondisi
dalam urin tergantung pada kondisi tubuh
optimum digunakan untuk membuat kurva
seseorang (Thomas, 1984). Oleh karena
kalibrasi
itu untuk membuktikan keakuratan hasil
Benedict
yang
sehingga
berada
glukosa
dalam
dan
selanjutnya
urin
juga
pengukuran kadar glukosa dalam sampel
dilakukan karakterisasi.
urin, maka dilakukan uji korelasi kadar
Karakterisasi sensor selulosa nataBenedict
kelebihan,
diperoleh
gula dalam urin dengan metode standar
berdasarkan
Nelson-Somogyi.
pengukuran sinar yang direfleksikan oleh
analit yang ditangkap oleh detektor dalam
spektrometer
reflektan.
Berdasarkan
B. Metode Penelitian
1. Alat dan Bahan
karakteristik sensor, dalam penelitian ini
akan
dipelajari
reprodusibilitas,
linier
limit
deteksi,
Alat
range,
penelitian
dan
yang
ini
digunakan
antara
lain
dalam
penyaring
sensitivitas (Miller dan Miller, 1983).
buchner, pompa vakum, beaker gelas,
Selain
sensor
gelas ukur, pipet mohr, pipet volum, pipet
selulosa nata-Benedict, dilakukan juga uji
tetes, labu ukur, labu erlenmeyer, gelas
leaching reagen Benedict dari selulosa
arloji, pengaduk, blender, nampan plastik,
nata untuk mengetahui jumlah Benedict
hot plate, stirer magnetik, mikrometer,
yang lepas menuju air pada metode
stop watch, neraca analitik, oven, pH
adsorpsi dan entrapment. Sensor yang
meter, spektrometer USB 2000 ”Ocean
telah dikarakterisasi digunakan untuk
Optic”, spektrometer Genesys 5, dan
mengukur sampel.
kuvet. Bahan yang digunakan dalam
dipelajari
karakteristik
karena
penelitian ini adalah air kelapa, gula pasir,
mengandung lebih sedikit interferensi
amonium sulfat (NH4)2SO4 padat, bakteri
dibandingkan dengan darah sehingga tidak
Acetobacter xylinum, asam cuka pasaran,
dibutuhkan metode pemisahan untuk bisa
natrium hidroksida (NaOH) padat, kertas
mendeteksi semua analit. Selain itu, urin
saring nilon, natrium karbonat (Na2CO3)
lebih mudah bereaksi dengan sensor
padat,
selulosa
(C6H5Na3O7.2H2O) padat, tembaga (II)
Sampel
urin
digunakan
nata-Benedict
karena
66
trinatrium
sitrat
dihidrat
Edisi Juni 2011 Volume V No. 1 - 2
sulfat
(CuSO4.5H2O)
padat,
ISSN 1979-8911
Benedict yang digunakan antara lain:
glukosa
0,4470; 0,0894; 0,1788; 0,2682; 0,3576
(C6H12O6) anhidrat, aquades.
M. Selulosa nata-Benedict selanjutnya
2. Prosedur Penelitian
dikeringkan pada suhu 50ºC sampai
Membuat dan Memurnikan Nata de
Coco
molekul airnya hilang. Kondisi optimum
Media fermentasi dalam pembuatan
mencari kondisi optimum parameter yang
konsentrasi Benedict digunakan untuk
nata de coco terdiri dari air kelapa
kedua.
sebanyak 1 L dididihkan lalu ditambahkan
menggunakan lama pencelupan 10, 20, 30,
10 g gula pasir dan 5 g (NH4)2SO4.
40, 50 menit. Kondisi optimum kedua
Setelah dingin, pH media diatur sehingga
parameter digunakan untuk mengukur
mencapai 4 dengan menambahkan asam
analit.
cuka
pasaran
kemudian
Parameter
yang
kedua
ditambahkan
Pada metode entrapment, nata de
Acetobacter xylinum dan difermentasi
coco murni yang masih basah didegradasi
pada suhu ruang selama 10 hari. Bentuk
secara mekanik dengan blender selama 3
nata de coco hasil fermentasi berupa gel
jam. Selulosa nata hasil pemblenderan
selanjutnya dicuci dengan air mengalir
sebanyak 10 g direndam dan diaduk
selama 24 jam. Selanjutnya dicuci dengan
dengan larutan Benedict selama 24 jam
NaOH 2% selama 1 jam pada suhu 80-
(mendekati homogen). Kemudian selulosa
90ºC. Untuk menetralkan pH, nata de
nata-Benedict dicetak dengan set alat
coco direndam dalam asam cuka 2%
seperti gambar 1 dan dikeringkan pada
selama 1 jam dan terakhir dicuci kembali
suhu 50ºC. Parameter yang diamati adalah
dengan air.
konsentrasi Benedict dan perbandingan
Imobilisasi
Benedict
Secara
Adsorpsi dan Entrpment pada
Selulosa Nata
massa nata dengan volume Benedict.
Pada metode adsorpsi, nata de
antara lain: 0,4470; 0,0894; 0,1788;
coco yang telah dimurnikan selanjutnya
0,2682; 0,3576 M. Konsentrasi Benedict
diberi
mempunyai
dioptimasi sedangkan parameter lainnya
ketebalan yang sama dan dipotong-potong
dijaga konstan. Hasil optimum konsentrasi
dengan ukuran 1x2 cm. Membran selulosa
Benedict digunakan untuk menentukan
nata kemudian diadsorpsi ke dalam
kondisi optimum parameter berikutnya
larutan
variasi
yaitu perbandingan massa selulosa nata
Konsentrasi
dengan Benedict (1: 1, 1: 2, 1: 3, 1: 4, 1:
tekanan
sehingga
Benedict
konsentrasi
dengan
Benedict.
Konsentrasi Benedict yang digunakan
67
P
v
Edisi Juni 2011 Volume V No. 1 - 2
ISSN 1979-8911
5).
Penentuan Panjang Gelombang
Maksimum (λmaks)
Penentuan
maksimum
sensor
mengukur
intensitas
Benedict.
awal
adalah
selulosa
penentuan
maksimum,
natapanjang
sensor
yang
dibuat dari metode adsorpsi diperoleh dari
sensor dengan salah satu konsentrasi
Benedict
Uji Leaching Sensor Selulosa NataBenedict
Langkah
gelombang
ditentukan dengan
Untuk
gelombang
Gambar 1. Sistem pencetakan
membran.
panjang
dan
lama
pencelupan.
Sedangkan λmaks sensor yang dibuat dari
metode entrapment
membuat
diperoleh dengan
kurva kalibrasi Benedict dari larutan
salah satu konsentrasi Benedict
induk
perbandingan
dan
dilakukan
pengenceran
massa
nata:
dan
volume
sehingga absorban yang terukur dengan
Benedict. Panjang gelombang dengan
spektroskopi uv-visibel mendekati nol.
intensitas tertinggi dipilih sebagai panjang
Masing-masing
kedua
gelombang maksimum sensor. Penentuan
metode (adsorpsi dan entrapment) yang
panjang gelombang maksimum untuk
berukuran 1x2 cm direndam dalam 10 mL
pembuatan kurva kalibrasi sensor-glukosa
air selama 5 detik. Kemudian sisa air
sama
rendaman diukur pada panjang gelombang
gelombang
maksimum Benedict, sisa air rendaman
Intensitas selulosa nata-Benedict yang
berfungsi sebagai jumlah Benedict yang
telah direaksikan dengan salah satu
leaching.
konsentrasi glukosa diukur menggunakan
%leaching
membran
dari
dengan
penentuan
maksimum
panjang
sensor
diatas.
spektrometer 2000. Proses pengukurannya
Benedictyang leaching(g)
100%
Benedictyang berhasil terimobilisasi (g)
dilakukan pada panjang gelombang 400
Pencelupan Sensor ke dalam
Larutan Glukosa Standard
800 nm.
Membran selulosa nata-Benedict
dalam kondisi optimum metode adsorpsi
Konsentrasi Benedict optimum akan
dan entrapment dicelupkan selama 5 detik
ke
dalam
larutan
glukosa
Penentuan Konsentrasi Benedict
Optimum Metode Adsorpsi dan
Entrapment
ditentukan berdasarkan data scanning
standard
intensitas sensor selulosa nata-Benedict
kemudian dipanaskan pada suhu 90ºC
dengan
selama 2 menit.
68
variasi
konsentrasi
Benedict.
Edisi Juni 2011 Volume V No. 1 - 2
ISSN 1979-8911
Konsentrasi Benedict yang digunakan
konsentrasi Benedict dan lama pencelupan
yaitu 0,4470; 0,0894; 0,1788; 0,2682 dan
optimum pada metode adsorpsi serta
0,3576 M. Kondisi optimum ditandai
konsentrasi Benedict dan perbandingan
dengan intensitas tertinggi dari sensor.
volume nata: volume Benedict optimum
pada metode entrapment. Pengukuran ini
Penentuan Lama Pencelupan
Optimum Metode Adsorpsi
Penentuan
optimum
Lama
ditentukan
dilakukan
pencelupan
pada
panjang
gelombang
maksimum sensor yang telah direaksikan
menggunakan
dengan glukosa. Variasi larutan glukosa
konsentrasi Benedict yang telah optimum
standard yang digunakan mulai 0; 1000;
dan variasi lama pencelupan. Variasi lama
2000; 3000; 4000; dan 5000 ppm. Kurva
pencelupan kedalam selulosa nata yang
kalibrasi
digunakan antara lain 10, 20, 30, 40, dan
dibuat
konsentrasi
50 menit. Kondisi optimum ditandai
dengan
larutan
mengalurkan
glukosa
standard
terhadap sensor selulosa nata-Benedict
dengan intensitas tertinggi dari sensor.
sebagai sumbu x terhadap intensitas
produk yang dihasilkan sebagai sumbu y.
Penentuan Perbandingan Massa
Selulosa Nata: Volume Benedict
Optimum Metode Entrapment
massa
Karakteristik Sensor Selulosa NataBenedict Secara Spektroskopi
selulosa nata: volume Benedict optimum
Daerah linier diperoleh dari kurva
Penentuan
ditentukan
perbandingan
menggunakan
kalibrasi
variasi
yaitu
persamaan
regresi,
konsentrasi Benedict yang telah optimum
koefisien regresi menunjukkan banyaknya
dan variasi perbandingan massa selulosa
perubahan intensitas yang dipengaruhi
nata:
oleh perubahan konsentrasi analit dan
volume
Benedict.
Variasi
sisanya merupakan faktor pengganggu.
perbandingan massa selulosa nata: volume
Limit
Benedict yang digunakan antara lain 1: 1,
Deteksi
diperoleh
dari
1: 2, 1: 3, 1: 4, 1: 5. Kondisi optimum
standard deviasi kurva kalibrasi (SB) dan
ditandai dengan intensitas tertinggi dari
dimasukkan ke persamaaan YLOD = yB –
sensor.
3SB
lalu
persamaan
Pembuatan Kurva Kalibrasi
Pengukuran
larutan
dilakukan
pada
x
c YLOD
m
ke dalam
(Calcutt
dan
Boddy, 1983). Hasil perhitungan tersebut
standard
menentukan berapa limit deteksi pada
glukosa terhadap sensor selulosa nataBenedict
memasukkannya
kondisi
69
Edisi Juni 2011 Volume V No. 1 - 2
ISSN 1979-8911
daerah konsentrasi glukosa standard 0;
C. Hasil Dan Pembahasan
1000; 2000; 3000; 4000; dan 5000 ppm.
Sensor Selulosa Nata-Benedict
Sensitivitas sensor selulosa nata-
Imobilisasi
adsorpsi
dan
Benedict diperoleh dari slope grafik (m)
entrapment reagen Benedict ke selulosa
intensitas terhadap variasi konsentrasi
nata menghasilkan ikatan fisik yang
glukosa. Semakin besar harga gradien
kemungkinan
grafik maka semakin baik sensitivitas
disebabkan oleh gaya van der Waals
sensor
nata-Benedict.
antara selulosa dengan Benedict. Ikatan
Reprodusibilitas membran selulosa nata-
yang disebabkan oleh gaya van der Waals
Benedict yang digunakan sebagai sensor
merupakan ikatan yang lebih lemah dari
optik untuk mendeteksi glukosa diperoleh
ikatan kovalen dan ikatan ionik yang tidak
dari rumus koefisien variasi (Kv).
mempunyai arah yang teratur, ikatan ini
selulosa
berupa
ikatan
yang
menyebabkan molekul Benedict dengan
Pengukuran Sampel
selulosa
dapat
mengelompok
(Syarifuddin, 1994).
Sampel urin diambil dari penderita
Kompleks
Diabetes Mellitus. Sampel diukur kadar
Cu-sitrat
yang
glukosanya dengan menggunakan sensor
direaksikan dengan glukosa mengalami
selulosa
nata-Benedict
yang
telah
reaksi transfer elektron. Reaksi ini terbagi
optimum
menggunakan
dua
metode
menjadi dua: inner sphere dan outer
Hasil
sphere. Jika yang terjadi adalah reaksi
pengukuran sampel urin dengan sensor
inner sphere maka elektron membutuhkan
dibandingkan dengan metode yang lebih
ligan
akurat yaitu metode Nelson-Somogyi
perpindahannya, sedangkan jika Benedict
berdasarkan uji t. Dalam uji ini digunakan
bereaksi dengan glukosa melalui reaksi
HO (hipotesa 0) = tidak ada beda yang
outer
sphere
maka
elektron
signifikan dan H1 (hipotesa 1) = ada
membutuhkan
ligan
yang
perbedaan
agar
bertindak sebagai jembatan (Handerson,
dihasilkan sensor yang baik maka t hitung
1993). Mekanisme yang terjadi antara
< t tabel, artinya menerima HO dan
Benedict
(adsorpsi
dan
yang
entrapment).
signifikan,
menolak H1.
70
jembatan
untuk
dengan
proses
tidak
mampu
glukosa:
Edisi Juni 2011 Volume V No. 1 - 2
ISSN 1979-8911
H2O+
O C OO CH2
O C C OH
H C H
O C O
-
2+
-
Cu
H2O+
O
H
HO
H
O
C O
CH OC C O
CH
C O-
e- dari glukosa mengalami reaksi outer
sphere
Gambar 2. Mekanisme reaksi outer sphere.
O C OO CH2
O C C OH
H C H
O C O
H2O+
Cu
2+
H2O+
-
O
H
HO
H
O
C O
CH O C C O
CH
C O-
e- dari glukosa mengalami reaksi inner sphere
Gambar 3. Mekanisme reaksi inner sphere.
glukosa
Berdasarkan gambar 2 dan 3, Ion
Cu2+ bertindak sebagai logam pusat, sitrat
teroksidasi
menjadi
asam
glukonat (Handerson, 1993).
(C6H5O73- atau C3H5O(COO)33-) sebagai
Jadi dalam reaksi reduksi oksidasi
ligan sedangkan H2O sebagai pelarut
senyawa
kompleks,
antara
reduktor
Benedict. Mekanisme yang terjadi adalah
dengan oksidator (antara nukleofil dengan
sebagai berikut: elektron dari glukosa
logam pusat) tidak harus bertemu secara
memasuki logam pusat melalui ligan
langsung.
jembatan berupa sitrat atau ligan jembatan
lain
berupa
H2O
yang
merupakan
mekanisme inner sphere (Gambar 3). Jika
mekanisme yang terjadi berupa outer
sphere (Gambar 2) maka kemungkinan
Gambar 4. Karakter fisik selulosa nataBenedict sebelum (a) dan sesudah
bereaksi dengan glukosa (b).
terjadi tunnelling (loncatan) elektron dari
glukosa menuju logam pusat sehingga
Cu2+ memperoleh 1 elektron dari glukosa
Jumlah Benedict yang lepas pada
berubah menjadi Cu+ dalam bentuk Cu2O
metode entrapment lebih kecil daripada
Cu2+
adsorpsi karena Benedict dijebak dalam
mengalami reduksi menjadi Cu+ karena
selulosa sedangkan pada metode adsorpsi,
yang
berwarna
kecoklatan.
Benedict hanya diserap oleh pori selulosa
diberi 1 elektron dari glukosa, sedangkan
nata.
71
Untuk
meminimalkan
proses
Edisi Juni 2011 Volume V No. 1 - 2
ISSN 1979-8911
leaching sensor selulosa nata-Benedict
yang dicelupkan ke dalam analit maka
proses pencelupannya hanya diperlukan
Gambar 5. Panjang gelombang
maksimum selulosa nata-Benedict
secara adsorpsi dan entrapment.
waktu beberapa detik.
Tabel 1. Persentase leaching selulosa
nata-Benedict
Metode Imobilisasi
% Leaching
Adsorpsi
14,7%
Entrapment
0,40%
Berdasarkan gambar 5 diperoleh
panjang gelombang maksimum selulosa
nata-Benedict dengan metode adsorpsi
dan entrapment
Panjang gelombang Maksimum Selulosa
Nata-Benedict
artinya
pada
maksimum
sebesar
541,57
selulosa
541,57 nm,
terjadi
refleksi
nata-Benedict.
122
rata-rata intensitas
120
118
116
114
112
110
108
106
400
450
500
55 0
600
65 0
700
75 0
800
Konsentrasi Benedict Optimum Metode Adsorpsi dan Entrapment
p anjang gelombang (nm)
123.5
123
Intensitas
122.5
122
121.5
121
120.5
120
119.5
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
0.4
0.45
0.5
[Benedict ]
Gambar 6. Hubungan konsentrasi Benedict dengan intensitas pada metode adsorpsi.
Semakin besar konsentrasi Benedict
selulosa
nata
masih
terjadi.
Pada
yang teradsorp ke dalam selulosa nata
konsentrasi 0,2682 M, 0,3576 M dan
maka intensitas sinar yang direfleksikan
0,4470 M intensitasnya naik secara tidak
semakin besar. Gambar 6 menunjukkan
signifikan sehingga dipilih 0,2682 M
0,0894 M memiliki intensitas paling
sebagai konsentrasi Benedict optimum
rendah karena masih banyak ruang kosong
metode
dalam pori selulosa nata yang belum terisi
pengukuran optimasi lama pencelupan
oleh Benedict. Dari konsentrasi 0,0894 M
selulosa nata ke Benedict digunakan
sampai 0,2682 M intensitasnya meningkat
0,4470 M sehingga diharapkan akan
karena proses adsorpsi Benedict oleh
dihasilkan intensitas yang lebih besar.
72
adsorpsi.
Sedangkan
pada
Edisi Juni 2011 Volume V No. 1 - 2
ISSN 1979-8911
122.6
122.4
Intensitas
122.2
122
121.8
121.6
121.4
121.2
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
0.4
0.45
0.5
[Benedict]
Gambar 7. Hubungan konsentrasi Benedict dan intensitas pada metode entrapment.
Optimasi
konsentrasi
dikarenakan semakin lama selulosa nata
Benedict
7)
dicelupkan ke dalam Benedict maka
menghasilkan kondisi optimum 0,4470 M.
semakin banyak Benedict yang menempel
Kenaikan
dari
ke dalam pori-pori selulosa nata. Pada
0,0894 M sampai 0,3557 M menyebabkan
lama pencelupan 40 menit intensitas
instensitas sensor naik. Dari konsentrasi
sensor selulosa nata-Benedict meningkat
0,3557 ke 0,4470 M intensitasnya naik
dan intensitas sensor turun pada lama
artinya terjadi proses penjebakan Benedict
pencelupan 50 menit. Lama pencelupan
ke pori-pori selulosa nata.
40 menit dipilih sebagai lama pencelupan
optimum karena Benedict mengisi seluruh
metode
entrapment
(Gambar
konsentrasi
Benedict
Lama Pencelupan Optimum Metode
Adsorpsi
Berdasarkan
gambar
8,
pori-pori selulosa nata. Lama pencelupan
selulosa nata ke dalam Benedict yang
lama
pencelupan 10 dan 20 menit menghasilkan
lebih
dari
40
menit
intensitas yang hampir sama dan intensitas
terlepasnya Benedict dari selulosa nata
sensor sedikit naik pada lama pencelupan
sehingga intensitasnya turun.
30 menit. Naiknya intensitas dari lama
10,
Intensitas
pencelupan
20
ke
30
menit
127
126.8
126.6
126.4
126.2
126
125.8
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Lama pencelupan (menit)
Gambar 8. Hubungan lama pencelupan dan intensitas.
73
menyebabkan
Edisi Juni 2011 Volume V No. 1 - 2
ISSN 1979-8911
Perbandingan Massa Selulosa Nata dengan Volume Benedict Optimum
115
Intensitas
114.5
114
113.5
113
112.5
0
1
2
3
4
5
Volume Benedict: Massa Nata
Gambar 9. Hubungan perbandingan volume Benedict: massa nata dan intensitas.
Gambar
intensitas
9
sensor
menunjukkan
bahwa
meningkat
yang relatif konstan karena selulosa sudah
dari
jenuh oleh Benedict.
perbandingan 1: 1 ke 1: 2 karena masih
banyak ruang kosong dalam selulosa nata
Panjang Gelombang Maksimum
Selulosa
Nata-Benedict
yang
Direaksikan dengan Glukosa
yang belum terisi oleh Benedict. Bila
Berdasarkan gambar 10 panjang
dilakukan penambahan Benedict masih
gelombang
memungkinkan Benedict untuk terjebak
dalam
selulosa.
Perbandingan
1:
maksimum
sensor-glukosa
yang diperoleh melalui metode adsorpsi
3
dan entrapment sama yaitu 625,64 nm.
memiliki intensitas yang paling besar dan
Jadi pada panjang gelombang 625,64 nm
relatif konstan pada volume Benedict
saat terjadi refleksi maksimum sensor-
yang lebih besar. Perbandingan yang lebih
glukosa.
besar dari 1: 3 intensitas yang dihasilkan
intensitas rata-rata
105
103
10 1
99
400
450
500
550
600
6 50
700
750
800
Panjang Gelombang (nm)
Gambar 10. Panjang gelombang maksimum sensor-glukosa secara adsorpsi dan
entrapment.
Karakteristik Sensor Selulosa Nata-Benedict Terhadap Glukosa
74
Edisi Juni 2011 Volume V No. 1 - 2
ISSN 1979-8911
133.00
y = -0.001x + 131.68
R2 = 0.9895
132.00
Intensitas
131.00
130.00
129.00
128.00
127.00
126.00
0
1000
2000
3000
4000
5000
[Glukosa] Standard (ppm)
Gambar 11. Kurva kalibrasi metode adsorpsi.
132.00
y = -0.0009x + 131.41
R2 = 0.9795
Intensitas
131.00
130.00
129.00
128.00
127.00
126.00
0
1000
2000
3000
4000
5000
[Glukosa] Standard (ppm)
Gambar 12. Kurva kalibrasi metode entrapment.
Intensitas yang terukur pada kurva
sinyal
produk
yang
direfleksikan.
kalibrasi merupakan intensitas produk
Semakin tinggi konsentrasi glukosa maka
Cu2O. Sesuai reaksi:
semakin
(C6H5O10)n-
rendah
intensitas
yang
direfleksikan karena produk Cu2O yang
2Cu{C3H5O(COO)3}H2O (s)+ C6H12O6
dihasilkan
makin
(aq) → Cu2O (s) + nC6H11O7 (aq)
intensitas
disebabkan
Gambar 11 dan 12 menunjukkan
merefleksikan
bahwa intensitas selulosa nata-Benedict
besar.
sinar
Menurunnya
sensor
yang
dihalangi
oleh
terbentuknya endapan Cu2O.
pada kondisi optimum kedua metode
Koefisien
regresi
berdasarkan
diukur pada panjang gelombang 625,64
gambar 11 dan 12 sebesar 0,9895 untuk
nm menurun sesuai dengan kenaikan
metode adsorpsi dan metode entrapment
konsentrasi glukosa. Hubungan linier ini
0,9795,
menunjukkan
konsentrasi
perubahan intensitas dipengaruhi oleh
berbanding terbalik dengan intensitas
perubahan konsentrasi glukosa standard,
bahwa
75
artinya
±99%
dan
±98%
Edisi Juni 2011 Volume V No. 1 - 2
ISSN 1979-8911
sedangkan ±1% dan ±2% dipengaruhi
pengukuran, berarti data tersebut semakin
faktor lain. Koefisien regresi metode
tidak seragam.
entrapment
metode
lebih
adsorpsi
homogennya
kecil
dibandingkan
disebabkan
sensor
dengan
Sensitivitas
perubahan sinyal tiap unit perubahan
metode
konsentrasi analit. Sensitivitas sensor
selulosa
deteksi
suatu
rasio
kurang
entrapment.
Limit
merupakan
nata-Benedict
ini
diperoleh
metode
berdasarkan slope dari kurva kalibrasi
pengukuran adalah konsentrasi terkecil
dengan range 0-5000 ppm pada gambar 11
dari analit yang dapat diukur oleh alat
dan 12. Sensitivitas metode adsorpsi
dengan baik. Semakin kecil konsentrasi
sebesar 0,001 dan 0,0009 pada metode
yang bisa dideteksi maka semakin baik
entrapment, artinya tiap satu satuan
karakteristik sensor tersebut. Berdasarkan
perubahan konsentrasi akan menghasilkan
kurva kalibrasi metode adsorpsi dan
perubahan intensitas sebesar 0,001 dan
perhitungan limit deteksi diperoleh limit
0,0009. Semakin kecil harga sensitivitas
deteksi metode adsorpsi pada daerah
berarti semakin
konsentrasi 0-5000 ppm adalah 780 ppm
Pengukuran dengan metode entrapment
dan berdasarkan kurva kalibrasi metode
lebih
entrapment, limit deteksinya 911,11 ppm.
adsorpsi
Jadi konsentrasi terkecil yang bisa diukur
Benedict untuk bereaksi dengan analit
oleh alat adalah 780 ppm dan 911,11 ppm.
lebih besar sehingga setiap perubahan
Limit deteksi metode entrapment
konsentrasi dari zat yang dianalisis dapat
lebih besar dari limit deteksi metode
sensitiv
sensitif
metode
itu.
dibandingkan
metode
efektivitas
reagen
karena
dideteksi.
adsorpsi, artinya kepresisian pengukuran
Reprodusibilitas merupakan suatu
menggunakan metode adsorpsi lebih besar
metode pengulangan yang dilakukan agar
daripada
entrapment.
dikarenakan
standard
Hal
tersebut
dihasilkan limit antar pengukuran sekecil
deviasi
metode
mungkin atau data yang dihasilkan harus
entrapment lebih besar. Standard deviasi
presisi.
(simpangan baku) adalah ukuran statistik
memberikan nilai 95% setiap satu kali
yang
keadaan
pengulangan atau lebih yang berbeda.
pengukuran.
Reprodusibilitas yang dinyatakan dengan
menggambarkan
keseragaman
data
hasil
Semakin besar simpangan baku yang
KV
dimiliki
tingkat
sekumpulan
data
hasil
Diharapkan
(Koefisien
76
Variasi)
kesalahan
pengulangan.
hasil pengukuran
KV
menunjukkan
pengukuran
hasil
dari
akibat
metode
Edisi Juni 2011 Volume V No. 1 - 2
ISSN 1979-8911
adsorpsi adalah 0,2013% dan metode
metode Nelson-Somogyi, diperoleh hasil t
entrapment 0,2295%. Hal tersebut berarti
hitung < t tabel. Hal itu berarti Ho
dalam
diterima,
100x
pengukuran
dilakukan
yang
menunjukkan
bahwa
kesalahan 0,2013 kali dan 0,2295 kali.
pengukuran menggunakan sensor selulosa
Reprodusibilitas metode entrapment lebih
nata-Benedict
besar
perbedaan yang signifikan) dengan hasil
dari
metode
adsorpsi
karena
bersesuaian
standard deviasi metode entrapment lebih
pengukuran
besar. Jadi tingkat kesalahan pengukuran
Nelson-Somogyi.
akibat
pengulangan
entrapment
dengan
lebih besar
(tidak
menggunakan
ada
metode
metode
menyebabkan
D. Kesimpulan
Pada penelitian ini telah berhasil
tingkat kepresisiannya kecil.
disintesis sensor kimia berbasis reagen
Benedict untuk mengukur kadar glukosa
Pengukuran Sampel Urin
digunakan
dalam urin. Selulosa digunakan sebagai
diambil dari Rumah Sakit, sampel diukur
material pendukung untuk imobilisasi
kadar glukosanya menggunakan sensor
Benedict
dalam kondisi optimum metode adsorpsi
adsorpsi dan entrapment. Karakteristik
dan entrapment kemudian dibandingkan
sensor
dengan
spektrofotometri reflektan antara lain uji
Sampel
urin
kadar
yang
glukosa
dalam
urin
dengan
metode
imobilisasi
ditentukan
penderita diabetes dengan reagen Nelson-
leaching,
Somogyi. Hasil pengukuran kadar glukosa
reprodusibilitas dan sensitivitas. Jumlah
dapat dilihat pada tabel 2.
Benedict yang lepas (leaching) dengan
Entrapment
(ppm)
4964,29
4892,86
4857,14
4750,00
4571,43
4881,07
4484,29
4444,29
4325,36
4087,14
limit
deteksi,
lama pencelupan 5 detik pada metode
Tabel 2. Kadar glukosa dalam sampel
urin dan standar Nelson-Somogyi
Adsorpsi
(ppm)
linier range,
melalui
entrapment (0,40%) lebih kecil daripada
Reagen
Nelson
(ppm)
5060,36
4967,50
4952,14
4921,07
4364,64
adsorpsi
(14,7%).
Kondisi
optimum
metode adsorpsi: konsentrasi Benedict
optimum 0,2682 M dan lama pencelupan
optimum
gelombang
40
menit
maksimum
pada
panjang
541,57
nm.
hasil
Kondisi optimum metode entrapment:
perhitungan dengan uji t sensor selulosa
konsentrasi Benedict optimum 0,447 M
nata-Benedict
dan
dan perbandingan massa selulosa nata
entrapment yang dibandingkan dengan
dengan volume Benedict optimum 1: 3.
Berdasarkan tabel 2 dan
metode
adsorpsi
77
Edisi Juni 2011 Volume V No. 1 - 2
ISSN 1979-8911
Hasil karakterisasi sensor selulosa nataBenedict
terhadap
glukosa:
Handerson, A. Richard. 1993. The
Mechanism of Reactions Transition
Metal Sites. New York: Oxford
University Press.
koefisien
regresi sebesar 0,9895, limit deteksi
sebesar 780 ppm, sensitivitas sebesar
0,001, reprodusibilitas sebesar 0,2013%
Koch, Bernd. 2004. The Role of Urine
Glucose Testing in the Management
of Diabetes Mellitus. Canadian
Journal of Diabetes. 28 (1): 238245.
Koolman, J. & Rohm, K. H. 2001. Atlas
Berwarna dan Teks Biokimia.
Terjemahan Dr. Rer. physol dan dr.
Septelia Inawati Wanandi. Jakarta:
Penerbit Hipokrates.
Miller, J. C. dan J. N. Miller. 1993.
Statistics for Analytical Chemistry.
England: Ellis Horward, PTR,
Prentice Hall.
Syarifuddin, N. 1994. Ikatan Kimia.
Jogjakarta: Gadjah Mada University
Press.
Thomas, L. 1984. Labor und Diagnose:
Medizinische
Verlagsgesellchaff
Marburg/Lahn.
pada metode adsorpsi. Pada metode
entrapment koefisien regresinya 0,9795,
limit
deteksi
sensitivitas
sebesar
911,11
sebesar
ppm,
0,0009,
reprodusibilitas sebesar 0,2295%. Hasil
pengukuran kadar
gula sampel
urin
menggunakan sensor metode adsorpsi dan
entrapment bersesuaian dengan data kadar
gula menggunakan reagen Nelson.
E. Referensi
Caulcutt, R. dan R. Boddy. 1995.
Statistics for Analytical Chemist.
London: Chapman and Hall.
78
ISSN 1979-8911
TEKNIK IMOBILISASI ADSORPSI DAN ENTRAPMENT FILM NATA DE
COCO-BENEDICT UNTUK DETEKSI KADAR GULA DALAM URIN
Meyliana Wulandari
Abstract
Person with Diabetes Mellitus (DM) usually have high level of sugar in his blood. He also has
trouble on glucose transportation in his kidneys, so his urine has high glucose concentration. It
was synthesized of chemical sensor based on Benedict to measure glucose level. Cellulose from
nata de coco is used as supporting material for Benedict immobilization. The characteristics of
sensor are determined through sensor leaching, linear range, limit of detection, reproducibility,
and sensitivity by reflectance spectrophotometry. The parameter which needs to be optimal at
adsorption method is Benedict concentration and the time of dipping. While at entrapment method
optimation is rasio of cellulose mass: Benedict volume and Benedict concentration. The optimal
result of maximum wavelength of Benedict cellulose sensor with both methods is 541.57 nm.
Optimum condition of dipping time is 40 minutes. Rasio of cellulose: with Benedict volume
optimum at 1: 3, with optimal concentration of Benedict is 0.2682 M at adsorption method and
0.4470 M at entrapment method. The amounts of leaching at entrapment method is smaller than
amounts at adsorption method. Sensor characteristics with adsorption method are better than with
entrapment method. The result of glucose level measurement at urine which uses adsorption
method and entrapment sensor has small differences with level of glucose data which uses NelsonSomogyi standard method. So, adsorption is method of Benedict cellulose sensor which is more
accurate for determining glucose level in urine.
karena
A. Pendahuluan
itu
diperlukan
suatu
metode
Diabetes Mellitus (“penyakit gula”)
mengukur kadar glukosa dalam urin yang
adalah suatu penyakit metabolisme yang
bisa digunakan setiap saat dan oleh semua
disebabkan
orang.
kurangnya
insulin
atau
Salah
satunya
menggunakan
terhambatnya sekresi insulin. Menurut
imobilisasi reagen ke material pendukung
WHO tahun 2000, jumlah penderita
padat.
diabetes diseluruh dunia mencapai 120
Imobilisasi
Benedict
ke
dalam
juta orang, pada tahun 2025 diperkirakan
material pendukung berupa selulosa nata
jumlahnya akan meningkat hingga 300
dilakukan secara adsorpsi dan entrapment.
juta orang, peningkatan ini terutama
Pada metode adsorpsi akan dilakukan
terjadi di benua Asia, Afrika dan Amerika
optimasi konsentrasi Benedict dan lama
Selatan
pencelupan
(Hernawati,
2005).
Penderita
selulosa
nata
ke
dalam
Diabetes Mellitus mengalami gangguan
Benedict sehingga dimungkinkan akan
transport glukosa di ginjal, dimana urin
mempengaruhi jumlah Benedict
mengandung glukosa dengan konsentrasi
teradsorp dalam selulosa nata. Sedangkan
tinggi (Koolman dan Rohm, 2001). Oleh
pada metode entrapment akan dilakukan
65
yang
Edisi Juni 2011 Volume V No. 1 - 2
optimasi
konsentrasi
Benedict
ISSN 1979-8911
viskositasnya
dan
rendah.
Disamping
perbandingan massa selulosa nata dengan
mempunyai
volume
bisa
mempunyai kelemahan antara lain urin
memaksimalkan jumlah Benedict yang
cepat mengalami kerusakan bila tidak
berhasil dientrapment dalam selulosa nata.
segera dilakukan analisa dan kadar gula
Sensor
kondisi
dalam urin tergantung pada kondisi tubuh
optimum digunakan untuk membuat kurva
seseorang (Thomas, 1984). Oleh karena
kalibrasi
itu untuk membuktikan keakuratan hasil
Benedict
yang
sehingga
berada
glukosa
dalam
dan
selanjutnya
urin
juga
pengukuran kadar glukosa dalam sampel
dilakukan karakterisasi.
urin, maka dilakukan uji korelasi kadar
Karakterisasi sensor selulosa nataBenedict
kelebihan,
diperoleh
gula dalam urin dengan metode standar
berdasarkan
Nelson-Somogyi.
pengukuran sinar yang direfleksikan oleh
analit yang ditangkap oleh detektor dalam
spektrometer
reflektan.
Berdasarkan
B. Metode Penelitian
1. Alat dan Bahan
karakteristik sensor, dalam penelitian ini
akan
dipelajari
reprodusibilitas,
linier
limit
deteksi,
Alat
range,
penelitian
dan
yang
ini
digunakan
antara
lain
dalam
penyaring
sensitivitas (Miller dan Miller, 1983).
buchner, pompa vakum, beaker gelas,
Selain
sensor
gelas ukur, pipet mohr, pipet volum, pipet
selulosa nata-Benedict, dilakukan juga uji
tetes, labu ukur, labu erlenmeyer, gelas
leaching reagen Benedict dari selulosa
arloji, pengaduk, blender, nampan plastik,
nata untuk mengetahui jumlah Benedict
hot plate, stirer magnetik, mikrometer,
yang lepas menuju air pada metode
stop watch, neraca analitik, oven, pH
adsorpsi dan entrapment. Sensor yang
meter, spektrometer USB 2000 ”Ocean
telah dikarakterisasi digunakan untuk
Optic”, spektrometer Genesys 5, dan
mengukur sampel.
kuvet. Bahan yang digunakan dalam
dipelajari
karakteristik
karena
penelitian ini adalah air kelapa, gula pasir,
mengandung lebih sedikit interferensi
amonium sulfat (NH4)2SO4 padat, bakteri
dibandingkan dengan darah sehingga tidak
Acetobacter xylinum, asam cuka pasaran,
dibutuhkan metode pemisahan untuk bisa
natrium hidroksida (NaOH) padat, kertas
mendeteksi semua analit. Selain itu, urin
saring nilon, natrium karbonat (Na2CO3)
lebih mudah bereaksi dengan sensor
padat,
selulosa
(C6H5Na3O7.2H2O) padat, tembaga (II)
Sampel
urin
digunakan
nata-Benedict
karena
66
trinatrium
sitrat
dihidrat
Edisi Juni 2011 Volume V No. 1 - 2
sulfat
(CuSO4.5H2O)
padat,
ISSN 1979-8911
Benedict yang digunakan antara lain:
glukosa
0,4470; 0,0894; 0,1788; 0,2682; 0,3576
(C6H12O6) anhidrat, aquades.
M. Selulosa nata-Benedict selanjutnya
2. Prosedur Penelitian
dikeringkan pada suhu 50ºC sampai
Membuat dan Memurnikan Nata de
Coco
molekul airnya hilang. Kondisi optimum
Media fermentasi dalam pembuatan
mencari kondisi optimum parameter yang
konsentrasi Benedict digunakan untuk
nata de coco terdiri dari air kelapa
kedua.
sebanyak 1 L dididihkan lalu ditambahkan
menggunakan lama pencelupan 10, 20, 30,
10 g gula pasir dan 5 g (NH4)2SO4.
40, 50 menit. Kondisi optimum kedua
Setelah dingin, pH media diatur sehingga
parameter digunakan untuk mengukur
mencapai 4 dengan menambahkan asam
analit.
cuka
pasaran
kemudian
Parameter
yang
kedua
ditambahkan
Pada metode entrapment, nata de
Acetobacter xylinum dan difermentasi
coco murni yang masih basah didegradasi
pada suhu ruang selama 10 hari. Bentuk
secara mekanik dengan blender selama 3
nata de coco hasil fermentasi berupa gel
jam. Selulosa nata hasil pemblenderan
selanjutnya dicuci dengan air mengalir
sebanyak 10 g direndam dan diaduk
selama 24 jam. Selanjutnya dicuci dengan
dengan larutan Benedict selama 24 jam
NaOH 2% selama 1 jam pada suhu 80-
(mendekati homogen). Kemudian selulosa
90ºC. Untuk menetralkan pH, nata de
nata-Benedict dicetak dengan set alat
coco direndam dalam asam cuka 2%
seperti gambar 1 dan dikeringkan pada
selama 1 jam dan terakhir dicuci kembali
suhu 50ºC. Parameter yang diamati adalah
dengan air.
konsentrasi Benedict dan perbandingan
Imobilisasi
Benedict
Secara
Adsorpsi dan Entrpment pada
Selulosa Nata
massa nata dengan volume Benedict.
Pada metode adsorpsi, nata de
antara lain: 0,4470; 0,0894; 0,1788;
coco yang telah dimurnikan selanjutnya
0,2682; 0,3576 M. Konsentrasi Benedict
diberi
mempunyai
dioptimasi sedangkan parameter lainnya
ketebalan yang sama dan dipotong-potong
dijaga konstan. Hasil optimum konsentrasi
dengan ukuran 1x2 cm. Membran selulosa
Benedict digunakan untuk menentukan
nata kemudian diadsorpsi ke dalam
kondisi optimum parameter berikutnya
larutan
variasi
yaitu perbandingan massa selulosa nata
Konsentrasi
dengan Benedict (1: 1, 1: 2, 1: 3, 1: 4, 1:
tekanan
sehingga
Benedict
konsentrasi
dengan
Benedict.
Konsentrasi Benedict yang digunakan
67
P
v
Edisi Juni 2011 Volume V No. 1 - 2
ISSN 1979-8911
5).
Penentuan Panjang Gelombang
Maksimum (λmaks)
Penentuan
maksimum
sensor
mengukur
intensitas
Benedict.
awal
adalah
selulosa
penentuan
maksimum,
natapanjang
sensor
yang
dibuat dari metode adsorpsi diperoleh dari
sensor dengan salah satu konsentrasi
Benedict
Uji Leaching Sensor Selulosa NataBenedict
Langkah
gelombang
ditentukan dengan
Untuk
gelombang
Gambar 1. Sistem pencetakan
membran.
panjang
dan
lama
pencelupan.
Sedangkan λmaks sensor yang dibuat dari
metode entrapment
membuat
diperoleh dengan
kurva kalibrasi Benedict dari larutan
salah satu konsentrasi Benedict
induk
perbandingan
dan
dilakukan
pengenceran
massa
nata:
dan
volume
sehingga absorban yang terukur dengan
Benedict. Panjang gelombang dengan
spektroskopi uv-visibel mendekati nol.
intensitas tertinggi dipilih sebagai panjang
Masing-masing
kedua
gelombang maksimum sensor. Penentuan
metode (adsorpsi dan entrapment) yang
panjang gelombang maksimum untuk
berukuran 1x2 cm direndam dalam 10 mL
pembuatan kurva kalibrasi sensor-glukosa
air selama 5 detik. Kemudian sisa air
sama
rendaman diukur pada panjang gelombang
gelombang
maksimum Benedict, sisa air rendaman
Intensitas selulosa nata-Benedict yang
berfungsi sebagai jumlah Benedict yang
telah direaksikan dengan salah satu
leaching.
konsentrasi glukosa diukur menggunakan
%leaching
membran
dari
dengan
penentuan
maksimum
panjang
sensor
diatas.
spektrometer 2000. Proses pengukurannya
Benedictyang leaching(g)
100%
Benedictyang berhasil terimobilisasi (g)
dilakukan pada panjang gelombang 400
Pencelupan Sensor ke dalam
Larutan Glukosa Standard
800 nm.
Membran selulosa nata-Benedict
dalam kondisi optimum metode adsorpsi
Konsentrasi Benedict optimum akan
dan entrapment dicelupkan selama 5 detik
ke
dalam
larutan
glukosa
Penentuan Konsentrasi Benedict
Optimum Metode Adsorpsi dan
Entrapment
ditentukan berdasarkan data scanning
standard
intensitas sensor selulosa nata-Benedict
kemudian dipanaskan pada suhu 90ºC
dengan
selama 2 menit.
68
variasi
konsentrasi
Benedict.
Edisi Juni 2011 Volume V No. 1 - 2
ISSN 1979-8911
Konsentrasi Benedict yang digunakan
konsentrasi Benedict dan lama pencelupan
yaitu 0,4470; 0,0894; 0,1788; 0,2682 dan
optimum pada metode adsorpsi serta
0,3576 M. Kondisi optimum ditandai
konsentrasi Benedict dan perbandingan
dengan intensitas tertinggi dari sensor.
volume nata: volume Benedict optimum
pada metode entrapment. Pengukuran ini
Penentuan Lama Pencelupan
Optimum Metode Adsorpsi
Penentuan
optimum
Lama
ditentukan
dilakukan
pencelupan
pada
panjang
gelombang
maksimum sensor yang telah direaksikan
menggunakan
dengan glukosa. Variasi larutan glukosa
konsentrasi Benedict yang telah optimum
standard yang digunakan mulai 0; 1000;
dan variasi lama pencelupan. Variasi lama
2000; 3000; 4000; dan 5000 ppm. Kurva
pencelupan kedalam selulosa nata yang
kalibrasi
digunakan antara lain 10, 20, 30, 40, dan
dibuat
konsentrasi
50 menit. Kondisi optimum ditandai
dengan
larutan
mengalurkan
glukosa
standard
terhadap sensor selulosa nata-Benedict
dengan intensitas tertinggi dari sensor.
sebagai sumbu x terhadap intensitas
produk yang dihasilkan sebagai sumbu y.
Penentuan Perbandingan Massa
Selulosa Nata: Volume Benedict
Optimum Metode Entrapment
massa
Karakteristik Sensor Selulosa NataBenedict Secara Spektroskopi
selulosa nata: volume Benedict optimum
Daerah linier diperoleh dari kurva
Penentuan
ditentukan
perbandingan
menggunakan
kalibrasi
variasi
yaitu
persamaan
regresi,
konsentrasi Benedict yang telah optimum
koefisien regresi menunjukkan banyaknya
dan variasi perbandingan massa selulosa
perubahan intensitas yang dipengaruhi
nata:
oleh perubahan konsentrasi analit dan
volume
Benedict.
Variasi
sisanya merupakan faktor pengganggu.
perbandingan massa selulosa nata: volume
Limit
Benedict yang digunakan antara lain 1: 1,
Deteksi
diperoleh
dari
1: 2, 1: 3, 1: 4, 1: 5. Kondisi optimum
standard deviasi kurva kalibrasi (SB) dan
ditandai dengan intensitas tertinggi dari
dimasukkan ke persamaaan YLOD = yB –
sensor.
3SB
lalu
persamaan
Pembuatan Kurva Kalibrasi
Pengukuran
larutan
dilakukan
pada
x
c YLOD
m
ke dalam
(Calcutt
dan
Boddy, 1983). Hasil perhitungan tersebut
standard
menentukan berapa limit deteksi pada
glukosa terhadap sensor selulosa nataBenedict
memasukkannya
kondisi
69
Edisi Juni 2011 Volume V No. 1 - 2
ISSN 1979-8911
daerah konsentrasi glukosa standard 0;
C. Hasil Dan Pembahasan
1000; 2000; 3000; 4000; dan 5000 ppm.
Sensor Selulosa Nata-Benedict
Sensitivitas sensor selulosa nata-
Imobilisasi
adsorpsi
dan
Benedict diperoleh dari slope grafik (m)
entrapment reagen Benedict ke selulosa
intensitas terhadap variasi konsentrasi
nata menghasilkan ikatan fisik yang
glukosa. Semakin besar harga gradien
kemungkinan
grafik maka semakin baik sensitivitas
disebabkan oleh gaya van der Waals
sensor
nata-Benedict.
antara selulosa dengan Benedict. Ikatan
Reprodusibilitas membran selulosa nata-
yang disebabkan oleh gaya van der Waals
Benedict yang digunakan sebagai sensor
merupakan ikatan yang lebih lemah dari
optik untuk mendeteksi glukosa diperoleh
ikatan kovalen dan ikatan ionik yang tidak
dari rumus koefisien variasi (Kv).
mempunyai arah yang teratur, ikatan ini
selulosa
berupa
ikatan
yang
menyebabkan molekul Benedict dengan
Pengukuran Sampel
selulosa
dapat
mengelompok
(Syarifuddin, 1994).
Sampel urin diambil dari penderita
Kompleks
Diabetes Mellitus. Sampel diukur kadar
Cu-sitrat
yang
glukosanya dengan menggunakan sensor
direaksikan dengan glukosa mengalami
selulosa
nata-Benedict
yang
telah
reaksi transfer elektron. Reaksi ini terbagi
optimum
menggunakan
dua
metode
menjadi dua: inner sphere dan outer
Hasil
sphere. Jika yang terjadi adalah reaksi
pengukuran sampel urin dengan sensor
inner sphere maka elektron membutuhkan
dibandingkan dengan metode yang lebih
ligan
akurat yaitu metode Nelson-Somogyi
perpindahannya, sedangkan jika Benedict
berdasarkan uji t. Dalam uji ini digunakan
bereaksi dengan glukosa melalui reaksi
HO (hipotesa 0) = tidak ada beda yang
outer
sphere
maka
elektron
signifikan dan H1 (hipotesa 1) = ada
membutuhkan
ligan
yang
perbedaan
agar
bertindak sebagai jembatan (Handerson,
dihasilkan sensor yang baik maka t hitung
1993). Mekanisme yang terjadi antara
< t tabel, artinya menerima HO dan
Benedict
(adsorpsi
dan
yang
entrapment).
signifikan,
menolak H1.
70
jembatan
untuk
dengan
proses
tidak
mampu
glukosa:
Edisi Juni 2011 Volume V No. 1 - 2
ISSN 1979-8911
H2O+
O C OO CH2
O C C OH
H C H
O C O
-
2+
-
Cu
H2O+
O
H
HO
H
O
C O
CH OC C O
CH
C O-
e- dari glukosa mengalami reaksi outer
sphere
Gambar 2. Mekanisme reaksi outer sphere.
O C OO CH2
O C C OH
H C H
O C O
H2O+
Cu
2+
H2O+
-
O
H
HO
H
O
C O
CH O C C O
CH
C O-
e- dari glukosa mengalami reaksi inner sphere
Gambar 3. Mekanisme reaksi inner sphere.
glukosa
Berdasarkan gambar 2 dan 3, Ion
Cu2+ bertindak sebagai logam pusat, sitrat
teroksidasi
menjadi
asam
glukonat (Handerson, 1993).
(C6H5O73- atau C3H5O(COO)33-) sebagai
Jadi dalam reaksi reduksi oksidasi
ligan sedangkan H2O sebagai pelarut
senyawa
kompleks,
antara
reduktor
Benedict. Mekanisme yang terjadi adalah
dengan oksidator (antara nukleofil dengan
sebagai berikut: elektron dari glukosa
logam pusat) tidak harus bertemu secara
memasuki logam pusat melalui ligan
langsung.
jembatan berupa sitrat atau ligan jembatan
lain
berupa
H2O
yang
merupakan
mekanisme inner sphere (Gambar 3). Jika
mekanisme yang terjadi berupa outer
sphere (Gambar 2) maka kemungkinan
Gambar 4. Karakter fisik selulosa nataBenedict sebelum (a) dan sesudah
bereaksi dengan glukosa (b).
terjadi tunnelling (loncatan) elektron dari
glukosa menuju logam pusat sehingga
Cu2+ memperoleh 1 elektron dari glukosa
Jumlah Benedict yang lepas pada
berubah menjadi Cu+ dalam bentuk Cu2O
metode entrapment lebih kecil daripada
Cu2+
adsorpsi karena Benedict dijebak dalam
mengalami reduksi menjadi Cu+ karena
selulosa sedangkan pada metode adsorpsi,
yang
berwarna
kecoklatan.
Benedict hanya diserap oleh pori selulosa
diberi 1 elektron dari glukosa, sedangkan
nata.
71
Untuk
meminimalkan
proses
Edisi Juni 2011 Volume V No. 1 - 2
ISSN 1979-8911
leaching sensor selulosa nata-Benedict
yang dicelupkan ke dalam analit maka
proses pencelupannya hanya diperlukan
Gambar 5. Panjang gelombang
maksimum selulosa nata-Benedict
secara adsorpsi dan entrapment.
waktu beberapa detik.
Tabel 1. Persentase leaching selulosa
nata-Benedict
Metode Imobilisasi
% Leaching
Adsorpsi
14,7%
Entrapment
0,40%
Berdasarkan gambar 5 diperoleh
panjang gelombang maksimum selulosa
nata-Benedict dengan metode adsorpsi
dan entrapment
Panjang gelombang Maksimum Selulosa
Nata-Benedict
artinya
pada
maksimum
sebesar
541,57
selulosa
541,57 nm,
terjadi
refleksi
nata-Benedict.
122
rata-rata intensitas
120
118
116
114
112
110
108
106
400
450
500
55 0
600
65 0
700
75 0
800
Konsentrasi Benedict Optimum Metode Adsorpsi dan Entrapment
p anjang gelombang (nm)
123.5
123
Intensitas
122.5
122
121.5
121
120.5
120
119.5
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
0.4
0.45
0.5
[Benedict ]
Gambar 6. Hubungan konsentrasi Benedict dengan intensitas pada metode adsorpsi.
Semakin besar konsentrasi Benedict
selulosa
nata
masih
terjadi.
Pada
yang teradsorp ke dalam selulosa nata
konsentrasi 0,2682 M, 0,3576 M dan
maka intensitas sinar yang direfleksikan
0,4470 M intensitasnya naik secara tidak
semakin besar. Gambar 6 menunjukkan
signifikan sehingga dipilih 0,2682 M
0,0894 M memiliki intensitas paling
sebagai konsentrasi Benedict optimum
rendah karena masih banyak ruang kosong
metode
dalam pori selulosa nata yang belum terisi
pengukuran optimasi lama pencelupan
oleh Benedict. Dari konsentrasi 0,0894 M
selulosa nata ke Benedict digunakan
sampai 0,2682 M intensitasnya meningkat
0,4470 M sehingga diharapkan akan
karena proses adsorpsi Benedict oleh
dihasilkan intensitas yang lebih besar.
72
adsorpsi.
Sedangkan
pada
Edisi Juni 2011 Volume V No. 1 - 2
ISSN 1979-8911
122.6
122.4
Intensitas
122.2
122
121.8
121.6
121.4
121.2
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
0.4
0.45
0.5
[Benedict]
Gambar 7. Hubungan konsentrasi Benedict dan intensitas pada metode entrapment.
Optimasi
konsentrasi
dikarenakan semakin lama selulosa nata
Benedict
7)
dicelupkan ke dalam Benedict maka
menghasilkan kondisi optimum 0,4470 M.
semakin banyak Benedict yang menempel
Kenaikan
dari
ke dalam pori-pori selulosa nata. Pada
0,0894 M sampai 0,3557 M menyebabkan
lama pencelupan 40 menit intensitas
instensitas sensor naik. Dari konsentrasi
sensor selulosa nata-Benedict meningkat
0,3557 ke 0,4470 M intensitasnya naik
dan intensitas sensor turun pada lama
artinya terjadi proses penjebakan Benedict
pencelupan 50 menit. Lama pencelupan
ke pori-pori selulosa nata.
40 menit dipilih sebagai lama pencelupan
optimum karena Benedict mengisi seluruh
metode
entrapment
(Gambar
konsentrasi
Benedict
Lama Pencelupan Optimum Metode
Adsorpsi
Berdasarkan
gambar
8,
pori-pori selulosa nata. Lama pencelupan
selulosa nata ke dalam Benedict yang
lama
pencelupan 10 dan 20 menit menghasilkan
lebih
dari
40
menit
intensitas yang hampir sama dan intensitas
terlepasnya Benedict dari selulosa nata
sensor sedikit naik pada lama pencelupan
sehingga intensitasnya turun.
30 menit. Naiknya intensitas dari lama
10,
Intensitas
pencelupan
20
ke
30
menit
127
126.8
126.6
126.4
126.2
126
125.8
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Lama pencelupan (menit)
Gambar 8. Hubungan lama pencelupan dan intensitas.
73
menyebabkan
Edisi Juni 2011 Volume V No. 1 - 2
ISSN 1979-8911
Perbandingan Massa Selulosa Nata dengan Volume Benedict Optimum
115
Intensitas
114.5
114
113.5
113
112.5
0
1
2
3
4
5
Volume Benedict: Massa Nata
Gambar 9. Hubungan perbandingan volume Benedict: massa nata dan intensitas.
Gambar
intensitas
9
sensor
menunjukkan
bahwa
meningkat
yang relatif konstan karena selulosa sudah
dari
jenuh oleh Benedict.
perbandingan 1: 1 ke 1: 2 karena masih
banyak ruang kosong dalam selulosa nata
Panjang Gelombang Maksimum
Selulosa
Nata-Benedict
yang
Direaksikan dengan Glukosa
yang belum terisi oleh Benedict. Bila
Berdasarkan gambar 10 panjang
dilakukan penambahan Benedict masih
gelombang
memungkinkan Benedict untuk terjebak
dalam
selulosa.
Perbandingan
1:
maksimum
sensor-glukosa
yang diperoleh melalui metode adsorpsi
3
dan entrapment sama yaitu 625,64 nm.
memiliki intensitas yang paling besar dan
Jadi pada panjang gelombang 625,64 nm
relatif konstan pada volume Benedict
saat terjadi refleksi maksimum sensor-
yang lebih besar. Perbandingan yang lebih
glukosa.
besar dari 1: 3 intensitas yang dihasilkan
intensitas rata-rata
105
103
10 1
99
400
450
500
550
600
6 50
700
750
800
Panjang Gelombang (nm)
Gambar 10. Panjang gelombang maksimum sensor-glukosa secara adsorpsi dan
entrapment.
Karakteristik Sensor Selulosa Nata-Benedict Terhadap Glukosa
74
Edisi Juni 2011 Volume V No. 1 - 2
ISSN 1979-8911
133.00
y = -0.001x + 131.68
R2 = 0.9895
132.00
Intensitas
131.00
130.00
129.00
128.00
127.00
126.00
0
1000
2000
3000
4000
5000
[Glukosa] Standard (ppm)
Gambar 11. Kurva kalibrasi metode adsorpsi.
132.00
y = -0.0009x + 131.41
R2 = 0.9795
Intensitas
131.00
130.00
129.00
128.00
127.00
126.00
0
1000
2000
3000
4000
5000
[Glukosa] Standard (ppm)
Gambar 12. Kurva kalibrasi metode entrapment.
Intensitas yang terukur pada kurva
sinyal
produk
yang
direfleksikan.
kalibrasi merupakan intensitas produk
Semakin tinggi konsentrasi glukosa maka
Cu2O. Sesuai reaksi:
semakin
(C6H5O10)n-
rendah
intensitas
yang
direfleksikan karena produk Cu2O yang
2Cu{C3H5O(COO)3}H2O (s)+ C6H12O6
dihasilkan
makin
(aq) → Cu2O (s) + nC6H11O7 (aq)
intensitas
disebabkan
Gambar 11 dan 12 menunjukkan
merefleksikan
bahwa intensitas selulosa nata-Benedict
besar.
sinar
Menurunnya
sensor
yang
dihalangi
oleh
terbentuknya endapan Cu2O.
pada kondisi optimum kedua metode
Koefisien
regresi
berdasarkan
diukur pada panjang gelombang 625,64
gambar 11 dan 12 sebesar 0,9895 untuk
nm menurun sesuai dengan kenaikan
metode adsorpsi dan metode entrapment
konsentrasi glukosa. Hubungan linier ini
0,9795,
menunjukkan
konsentrasi
perubahan intensitas dipengaruhi oleh
berbanding terbalik dengan intensitas
perubahan konsentrasi glukosa standard,
bahwa
75
artinya
±99%
dan
±98%
Edisi Juni 2011 Volume V No. 1 - 2
ISSN 1979-8911
sedangkan ±1% dan ±2% dipengaruhi
pengukuran, berarti data tersebut semakin
faktor lain. Koefisien regresi metode
tidak seragam.
entrapment
metode
lebih
adsorpsi
homogennya
kecil
dibandingkan
disebabkan
sensor
dengan
Sensitivitas
perubahan sinyal tiap unit perubahan
metode
konsentrasi analit. Sensitivitas sensor
selulosa
deteksi
suatu
rasio
kurang
entrapment.
Limit
merupakan
nata-Benedict
ini
diperoleh
metode
berdasarkan slope dari kurva kalibrasi
pengukuran adalah konsentrasi terkecil
dengan range 0-5000 ppm pada gambar 11
dari analit yang dapat diukur oleh alat
dan 12. Sensitivitas metode adsorpsi
dengan baik. Semakin kecil konsentrasi
sebesar 0,001 dan 0,0009 pada metode
yang bisa dideteksi maka semakin baik
entrapment, artinya tiap satu satuan
karakteristik sensor tersebut. Berdasarkan
perubahan konsentrasi akan menghasilkan
kurva kalibrasi metode adsorpsi dan
perubahan intensitas sebesar 0,001 dan
perhitungan limit deteksi diperoleh limit
0,0009. Semakin kecil harga sensitivitas
deteksi metode adsorpsi pada daerah
berarti semakin
konsentrasi 0-5000 ppm adalah 780 ppm
Pengukuran dengan metode entrapment
dan berdasarkan kurva kalibrasi metode
lebih
entrapment, limit deteksinya 911,11 ppm.
adsorpsi
Jadi konsentrasi terkecil yang bisa diukur
Benedict untuk bereaksi dengan analit
oleh alat adalah 780 ppm dan 911,11 ppm.
lebih besar sehingga setiap perubahan
Limit deteksi metode entrapment
konsentrasi dari zat yang dianalisis dapat
lebih besar dari limit deteksi metode
sensitiv
sensitif
metode
itu.
dibandingkan
metode
efektivitas
reagen
karena
dideteksi.
adsorpsi, artinya kepresisian pengukuran
Reprodusibilitas merupakan suatu
menggunakan metode adsorpsi lebih besar
metode pengulangan yang dilakukan agar
daripada
entrapment.
dikarenakan
standard
Hal
tersebut
dihasilkan limit antar pengukuran sekecil
deviasi
metode
mungkin atau data yang dihasilkan harus
entrapment lebih besar. Standard deviasi
presisi.
(simpangan baku) adalah ukuran statistik
memberikan nilai 95% setiap satu kali
yang
keadaan
pengulangan atau lebih yang berbeda.
pengukuran.
Reprodusibilitas yang dinyatakan dengan
menggambarkan
keseragaman
data
hasil
Semakin besar simpangan baku yang
KV
dimiliki
tingkat
sekumpulan
data
hasil
Diharapkan
(Koefisien
76
Variasi)
kesalahan
pengulangan.
hasil pengukuran
KV
menunjukkan
pengukuran
hasil
dari
akibat
metode
Edisi Juni 2011 Volume V No. 1 - 2
ISSN 1979-8911
adsorpsi adalah 0,2013% dan metode
metode Nelson-Somogyi, diperoleh hasil t
entrapment 0,2295%. Hal tersebut berarti
hitung < t tabel. Hal itu berarti Ho
dalam
diterima,
100x
pengukuran
dilakukan
yang
menunjukkan
bahwa
kesalahan 0,2013 kali dan 0,2295 kali.
pengukuran menggunakan sensor selulosa
Reprodusibilitas metode entrapment lebih
nata-Benedict
besar
perbedaan yang signifikan) dengan hasil
dari
metode
adsorpsi
karena
bersesuaian
standard deviasi metode entrapment lebih
pengukuran
besar. Jadi tingkat kesalahan pengukuran
Nelson-Somogyi.
akibat
pengulangan
entrapment
dengan
lebih besar
(tidak
menggunakan
ada
metode
metode
menyebabkan
D. Kesimpulan
Pada penelitian ini telah berhasil
tingkat kepresisiannya kecil.
disintesis sensor kimia berbasis reagen
Benedict untuk mengukur kadar glukosa
Pengukuran Sampel Urin
digunakan
dalam urin. Selulosa digunakan sebagai
diambil dari Rumah Sakit, sampel diukur
material pendukung untuk imobilisasi
kadar glukosanya menggunakan sensor
Benedict
dalam kondisi optimum metode adsorpsi
adsorpsi dan entrapment. Karakteristik
dan entrapment kemudian dibandingkan
sensor
dengan
spektrofotometri reflektan antara lain uji
Sampel
urin
kadar
yang
glukosa
dalam
urin
dengan
metode
imobilisasi
ditentukan
penderita diabetes dengan reagen Nelson-
leaching,
Somogyi. Hasil pengukuran kadar glukosa
reprodusibilitas dan sensitivitas. Jumlah
dapat dilihat pada tabel 2.
Benedict yang lepas (leaching) dengan
Entrapment
(ppm)
4964,29
4892,86
4857,14
4750,00
4571,43
4881,07
4484,29
4444,29
4325,36
4087,14
limit
deteksi,
lama pencelupan 5 detik pada metode
Tabel 2. Kadar glukosa dalam sampel
urin dan standar Nelson-Somogyi
Adsorpsi
(ppm)
linier range,
melalui
entrapment (0,40%) lebih kecil daripada
Reagen
Nelson
(ppm)
5060,36
4967,50
4952,14
4921,07
4364,64
adsorpsi
(14,7%).
Kondisi
optimum
metode adsorpsi: konsentrasi Benedict
optimum 0,2682 M dan lama pencelupan
optimum
gelombang
40
menit
maksimum
pada
panjang
541,57
nm.
hasil
Kondisi optimum metode entrapment:
perhitungan dengan uji t sensor selulosa
konsentrasi Benedict optimum 0,447 M
nata-Benedict
dan
dan perbandingan massa selulosa nata
entrapment yang dibandingkan dengan
dengan volume Benedict optimum 1: 3.
Berdasarkan tabel 2 dan
metode
adsorpsi
77
Edisi Juni 2011 Volume V No. 1 - 2
ISSN 1979-8911
Hasil karakterisasi sensor selulosa nataBenedict
terhadap
glukosa:
Handerson, A. Richard. 1993. The
Mechanism of Reactions Transition
Metal Sites. New York: Oxford
University Press.
koefisien
regresi sebesar 0,9895, limit deteksi
sebesar 780 ppm, sensitivitas sebesar
0,001, reprodusibilitas sebesar 0,2013%
Koch, Bernd. 2004. The Role of Urine
Glucose Testing in the Management
of Diabetes Mellitus. Canadian
Journal of Diabetes. 28 (1): 238245.
Koolman, J. & Rohm, K. H. 2001. Atlas
Berwarna dan Teks Biokimia.
Terjemahan Dr. Rer. physol dan dr.
Septelia Inawati Wanandi. Jakarta:
Penerbit Hipokrates.
Miller, J. C. dan J. N. Miller. 1993.
Statistics for Analytical Chemistry.
England: Ellis Horward, PTR,
Prentice Hall.
Syarifuddin, N. 1994. Ikatan Kimia.
Jogjakarta: Gadjah Mada University
Press.
Thomas, L. 1984. Labor und Diagnose:
Medizinische
Verlagsgesellchaff
Marburg/Lahn.
pada metode adsorpsi. Pada metode
entrapment koefisien regresinya 0,9795,
limit
deteksi
sensitivitas
sebesar
911,11
sebesar
ppm,
0,0009,
reprodusibilitas sebesar 0,2295%. Hasil
pengukuran kadar
gula sampel
urin
menggunakan sensor metode adsorpsi dan
entrapment bersesuaian dengan data kadar
gula menggunakan reagen Nelson.
E. Referensi
Caulcutt, R. dan R. Boddy. 1995.
Statistics for Analytical Chemist.
London: Chapman and Hall.
78