Vol. 15, No. 2, Juli 2012

ISSN 0852-4556 Jurnal

Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam (Journal of Mathematics and Science) Vol. 15, No. 2, Juli 2012

DAFTAR ISI M. Arief Bustomi, Endah Purwanti

PENGARUH JARI-JARI SYARAT BATAS PADA PENDEKATAN POLAR POTENSIAL LISTRIK GEOMETRI KARTESIAN

48

Irene Fitricia, Dwi Winarni, dan I.B. Rai Pidada

PENGARUH PEMBERIAN TOMAT (Solanum lycopersicum L.) TERHADAP HISTOLOGI KELENJAR MAMMAE MENCIT YANG DIINDUKSI 7,12-DIMETILBENZ(Α)ANTRASENA (DMBA) KONSENTRASI LOGAM BERAT TIMBAL (Pb), TEMBAGA (Cu) DAN SENG (Zn) LIMA JENIS IKAN YANG DIKONSUMSI YANG DIAMBIL DARI TEMPAT PELELANGAN IKAN MUNCAR-BANYUWANGI KOMBINASI H2SO4 DAN CAO UNTUK SINTESIS BIODIESEL DARI MINYAK JARAK PAGAR

52

Hamami, Abdulloh, Alfa Akustia Widati, Djimmi Teratee

PENGARUH UKURAN PORI TERHADAP AKTIVITAS KATALITIK TITANIUM SILIKALIT-1 PADA SINTESIS FENOL

66

Hari Siswoyo, Emi Fitrianingsih, Bambang Poerwadi

SIFAT KIMIA AIRTANAH DANGKAL DI KABUPATEN TULUNGAGUNG

71

Widati, A, A., Baktir, A., Hamami, Setyawati, H., Rahmawati, R.

SYNTHESIS OF ZEOLITE A FROM BAGGASE AND ITS ANTIMICROBIAL ACTIVITY ON Candida albicans

78

Yanuardi Raharjo, Aning Purwaningsih, Miratul Khasanah

APLIKASI MIKROEKSTRAKSI BERBASIS GREEN CHEMISTRY UNTUK ANALISIS SENYAWA KARSINOGENIK NITROSAMIN

82

Auli Damayanti

PENDETEKSIAN ARRHYTHMIA HASIL ECG MENGGUNAKAN RADIAL BASIS FUNCTION DAN KOHONEN SELF ORGANIZING MAPS

88

Tities Alhaq Ruaeny, Agoes Soegianto, Sucipto Hariyanto

Abdulloh, Nanik Siti Aminah, Mochamad Zakki Fahmi

57

61

Terbit dua kali setahun pada bulan Januari dan Juli Harga berlangganan Rp. 200.000,00 pertahun termasuk ongkos kirim dalam negeri

Alamat Redaksi: Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Airlangga Kampus C UNAIR, Jalan Mulyorejo Surabaya (60115) Telp.(031) 5936501; 5912878; Fax: (031) 5936502; 5912878 Email: [email protected]

Dicetak oleh Airlangga University Press (042/03.11/A15E) Kampus C UNAIR, Jalan Mulyorejo, Surabaya (60115) Indonesia. Telp. (031) 5992246, 5992247. Fax: (031) 5992248, Email: [email protected]; [email protected] Kesalahan penulisan (isi) diluar tanggungjawab AUP.

JURNAL MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM (Journal of Mathematics and Science) ISSN: 0852-4556 Alamat: Fakultas Sains dan Teknologi, Kampus C Unair, Jalan Mulyorejo, Surabaya (60115) Telp. (031) 5936501, Fax: (031) 5936502 Email: [email protected] http://www.jurnal.fst.unair.ac.id Pelindung Penanggung Jawab

: Rektor Universitas Airlangga : Dekan Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Airlangga

Dewan Redaksi (Editorial Board): Ketua : Dr. Moh. Yasin, M.Si. Wakil Ketua : Dr. Herry Suprajitno Anggota : Dr. Dwi Winarni Dr. Alfinda Novita Kristanti Dr. Retna Apsari, M.Si. Penyunting Ahli (Advisory Board): 1. Prof. Dr. Sulaiman W. Harun 2. Prof. Dr. Kusminarto 3. Prof. Dr. Suhariningsih 4. Prof. Dr. Darminto 5. Prof. Dr. Yana Maulana Syah 6. Prof. Dr. Ni Nyoman Tri Puspaningsih., M.Si. 7. Dr. Mulyadi Tanjung, M.S. 8. Dr. Nanik Siti Aminah 9. Dr. Muji Harsini 10. Prof. Dr. rer. nat. Irmina Kris Murwani 11. Prof. Noenoek Hariani Soekamto 12. Prof. Dr. Sutiman Bambang Soemitro 13. Dr. Endang Semiarti 14. Prof. Dr. Agoes Soegianto, DEA. 15. Prof. Win Darmanto, M.Si., Ph.D. 16. Dr. Ni’matuzahroh 17. Drs. Hery Purnobasuki, M.Si., Ph.D. 18. Prof. Dr. Ismail bin Moh. 19. Prof. Dr. I Nyoman Budiantara 20. Dr. Eridani 21. Dr. Miswanto, M.Si. 22. Prof. Dr. Basuki Widodo, M.Sc. Kesekretariatan/ Administrasi: Yhosep GitaYhun Yhuwana, S.Si. Dwi Hastuti, S.T. Farid A. Z., S.Kom. Joko Ismanto, S.Sos.

(University of Malaya, Malaysia) (Universitas Gadjah Mada) (Universitas Airlangga) (Institut Teknologi Sepuluh Nopember) (Institut Teknologi Bandung) (Universitas Airlangga) (Universitas Airlangga) (Universitas Airlangga) (Universitas Airlangga) (Institut Teknologi Sepuluh Nopember) (Universitas Hasanuddin) (Universitas Brawijaya) (Universitas Gadjah Mada) (Universitas Airlangga) (Universitas Airlangga) (Universitas Airlangga) (Universitas Airlangga) (Universiti Malaysia Terenganu, Malaysia) (Institut Teknologi Sepuluh Nopember) (Universitas Airlangga) (Universitas Airlangga) (Institut Teknologi Sepuluh Nopember)

Daftar Isi M. Arief Bustomi, Endah Purwanti

PENGARUH JARI-JARI SYARAT BATAS PADA PENDEKATAN POLAR POTENSIAL LISTRIK GEOMETRI KARTESIAN

48

Irene Fitricia, Dwi Winarni, dan I.B. Rai Pidada

PENGARUH PEMBERIAN TOMAT (Solanum lycopersicum L.) TERHADAP HISTOLOGI KELENJAR MAMMAE MENCIT YANG DIINDUKSI 7,12-DIMETILBENZ(Α)ANTRASENA (DMBA)

52

Tities Alhaq Ruaeny, Agoes Soegianto, Sucipto Hariyanto

KONSENTRASI LOGAM BERAT TIMBAL (Pb), TEMBAGA (Cu) DAN SENG (Zn) LIMA JENIS IKAN YANG DIKONSUMSI YANG DIAMBIL DARI TEMPAT PELELANGAN IKAN MUNCAR-BANYUWANGI

57

Abdulloh, Nanik Siti Aminah, Mochamad Zakki Fahmi

KOMBINASI H2SO4 DAN CAO UNTUK SINTESIS BIODIESEL DARI MINYAK JARAK PAGAR

61

Hamami, Abdulloh, Alfa Akustia Widati, Djimmi Teratee

PENGARUH UKURAN PORI TERHADAP AKTIVITAS KATALITIK TITANIUM SILIKALIT-1 PADA SINTESIS FENOL

66

Hari Siswoyo, Emi Fitrianingsih, Bambang Poerwadi

SIFAT KIMIA AIRTANAH DANGKAL DI KABUPATEN TULUNGAGUNG

71

Widati, A, A., Baktir, A., Hamami, Setyawati, H., Rahmawati, R.

SYNTHESIS OF ZEOLITE A FROM BAGGASE AND ITS ANTIMICROBIAL ACTIVITY ON Candida albicans

78

Yanuardi Raharjo, Aning Purwaningsih, Miratul Khasanah

APLIKASI MIKROEKSTRAKSI BERBASIS GREEN CHEMISTRY UNTUK ANALISIS SENYAWA KARSINOGENIK NITROSAMIN

82

Auli Damayanti

PENDETEKSIAN ARRHYTHMIA HASIL ECG MENGGUNAKAN RADIAL BASIS FUNCTION DAN KOHONEN SELF ORGANIZING MAPS

88

PENGARUH JARI-JARI SYARAT BATAS PADA PENDEKATAN POLAR POTENSIAL LISTRIK GEOMETRI KARTESIAN M. Arief Bustomi1, Endah Purwanti2 Jurusan Fisika-FMIPA, Institut Teknologi Sepuluh Nopember Kampus ITS Sukolilo, Surabaya-61111 2 Teknobiomedik, Dept. Fisika, Fak. Sains dan Teknologi, Universitas Airlangga Kampus C UNAIR, Surabaya Email: [email protected]; [email protected] 1

Abstrak Sistem potensial listrik dalam koordinat kartesian dapat dianalisa dengan menggunakan pendekatan polar. Dalam penelitian ini hanya dipelajari pengaruh jari-jari lingkaran syarat batas pada pendekatan polar untuk sistem potensial listrik kartesian dua dimensi dengan syarat batas potensial listrik 1 V, 2 V, 3 V, dan 4 V. Jari-jari lingkaran syarat batas yang digunakan dalam penelitian ini adalah 0,1, 0,2, 0,3, 0,4 dan 0,5 m. Ada beberapa tahap yang harus dilakukan, yaitu: melakukan perhitungan analitik dalam koordinat kartesian, menentukan syarat batas untuk pendekatan polar, menghitung potensial listrik dengan pendekatan polar pada masing-masing jari-jari lingkaran lingkaran syarat batas dan membandingkannya dengan hasil perhitungan koordinat kartesian. Hasil yang didapat yaitu rata-rata selisih potensial listrik antara perhitungan dalam koordinat kartesian dan pendekatan perhitungan dalam koordinat polar adalah sangat kecil yaitu sebesar -1,23358x10-17 Volt. Hasil penelitian juga menunjukkan bahwa variasi besar jari-jari lingkaran syarat batas tidak berpengaruh pada pendekatan perhitungan dalam koordinat polar . Kata Kunci : pendekatan polar, jari-jari lingkaran syarat batas, selisih potensial listrik

PENDAHULUAN Sebagian besar persoalan fisika berkaitan dengan suatu persamaan differensial yang merupakan suatu representasi matematis dari hukum fisika untuk suatu persoalan fisika tersebut. Salah satu persamaan differensial yang sering dijumpai dalam fisika adalah persamaan Laplace. Penyelesaian suatu persamaan differensial dalam fisika harus memenuhi suatu syarat batas tertentu yang merupakan kondisi fisis dari sistem. Untuk menggambarkan kondisi dari sistem biasanya digunakan suatu sistem koordinat, misalnya sistem koordinat kartesian dan sistem koordinat polar. Penggunaan masing-masing sistem koordinat disesuaikan dengan bentuk geometri sistemnya [1- 6]. Dalam makalah ini diperlihatkan contoh persoalan penerapan persamaan Laplace dalam problem elektrostatis. Dalam elektrostatis sering timbul permasalahan untuk sistem potensial listrik yang mempunyai bentuk geometri campuran. Untuk sistem seperti ini, biasanya distribusi potensial listriknya bisa diperoleh dengan menyelesaikan persamaan Laplace dengan persoalan syarat batasnya menggunakan metode numerik. Kelemahan dari metode numerik adalah tidak akan pernah diperoleh suatu ekspresi matematis berupa sebuah fungsi matematis untuk distribusi potensial listrik untuk suatu sistem dengan geometri campuran tersebut. Suatu ekspresi matematis untuk suatu sistem fisis adalah sangat penting untuk berbagai keperluan analisa yang lebih lanjut dari pada hanya sekedar deretan angka dari hasil yang diperoleh dari analisa numerik. Langkah awal pengembangan metode perhitungan analitik untuk sistem dengan bentuk geometri campuran sehingga diperoleh ekspresi matematisnya adalah mencoba mengembangkan metode perhitungan untuk sistem dengan bentuk

geometri tertentu menggunakan sistem koordinat yang tidak sesuai dengan bentuk geometrinya. Dalam penelitian ini, diteliti solusi persamaan Laplace berupa fungsi potensial listrik sistem dengan bentuk geometri kartesian dengan pendekatan perhitungan menggunakan koordinat polar. Dua penelitian sebelumnya telah meneliti pengaruh jumlah titik data dalam penentuan fungsi potensial syarat batas dan pengaruh jumlah suku Fourier pada pendekatan polar fungsi potensial listriknya [1 - 3]. Dalam penelitian ini, diteliti pengaruh besar jari-jari lingkaran syarat batas pada pendekatan polar potensial listrik untuk penyelesaian sistem dengan geometri kartesian . DASAR TEORI Metode Separasi Variabel Koordinat Kartesian Metode Pemisahan Variabel dilakukan dengan memisalkan fungsi potensial listrik V(x,y) = X(x)Y(y). Substitusi ke persamaan Laplace ∇ ϕ = 0 , kemudian dibagi dengan V(x,y) akan menghasilkan [4, 5] : 2

1 d2X 1 d 2Y + =0 X ( x) dx 2 Y ( y ) dy 2

(1) Karena persamaan ini harus sama dengan nol untuk semua nilai x dan y maka kedua sukunya bisa disamakan dengan konstanta, misalnya:

1 d2X = −k 2 2 X ( x) dx

1 d 2Y = k2 Y ( y ) dy 2

JURNAL MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM / Vol. 15 No. 2, Juli 2012

(2)

48

dimana k adalah konstanta separasi variabel. Masingmasing persamaan di atas merupakan persamaan differensial biasa yang memiliki penyelesaian analitis : X(x)=Cs sin (kx) + Cc cos (kx) Y(y)=Cs ’ sinh (ky) + Cc’ cosh (ky) (3) dimana C dan C’ adalah konstanta yang bisa dicari apabila syarat batas diberikan. Misalkan syarat batasnya adalah :

d 2Y + K 2Y = 0 dφ 2

(9)

Persamaan (9) Mempunyai solusi cos(K φ ) dan sin(K

φ ). Besaran dari K harus dibatasi dalam orde tertentu untuk membuat solusi ini mempunyai nilai fungsi tunggal dari φ . Atau dengan kata lain, solusi untuk membuat pengertian fisikanya seharusnya sama setelah diputar 2 π , yaitu : cos K( φ + 2

π ) = cos (K φ )

π

sin K( φ + 2 ) = sin (K φ ) (10) dimana menghendaki bahwa K = n, dan n adalah nol atau suatu bilangan positif. Suatu sifat penting dari solusi ini adalah kenyataan bahwa sin dan cos orthogonal: 2π

2π

0

0

∫ cos(mφ ) cos(nφ )dφ = ∫ sin(mφ )sin(nφ )dφ = πδ mn

2π

Gambar 1 : Syarat batas koordinat kartesian V(x,y=0) = V(x=0,y) = V(x=Lx,y)

∫ cos(mφ )cos(nφ )dφ 0

=0

=0,

δ

V(x,y=Ly)= (4) Maka syarat ini hanya dipenuhi apabila Cc = 0 dan C’c = 0. Kemudian pada x = Lx akan terpenuhi apabila k = n.π / Lx. Oleh sebab itu, penyelesaian persamaan Laplace adalah superposisi:

nπx nπx sinh V ( x, y ) = ∑ C n sin Lx Lx n =i ∞

(5)

Koefisien Cn dapat diperoleh dengan memasukkan nilai syarat batas pada y = Ly, yaitu Vo sehingga penyelesaian akhirnya adalah: V ( x, y ) = V o

∞

∑C

n =1, 3, 5,...

Metode Silinder

n

nπy h nπx sin sinh (nπy / L x ) / sinh nπ Lx Lx

Separasi

Variabel

(6)

Koordinat

dimana mn adalah delta kronecker. Kebergantungan radial dari potensial dapat diperoleh dengan pengaturan sisi sebelah kiri persamaan (8) dan dengan menyamakan K2= n2 didapatkan :

d  dR  n 2 R ρ − =0 dρ  dρ  ρ

(12) Untuk n = 0, potensial memenuhi persamaan dimana potensial listriknya tidak mempunyai kebergantungan anguler, yaitu:

d  dR  ρ =0 dρ  dρ 

(13) dengan solusi R(ρ) = konstan dan R(ρ) = ln ρ. Untuk n ≠ 0 persamaan memiliki dua solusi ρ dan Oleh karena itu, solusi yang paling umum adalah n

∞

Persamaan Laplace dalam koordinat silinder yang hanya merupakan fungsi dari dua variable dalam koordinat silinder, yaitu ρ dan φ adalah [4, 5] :

1 ∂  ∂Φ  1 ∂ 2 Φ  + =0 ρ ∂ρ  ∂ρ  ρ 2 ∂φ 2

[ (

)

(

ρ −n .

)

Φ(ρ , θ ) = A0 ln ∑ An ρ n + ρ − n cos nθ + Bn ρ n + ρ − n sin nθ

]

n =1

∞

Φ (ρ , θ ) = A0 + A0 ' ln p + ∑ [ An cos nθ + Bn sin nθ ]ρ n n =1

∞

(7) Metode separasi variabel digunakan untuk menyelesaikan potensial dalam koordinat silinder, yaitu Φ merupakan hasil kali dari dua fungsi Φ = R( ρ )Y (φ ) . Substitusi ke persamaan (7) akan menghasilkan :

1 d 2Y R d  dR   ρ  = − ρ dρ  dρ  Y dφ 2

(11)

+ ∑ [ An ' cos nθ + Bn ' sin nθ ]ρ − n n =1

dimana

An , An ' , Bn , Bn '

untuk

(14) n ≥ 0,

adalah

konstanta untuk nilai dari syarat batas. Penghitungan koefisien An dan Bn dilakukan dengan menggunakan integrasi secara numerik [5, 6].

(8) Kedua ruas dari persaman (8) akan disamakan dengan K2, dimana K merupakan konstanta separasi variabel.

49


An = Bn =

2 n −1

π 2

2π

∫ V (θ ) cos nθdθ 0

n −1 2π

π

∫ V (θ ) sin nθdθ 0

(15) METODE Langkah-langkah yang dilakukan dalam penelitian ini digambarkan dalam diagram alir berikut :

Gambar 2 : Diagram alir penelitian ANALISA DAN PEMBAHASAN Dalam penelitian ini diteliti sistem dua dimensi yaitu sebuah persegi yang panjang sisinya 1 m dengan syarat batas potensial listrik pada keempat sisisisinya masing-masing : 1V, 2V, 3V dan 4V seperti diperlihatkan pada Gambar 3.

syarat batas yaitu : r = 0,1 m, r = 0,2 m, r = 0,3 m, r = 0,4 m dan r = 0,5 m. Untuk masing-masing jari-jari lingkaran syarat batas akan diperoleh fungsi potensial syarat batas V ( r , θ ) yang akan digunakan untuk menentukan nilai konstanta-konstanta A0, A1, A2, A3, B1, B2 dan B3 menggunakan Pers. (15). Dengan menggunakan integrasi numerik metode trapezoida ternyata di luar dugaan diperoleh nilai koefisien yang sama untuk semua nilai jari-jari syarat batas, yaitu : A0 = 2,5 A1 = -0,8346 A2 = 1,0942 A3 = -0,9564 B1 = -0,8346 B2 = 0 B3 = 0,9564 (16) Karena nilai-nilai koefisien ini sama maka fungsi potensial listrik masing-masing pendekatan polar untuk lima macam jari-jari lingkaran syarat batas r = 0,1 m, 0,2 m, 0,3 m, 0,4 m dan 0,5 m akan sama juga. Hal ini berarti bahwa variasi jari-jari lingkaran syarat batas pada interval 0.1 m sampai 0.5 m tidak akan mempengaruhi hasil perhitungan pendekatan polar untuk sistem geometri kartesian tersebut. Dalam penelitian ini dilakukan penentuan selisih hasil perhitungan potensial listrik antara pendekatan polar (Ve) dan perhitungan langsung dalam koordinat kartesian (Vcir) untuk 36 titik yang semuanya berada di r = 0,25 m dengan interval sudut antar titik sebesar 100. Hasil perhitungan selisih potensial listrik (Vcir-Ve) pada masing-masing nilai jari-jari lingkaran syarat batas ( r ) pada sudut 0°, 90°, 180° dan 270° diperlihatkan pada tabel berikut: Tabel I : Nilai Vcir-Ve pada berbagai r (dalam V) Sudut

Sudut

Sudut

Sudut

00

900

1800

2700

r=0,1

-0,154

-0,289

0,289

0,154

r=0,2

-0,154

-0,289

0,289

0,154

r=0,3

-0,154

-0,289

0,289

0,154

r=0,4

-0,154

-0,289

0,289

0,154

r=0,5

-0,154

-0,289

0,289

0,154

Dari hasil penelitian ini, diperoleh rata-rata selisih perhitungan potensial listrik antara pendekatan polar dan perhitungan langsung untuk ke-36 titik tersebut adalah sebesar -1,23358x10-17. Terlihat bahwa rata-rata selisih potensial listrik tersebut sangat kecil, bahkan bisa dikatakan praktis sama dengan nol. Hal ini berarti bahwa pendekatan polar memberikan hasil yang sangat baik untuk sistem dengan geometri kartesian. Gambar 3 : Syarat batas sistem yang diteliti Langkah penelitian pertama adalah perumusan potensial listrik dalam koordinat kartesian dengan syarat batas seperti diperlihatkan pada Gambar 3. Langkah kedua adalah perumusan potensial listrik berdasarkan syarat batas pendekatan polar. Dalam penelitian ini digunakan lima macam jari-jari lingkaran JURNAL MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM / Vol. 15 No. 2, Juli 2012

50

KESIMPULAN Beberapa hal yang dapat disimpulkan dari penelitian ini adalah: 1. Besar jari-jari lingkaran syarat batas tidak berpengaruh pada pendekatan polar perhitungan potensial listrik sistem geometri kartesian untuk sistem dengan syarat batas potensial listrik 1 V, 2 V, 3 V dan 4 V. 2. Pada berbagai variasi jari-jari lingkaran syarat batas, selisih potensial antara pendekatan polar dan perhitungan langsung adalah sama yaitu pada sudut 0° sebesar -0,154 V , pada sudut 90° sebesar -0,289 V, pada sudut 180° sebesar 0,289 V dan pada sudut 270° sebesar 0,154 V. 3. Untuk sistem eletrostatis dengan syarat batas potensial listrik 1 V, 2 V, 3 V dan 4 V diperoleh rata-rata selisih potensial listrik antara pendekatan polar dan perhitungan lansung dalam koordinat kartesian adalah sangat kecil, sehingga pendekatan polar sangat baik digunakan untuk sistem geometri kartesian.

51

PUSTAKA [1] Kushidayati, I. A., M. A. Bustomi, ”Analisa Potensial Listrik menggunakan Koordinat Polar untuk Sistem Geometri Kartesian”, Skripsi S1 Jur. Fisika FMIPA ITS, Surabaya, 2009. [2] Bustomi, M. A., I. A. Kushidayati, ”Pendekatan Polar untuk Potensial Listrik Sistem Geometri Kartesian”, Prosiding Simposium Fisika Nasional ke-23, Surabaya, 2010. [3] Islamiyah, I., M. A. Bustomi, ”Pengaruh Jumlah Suku Fourier pada Pendekatan Polar untuk Sistem Geometri Kartesian”, Skripsi S1 Jur. Fisika FMIPA ITS, Surabaya, 2010. [4] Lavery, J. E., “Shape-Preserving, Multiscale Interpolation by Univariate Curvature-based Cubic L1 Splines in Cartesian and Polar Coordinates”, Computer Aided Geometric Design 19: 257-273, 2002. [5] Al-Khaled, K., “Numerical Solutions of The Laplace’s Equation”, Applied Mathematics and Computation 170 : 1271-1283, 2005 [6] Andrews, M., “Alternative Separation of Laplace’s Equation in Toroidal Coordinates and its Application to Electrostatics ”, Journal of Electrostatics 64: 664-672, 2006.


PENGARUH PEMBERIAN TOMAT (Solanum lycopersicum L.) TERHADAP HISTOLOGI KELENJAR MAMMAE MENCIT YANG DIINDUKSI 7,12-DIMETILBENZ(Α)ANTRASENA (DMBA) Irene Fitricia1, Dwi Winarni1, dan I.B. Rai Pidada1 1 Departemen Biologi Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Airlangga, Surabaya. [email protected] ABSTRACT This study aimed to determine the effect of extract of tomato (Solanum lycopersicum L.) on the incidence of mammary gland ductal histology changes in a carcinogenic substance-7,12-dimetilbenz(α)antrasena (DMBA- induced mice and the optimal dose of tomato extract to reduce the effect of DMBA. For that, this study used 30 female mice which were grouped into 6 treatment groups (K+, K-, P1, P2, P3, P4). K+ was control group which did not receive treatment, K- was control group with DMBA without the extract of tomato, while the P1, P2, P3, and P4 treated with DMBA and extracts tomatoes, respectively, with each dose was 100, 250, 400 and 500 mg/kgBW given fourth a week for six week. The dose of DMBA was 0,56 mg/20gBW that was given in corn oil twice a week for 5 weeks. All treatments administered orally. At the end of treatment, mammary glands were collected, fixed, processed into histological section and stained with hematoxylin eosin. The obtained data were diameter, lumen diameter, epithelium thickness and epithelia cell layer types of the mammary gland ducts. They were analyzed by one-way ANOVA followed by Duncan test but the data of lumen diameter duct by Brown Forsythe test followed by Games-Howell test (α = 0,05). The lycopene level of tomato was measured by spectrophotometer method, whereas antioxidant activity of tomato was done by DPPH scavenging method. The results showed that the extract of tomato at doses of 400 and 500 mg/kgBW could reduce lumen diameter and increase ductal epithelium thickness. Optimum dose of tomato extract was 500 mg/kgBW. Key words : tomato, Solanum lycopersicum L., DMBA, mammary gland ducts, breast cancer PENDAHULUAN Kanker adalah pertumbuhan dan perkembangan sel yang tidak normal, yang tumbuh secara cepat dan tidak terkendali melebihi sel-sel yang normal (Winarti, 2010). Kanker payudara terjadi karena adanya ketidaknormalan sel pada kelenjar saluran dan jaringan payudara yang dapat menginvasi jaringan di sekitar payudara. (Kumar et al., 2007). Di Indonesia, berdasarkan Penelitian Jakarta Breast Cancer pada April 2001 sampai April 2003 menunjukkan bahwa dari 2.834 orang yang memeriksakan benjolan di payudaranya, 368 orang (13%) terdiagnosa kanker payudara (Naziya, 2006). Jaringan kanker payudara memiliki ciri histologi yang sangat khas saat diamati dengan mikroskop. Diantaranya terbentuk sel abnormal pada jaringan kelenjar, terutama pada saluran (duktus) (Peeters et al., 2003). Selain itu, terjadi perubahan yang menampakkan proliferasi berat dari sel-sel epitel dengan dua atau lebih lapisan sel yang melebar ke arah lumen duktus, dengan ukuran epitel bervariasi disertai dengan banyaknya jumlah sel yang mengalami mitosis secara abnormal (Schnitt, 2003). Golongan polisiklik aromatic hidrokarbon (PAH) merupakan zat karsinogenik kimia yang dapat menyebabkan kanker, senyawa yang termasuk golongan PAH adalah dimetilbenz(α)antrasena (DMBA) (Nogueira et al., 2009). DMBA memerlukan aktivasi metabolisme untuk menjadi reaktif. Aktivasi tersebut melibatkan enzim-enzim sitokrom dan epoksida hidrolase (Namazi, 2009). Metabolisme DMBA oleh enzim-enzim sitokrom P-450 dan epoksida hidrolase yang akan menyebabkan terbentuknya proximate carcinogen (karsinogen awal) yang

selanjutnya berubah ultimate carcinogen (karsinogen akhir) yang dapat merusak DNA melalui pembentukan epoksid dihidrodiol yang kemudian membentuk DNA adduct (kompleks yang dibentuk oleh bagian DNA tertentu dengan senyawa mutagen kimia dengan ikatan kovalen) dan menyebabkan mutasi sel, akibatnya terbentuklah kanker (Melendez et al., 1999). Buah tomat (Solanum lycopersicum L.) merupakan tanaman yang berasal dari keluarga Solanaceae, memiliki kandungan vitamin A dan C serta senyawa antioksidan yang baik untuk kesehatan terutama likopen. Aktivitas antioksidan dari ekstrak metanol buah tomat memiliki nilai IC50 sebesar 44,06 µg/ml lebih besar dari vitamin C yaitu 3,63 µg/ml (Andayani et al., 2008). Likopen adalah zat warna merah yang paling banyak terdapat pada buah tomat, yang dapat menyerang radikal bebas pemicu kanker (Winarti, 2010). Likopen menghambat enzim CYP1A1, sehingga dapat menghambat timbulnya radikal bebas yang salah satunya adalah ROS (reactive oxygen species) dan pembentukan DNA adduct (Mein et al., 2008). Dengan mekanisme kerja tersebut, likopen dapat mengurangi kerusakan oksidatif pada lipid, lipoprotein, protein dan DNA (Agarwal dan Rao, 2000) serta terjadinya mutasi sel. Dhirhe et al. (2010), telah membuktikan bahwa pemberian tomat 250 mg/kgBB pada mencit selama inisiasi DMBA (7,12dimetilbenz(α)antrasena) dapat mencegah perkembangan sel tumor pada kulit sebesar 84% (Schmid, 1975). Penelitian ini dilakukan untuk membuktikan potensi tomat terhadap aktivitas karsinogenik pada kelenjar mammae mencit betina yang diinduksi DMBA.


52

METODE PENELITIAN Bahan yang diperlukan dalam penelitian ini antara lain adalah buah tomat (Solanum lycopersicum L.) segar yang diperoleh dari pasar tradisional Surabaya, DMBA (7,12-dimetilbenz(α)antrasena) produksi Sigma Chem.Co., USA, minyak jagung sebagai pelarut DMBA dan DPPH (2,2-difenil-1pikrilhidrazil). Penelitian ini merupakan penelitian eksperimental, dengan metode Rancangan Acak Lengkap (RAL). Tiga puluh ekor mencit strain BALB/C diadaptasikan di laboraturium selama 2 minggu dan diberi pakan pellet dan minum secara ad libitum. Kemudian dibagi menjadi 6 kelompok masingmasing terdiri atas 5 ekor mencit dan diberi perlakuan sebagai berikut: K: Kelompok normal (tanpa pemberian DMBA dan ekstrak tomat, hanya minyak jagung) K+ : Kelompok yang diberi perlakuan DMBA (tanpa pemberian ekstrak tomat) P1 : Kelompok yang diberi perlakuan DMBA dan ekstrak tomat dosis 100 mg/kgBB P2 : Kelompok yang diberi perlakuan DMBA dan ekstrak tomat dosis 250 mg/kgBB P3 : Kelompok yang diberi perlakuan DMBA dan ekstrak tomat dosis 400 mg/kgBB P4 : Kelompok yang diberi perlakuan DMBA dan ekstrak tomat dosis 500 mg/kgBB Dosis DMBA yang dilarutkan dalam minyak jagung adalah 0,56 mg/20gBB yang diberikan dua kali dalam satu minggu selama lima minggu, sedangkan ekstrak tomat dalam akuades sebanyak diberikan empat kali dalam satu minggu selama enam minggu. Volume tiap pemberian adalah 0,5 ml. Berat badan mencit diukur setiap minggu. Jika ekstrak tomat dan DMBA harus diberikan dalam 1 hari yang sama, ekstrak tomat diberikan 2 jam sebelum induksi DMBA. Seluruh perlakuan dilakukan per oral. Pada akhir perlakuan, mencit dikorbankan, kelenjar mammae sebelah kanan inguinal diambil dan dimasukkan dalam fiksatif buffer formalin 10%.

53

Selanjutnya jaringan diproses menjadi irisan histologi dengan metode parafin dan diwarnai dengan hematoksilin eosin (HE). Pengamatan dilakukan di bawah mikroskop cahaya dengan perbesaran 400x pada seluruh lapangan pandang dan diamati seluruh

duktus yang terlihat. Penentuan kadar likopen dengan metode spektrofotometer UV-Vis dan pengujian aktivitas antioksidan dengan metode serapan radikal bebas DPPH berdasarkan Sharma (1996) dan Okawa (2001) dalam Andayani et al., (2008). HASIL DAN PEMBAHASAN Pengaruh pemberian tomat (Solanum lycopersicum L.) terhadap perubahan histologi kelenjar mammae mencit betina yang diinduksi DMBA ditunjukkan pada Gambar 1. Nampak pada Gambar 1, pada kelompok kontrol positif terdapat 100% epitel kubus selapis pada duktus, sedangkan pada kontrol negatif hanya terlihat epitel berlapis teratur dan berlapis tidak teratur sebanyak 44,4% dan 55,6% dari 151 duktus yang diamati. Berdasarkan hasil uji Duncan pada tebal epitel duktus kelenjar mammae menunjukkan adanya perbedaan yang signifikan antara kelompok K+ dengan seluruh kelompok yaitu K-, P1, P2, P3 dan P4. Sedangkan kelompok kontrol negatif tidak beda signifikan dengan kelompok P1 dan P2 tetapi ada beda yang signifikan dengan P3 dan P4. Hasil analisis data tebal epitel duktus dengan uji Brown Forsythe dilanjutkan dengan Games-Howell menunjukkan Lu Lu E kelompok kontrol negatif (K-) tidak ada beda yang signifikan dengan kelompok P1 dan P2, tetapi menunjukkan beda yang nyata terhadap P3 dan P4. Perbedaan ukuran diameter lumen duktus kelenjar mammae yang menunjukkan beda signifikan terhadap kelompok kontrol positif (K+) adalah kelompok P2, P3 dan P4, tetapi tidak menunjukkan beda yang nyata dengan kelompok P1.


Gambar 1. Diagram batang rerata jenis sel epitel (A), tebal epitel duktus (B), diameter lumen duktus (C), dan diameter duktus (D) kelenjar mammae pada berbagai perlakuan. Huruf yang sama di atas diagram menunjukkan beda tidak bermakna berdasar uji Duncan atau Games-Howell pada α=0,05. Hasil analisis data diameter duktus kelenjar mammae, kelompok kontrol positif (K+) tidak menunjukkan beda yang nyata dengan semua kelompok yaitu K-, P1, P2, P3 dan P4. Sedangkan kelompok kontrol negatif berbeda signifikan dengan kelompok P1, P3 dan P4 tetapi tidak mengalami beda signifikan dengan kelompok P2.

Lu

Lu

Lu E

Le Le

E

E Le Lu

Lu

E

E Le

Lu

P2

E

Le

Le

P3

P4

Gambar 2. Gambaran histologi kelenjar mammae (Perbesaran 600x) bagian sel epitel duktus (E), bagian lumen duktus (Lu) dan kelenjar lemak (Le) pada berbagai perlakuan, kontrol positif (K+) tanpa perlakuan, kontrol negatif (K) diberikan DMBA, perlakuan dengan ekstrak tomat dengan dosis 100 mg/kgBB (P1), 250 mg/kgBB (P2), 400 mg/kgBB (P3) dan 500 mg/kgBB (P4). Garis skala = 20 µm JURNAL MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM / Vol. 15 No. 2, Juli 2012

54

Rerata berat badan (gr)

Pengukuran terhadap berat badan hewan uji yang dilakukan setiap minggu selama masa penelitian memperlihatkan penurunan rata-rata berat badan pada seluruh kelompok yang diberi perlakuan. Berdasarkan hasil pengukuran kadar likopen dengan metode spektrofotometer diperoleh nilai 58 mg/100g ekstrak tomat, sedangkan pengujian aktivitas antioksidan

dengan metode serapan radikal bebas DPPH diperoleh hasil IC50 pada konsentrasi ekstrak tomat 60,25 μg/ml. Hal ini menunjukkan bahwa ekstrak tomat mempunyai aktivitas antioksidan yang kuat karena mempunyai IC50 kurang dari 200 μg/ml berdasarkan Blouis (1958) dalam Andayani et al., (2008).

24 23 22 21 20 19 18 17 16 15

k+ KP1 P2 P3 1

2

3

4

5

6

7

8

P4

Minggu keGambar 3. Grafik rerata berat badan mencit selama masa penelitian Dhirhe et al. (2010) menunjukkan bahwa pemberian tomat (Solanum lycopersicum L.) 250 mg/kgBB pada mencit betina dapat mengurangi terjadinya perkembangan sel tumor pada kulit sebesar 84% selama inisiasi DMBA. Pada penelitian ini digunakan dosis ekstrak tomat 100, 250, 400 dan 500 mg/kgBB dengan indikator perubahan histologi jenis lapisan dan tebal epitel duktus serta diameter duktus dan diameter lumen duktus. Dengan pemberian ekstrak tomat berbagai dosis, menunjukkan adanya perubahan histologi yang mengarah pada perbaikan pada jenis lapisan epitel. Hal ini ditunjukkan dengan bertambahnya jumlah sel epitel bentuk selapis dan mulai berkurangnya bentuk sel epitel berlapis yang teramati pada kelompok P2, P3 dan P4. Hal ini berpengaruh pada data rerata tebal sel epitel, dapat dilihat pada kelompok kontrol negatif menunjukkan ada beda yang nyata terhadap kelompok kontrol positif. Hal ini menunjukkan sudah ada perubahan pada tebal epitel duktus kearah perbaikan dengan berkurangnya tebal epitel akibat menurunnya aktivitas proliferasi sel, walaupun belum mendekati atau melebihi kelompok kontrol positif. Berkurangnya rerata ketebalan epitel duktus kelenjar mammae dapat berpengaruh terhadap rerata diameter lumen duktus, semakin menurun rerata tebal epitel maka diameter lumen duktus akan semakin melebar. Hal ini menunjukkan adanya perbaikan sel dengan meningkatnya rerata diameter lumen duktus walaupun belum mendekati atau melebihi kelompok kontrol positif. Dari data hasil pengamatan, untuk diameter duktus belum ada pengaruhnya dari tebal epitel dan diameter lumen duktus, hal ini dikarenakan penebalan sel-sel epitel baru mengarah pada lumen duktus. Hal ini ditunjukkan pada data rerata diameter lumen, tidak ada beda yang nyata pada kontrol positif terhadap kelompok yang diberi perlakuan yaitu kelompok kontrol negatif, P1, P2, P3 dan P4. Sel epitel kelenjar mammae merupakan tempat DMBA mengalami aktivasi menghasilkan 55

metabolit yang aktif yaitu DNA adduct. Produksi reactive oxygen species (ROS) terjadi selama aktivasi metabolik DMBA (Pugalendhi dan Manoharan, 2010). Metabolit DMBA inilah yang akan menyebabkan DNA adduct (kompleks yang dibentuk oleh bagian DNA tertentu berikatan secara kovalen dengan senyawa mutagen) dengan basa guanine dalam DNA sehingga menyebabkan kerusakan oksidatif pada struktur dan fungsi DNA, protein dan lipid. Metabolit DMBA yang reaktif ini dapat berinteraksi dengan pusat-pusat di DNA yang kaya elektron untuk menimbulkan mutasi. Interaksi antara DMBA dengan DNA semacam ini dalam suatu sel merupakan tahap awal terjadinya karsinogenesis kimiawi. Tomat (Solanum lycopersicum L.) memiliki salah satu senyawa antioksidan yang paling potensial yaitu likopen yang termasuk golongan karotenoid (Winarti, 2010). Likopen berperan sebagai blocking agent, likopen mengeliminasi zat karsinogenesis dari luar (virus, polusi, radiasi, zat kimia) dengan mekanisme antioksidan sehingga stress oksidatif yang terjadi tidak membuat kerusakan seluler atau genetik pada DNA. Likopen dengan sifatnya yang sangat lipofil dapat mencegah radikal bebas perusak sel salah satunya adalah ROS (reactive oxygen species) (Agarwal dan Rao, 2000). Menurut (Mein et al., 2008), likopen yang terkandung dalam buah tomat dapat menghambat radikal bebas akibat proses karsinogenesis DMBA dengan cara menghambat aktivasi metabolisme senyawa DMBA menjadi proximate carcinogen dan menghambat interaksi senyawa ultimate carsinogen dari DMBA dengan target makromolekul (DNA). Enzim sitokrom P-450 terutama CYP1A1 memetabolisme DMBA menjadi metabolit epoksida (ultimate carcinogen) reaktif yang dapat berinteraksi dengan DNA (DNA adduct) dan menyebabkan kerusakan DNA sebagai proses awal karsinogenesis. Ketika aktivitas enzim sitokrom P-450 dihambat, maka


pembentukan senyawa ultimate carcinogen akan menurun dan kemampuan untuk memacu terjadinya karsinogenesis (inisiasi) menjadi berkurang (Melendez et al., 1999). Dari data penelitian ini memperlihatkan bahwa pemberian tomat dengan dosis 500 mg/kgBB dan memiliki kadar likopen 58 mg/100g ekstrak tomat serta aktivitas antioksidan yang cukup tinggi yaitu pada konsentrasi 60,25 μg/ml, dapat mengurangi perubahan pada histologi duktus kelenjar mammae dari pengaruh DMBA. KESIMPULAN DAN SARAN Berdasarkan hasil penelitian maka dapat diambil kesimpulan bahwa pemberian ekstrak tomat (Solanum lycopersicum L.) berpengaruh terhadap perubahan histologi duktus kelenjar mammae mencit betina yang diinduksi dimetilbenz(α)antrasena (DMBA). Dosis ekstrak tomat yang optimal untuk mengurangi pengaruh DMBA terhadap perubahan histologi duktus kelenjar mammae adalah 500 mg/kgBB. Disarankan untuk melakukan penelitian klinis terhadap manusia mengenai pemanfaatan tomat sebagai antikarsinogen dan antikanker serta penelitian lanjut mengenai kandungan lain dari buah tomat yang bersifat sebagai antioksidan. DAFTAR PUSTAKA Agarwal, S., and A.V., Rao 2000, Tomato Lycopene and Its Role in Human Health and Chronic Diseases, Canadian Medical Association Journal, 163(6): 739-44. Andayani, R., Yovita, L., dan Maimunah, 2008, Penentuan Aktivitas Antioksidan, Kadar Fenolat Total dan Likopen Pada Buah Tomat (Solanum lycopersicum L), Jurnal Sains dan Teknologi Farmasi, 13: 1-9 Dhirhe, T., S.K. Agrawal, Basant, M., Sangeeta, S., and R.C. Agrawal, 2010, Evaluation of Anticancer Activity of Lycopersicon esculentum Extract on Swiss Albino Mice, Journal of Herbal Medicine and Toxicology, 4 (1) 59-64 Kumar, V., S.Ramzi, Cotran, L.Stanley, dan Robbins. 2007. Buku Ajar Patologi Robbins, Edisi 7, Volume 2, Penerbit Buku Kedokteran EGC: Jakarta Mein, J.R., Fuzhi, L., and Xiang-Dong, W., 2008, Biological Activity of Lycopene Metabolites: Implications for Cancer Prevention, Lead Article Nutrition Reviews, 66 (12): 667–683 Melendez, C.V., L. Andreas, S. Albrecht, and M.B. William, 1999, Cancer Initiation by Polycyclic Aromatic Hydrocarbon Results from Formation of Stable DNA Adducts rather than Apurinic Sites, Carcinogenesis, 20 (10) 1885-1891 Namazi, M.R., 2009, Cytochrome P-450 Enzymes And Autoimmunity: Expansion Of The Relationship

And Introduction Of Free Radicals As The Link, Journal of Autoimmune Diseases, 6: 4 Naziya, 2006, Pengaruh Pemberian Ekstrak Tapak Dara (Catharanthus roseus) dan Temulawak (Curcuma xanthorhiza) Terhadap Gambaran Histopatologi Kelenjar Payudara Mencit C3H yang Diinokulasi Adenocarcinoma Mammae, Artikel, Fakultas Kedokteran Universitas Diponegoro Semarang Nogueira, P., J. Lourenço, E. Rodriguez, M. Pacheco, C. Santos, J.M. Rotchell, and S. Mendo, 2009, Transcript Profiling and DNA Damage in The European Eel (Anguilla anguilla L.) Exposed To 7,12-Dimethylbenz[α]anthracene, Aquatic Toxicology, 94: 123-130 Peeters, P.H., L. Keinan-Boker, Y.T.van der Schouw, and D.E. Grobbee, 2003, Phytoestrogens and Breast Cancer Risk, Review of The Epidemiological Evidence, 77: 175-83 Pugalendhi, P. and S. Manoharan, 2010, Chemopreventive Potential of Genistein and Daidzein in Combination during 7,12Dimethylbenz(a)anthracene (DMBA) Induced Mammary Carcinogenesis in Spray-Dawley Rats, Pakistan Journal of Biological Sciences, 13 (6): 279-286 Schnitt, S.J., 2003, The Diagnosis and Management of Pre-invasive Breast Disease: Flat Epithelial Atypia-Classification, Pathologic Features and Clinical Significance, Breast Cancer Res., 5(5): 263–268 Schmid, W., 1975, The Micronucleus Test, Mutation Res, 31: 9-15 Winarti, S., 2010, Makanan Fungsional, Cetakan Pertama, Graha Ilmu, Yogyakarta.


56

KONSENTRASI LOGAM BERAT TIMBAL (PB), TEMBAGA (CU) DAN SENG (ZN) LIMA JENIS IKAN YANG DIKONSUMSI YANG DIAMBIL DARI TEMPAT PELELANGAN IKAN MUNCAR-BANYUWANGI 1

Tities Alhaq Ruaeny1, Agoes Soegianto1, Sucipto Hariyanto1 Departemen Biologi Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Airlangga, Surabaya. Email : [email protected]

ABSTRACT The objectives of this research were to find out the correlation between the concentration of lead (Pb), copper (Cu), and zink (Zn) and the body weight of Sardinella lemuru, Selarodies leptolapis, Euthynnus affinis, Valamugil speileri, Drepane puncatata, and the safe limit of consumption for human weekly and daily. Those fishes were collected from fishing port of Muncar-Banyuwangi on Januari until Maret 2012. Heavy metals concentration in those fishes were analyzed by Atomic Absorption Spectrometry. The concentration of Pb couldn’t be detected, whereas the concentration of Cu and Zn in S. lemuru (0,140-22,014 mg/kg and 8,669-20,816 mg/kg), S. leptolapis (0,543-1,952 mg/kg and 7,840-18,796 mg/kg), E. affinis (0,227-4,758 mg/kg and 0,605-12,164 mg/kg), V. speileri (0,205-1,339 mg/kg and 7,955-14,164 mg/kg), and D. punctata (0,145-22,013 mg/kg and 1,505-5,838mg/kg). The concentration of Cu in S. lemuru and D. punctata were above to the safe limit of consumption, while Pb and Zn below the safe limit of consumption. It was recommended that daily fish consumption should be based on continual measurement of the heavy metals concentration in each fish at least once a year. Keywords : concentration of heavy metal, lead, copper, zink, fish, the safe limit of consumption, fishing port of Muncar Banyuwangi PENDAHULUAN Pencemaran laut merupakan masalah lingkungan karena perbedaan aktivitas manusia di daratan, lautan, dan udara. Batas aman konsumsi adalah jumlah yang diperbolehkan untuk mengkonsumsi ikan yang mengandung logam berat. Menurut Soegianto (2008) batas maksimum logam berat yang diperbolehkan dalam otot ikan untuk logam timbal (Pb) sebesar 8 mg/kg berat kering, logam tembaga (Cu) sebesar 80 mg/kg berat kering, dan logam seng (Zn) sebesar 400 mg/kg berat kering. Logam berat adalah golongan logam yang memiliki pengaruh jika masuk ke dalam tubuh makhluk hidup. Logam berat di lingkungan akan ikut pada proses rantai makanan. Setiap waktu konsentrasi logam berat di lingkungan perairan meningkat seiring dengan pertumbuhan penduduk dan aktivitas manusia di daratan yang mempengaruhi kualitas perairan. Tujuan dari penelitian ini untuk mengetahui batas aman konsumsi ikan lemuru (Sardinella lemuru), ikan selar (Selaroides leptolapis), ikan tongkol (Euthynnus affinis), ikan belanak (Valamugil speileri), dan ikan ketang-ketang (Drepane punctata) yang mengandung logam berat Pb, Cu, dan Zn. Selain itu juga untuk mengetahui korelasi antara konsentrasi logam berat Pb, Cu, dan Zn dengan berat tubuh ikan lemuru, ikan selar, ikan tongkol, ikan belanak, dan ikan ketang-ketang. Ikan lemuru, ikan selar, ikan belanak, dan ikan ketang-ketang merupakan ikan pelagis kecil yang hidup diperairan tidak jauh dari pesisir pantai kecuali ikan tongkol adalah ikan pelagis besar yang berhabitat di laut. Kelima jenis ikan ini sering dikonsumsi oleh penduduk sekitar dan penduduk lainnya. Organisme air mengambil logam berat dari badan air atau sedimen

57

dan memekatkannya ke dalam tubuh hingga 100-1000 kali lebih besar dari lingkungan. Kemampuan organisme air dalam menyerap (absorpsi) dan mengakumulasi logam berat dapat melalui beberapa cara, yaitu melalui saluran pernapasan (insang), saluran pencernaan dan difusi permukaan kulit (Darmono, 2001). Sebagian besar logam berat masuk ke dalam tubuh organisme air melalui rantai makanan dan hanya sedikit yang diambil air. Akumulasi dalam tubuh organisme air dipengaruhi oleh konsentrasi bahan pencemar dalam air, kemampuan akumulasi, sifat organisme (jenis, umur, dan ukuran), lamanya pernapasan dan pemaparan. Pemerintah juga mempunyai peraturan yang mengatur tentang batasan konsentrasi (baku mutu) logam berat dalam perairan laut. Standar baku mutu air laut untuk biota laut dapat dilihat pada Tabel 1. Penelitian tentang konsentrasi logam berat dalam tubuh ikan komersial yang di konsumsi oleh masyarakat di beberapa negara, sebagian spesiesnya juga ada di Indonesia, sehingga dapat digunakan sebagai referensi dalam menentukan standar batas aman konsumsi ikan untuk masyarakat (Tabel 2). Tabel 1. Standar baku mutu air laut untuk biota laut (MENLH, 2004) Parameter Satuan Baku Mutu Merkuri mg/L 0,01 Kadmium mg/L 0,001 Timbal mg/L 0,008 Tembaga mg/L 0,05 Seng mg/L 0,1


Tabel 2. Batas maksimum konsentrasi logam berat yang diperbolehkan dalam otot biota laut (mg/kg berat kering) dari berbagai negara dan organisasi. No.

Jenis logam berat

1 2 3 4 5 6 7

Kadmium Timbal Chromium Tembaga Seng Arsenik Nikel

UK

Australia

Hongkong

20 50 -

0.2 1.5 -

2 6 1 -

European Regulation 466/2001/EC 0.1 0.4 -

Indonesia*)

IRPTC

2 20 100 1 -

0.5

Note : *) Degree of Genera Director of Food and Drug supervision No. 03725/B/SK/VII/89 concerning maximum limit of metals in food (Soegianto, 2008) Logam berat yang terakumulasi dalam tubuh ikan diukur untuk mengetahui konsentrasi logam yang ada di dalam tubuh, sehingga dapat menentukan batas aman untuk mengkonsumsi ikan dan batas aman untuk konsumsi manusia. Organisasi internasional WHO telah merumuskan aturan untuk mengkonsumsi ikan

yang terakumulasi logam berat. Pada tabel 3. menunjukkan aturan untuk mengkonsumsi ikan yang terakumulasi logam berat dan data-data tersebut dikonversikan untuk mendapatkan angka yang merupakan aturan konsumsi ikan yang aman setiap minggu pada manusia.

Tabel 3. Batas Aman konsentrasi logam yang dapat diterima secara internasional (NSW Jenis logam

Standar menurut

Standar

Health, 2001) Referensi

Kadmium

JECFA

PTWI 7 µg per kg berat badan per minggu

WHO 1989

Tembaga

JECFA


WHO 1982

Timbal

JECFA


ANZFA 1998

Seng

JECFA


WHO 1982

PTWI = Provisional Tolerable Weekly Intake (Konsumsi yang diperbolehkan setiap minggunya)

METODE PENELITIAN Penelitian dilakukan selama 3 bulan, mulai bulan Januari 2012 – Maret 2012. Waktu sampling dilaksanakan pada bulan Januari 2012. Sampling dilakukan di tempat pelelangan ikan MuncarBanyuwangi. Ikan yang telah diperoleh dicuci bersih kemudian disimpan di plastik dan dimasukkan ke dalam ice box supaya tetap segar saat dianalisis di laboratorium. Setelah sampai di laboratorium, ikan tersebut diambil dagingnya dan diukur berat dagingnya. Kemudian ikan didestruksi basah dengan menggunakan HNO3 65% dan aquades. Dan juga menggunakan larutan standar Pb, Cu, dan Zn buatan Merck untuk analisis menggunakan AAS.

Uji korelasi Pearson digunakan untuk mengetahui hubungan antara berat ikan dengan konsentrasi logam berat Pb, Cu, dan Zn. Sedangkan untuk mengetahui batas aman konsumsi ikan yang mengandung logam Pb, Cu, dan Zn dihitung menggunakan persamaan berdasarkan hasil analisis konsentrasi logam yang diperoleh. HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil pengukuran berat ikan lemuru (Sardinella lemuru), ikan tongkol (Euthynnus affinis), ikan selar (Selaroides leptolapis), ikan ketang-ketang (Drepane punctata), dan ikan belanak (Valamugil speileri) dengan konsentrasi logam berat menggunakan AAS dapat dilihat di Tabel 4.

Tabel 4. Konsentrasi logam berat kelima jenis ikan yang di peroleh di TPI Muncar – Banyuwangi.

Jenis Ikan

∑ sampel

Kisaran Berat (g)

S. lemuru S. leptolapis E. affinis V. speileri D. punctata

15 15 15 15 15

23,19 – 7,09 58,92 –18,66 172,93 – 9,95 85,84 –18,30 162,86 –19,42

Konsentrasi Pb (mg/kg) < < < < <

0,376 0,376 0,376 0,376 0,376

Dari data yang tercantum dalam Tabel 4 di atas dapat diketahui bahwa kelima jenis ikan yang diperoleh di Tempat Pelelangan Ikan Muncar – Banyuwangi mengandung konsentrasi logam berat Zn

Konsentrasi Cu (mg/kg)

Konsentrasi Zn (mg/kg)

0,140 – 22,014 0,543 – 1,952 0,227 – 4,758 0,205 – 1,339 0,145 – 22,013

8,669 – 20,816 7,840 – 18,796 0,605 – 12,164 7,955 – 14,164 1,505 – 5,838

yang lebih tinggi daripada Cu, sedangkan untuk logam berat Pb tidak dapat terdeteksi. Akan tetapi, berbeda pada ikan lemuru dan ketang-ketang yang memiliki konsentrasi logam Cu lebih tinggi daripada Zn. Korelasi antara konsentrasi logam berat


58

dalam tubuh ikan dengan berat ikan dapat diketahui dari hasil uji statistik dengan menggunakan uji korelasi Pearson (Tabel 5). Tabel 5. Korelasi antara berat tubuh kelima jenis ikan dengan konsentrasi logam Cu dan Zn yang diperoleh di TPI Muncar – Banyuwangi. Cu Zn Jenis Ikan Koefisien Sig Koefisien Sig korelasi korelasi S. lemuru - 0,231 0,407 0,665 0,007 S. 0,272 0,327 0,386 0,155 leptolapis E. affinis - 0,044 0,876 0,159 0,570 V. speileri - 0,254 0,361 - 0,040 0,887 D. punctata - 0,350 0,201 - 0,040 0,538 Berat tubuh yang dimiliki jenis ikan biasanya berhubungan dengan umur ikan. Makin berat tubuh ikan, maka makin tua usia ikan. Pada penelitian analisis konsentrasi logam berat pada ikan lemuru, ikan selar, ikan tongkol, ikan belanak, dan ikan ketang-ketang yang menggunakan 15 ekor ikan sebagai sampel dengan berat tubuh yang bervariasi, meskipun nilai korelasi antara berat tubuh dan akumulasi logam berat Cu dalam tubuh ikan tersebut negatif, namun tidak menunjukkan adanya korelasi signifikan. Korelasi signifikan hanya ditunjukkan oleh konsentrasi Zn dengan berat tubuh pada ikan lemuru dengan koefisien korelasi positif, yang berarti semakin tinggi berat tubuh, kandungan konsentrasi logam per satuan berat menjadi lebih besar. Akumulasi senyawa-senyawa pada jaringan ikan tergantung pada faktor indigenus, yaitu faktor fisiologi, kandungan lemak, dan adaptasi (Driscoll et al., 1995 dalam Chudaifah, 2010). Ikan lemuru dewasa berada di perairan yang dalamnya tidak kurang dari 100 m dan juvenilnya berada di perairan dangkal dekat dengan pantai. Makanan ikan lemuru berupa plankton. ikan selar baik dewasa maupun muda habitatnya berada di perairan pantai, makanannya udang dan ikan kecil. Ikan tongkol merupakan ikan pelagis besar yang habitatnya saat dewasa di laut sedangkan saat memijah berada di perairan dekat pantai atau muara. Makanan ikan tongkol berupa ikan dan udang kecil. Ikan belanak dan ikan ketang-ketang habitatnya di daerah muara tetapi saat memijah akan berada di pantai. Makanannya berupa alga, ikan kecil, dan invertebrata yang berada di dasar. Kebiasaan makan dapat juga berhubungan dengan proses pertumbuhan dan perkembangan (Chudaifah, 2010). Pada ikan yang diteliti, ikan mengalami perkembangan dan pertumbuhan pada tingkat tertentu. Sehingga pada tahap ukuran tertentu dapat diprediksi mengalami tahap tertentu pertumbuhan dan perkembangan. Pada saat muda ikan membutuhkan banyak makan untuk pertumbuhan dan perkembangan, oleh karena itu ikan tersebut aktif mencari makan. Ketika ikan mengalami pematangan gonad dan bertelur bisa memungkinkan aktif untuk mencari makan. Pada hasil penelitian ini ikan yang memiliki konsentrasi logam tinggi adalah ikan yang sedang bertelur dan saat 59

di destruksi terdapat endapan lemak yang sangat banyak. Ikan yang diteliti yang sedang bertelur adalah sebagian dari ikan lemuru, ikan selar, ikan tongkol, ikan belanak, dan ikan ketang-ketang. Batas aman kelayakan konsumsi ikan lemuru, ikan selar, ikan tongkol, ikan belanak, dan ikan ketangketang bagi kesehatan manusia. Perhitungan tersebut menggunakan standar berat badan orang Indonesia berusia dewasa yaitu 60 kg. Konsentrasi logam berat yang digunakan dalam perhitungan adalah konsentrasi logam yang tertinggi pada semua sampel ikan yang diteliti. Batas aman konsumsi ikan lemuru, ikan selar, ikan tongkol, ikan belanak, dan kan ketang-ketang (daging ikan dalam keadaan berat basah) sebesar 9,54 kg, 22,35 kg, 34,53 kg, 29,65 kg, 9,53 kg dan per harinya per harinya 1,36 kg, 3,19 kg, 4,93 kg, 4,24 kg, dan 1,36 kg. KESIMPULAN DAN SARAN Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan, maka dapat disimpulkan bahwa 1. Konsentrasi logam tertinggi adalah Zn dan Cu, sedangkan Pb berada di bawah batas deteksi. Konsentrasi Zn tertingggi terdapat ikan lemuru yaitu sebesar 20,816 mg/kg dan terendah terdapat pada ikan tongkol sebesar 0,605 mg/kg. Sedangkan konsentrasi Cu tertinggi dan terendah terdapat pada ikan lemuru yaitu sebesar 22,014 mg/kg dan 0,140 mg/kg. Konsentrasi Cu pada ikan lemuru di atas batas aman. 2. Hanya kandungan Zn dalam ikan lemuru yang menunjukkan korelasi positif antara berat tubuh ikan dengan konsentrasi logam Cu, sedangkan jenis logam lain pada jenis ikan lain, tidak berkorelasi. 3. Batas aman konsumsi ikan lemuru, ikan selar, ikan tongkol, ikan belanak, dan kan ketang-ketang (daging ikan dalam keadaan berat basah) sebesar 9,54 kg, 22,35 kg, 34,53 kg, 29,65 kg, 9,53 kg dan per harinya 1,36 kg, 3,19 kg, 4,93 kg, 4,24 kg, dan 1,36 kg Dari hasil penelitian yang diperoleh, disarankan untuk : (1) Mensosialisasikan kepada masyarakat bahwa ikan selar, ikan tongkol, ikan belanak, masih aman untuk di konsumsi. Sedangkan untuk ikan lemuru dan ketang-ketang sebaiknya memperhatikan batas aman konsumsi, (2) memonitoring konsentrasi logam berat pada ikan-ikan yang dikonsumsi secara berkesinambungan, jika memungkinkan sebaiknya dilakukan tiap tahun. DAFTAR PUSTAKA Chudaifah, Lilik, 2010, Konsentrasi Pb, Cd, dan Hg Pada Ikan Pepetek (Leiognathus equulus) Yang di Tangkap di Pantai Jawa Timur Serta Batas Aman Konsumsi, Tesis, Program Studi Magister (S2) Biologi, Departemen Biologi. Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Airlangga, Surabaya. Darmono, 2001, Lingkungan Hidup dan Pencemaran: Hubungannya dengan Toksikologi Senyawa Logam, Universitas Indonesia Press, Jakarta.


Findik, O. dan Cicek, E., 2011. Metal in Two Bioindicator Fish Species Merlangius merlangus and Mullus barbatus Captured from the West Black Sea (Bartin) of Turkey. Bulletin Environment Toxicol, 83 : 399-403. Jezierska, Barbara dan Malgorzata Witeska, 2006, The Uptake and Accumulation in Fish Living in Polluted Waters. Soil and Water Pollution Monitoring, Protection and Remediation, 3-23. MENLH, 2004, Surat Keputusan Menteri Negara Lingkungan Hidup No. KEP- 51/MENLH/2004 tentang Baku Mutu Air Laut untuk Biota Laut, Lampiran III. Soegianto, A., 2008, Bioaccumulation of Heavy Metals in Some Commercial Animal Caught from Selected Coastal Water of East Java, Indonesia, Research Journal of Agriculture and Biological Sciences, 4(6): 881 - 885.


60

KOMBINASI H2SO4 DAN CAO UNTUK SINTESIS BIODIESEL DARI MINYAK JARAK PAGAR Abdulloh1*, Nanik Siti Aminah1, Mochamad Zakki Fahmi*1 Departemen Kimia, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Airlangga Kampus C Mulyorejo Surabaya * email: [email protected]

1

ABSTRACT In This research is done the synthesis of biodiesel from Jatropha curcas oil of PTPN XII Jember which had content 9.4% free fatty acid (FFA) and 0.14% water used the combination of lime (CaO) and H2SO4 catalyst. Usage of CaO as a catalyst in the synthesis of biodiesel requires content (FFA) in oil is less than 0.1% to avoid the formation of Ca-soap. An effort to avoid the formation of Ca-soap made with two methods. In the method I the first done esterification reaction of FFA using H2SO4 catalyst to reduce content of FFA followed by a transesterification reaction of triglycerides (TG) using a CaO catalyst whereas method II carried out transesterification reaction TG using CaO catalyst followed by addition of H2SO4 to neutralize Ca-soap and esterification reactions of FFA. The results showed that the method I FFA levels was reduced to 0.09% or smaller than 0.1, not formed Ca-soap and biodiesel conversion obtained at 55.48%. As for the method II is formed Ca-soap, so that II is not an effective method used to synthesize biodiesel from the CJO had content FFA greater than 0.1%. Keywords: biodiesel, CaO, H2SO4, Jatropha curcas oil (CJO), content of FFA PENDAHULUAN Biodiesel adalah senyawa mono alkil ester. Senyawa ini dapat diproduksi melalui reaksi transesterifikasi minyak (minyak nabati, hewani dan bekas) dengan alkohol secara langsung menggunakan katalis asam atau basa maupun melalui hidrolisis minyak menjadi FFA (free fatty acid atau asam lemak bebas) dilanjutkan esterifikasi FFA dengan alkohol menggunakan katalis asam atau enzim (Viswanathan and Ramaswamy, 2008). Upaya untuk memproduksi biodiesel di Indonesia dengan biaya produksi yang relatif murah sangat perlu dilakukan, karena bahan baku untuk pembuatan biodiesel sebagai sumber energi terbarukan banyak terdapat di Indonesia. Bahkan sejak tanggal 12 Oktober 2005 Indonesia membudidayakan tanaman penghasil energi, diantaranya adalah jarak pagar (Jatropha curcas Linnaeus) di lahan kritis (Hamdi, 2005). Di Jawa Timur produksi minyak jarak pagar bisa ditemukan di PTPN XII Jember. Keseriusan pemerintah Indonesia untuk memproduksi biodiesel ditunjukkan dengan menetapkan Standar Nasional Biodiesel Indonesia (RSNI EB 020551). Melalui Pertamina pemerintah juga telah menjual biodiesel dalam bentuk biosolar, yaitu B5 (5% biodiesel dicampur 95% solar) di SPBU sejak 20 Mei 2006 dan berusaha ditingkatkan secara bertahap menjadi B10, B20 dan seterusnya (Kompas, 15 Agustus 2006). Akan tetapi upaya tersebut sampai saat ini belum terealisasi sepenuhnya, karena komersialisasi biodiesel memerlukan biaya Rp 5.585,00 per liter atau lebih tinggi dari pada diesel petroleum (Warta Pertamina, edisi No. 5/THN XLI, Mei 2006). Sebagai bahan perbandingan, diesel petroleum dijual Rp. 4.292,00 per liter oleh Pertamina pada pelanggan wilayah I berdasarkan Tabel perkembangan harga BBM 15/02/2009 (Anonim, 2009). Diantara penyebab tingginya biaya produksi biodiesel adalah pemakaian katalis KOH, NaOH maupun katalis basa homogen yang lainnya, karena membutuhkan minyak berkualitas tinggi atau berkadar

61

FFA rendah (1 mg KOH atau 0,5%) untuk menghindari terbentuknya sabun yang akan berfungsi sebagai emulgator, sehingga menyulitkan pemisahan antara biodiesel dengan gliserol. Sedangkan sebagian besar produksi minyak jarak pagar memiliki FFA tinggi (± 14%), biasanya disebut crude Jatropha curcas oil (CJO). Selain itu pemakaian katalis homogen hanya berlaku untuk satu kali proses produksi. Sebab katalis homogen sulit diperoleh kembali (unrecoverable), harus dinetralkan dan berpotensi mencemari lingkungan karena terbuang bersama air limbah, sehingga beban biaya semakin tinggi untuk produksi skala besar. Usaha untuk mengurangi biaya produksi biodiesel dari CJO (minyak jarak pagar yang mengandung komponen minyak, yaitu trigliserida dan komponen non minyak, seperti FFA dan phospholipids) pernah dilakukan. Tiwari et al., 2007 melaporkan bahwa sintesis biodiesel dari CJO yang mengandung FFA 14% dapat dilakukan melalui proses dua langkah, yaitu esterifikasi dengan katalis asam, yaitu H2SO4 dan transesterifikasi dengan katalis basa, yaitu KOH dapat menghasilkan konversi lebih besar 99%. Hasil konversi sedikit berkurang menjadi 90% bila CJO mengandung FFA 15% dan KOH pada proses transesterifikasi diganti dengan NaOH (Berchmans and Hirata, 2008). Meskipun metode tersebut cukup efektif, pada akhir reaksi katalis-katalis yang digunakan tidak dapat diperoleh kembali (unrecoverable) karena larut dalam air pada saat pemurnian biodiesel dan terbuang sebagai limbah sehingga berpotensi mencemari lingkungan. Karena itu pemakaian KOH, NaOH dan H2SO4 pada metode tersebut relatif kurang efektif untuk mengurangi biaya produksi skala besar. Untuk mengurangi biaya produksi yang diakibatkan oleh pemakaian katalis, banyak peneliti menggunakan katalis heterogen, diantaranya adalah CaO. Liu et al., 2008 melaporkan bahwa, katalis CaO dapat mengubah 50 mL minyak kedelai menjadi biodiesel dengan konversi 95% selama 3 jam pada suhu 65oC. Akan


tetapi CaO juga dapat menghasilkan sabun dan atom Ca dapat terkikis dari permukaan katalis bila kadar FFA lebih dari 0,1% (0,2 mg KOH). Jumlah CaO yang terkisis semakin banyak bila kadar FFA dalam minyak makin besar (Kouzu et.al, 2008). Berdasarkan latar belakang tersebut, maka pada penelitian ini digunakan katalis CaO dan H2SO4 untuk sintesis biodiesel dari CJO melalui dua tahap. Pemakaian H2SO4 dimaksudkan untuk menghindari terbentuknya sabun. METODE PENELITIAN Alat dan Bahan Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini adalah: pendingin refluks, thermometer, labu reaksi, pengaduk magnet, pemanas, sentrifuge, GC-MS dan beberapa alat gelas yang lazim digunakan. Adapun bahan yang digunakan adalah H2SO4, CaO, n-heksana, metanol, etanol, indikator phenolphthalein, KOH, NaOH, asam oksalat, metil heptadekanoat dan minyak jarak pagar kasar (CJO) dari PTPN XII Jember. Sebelum sintesis biodiesel dilakukan karakterisasi terhadap CJO, meliputi bilangan asam, kadar air, berat molekul dan asam lemak penyusun CJO. Bilangan asam ditentukan dengan melarutkan 1 gram CJO kedalam campuran 5 mL etanol, 5 mL dietil eter 2 tetes indikitor phenolphthalein, kemudian dititrasi dengan 0,1 N KOH. Bilangan asam dihitung berdasarkan persamaan 1:

(1) m adalah berat CJO, V dan N adalah volume dan normalitas KOH (Saifuddin et al., 2009). Kadar air ditentukan dengan memanaskan ± 2,5 g CJO dalam cawan porcelain pada suhu (100 ± 5) oC selama ± 1 jam, kemudian diinginkan dalam desikator selama ± 5 menit dan timbang sampai beratnya tetap. Kadar air dalam minyak adalah jumlah komponen yang menguap (SNI 01-5009.12-2001).

Kadar = air

W1 − W2 W1 − W

× 100%

(2)

W adalah berat cawan kosong, W1 adalah berat cawan dan sampel minyak dan W2 adalah berat cawan dan sampel setelah dipanaskan. Berat molekul dan kandungan asam lemak dalam CJO ditentukan dari analisis GC-MS dari biodiesel (metil ester) yang terbentuk dari reaksi transesterifikasi 10 g CJO dan metanol menggunakan katalis NaOH sebanyak 0,2 g. Berat molekul yang diperoleh digunakan untuk penentuan rasio metanol terhadap minyak jarak pagar. Untuk keperluan sintesis biodiesel disiapkan H2SO4 sebanyak 1 % terhadap berat minyak (Berchmans and Hirata, 2008) dan 0,5 g CaO, CJO 0,01 mol dan metanol 0,3 mol. Ada dua metode pemakaian H2SO4 untuk reaksi esterifikasi, yaitu sebelum atau sesudah reaksi transesterifikasi dengan CaO. Metode pertama, reaksi esterifikasi yang dilakukan mencampurkan minyak jarak pagar dengan metanol yang telah dicampur dengan H2SO4 pada suhu 50 oC. Untuk mengamati reaksi esterifikasi FFA berlangsung sempurna (FFA < 0,1%), diamati

berdasarkan jumlah bilangan asam dari beberapa reaksi esterifikasi dengan waktu 1½, 2, 2½, dan 3 jam. Kemudian dilakukan reaksi transesterifikasi menggunakan CaO pada suhu 60 oC dengan waktu 1, 2, dan 3 jam. Metode kedua, reaksi transesterifikasi CJO dan metanol menggunakan katalis CaO dilakukan terlebih dahulu pada suhu 60 oC sampai reaksi berlangsung sempurna (± 2 jam). Selanjutnya ditambahkan H2SO4 sebanyak 2% terhadap berat minyak kemudian reaksi dijalankan selama (± 2 jam). Selanjutnya dilakukan proses pemurnian biodiesel, yaitu dengan menambahkan 2 tetes asam oksalat 0,1 N dan centrifuge mengendapkan CaO. Kemudian menambahkan 5 mL n-heksana dan air memisahkan gliserol. Konversi biodiesel dihitung sesuai dengan persamaan 3 berdasarkan analisis GCMS: Biodiesel (%) =

ΣA − As As

×

CsVs

× 100%

(3)

m

Dengan: ΣA : total area puncak metil ester (C14:0 – C24:1) As : area puncak larutan standart internal (metil heptadekanoat) Cs : konsentrasi larutan STD (10 mg/mL) Vs : volume larutan STD (5 mL) m : jumlah sampel (250 mg). HASIL DAN PEMBAHASAN Karakteristik CJO PTPN XII Jember Pada penelitian ini karakteristik CJO PTPN XII Jember yang diamati meliputi kadar air, kadar FFA atau sama dengan ½ ×bilangan asam (Berrios et al., 2007), jenis asam lemak dan berat molekul. Dari hasil perhitungan CJO PTPN XII memiliki kadar air 0,14% (tabel 1) dan kadar FFA 9,43% atau sama dengan ½ bilangan asam (tabel 2). Adapun jenis asam lemak minyak jarak pagar ditentukan dari hasil anilisis GCMS metil ester hasil reaksi transesterifikasi minyak jarak pagar dan metanol menggunakan katalis NaOH. Pada reaksi ini diasumsikan bahwa semua trigliserida jarak pagar terkonversi 100 % menjadi metil ester. Kromatogram metil ester yang diperoleh dengan GC terdapat pada gambar 1 yang menunjukkan bahwa kandungan utama minyak jarak pagar terdiri dari 4 komponen utama. Tabel 1. Kadar air CJO PTP XII Jember Cawan Cawan dan Cawan dan Kadar kosong (g) CJO awal (g) CJO akhir (g) air* (%) 1. 7,0424 9,5553 9,5525 0,11 2. 8,2735 10,7822 10,7781 0,16 3. 8,2301 10,7432 10,7393 0,16 Rata-rata 0,14 * Dihitung berdasarkan persamaan 2 No.

Tabel 2. Bilangan asam CJO PTP XII Jember No.

CJO (g)

1. 2. 3.

1.0073 1,0061 1,0089

Etanol dan n-heksan (1:1) (mL) 10 10 10


Volume Bilangan asam* KOH 0,1006 N (mL) (mg KOH/g) 3 3 3

16.8083 16.8283 16.7816

62

Rata-rata

16.8061

* Dihitung berdasarkan persamaan 1

Analisis MS menunjukkan fragmentasi yang khas untuk metil ester. Salah satu contoh fragmentasi, yaitu fragmentasi gugus metoksi yang menghasilkan [M-31]+ yang menegaskan adanya gugus metil dalam senyawa yang dianalisis. Penelusuran bank data fragmentasi senyawa-senyawa metil ester menunjukkan bahwa puncak 2 adalah metil palmitat, puncak 3 adalah metil linoleat, puncak 4 adalah metil oleat dan puncak 5 adalah metil stearat seperti terdapat pada Gambar 1.

Gambar 3.Reaksi transesterifikasi trigliserida dengan katalis CaO

Gambar 4. Reaksi hidrolisis trigliserida oleh katalis asam

Gambar 1. Kromatogram GC biodiesel dari minyak jarak pagar Berdasarkan data GC-MS dengan area GC diatas 1 %, diketahui metil ester hasil reaksi transesterifikasi minyak jarak pagar, adalah asam palmitat, asam linoleat, asam oleat dan asam stearat dan perhitungan berat molekul minyak jarak pagar tercantum dalam Tabel 3 Tabel 3. Perhitungan berat molekul rata-rata minyak jarak pagar No.

Nama metil Berat molekul Area ester metil ester (%)

Komponen trigliserida (3c − 4)d e= a b c d 100 1. Metil palmitat 270 13,34 107,5204 2. Metil linoleat 294 28,89 262,4342 3. Metil oleat 296 46,99 415,3916 4. Metil stearat 298 9,05 80,545 Berat molekul rata-rata minyak jarak pagar 865,8912 g/mol

Sintesis Biodiesel dari CJO dengan Metode I Pada metode I dilakukan tahap esterifikasi FFA menggunakan H2SO4 dilanjutkan dengan transesterifikasi trigliserida menggunakan CaO. Reaksi yang terjadi pada metode I adalah reaksi esterifikasi FFA (gambar 2) dan transesterifikasi trigliserida (gambar 3) :

Terjadinya reaksi esterifikasi FFA dalam CJO diamati berdasarkan penurunan bilangan asam. Hasil reaksi esterifikasi menunjukkan bahwa terjadi penurunan bilangan asam dalam CJO dari 18,8601 mg KOH menjadi 0.1878 mg KOH bila reaksi esterifikasi dilakukan selama 3 jam (tabel 4) atau penurunan kadar FFA dari 9,43% menjadi 0,09%. Penurunan bilangan asam setelah reaksi berjalan 1,5 jam relatif lebih sedikit, hal ini terjadi karena selain terjadi reaksi esterifikasi juga terjadi reaksi hidrolisis trigleserida menghasilkan FFA (Gambar 4). Reaksi hidrolisis TG terjadi karena adanya air sebagai hasil samping reaksi esterifikasi (Gambar 2). Tabel 4.Bilangan asam CJO setelah reaksi esterfikasi dengan katalis H2SO4 No.

Bilangan asam mula2 (mgKOH)

Waktu reaksi (jam)

Bilangan asam setelah reaksi (mgKOH)

1.

18,8601

1,5

0.5612

2.

18,8601

2

0.4218

3.

18,8601

2,5

0.2788

4

18,8601

3

0.1878

Setelah reaksi esterifikasi, tahap berikutnya adalah reaksi tansesterifikasi CJO menggunakan CaO. Pada reaksi ini teramati andanya endapan CaO dan tidak terbentuk reaksi penyabunan (gambar 5.2). Jumlah biodiesel yang dihasilkan dari reaksi transesterifikasi TG dalam CJO menggunakan katalis CaO selama 3 adalah 55,48 % (selengkapnya ditunjukkan oleh tabel 5). Jumlah konversi biodiesel yang dihasilkan dari transesterifikasi CJO lebih kecil dari transesterifikasi minyak lobak dilaporkan oleh Kawashima et al., 2009 yaitu sebesar 90%. Hal ini disebabkan karena adanya perbedaan adanya perbedaan preparasi dan saat pemakaian katalis.

Gambar 2. Reaksi esterifikasi FFA dengan katalis asam

63


diharapkan perolehan kembali CaO dalam bentuk endapan CaSO4 (Gambar 6). O

O R

C

OH + CaO(s)

R

FFA

Ca + H2O

O

C O

Ca + H2SO4 2

R

C

OH + CaSO4(s)

FFA

Ca-sabun CaSO4(s)

Gambar 5.Fasa minyak, metanol dan CaO hasil reaksi metode I

2

Ca-sabun

O R

C O

CaO(s) + SO3(g)

Gambar 6. Saponifikasi oleh CaO dan recovery CaO dengan H2SO4

Pada penelitian ini, katalis CaO diperoleh dari padatan CaO kemudian digerus dan diayak dengan ayakan 100 mesh kemudian dikalsinasi pada suhu 800 o C tanpa aliran gas N2 selama 2 jam, kemudian disimpan dalam desikator sebelum dilakukan digunakan untuk reaksi. Sedangkan pada penelitian sebelumnya, katalis CaO diperoleh melalui proses resipitasi dengan mereaksikan Ca-asetat dengan asam oksalat membentuk endapan Ca-oksalat yang kemudian dikalsinasi pada suhu 800 oC sehingga terbentuk CaO yang berukuran nano partikel. Selain itu sebelum reaksi transesterifikasi dilakukan, katalis CaO diaktivasi terlebih dahulu pada suhu 800 oC selama 2 jam dibawah aliran gas N2 untuk menghilangkan air dan gas CO2 karena CaO mudah terhidrasi dan terkarbonasi maka CaO (Granados et al., 2007). Tabel 5. Konversi biodiesel oleh CaO Waktu reaksi Konversi (%) (jam) 1. 1 34,4026 2. 2 42,7795 3. 3 55,4805

No.

Perbedaan preparasi dan proses aktivasi katalis CaO tersebut menyebabkan adanya perbedaan luas permukaan dan pori katalis serta jumlah situs basa yang terdapat dalam CaO, sehingga berpengaruh terhadap aktivitas katalis CaO. Hal ini disebabkan karena luas permukaan dan pori katalis serta jumlah situs aktif yang tersedia sangat berpengaruh pada reaksi katalitik heterogen yang melibatkan adsorpsi molekul reaktan menuju permukaan katalis padat, reaksi molekul reaktan yang teradsorpsi pada permukaan katalis, desorpsi dan diffusi produk (Davis and Davis, 2003). Sintesis Biodiesel dari CJO dengan Metode II Pada metode II dilakukan tahap transesterifikasi TG dan saponifikasi FFA dalam CJO yang mengandung TG dan FFA 9,4% menggunakan CaO dilanjutkan dengan reaksi netralisasi Ca-sabun dan esterifikasi menggunakan H2SO4. Selain reaksi transesterifikasi (Gambar 3) dan esterifikasi (Ganbar 2) pada metode ini juga terjadi reaksi saponifikasi dan

Gambar 7. Ca-Sabun hasil reaksi metode II Pada metode ini jumlah H2SO4 yang ditambahkan 2 kali lebih banyak dibandingkan pada metode I. Hal ini dimaksudkan agar masih terdapat sisa katalis H2SO4 sehingga reaksi esterifikasi dengan katalis H2SO4 dapat berlangsung. Akan tetapi hasil penelitian metode ini menunjukkan bahwa sabun tetap terbentuk pada akhir reaksi (Gambar 7). Hal ini disebabkan karena reaksi saponifikasi lebih cepat dibandingkan reaksi esterifikasi, sehingga setelah reaksi netralisasi Ca-sabun oleh H2SO4 membentuk endapan CaSO4 dan FFA terjadi lagi reaksi saponifikasi. KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan maka dapat diperoleh suatu kesimpulan sebagai berikut: 1. Kombinasi H2SO4 dan CaO dengan metode I dapat digunakan sebagai katalis untuk sintesis biodiesel dari CJO PTPN XII Jember yang memiliki kadar FFA 9,4 % dan kadar air sebesar 0,14%. 2. Pemakaian H2SO4 dapat menurunkan kadar FFA sampai 0,09% sehingga dapat mencegah


64

3.

4.

terjadinya reaksi saponifikasi pada pemakaian CaO Jumlah konversi biodiesel dari CJO PTPN XII yang dihasilkan menggunakan katalis CaO selama reaksi 3 jam adalah 55,48 % Kombinasi H2SO4 dan CaO dengan metode II tidak dapat dimanfaatkan untuk sintesis biodiesel dari CJO PTPN XII Jember yang memiliki kadar FFA 9,4 % dan kadar air sebesar 0,14%.

Saran Perlu dilakukan proses aktivasi dan pengaliran gas N2 sebelum katalis CaO sebelum reaksi transesterifikasi, untuk menghilangkan H2O dan CO2 yang teradsorpsi pada permukaan CaO yang dapat mengganggu proses adsorbsi reaktan pada permukaan katalis CaO. DAFTAR PUSTAKA Anonim, 2009, Harga BBM Dalam Negeri, http://www.esdm.go.id/publikasi/hargaenergi/harga-bbm-dalam-negeri.html, diakses 31 Maret 2009 Berchmans, H.J. and Hirata S., 2008, Biodiesel production from crude Jatropha curcas L. seed oil with a high content of free fatty acids, Bioresour. Technol., 99, 1716 – 1721. Berrios, M., Siles, J., Martín M.A. and Martín A., 2007, A kinetic study of the esterification of free fatty acids (FFA) in sunflower oil, Fuel, 86, 2383 – 2388. Davis, M.E. and Davis, R.J., 2003, Fundamentals of Chemical Reaction Engineering, McGraw-Hill Companies, Boston.

65

Hamdi A., 2005, Mengarusutamakan Energi Baru & Terbarukan, http://www.jarakpagar.com/pdf/ArusUtama.pdf, diakses 21 April 2008 Kawashima, A., Matsubara, K., and Honda, K., 2009, Acceleration of catalytic activity of calcium oxide for biodiesel production, Bioresour. Technol., 100, 696 – 700. Kouzu. M., Kasuno, T., Tajika, M., Sugimoto, Y., Yamanaka, S. and Hidaka, J., 2008, Calcium oxide as a solid base catalyst for transesterification of soybean oil and its application to biodiesel production, Fuel, 87, 2798 – 2806. Liu, X., He, H., Wang, Y., Zhu, S. and Piao, X., 2008, Transesterification of soybean oil to biodiesel using CaO as a solid base catalyst, Fuel, 87, 216 – 221. Lu, H., Liu Y., Zhou H., Yang Y., Chen, M. and Liang, B., 2009, Production of biodiesel from Jatropha curcas L. oil, Comput. Chem. Eng., 33, 1091 – 1096. Saifuddin, N., Raziah, A.Z. and Farah, H.N., 2009, Production of biodiesel from high acid value waste cooking oil using an optimized lipase enzyme/acid-catalyzed hybrid process, E-journal of Chemistry, 6(S1), S485 – S495. Schuchardt, U., Sercheli, R. and Vargas, R.M., 1998, Transesterification of vegetable oils: A review, J. Braz. Chem. Soc., 9, 1, 199 – 210. Tiwari, A.K., Kumar, A. and Raheman, H., 2007, Biodiesel production from jatropha oil (Jatropha Curcas) with high free fatty acid: An optimized process, Biomass Bioenerg., 31, 569 – 575. Viswanathan, B. and Ramaswamy, A.V., 2008, Selection of solid heterogeneous catalysts for trans-esterification reaction, Chemistry Industry Digest, 91 – 99.


PENGARUH UKURAN PORI TERHADAP AKTIVITAS KATALITIK TITANIUM SILIKALIT-1 PADA SINTESIS FENOL Hamami1, Abdulloh1, Alfa Akustia Widati1, Djimmi Teratee1 Departemen Kimia, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Airlangga E-mail: [email protected]

1

ABSTRACT Phenol as an important intermediate for petrochemical, agrochemical, and plastic industry. Phenol production with conventional method not optimum and produce for environment. Phenol production process work slowly. So, in this research, phenol can be produced use Titanium Slicalite-1 9TS-1) on phenol synthesis. This reaction can be included clean reaction. In this research, phenol concentration can be measured by Gas Chromatography (GC). Parameters measured are TS-1 pore diameter variation and time reaction. Optimum condition for producing phenol can be showed at TS-1 mesopore 3,8 nm for 4 hours. Reaction order synthesis of phenol by benzene oxidation is 1. Keywords: phenol, phenol synthesis, TS-1, reaction order PENDAHULUAN Fenol merupakan salah satu intermediet penting untuk industri petrokimia, agrokimia dan plastik. Fenol banyak dimanfaatkan sebagai antiseptik, desinfektan, dan pembuatan bahan pembersih lantai. Fenol memiliki sifat antiseptik sehingga digunakan di dalam bidang pembedahan untuk mensterilkan alat-alat bedah. Fenol juga banyak digunakan dalam pembuatan obat, resin sintetik, dan polimer. Selain itu, fenol dapat juga dimanfaatkan untuk meninggikan kualitas karet pada industri karet (Bolton dan Eaton, 1968). Fenol dapat disintesis dengan metode cumene. Proses sintesis fenol dengan metode cumene memiliki beberapa kelemahan seperti dihasilkannya intermediet yang eksplosif berupa cumene hidroperoksida sehingga berbahaya bagi lingkungan (Burri dkk, 2007). Selain itu, proses ini menyulitkan industri mendapatkan produk fenol dalam jumlah banyak dan membutuhkan investasi modal yang besar karena proses ini bertahap (Sakamoto dkk, 2008). Kondisi tersebut telah mendorong pengembangan metode lain untuk memproduksi fenol dari benzena melalui sintesis satu tahap, tidak menghasilkan produk samping dan lebih ekonomis (Kubacka dkk, 2007). Salah satu cara yang ditawarkan untuk sintesis fenol adalah oksidasi langsung benzena satu tahap. Cara ini cukup efektif karena alasan ekonomis dan lingkungan (Chen dkk, 2008). Cara terbaik untuk oksidasi benzena adalah dengan bantuan katalis. Selama ini, penelitian tentang katalis banyak dilakukan untuk mengoptimalkan produktivitas suatu reaksi. Katalis telah digunakan secara luas untuk produksi berbagai macam produk dalam berbagai industri, yang sukar didapat atau mahal harganya. Berdasarkan fasanya, katalis dibedakan menjadi katalis heterogen dan katalis homogen. Pengembangan katalis heterogen lebih diminati daripada katalis homogen. Hal ini dikarenakan pada katalis homogen, diperlukan perlakuan yang cukup rumit untuk memisahkan dari produk dan dibutuhkan biaya yang cukup tinggi bila diaplikasikan di industri. Katalis heterogen lebih menguntungkan karena proses pemisahannya yang mudah akibat perbedaan fasa dengan produk (Tang dkk, 2006).

Salah satu contoh aplikasi proses oksidasi yang sukses adalah produksi propilen oksida yang dikomersialisasikan oleh Shell pada tahun 1970 dengan menggunakan katalis Ti(IV)/SiO2 (Sheldon, 2000). Katalis lain yang sukses adalah Titanium Silikalit-1 (TS-1) yang dihasilkan oleh ilmuwan Enichem (Taramasso dkk, 1983). Liu dkk (2006) menjelaskan bahwa TS-1 sebagai katalis heterogen dapat digunakan untuk oksidasi benzena. Ke dkk (2007) juga melakukan oksidasi benzena menjadi fenol dengan bantuan TS-1. Sampai dekade ini, katalis ini terus dipelajari karena menunjukkan aktivitas katalitik yang luar biasa dalam reaksi organik dengan menggunakan H2O2 sebagai oksidator. Penggunaan H2O2 sebagai oksidator memiliki kelebihan karena adanya kandungan oksigen aktif yang sangat tinggi dalam H2O2 dan hanya menghasilkan air sebagai produk samping. Dengan demikian, reaksi yang dioksidasi H2O2 dapat digolongkan ke dalam reaksi yang ramah lingkungan (Clerici, 2001). Penelitian tentang TS-1 terus dilanjutkan dan dikembangkan karena TS-1 merupakan katalis terpenting dalam reaksi oksidasi benzena (Liu dkk, 2005; Klaewkla dkk, 2006; Liu dkk, 2006). TS-1 merupakan katalis yang memiliki struktur berpori. Poripori TS-1 mempengaruhi aktivitasnya dalam mengkatalisis suatu reaksi terutama ukuran porinya. Ukuran pori TS-1 sangat penting dalam pembentukan senyawa yang mempunyai satu molekul benzena, yang berhubungan dengan selektivitas molekul dan aktivitas molekul. Ukuran pori yang besar mengakibatkan luas permukaan katalis menjadi besar juga sehingga memudahkan katalis dalam mengadsorpsi pereaksipereaksi, serta menjadikannya lebih reaktif. Lin dkk (2004) melaporkan tentang ketidakefektifan katalis dengan ukuran pori kecil atau mikropori dalam mengkatalisis molekul dengan ukuran besar (bulky molecules), sedangkan katalis dengan ukuran pori lebih besar seperti mesopori lebih memungkinkan mengkatalisis material dengan ukuran besar. Selain itu, menurut Eimer dkk (2008), TS-1 mikropori tidak terlalu efektif digunakan untuk mengkatalisis reaksi oksidasi karena ukuran porinya kecil. Eimer dkk (2008) juga menjelaskan bahwa TS-1 mesopori dapat


66

PROSEDUR PENELITIAN Uji Aktivitas Katalitik Parameter uji aktivitas katalitik pada penelitian ini dibatasi pada dua hal yaitu laju reaksi dan konversi produk (seberapa banyak produk dihasilkan). Laju reaksi dalam penelitian ini menggunakan orde n dimana konsentrasi salah satu reaktan dianggap berlebih sehingga dapat dianggap konstan. Konsentrasi reaktan yang dianggap berlebih adalah hidrogen peroksidanya. Konversi produk digunakan untuk mengetahui seberapa banyak fenol yang terbentuk dari hidroksilasi benzena. Pengaruh Waktu Reaksi Sebanyak 1,3 g benzena dilarutkan dalam metanol. Selanjutnya, campuran ditambahkan 160 mg katalis TS-1 dan di tambah 0,5 mL H2O2. Campuran tersebut dipanaskan pada suhu 70oC. Sebanyak 0,5 mL campuran diambil untuk dianalisis dengan GC sebagai data reaksi 0 jam. Kemudian campuran dipanaskan selama 1, 2, dan 4 jam lalu dianalisis dengan GC. Pengaruh Ukuran Pori Pengaruh ukuran pori dipelajari dengan uji aktivitas katalitik TS-1 pada hidroksilasi benzena menggunakan 3 katalis TS-1 yang mempunyai ukuran pori yang berbeda yaitu Mikropori, mesopori 3,0 nm, dan mesopori 3,8 nm. Berikut ini adalah gambar rangkaian reaktor oksidasi benzena.

kondensor

Suntika suntikan n pengam

minya k

Termokope

Pengatur suhu

Gambar 1. Reaktor oksidasi benzena. Setelah campuran dipanaskan selama 0,1,2,3, dan 4 jam menggunakan reaktor tersebut, campuran dianalisis dengan GC. GC yang digunakan dalam penelitian ini memiliki kondisi : kolom HP 5, initial time 2 menit, 67

hold time 1 menit, suhu oven 500 C, suhu injektor A 2750 C, suhu detektor 2800 C, final temperatur 2800 C, katalis TS-1 (mikropori, mesopori 3,0 nm, dan mesopori 3,8 nm). HASIL DAN PEMBAHASAN Pembuatan Kurva Standar Fenol Sebagai Produk Oksidasi Benzena Kurva kalibrasi diperoleh dari pengukuran seri larutan standar fenol 0,8; 1,2; 1,6; 2,0; dan 2,4 mmol. Kurva kalibrasi dibuat untuk membantu menentukan konsentrasi fenol yang diperoleh melalui hidroksilasi benzena menggunakan katalis TS-1 mesopori dan mikropori.

Kurva Standar Fenol 3

Rasio fenol

meningkatkan aktivitas katalitik oksidasi α-pinene dibandingkan TS-1 mikropori. Ukuran pori mesopori yang lebih besar dari mikropori menyebabkan respon aktivitas katalitik TS-1 mesopori pada beberapa reaksi menunjukkan produktivitas yang lebih baik dibandingkan dengan TS-1 mikropori. Ukuran pori yang besar memudahkan senyawa berdifusi sehingga energi yang diperlukan lebih kecil dan reaksi berjalan lebih cepat. Oleh karena itu, dalam penelitian ini akan dipelajari pengaruh ukuran pori terhadap aktivitas katalitik TS-1 mesopori pada reaksi hidroksilasi benzena.

y = 1,1291x - 0,1296 R² = 0,9959

2 1 0 0

1

2

3

Konsentrasi standar fenol Gambar 2. Kurva standar fenol Uji Aktivitas Katalitik Uji aktivitas katalitik suatu reaksi meliputi banyak aspek antara lain energi aktivasi, konversi produk, laju reaksi, pemakaian reaktan, dan lain-lain. Melalui uji aktivitas katalitik TS-1 mesopori pada oksidasi benzena, penelitian ini hanya mengamati 2 hal yang berkaitan dengan reaksi yaitu laju reaksi dan konversi produk (banyak produk yang dihasilkan). Laju reaksi dalam penelitian ini menggunakan orde semu n dimana konsentrasi salah satu reaktan dianggap berlebih sehingga dapat dianggap konstan. Konsentrasi reaktan yang dianggap berlebih adalah konsentrasi hidrogen peroksida. Konversi produk digunakan untuk mengetahui seberapa banyak fenol yang dihasilkan dari oksidasi benzena. Semua katalis TS-1 diuji aktivitasnya pada reaksi hidroksilasi benzena. Uji aktivitas katalitik dilakukan dengan reaksi hidroksilasi benzena menggunakan H2O2 pada suhu 70°C berdasarkan metode yang digunakan oleh Wilkenhöner, dkk (2001). Campuran produk hasil reaksi hidroksilasi benzena dianalisis dengan menggunakan GC. Pengaruh Waktu Reaksi Dalam penelitian ini, waktu reaksi yang digunakan untuk oksidasi benzena adalah 0, 1, 2, 3, dan 4 jam. Setelah itu, Campuran produk hasil reaksi oksidasi benzena dianalisis dengan menggunakan GC. Data yang diperoleh berupa kromatogram.Kromatogram menunjukkan bahwa semua hasil dari oksidasi benzena dengan semua sampel memberikan kandungan senyawa yang sama, tetapi berbeda pada luas area yang


dihasilkan masing-masing puncak walaupun ada perbedaan waktu reaksi. Dari Gambar 3 terlihat bahwa waktu reaksi berbanding lurus dengan luas area produk fenol. Semakin lama waktu reaksi menyebabkan semakin banyak jumlah fenol yang diperoleh. Hasil ini sesuai dengan penelitian sebelumnya yang dilakukan oleh Bengoa dkk (1998; Hoelderich, 2000) mengenai uji katalitik katalis TS-1 pada reaksi hidroksilasi benzena membentuk fenol, didapatkan hasil bahwa semakin lama waktu reaksi yang diterapkan maka nilai konversi benzena akan meningkat. Berikut adalah tabel perbandingan waktu reaksi dengan rasio luas area fenol terhadap nitrobenzena.

Kondisi reaksi : suhu 700 C; katalis TS-1 mikropori; 3 jam; 1,3 g benzena; 5 mL pelarut metanol; 0,5 g H2O2; standar internal nitrobenzena

waktu reaksi vs rasio fenol

Rasio fenol

20 15

TS-1 mikropori

10 5 0 -5

0

5

TS-1 mesopori 3,0nm

waktu reaksi

Gambar 3. Pengaruh waktu reaksi pada oksidasi benzena Semakin lama waktu reaksi semakin banyak fenol yang terbentuk. Hal ini berhubungan aktivitas tumbukan antar molekul menjadi lebih sering terjadi. Antar molekul lebih mudah bertumbukan dan waktu tumbukan lebih lama sehingga produk yang dihasilkan semakin banyak. Pengaruh Ukuran Pori Semakin besar ukuran pori TS-1 yang digunakan untuk reaksi oksidasi benzena, semakin besar juga jumlah fenol yang terbentuk. Hal ini menggambarkan ukuran pori memudahkan akses antar molekul reaktan (benzena) sehingga produk (fenol) yang dihasilkan semakin banyak dan meningkat. Konversi produk fenol berbanding lurus dengan besarnya ukuran pori. Katalis dengan ukuran pori kecil atau mikropori dalam mengkatalisis molekul dengan ukuran besar (bulky molecules), sedangkan katalis dengan ukuran pori lebih besar seperti mesopori lebih memungkinkan mengkatalisis material dengan ukuran besar. Hasil yang serupa juga dilaporkan oleh Lin dkk (2004). Selain itu, Eimer dkk (2008) melaporkan, TS-1 mikropori tidak terlalu efektif digunakan untuk mengkatalisis reaksi oksidasi karena ukuran porinya kecil. Ukuran pori mesopori yang lebih besar dari mikropori menyebabkan respon aktivitas katalitik TS-1 mesopori pada hidroksilasi benzena menunjukkan produktivitas yang lebih baik dibandingkan dengan TS-1 mikropori. Ukuran pori yang besar memudahkan senyawa berdifusi sehingga energi yang diperlukan lebih kecil dan reaksi berjalan lebih cepat.

Gambar 4.Kromatogram reaksi hidroksilasi benzena dengan katalis a) TS-1 mikropori b) TS-1 mesopori Penentuan Difusivitas Efektif Pori Penentuan difusivitas efektif pori (De) dapat dilakukan dengan menggunakan persamaan (Suyanto, 2000). De (δq/δr) r=R = (Ks/Ms)(C-Cs) De {9 (Co-C)R-4 / ρ4π} = Ks / Ms (C-X) C = konsentrasi benzena Co = konsentrasi awal benzena R = Jari-jari pori TS-1 Cs = konsentrasi benzena yang terserap dalam TS-1 Ms = massa TS-1 yang digunakan (δq/δr) = perubahan massa benzena yang terserap persatuan massa TS-1 Dari perhitungan diperoleh nilai De TS-1 mikropori = 1,2307 x 10-3 cm2/jam; De TS-1 mesopori 3,0 nm = 5,9598 x 10-3 cm2/jam; De TS-1 mesopori = 7,3073 x 10-3 cm2/jam. Artinya benzena akan berdifusi ke dalam TS-1 melalui pori, melalui luas permukaan pori sebesar 1,2307 x 10-3 cm2/jam; 5,9598 x 10-3 cm2/jam; 7,3073 x 10-3 cm2/jam . Nilai De yang kecil ini sesuai dengan Gambar 3 dimana konversi pembentukan produk berlangsung lambat karena pada waktu reaksi 2 jam baru terbentuk produk. Nilai De yang semakin besar berdasarkan ukuran pori yang semakin besar menunjukkan konversi produk mengalami peningkatan. Penentuan Orde Reaksi dan Laju Reaksi Oksidasi Benzena Reaksi dalam penelitian menggunakan orde semu n = 1. Hal ini sesuai dengan uji metode plot van’t Hoff. Karena orde reaksi n =1, untuk menentukan laju reaksi


68

dapat menggunakan persamaan :

𝑑[𝑓𝑒𝑛𝑜𝑙]

=

k

𝑑𝑡 [fenol]n (Vladab dkk,2009). Konsentrasi fenol diambil mulai dari reaksi yang berjalan 2, 3, dan 4 jam. Nilai konsentrasi fenol diperoleh dengan memasukkan nilai rasio fenol dengan waktu reaksi 2, 3, dan 4 jam (ketiga katalis) ke dalam persamaan regresi yang diperoleh dari penentuan kurva kalibrasi standar fenol y = 1,129x – 0,129. Tabel 1. Perbandingan hasil fenol ketiga katalis

Waktu reaksi

2 3 4

Konsentrasi fenol (mmol) TS-1 TS-1 TS-1 mikropori mesopori mesopori 3,0 nm 3,8 nm 0,1143 0,1143 0,6781 0,1288 2,8141 6,9622 0,1293 8,2469 13,2088

2.

menjadi besar juga sehingga memudahkan katalis dalam mengadsorpsi pereaksi, serta menjadikannya lebih reaktif. Kinetika reaksi Reaksi sintesis fenol dalam penelitian ini menggunakan orde n = 1 sesuai dengan uji metode plot van’t Hoff. Laju reaksi berbanding lurus dengan ukuran pori. Semakin besar ukuran pori laju reaksi semakin cepat.

Saran Perlu dilakukan pengamatan dengan menggunakan parameter lain seperti rasio benzena / hidrogen peroksida dan temperature reaksi untuk mengamati kinetika dan perolehan fenol dengan menggunakan TS1 mesopori 3,8 nm. Dengan diperolehnya kondisi optimum reaksi, maka akan diperoleh kondisi yang efektif untuk memperoleh fenol.

DAFTAR PUSTAKA Dari Tabel 1 diperoleh harga laju reaksi TS-1 mikropori = -0,7597 mmol/jam; laju reaksi TS-1 mesopori 3,0 nm = -0,0707 mmol/jam; laju reaksi TS-1 mesopori 3,8 nm = 0,3659 mmol/jam. Karena reaksi berlangsung pada reaktor batch, reaktan dianggap bercampur sempurna dan komposisi serta distribusinya seragam. Hasil perhitungan laju reaksi di atas berdasar pada faktor-faktor sebagai berikut : 1. Transpor massa diabaikan karena tidak mempengaruhi laju reaksi 2. Reaksi hidroksilasi benzena terjadi antara reaksi hidrogen peroksida dan benzena yang teradsopsi pada permukaan katalis TS-1 3. Laju transfer massa benzena menuju situs aktif katalis dapat mempengaruhi seluruh proses laju pada periode awal reaksi 4. Laju transfer massa hidrogen peroksida menuju partikel katalis TS-1 dan laju adsorpsi menuju situs aktif pada permukaan katalis bukan merupakan pembatas keseluruhan proses laju reaksi. 5. Laju adsorpsi benzena pada permukaan katalis TS-1 pada periode awal reaksi ditentukan laju transfer massa menuju situs aktif. 6. Adsorpsi hidrogen peroksida mengikuti kinetika reaksi orde 1 semu 7. Laju difusi internal tidak mempengaruhi laju reaksi hidroksilasi benzena 8. Laju desorpsi dari hasil reaksi hidroksilasi benzena dari permukaan katalis TS-1 dan laju transfer massa menuju permukaan fasa cair tidak mempengaruhi laju reaksi. KESIMPULAN DAN SARAN

Kesimpulan Berdasarkan hasil yang diperoleh dapat disimpulkan bahwa : 1. Pengaruh ukuran pori Semakin besar ukuran pori TS-1 semakin besar jumlah fenol yang diperoleh. Ukuran pori yang besar mengakibatkan luas permukaan katalis

69

Bengoa, J.F., Gallegos, N. G., Marchetti, S. G., Alvarez, A. M., Cagnoli, M. V., Yeramian, A. A., 1998, Influence of Structural Properties and Operation Conditions on Benzena Catalytic Oxidation with H2O2, Microporous and mesoporous Materials, Vol. 24, hal. 163172. Bolton, D.M dan Eaton, L.G, 1968, Encyclopedia of Chemical and Drugs, 8th edition, Merck and Co. Inc, Rahway, N.J, USA Burri, D. R., sheikh, I. R., Choi, K. M., Park, S. E., 2007, Facile Heterogenization of Homogeneous ferrocene catalysts on SBA-15 and its Hydroxylation Avtivity, Catalysis Communications, Vol. 8, hal. 731-735 Chen, J., Gao, S., Xu, J., 2008, Direct Hhydroxylation of Benzena to Phenol Over a New Vanadium-Subtituted Phosphomolybdate as a solid Catalyst, Catalysis Communications, Vol. 9, Hal. 728-733 Clerici, M.G. 2001, Aromatic Ring Hydroxylation Oxidation, in: Sheldon, R. A., Bekkum, H. V. (Eds.), “Fine Chemichals Through Heterogeneous Catalysis”, Wiley-VCH, Weinheim, hal. 538-549, Federal Republic of Germany. Eimer, G, A., Diaz, I., Sastre, E., Casuscelli, G, S., Crivello, M, E., Herrero, E, R., Perez-Pariente, J., 2008, Mesoporous Titanosilicates Synthesized from TS-1 Precursors with Enhanced Catalytic Activity in The α-Pinene Selective Oxidation, Applied Catalysis A : General, Vol 343, hal 77-86 Hoelderich, W. F., 2000, One-Pot reactions: A Contribution to Environmental Protection, Applied catalysis A: General, Vol. 194-195, hal. 487-496 Ke, X., Xu, L., Zeng, C., Zhang, L., Xu, N., 2007, Synthesis of Mesoporous TS-1 by Hydrothermal and Steam-Assisted Dry Gel Conversion Techniques With The Aid of


Triethanolamine, Microporous and Mesoporous Materials, Vol 106, hal 68-75 Klaewkla, R.,T. Rirksomboon, S., Kulprathipanja, L., Nemeth, Rangsunvigit, P. 2006, Light Sensitivity of Phenol Hydroxylation with TS1, Catal. Commun., Vol. 7, hal. 260-263 Kubacka, A . , W a n g , Z . , S u l i k o w s k i , B . ,

Corberan, V. C., 2007, Hydroylation/Oxidation of B e n z e n a over Cu-ZSM-5 systems: Optimization of The One-Step Route to Phenol, Journal of Catalysis, Vol. 250, hal. 184-189 Lin, S., Zhen, Ying., Wang, S., Dai, Y., 2000, Catalytc Activity of K0,5(NH4)5,5[MnMo9O32]·6H2O in Phenol Hydroxylation with Hydrogen Peroxide, Journal of Molecular Catalysis A : Chemical, Vol 156, hal 113-120 Liu, H., Lu, G., Gu, Y., Gu, Y., Wang, J., 2006, Chemical Kinetics of Hydroxilation of Phenol Catalyzed by TS-1/Diatomite in Fixed-Bed Reactor, Chemical Engineering Journal, Vol 116, hal 179-186 Sakamoto, T., Takagaki, T., Sakakura, A., 2008, Hydroxylation of Benzena to Phenol Under air and Carbon Monoxide Catalyzed by Molybdovanadaphosphates, Journal of Molecular Catalysis A: Chemical, Vol. 288, hal. 19-22.

Sheldon, R.A., Arends, I.W.C.E., Dijksman, A. 2000, New Developments in Catalytic Alcohol Oxidation for Fine Chemical Synthesis,Catal. Today., Vol. 57, hal. 157166 Suyanto, 1990, Pra Karakterisasi Perpindahan Massa Merkuri dari Larutan ke Bentonit, Surabaya : Kimia FMIPA Unair, hal 124-126 Tang, H., Ren, Yu., Yue, B., Yan, S., He, H., 2006, CuIncorporated Mesoporous Materials:Synthesis, Characterization and Catalytic Activity in Phenol Hydroxilation, Journal of Molecular Catalysis A: Chemical, Vol 260, hal 121-127 Taramasso, M., Perego, G., Notari, B. 1983, Preparation of Porous Crystalline Synthetic Material Comprised of Silicon and Titanium Oxides. (U. S. Patents No. 4,410,501) Wilkenhoner, U., Langhendries, G., Van L, F., Baron, G.V., Gammon D.W., Jacobs, P.A., van Steen, E., 2001, Influence of Pore and Crystal Size of Crystalline Titanosilicates on Phenol Hydroxylation in Different Solvents, Journal of Catalysis., Vol. 203, hal. 201–212


70

SIFAT KIMIA AIRTANAH DANGKAL DI KABUPATEN TULUNGAGUNG 1, 2

Hari Siswoyo1, Emi Fitrianingsih2, Bambang Poerwadi3 Jurusan Teknik Pengairan Fakultas Teknik Universitas Brawijaya Malang 3 Jurusan Kimia Fakultas MIPA Universitas Brawijaya Malang

ABSTRAK. Aspek penting yang harus diperhatikan dalam pengelolaan airtanah diantaranya adalah sifat kimia dari airtanah, hal ini dikarenakan sifat tersebut akan memberikan dampak bagi obyek yang akan menerima pasokan airtanah. Tujuan utama dari penelitian ini adalah untuk mengetahui dan memetakan sifat kimia airtanah di lokasi penelitian. Analisis sifat kimia airtanah dilakukan dengan menggunakan Model Diagram Trilinier Piper dengan bantuan paket program komputer AquaChem versi 3.6 dan untuk memetakannya dengan menggunakan bantuan paket program komputer Surfer 8. Berdasarkan hasil penelitian diketahui bahwa airtanah dangkal di lokasi penelitian memiliki sifat kekerasan karbonat (alkalinitas sekunder) lebih dari 50%, airtanah didominir oleh alkali tanah dan asam lemahnya dengan kation Tipe Magnesium dan anion Tipe Bikarbonat. Kata kunci: sifat kimia; airtanah; piper; AquaChem. PENDAHULUAN Sejalan dengan semakin pentingnya peran airtanah dalam memenuhi berbagai kebutuhan, maka diperlukan upaya nyata dalam pengelolaan sumberdaya airtanah yang berwawasan lingkungan. Salah satu aspek yang harus diperhatikan dalam upaya pengelolaan airtanah adalah sifat kimia dari airtanah tersebut. Hal ini dikarenakan sifat kimia akan dapat memberikan pengaruh baik bersifat positif ataupun negatif terhadap obyek yang menerima pasokan airtanah tersebut. Hasil penelitian terdahulu (Siswoyo, et. al., 2012) menunjukkan bahwa sampel-sampel airtanah yang diambil dari kelompok akuifer1 yang berbeda dalam satu cekungan air tanah (CAT)2 memiliki sifat kimia yang sama. Berdasarkan hasil penelitian tersebut masih menimbulkan pertanyaan ataupun dugaan bagi peneliti untuk ditindaklanjuti dalam penelitian berikutnya. Dugaan bahwa sifat kimia airtanah pada tiap kelompok akuifer yang berbeda dalam satu CAT adalah sama perlu dibuktikan lebih lanjut pada beberapa CAT yang lain. 1

Akuifer adalah lapisan pembawa air, batuan yang mempunyai susunan sedemikian rupa sehingga dapat mengalirkan air yang cukup berarti. 2 CAT adalah suatu wilayah yang dibatasi oleh batas-batas hidrogeologi dimana semua kejadian hidrogeologi seperti proses pengimbuhan, pengaliran, dan pelepasan airtanah berlangsung.

Penelitian ini dilaksanakan di Kabupaten Tulungagung Provinsi Jawa Timur. Potensi airtanah dari Kabupaten Tulungagung bersumber dari CAT Brantas dan CAT Bulukawang. Secara keseluruhan CAT Brantas memiliki potensi airtanah bebas sebesar 3.674 juta m3/tahun dan airtanah tertekan sebesar 175 juta m3/tahun dengan luas 6.186 km2 yang meliputi 18 kabupaten/kota, sedangkan CAT Bulukawang memiliki potensi airtanah bebas sebesar 163 juta m3/tahun dengan luas 618 km2 yang meliputi 2 kabupaten (KepMen. ESDM Nomor. 716K/40/MEM/2003). Penelitian ini bertujuan untuk : (1) Mengetahui karakteristik akuifer yang ada di lokasi penelitian. (2) Mengetahui sifat kimia airtanah dangkal pada tiap jenis akuifer yang ada di lokasi penelitian. (3) Mengetahui persamaan ataupun perbedaan sifat kimia airtanah 71

pada jenis akuifer yang berbeda dalam CAT yang sama dan jenis akuifer yang sama pada CAT yang berbeda. (4) Memetakan sifat kimia airtanah yang dominan di lokasi penelitian. . EKSPERIMEN Penentuan sifat kimia airtanah dapat menggunakan berbagai macam model, diantaranya ada 6 model yang dikenal yaitu: Model Klasifikasi Kurlov, Model Diagram Pie, Model Diagram Trilinier Piper, Model Diagram Pola Stiff, Model Diagram Fingerprint, dan Model Diagram Komposisi. Berdasarkan kajian pada penelitian sebelumnya (Siswoyo et. al., 2012), dalam penelitian ini digunakan Model Diagram Trilinier Piper. Sebagaimana dinyatakan dalam Suharyadi (1984), bahwa model ini merupakan model yang terpenting untuk studi genetik airtanah, sangat efektif dalam pemisahan analisis data bagi studi krisis terutama mengenai sumber unsur penyusun terlarut dalam airtanah, perubahan atau modifikasi sifat-sifat air yang melewati suatu wilayah tertentu serta hubungannya dengan problem-problem geokimia. Eksperimen dirancang dengan langkah-langkah sebagai berikut : 1. Karakteristik akuifer di lokasi penelitian dipetakan berdasarkan Peta Cekungan Air Tanah dan Peta Hidrogeologi yang didapatkan dari Direktorat Tata Lingkungan Geologi dan Kawasan Pertambangan, Direktorat Jenderal Geologi dan Sumber Daya Mineral, Departemen Energi dan Sumber Daya Mineral, dengan tujuan untuk mengetahui sebaran jenis akuifer yang ada di lokasi penelitian. 2. Melakukan survey lapangan untuk menentukan lokasi pengambilan sampel airtanah dangkal yang berupa sumur penduduk/sumur gali, agar sampel yang diambil dapat mewakili tiap jenis akuifer yang ada di lokasi penelitian. 3. Pengambilan sampel airtanah dangkal pada lokasi yang telah ditentukan pada langkah (2). 4. Pengujian laboratorium terhadap sampel airtanah dangkal guna mengetahui kandungan parameter pH, Na, Mg, K, SO4, HCO3, Cl, dan Ca. Penentuan parameter-parameter yang diuji, didasarkan pada kebutuhan input data yang


5.

diperlukan di dalam model penentuan sifat kimia airtanah yaitu Model Diagram Trilinier Piper. Pengujian parameter pH menggunakan pHmeter, pengujian parameter Na, Mg, K, SO4, dan Ca menggunakan Metode Spektrofotometri, serta pengujian parameter HCO3 dan Cl menggunakan Metode Volumetri. Analisis model penentuan sifat kimia airtanah dilakukan dengan menggunakan Model Diagram Trilinier Piper dengan alat bantu paket program komputer AquaChem versi 3.6. Interpretasi hasil pemodelan dilakukan berdasarkan gambar dan uraian sebagai berikut :

Gambar 1. Diagram Trilinier Piper (Sumber: Piper, 1944 dalam blog.fitb.itb.ac.id diunduh 4 Mei 2011) Analisis sifat kimia airtanah dengan Metode Diagram Diagram Trilinier dilakukan dengan cara mengelompokkan air tanah dari masing-masing sampel ke dalam kelompok-kelompok menurut tingkat kesadahannya, alkalinitasnya, dan kadar garamnya. Sifat kimia air tanah dapat diketahui dengan memperhatikan kelompok dominan hasil pengeplotan data pada jajaran genjang. Pembagian daerah pada jajaran genjang ditunjukkan pada gambar 2 di bawah ini.

50

50 4

1 2 50

3 50

50 6 50 9 5 7 9 50 8 50

Gambar 2. Pembagian Daerah Pada Jajaran Genjang menurut Piper (Sumber: Walton, 1970 dalam Suharyadi, 1984) Apabila titik yang diplot jatuh pada daerah (Suharyadi, 1984): a. Berarti kandungan alkali tanah melebihi kandungan alkalinya. b. Berarti kandungan alkali melebihi kandungan alkali tanahnya. c. Berarti asam lemah melebihi asam kuatnya. d. Berarti asam kuat melebihi asam lemahnya. e. Berarti kekerasan karbonat (alkalinitas sekunder) lebih dari 50%, airtanah didominir oleh alkali tanah dan asam lemahnya. f. Berarti kekerasan non karbonat (kegaraman sekunder) lebih dari 50%. g. Berarti non karbonat alkali (kegaraman primer) lebih dari 50%, airtanah didominir oleh alkali dan asam kuat. h. Berarti karbonat alkali (alkalinitas primer) lebih dari 50%. i. Berarti pasangan kation-anion seimbang tidak ada yang melebihi 50%. 6. Memetakan sifat kimia airtanah dangkal yang dominan di lokasi penelitian. Pemetaan dilakukan dengan menggunakan alat bantu paket program komputer Surfer 8. HASIL Berdasarkan analisis dari Peta Cekungan Air Tanah dan Peta Hidrogeologi, diketahui bahwa sebaran jenis akuifer di wilayah Kabupaten Tulungagung seperti ditujukkan pada gambar 3 di bawah ini, dimana yang termasuk dalam bagian CAT Brantas terdapat 6 jenis akuifer dan yang termasuk ke dalam CAT Bulukawang terdapat 2 jenis akuifer.


72

Gambar 3. Sebaran Jenis Akuifer di Lokasi Penelitian Airtanah bebas sebagaimana dituliskan di dalam KepMen ESDM Nomor. 716K/40/MEM/2003 dapat diartikan sebagai airtanah yang berasal dari akuifer bebas/airtanah dangkal yang dapat diamati pada sumur gali/sumur penduduk, sedangkan airtanah tertekan dapat diartikan sebagai airtanah yang berasal dari akuifer tertekan/airtanah dalam yang dapat diamati pada sumur bor. Sampel dari penelitian ini berupa airtanah dangkal yang diambil dari sumur gali/sumur penduduk yang mewakili tiap jenis akuifer.

Pengambilan sampel terhadap airtanah dangkal dalam hal ini air dari sumur gali milik penduduk di lokasi penelitian dilakukan untuk bagian CAT Brantas pada 4 jenis akuifer dan CAT Bulukawang pada 1 jenis akuifer saja. Untuk jenis akuifer berwarna hijau muda dan jenis akuifer berwarna coklat tua tidak dilakukan pengambilan sampel karena pada daerah tersebut masingmasing umumnya airtanah tidak dimanfaatkan

73

karena dalamnya muka airtanah (warna hijau muda) dan daerah airtanah langka (warna coklat). Setelah dilakukan pengambilan sampel penelitian, selanjutnya sampel-sampel tersebut diujikan di Laboratorium Tanah dan Airtanah, Jurusan Teknik Pengairan, Fakultas Teknik Universitas Brawijaya Malang. Kandungan unsur kimia airtanah yang diujikan di laboratorium untuk masing-masing sampel penelitian adalah: pH, klorida (Cl), SO4, HCO3, kalium (K), natrium (Na), magnesium (Mg), dan kalsium (Ca). Hasil pengujian laboratorium menunjukkan bahwa unsur Mg (kation) dan HCO3 (anion) memiliki kandungan yang paling besar dibandingkan kation dan anion lainnya. Secara umum airtanah di lokasi penelitian bersifat asam yang ditunjukkan dari besarnya nilai pH dari semua sampel adalah kurang dari tujuh (pH < 7). Hasil analisis Model Diagram Trilinier Piper untuk mengetahui sifat kimia airtanah dengan paket program AquaChem versi 3.6 ditunjukkan pada gambar 4 di bawah ini.


Gambar 4. Diagram Trilinier Piper Sampel Airtanah Dangkal Interpretasi sifat kimia airtanah secara teoritik dilakukan dengan mengacu pada Diagram Trilinier Piper pada gambar 1 dan Pembagian Daerah Pada Jajaran Genjang menurut Piper pada gambar 2. Secara umum Tipe Kation dari sampel airtanah adalah Tipe Magnesium (Mg2+). Secara umum Tipe Anion dari sampel airtanah adalah Tipe Bikarbonat (HCO3-). Kandungan alkali tanah melebihi alkalinya dan asam

lemah melebihi asam kuatnya. Airtanah di lokasi penelitian memiliki kekerasan karbonat (alkalinitas sekunder) lebih dari 50% dimana airtanah tersebut didominasi oleh alkali tanah dan asam lemahnya. Pemetaan unsur Mg dan HCO3 sebagai kation dan anion yang dominan dari airtanah yang ada di lokasi penelitian ditunjukkan pada gambar 5 dan gambar 6.


74

SENDANG

KARANGREJO PAGERWOJO NGUNUT KAUMAN -8.04

KEDUNGWARU

-8.06

TULUNGAGUNG

-8.08

BOYOLANGU

-8.1

-8.12

SUMBERGEMPOL NGUNUT REJOTANGAN

-8.14

BANDUNG

CAMPURDARAT PAKEL

-8.16

-8.18

KALIDAWER

111.86

111.88

111.9

111.92

111.94

PUCANGLABAN

BESUKI

TANGGUNGGUNUNG

Gambar 5. Peta Kontur IsoMagnesium

SENDANG

KARANGREJO PAGERWOJO NGUNUT KAUMAN -8.04 KEDUNGWARU -8.06

TULUNGAGUNG

-8.08

-8.1

BOYOLANGU

-8.12

SUMBERGEMPOL NGUNUT REJOTANGAN

-8.14

BANDUNG

CAMPURDARAT PAKEL

-8.16

-8.18

111.86

BESUKI

KALIDAWER 111.88

111.9

111.92

111.94

PUCANGLABAN TANGGUNGGUNUNG

Gambar 6. Peta Kontur IsoBikarbonat

75


PEMBAHASAN Wilayah Kabupaten Tulungagung memiliki 2 sumber potensi airtanah, yaitu CAT Brantas dan CAT Bulukawang. Pada CAT Brantas yang berada di wilayah Kabupaten Tulungagung terdapat 6 kelompok akuifer yaitu: akuifer dengan aliran melalui celahan dan ruang antar butir, setempat akuifer produktif (warna hijau muda); akuifer dengan aliran melalui celahan dan ruang antar butir, produktif sedang dengan penyebaran luas (warna hijau sedang); akuifer dengan aliran melalui ruang antar butir, produktif tinggi dengan penyebaran luas (warna biru tua); akuifer dengan aliran melalui ruang antar butir, produktif dengan penyebaran luas (warna biru sedang); akuifer dengan aliran melalui ruang antar butir, produktif sedang dengan penyebaran luas (warna biru muda); dan daerah airtanah langka (warna coklat). Pada CAT Bulukawang yang berada di wilayah Kabupaten Tulungagung terdapat 2 jenis akuifer yaitu: akuifer dengan aliran melalui ruang, rekahan, dan saluran, produktif tinggi sampai sedang (warna hijau daun) dan daerah airtanah langka (warna coklat). Sampel-sampel airtanah dari sumur dangkal yang diambil dari tiap jenis akuifer di lokasi penelitian menunjukkan komposisi kandungan unsur kimia yang sama. Kadungan unsur kimia yang diketahui berdasarkan uji laboratorium masing-masing sampel menunjukkan jumlah kation Mg sebagai nilai kation yang terbesar (dominan) dan kandungan anion HCO3 sebagai nilai anion yang terbesar (dominan) dibandingkan dengan kation dan anion lainnya pada masing-masing sampel tersebut. Berdasarkan pemodelan dengan Diagram Trilinier Piper, dapat diketahui bahwa airtanah dangkal di lokasi penelitian memiliki sifat kimia yang sama yaitu memiliki Tipe Kation Magnesium dan Tipe Anion Bikarbonat, dimana airtanah tersebut memiliki kekerasan karbonat (alkalinitas sekunder) lebih dari 50%, airtanah didominasi oleh alkali tanah dan asam lemahnya. Untuk bagian CAT Brantas dimana sampel diambil dari 4 jenis akuifer yang berbeda, dapat dikemukakan lebih lanjut bahwa sifat kimia airtanah dangkal pada jenis akuifer yang berbeda dalam satu CAT yang sama adalah cenderung sama. Hasil temuan dalam penelitian sejalan dengan hasil-hasil penelitian terdahulu. Siswoyo et. al. (2012) melakukan penelitian tentang karakteristik kimia airtanah pada berbagai kelompok akuifer di CAT Pasuruan. Hasil penelitian tersebut menunjukkan bahwa pada CAT Pasuruan berdasarkan sampel airtanah dangkal yang diambil dari 4 kelompok akuifer yang berbeda dalam satu CAT memiliki sifat yang sama, yaitu airtanah dangkal memiliki kekerasan karbonat lebih dari 50%, airtanah didominasi oleh alkali tanah dan asam lemahnya, dengan kation-kationnya memiliki Tipe Magnesium dan anion-anionnya memiliki Tipe Bikarbonat. Sejauh ini, berdasarkan dua hasil penelitian yang berbeda yaitu pada CAT Pasuruan dengan sampel dari 4 jenis akuifer yang berbeda dan pada CAT Brantas yang ada di wilayah Kabupaten Tulungagung dengan sampel juga dari 4 jenis akuifer yang berbeda

menunjukkan bahwa sifat kimia airtanah dangkal dari berbabagai jenis akuifer dalam satu CAT adalah cenderung sama. Begitu pula untuk jenis akuifer yang sama pada CAT yang berbeda juga memiliki sifat kimia yang cenderung sama. Dapat diambil contoh bahwa untuk jenis akuifer dengan aliran melalui ruang antar butir (warna biru muda) baik yang berada pada CAT Pasuruan maupun CAT Brantas di wilayah Kabupaten Tulungagung memiliki sifat yang cenderung sama. Namun demikian, berdasarkan 2 hasil penelitian tersebut belum dapat digunakan untuk menarik kesimpulan secara umum terkait sifat kimia airtanah dangkal dari tiap jenis akuifer pada CAT lainnya. Perlu adanya penelitian lebih lanjut untuk dapat mengarah pada kesimpulan tersebut, tidak hanya terhadap airtanah dangkal (akuifer bebas) tetapi juga terhadap airtanah dalam (akuifer tertekan). Setelah diketahuinya sifat kimia airtanah dangkal di lokasi penelitian khususnya unsur kimia yang dominan seperti dinyatakan pada hasil penelitian di atas, selanjutnya dilakukan pemetaan dengan membuat Peta Kontur IsoMagnesium dan Peta Kontur IsoBikarbonat dengan bantuan paket program komputer Surfer 8. Peta-peta sebagaimana tergambar pada gambar 5 dan gambar 6 tersebut, belum mencakup wilayah Kabupaten Tulungagung secara keseluruhan. Hal ini dikarenakan pengambilan sampel airtanah dangkal yang mewakili berbagai jenis akuifer yang ada hanya terpusat pada beberapa wilayah kecamatan saja. Untuk tujuan pemetaan agar keseluruhan wilayah administratif Kabupaten Tulungagung dapat dipetakan sifat kimianya, maka diperlukan pengambilan sampel yang lebih merata di seluruh wilayah Kabupaten Tulungagung. KESIMPULAN Berdasarkan hasil penelitian, maka dapat diberikan kesimpulan sebagai berikut: 1. Kabupaten Tulungagung memiliki 2 sumber potensi airtanah yaitu CAT Brantas yang terdiri dari 6 jenis akuifer dan CAT Bulukawang yang terdiri dari 2 jenis akuifer. 2. Sifat kimia airtanah dangkal di lokasi penelitian adalah memiliki kekerasan karbonat lebih dari 50%, airtanah didominasi oleh alkali tanah dan asam lemahnya, dengan kation Tipe Magnesium dan anion Tipe Bikarbonat. 3. Sejauh ini dapat dinyatakan bahwa sifat kimia airtanah dangkal dari jenis akuifer yang berbeda dalam satu CAT dan sifat kimia airtanah dangkal untuk jenis akuifer yang sama pada CAT yang berbeda adalah cenderung sama. 4. Hasil pemetaan sifat kimia airtanah dangkal di lokasi penelitian ditunjukkan pada gambar 5 dan gambar 6. UCAPAN TERIMA KASIH Dengan terselesaikannya penelitian ini, penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :


76

1.

Warga pemilik sumur di Kabupaten Tulungagung atas diijinkannya penulis untuk melakukan pengambilan sampel penelitian. 2. Laboratorium Tanah dan Airtanah Jurusan Teknik Pengairan Fakultas Teknik Universitas Brawijaya Malang atas kesempatan yang diberikan pada penulis untuk dapat menguji sampel penelitian. DAFTAR PUSTAKA Arismunandar. Penyelidikan Potensi Cekungan Airtanah Surakarta Jawa Tengah. Direktorat Geologi Tata Lingkungan. Bandung. 2000. (Laporan Penyelidikan) Irham, N. M., Achmad, R.T., dan Widodo, S. Pemetaan Sebaran Air Tanah Asin Pada Aquifer Dalam di Wilayah Semarang Bawah. Berkala Fisika, Vol. 9, No. 3, Juli 2006. Halaman. 137-143. 2006. eprints.undip.ac.id., diunduh 4 Mei 2011. (Jurnal) Keputusan Menteri Energi dan Sumber Daya Mineral, Nomor : 716 K/40/MEM/2003 tentang Batas Horisontal Cekungan Air Tanah di Pulau Jawa dan Pulau Madura. (Keputusan Menteri ESDM RI) Rosadi, D. Kualitas Air Tanah Dangkal di Daerah Lumpur Sidoarjo dan Sekitarnya, Jawa Timur (Setahun Setelah Letusan). Buletin Geologi Tata Lingkungan, Volume 18 Nomor 1, April 2008. Halaman. 38-50. 2008. isjd.pdii.lipi.go.id, diunduh 4 Mei 2011. (Jurnal) Siswoyo, H., Sholichin, M., Taufiq, M., Helmy S, M.A., Anggara, WWS., Ratih, D.A. Karakteristik Kimia Airtanah pada Berbagai Kelompok Akuifer di Cekungan Air Tanah Pasuruan. Prosiding Seminar Nasional Kimia Universitas Negeri Surabaya 2012. Editor : Sukarmin, Novita, D., Rusmini, Yonata, B., Maharani, D.K., Hidayah, R. Halaman C244-C250. 2012. (Prosiding Seminar Nasional) Suharyadi. Geohidrologi. Fakultas Teknik Universitas Gadjah Mada. Yogyakarta. Halaman 93-116. 1984. (Buku) Todd, D.K. Groundwater Hydrologi. John Wiley and Sons. New York. Pp. 267-313. 1980. (Book)

77


SYNTHESIS OF ZEOLITE A FROM BAGGASE AND ITS ANTIMICROBIAL ACTIVITY ON Candida albicans Widati, A, A.*1, Baktir, A. 1, Hamami1, Setyawati1, H., Rahmawati, R. 1 1 Department of Chemistry, University of Airlangga Jl. Mulyorejo, Campus C, Airlangga University 60115 * Corresponding author, tel/fax : 031-5922427, email: [email protected] ABSTRACT Baggase can be processed become amorphous silica by periodic calcinations at 300 and 600°C with silica concentration as 88,7%. Amorphous silica has been obtained fromcalcination of baggase has been successfully used become zeolite A using hydrothermal technique. The recovered solid products were characterized by X-ray Diffraction (XRD) to study catalyst structure. Characterization results showed that Zeolite A tend to have amorphous structure. The synthesis zeolite A has been studied the antimicrobial activity on Candida albicans at zeolite concentration 0 ; 1,5 ; and 3 g/L for 0, 12, 24, and 36 hour. The observation of Candida albicans was did by cell viability analysis. At 0 untill 20 hour, zeolite A can inhibite growth of Candida albicans untill 50%. However, at 20 untill 36 hour, happened the increasing of Candida albicans growth more than control as the increasing of zeolite concentrations, The Increasing of this growth was assumed by biofilm forming at Candida albicans. Keywords: , amorphous silica, zeolite A, Candida albicans, biofilm INTRODUCTION Zeolite is an inorganic material that is composed by Si and Al, porous, and has unique properties. Zeolite ca be used as adsorbents, catalysts, ion exchange, and membrane (Auerbach et al, 2003). Zeolites also have potential used in the medical field such as anti-microbial, anti-tumor, drug carriers, carriers of enzymes, and decontaminant (Auerbach et al, 2003). Clipnotilolite as a natural zeolite has been developed in the biomedical field. However, this zeolite has a disadvantages because it has not enough good quality caused an impurities such as montmorillonite, apatite, quartz, oxide of Ca, Al, Si, Fe, and minor elements such as Cd, Co, As, Mn, Mo, and Ni (Estiaty and Fatimah, 2009). The presence of impurities can affect the work of zeolite as a biomedical material and can give a bad impact on health. Zeolite A, synthetic zeolite that has also been developed in the field of health and biomedicine. This zeolite is a safe material, is not teratogenic, and did not induce toxicity and carcinogenicity (HERA, 2004). Some researchers have reported the ability of antimicrobial zeolite A against Acinetobacter junii with EC50 of 0.138-0.328 g/L (Hrenović et al, 2010), Saccharomyces cereviseae with EC50 of 2.88 to 5.47 g/L (anonymous, 1974), and Ceriodaphnia dubia EC50 of 0.425 g/L (Warne and Schifko, 1999). Candida albicans is normal flora that found in the digestive tract, mucous membranes, respiratory tract, vagina, urethra, and skin. Environmental conditions, sanitation, and unhealthy lifestyles lead to Candida albicans also present in the environment that can infect humans. Consumption of antibiotics that are less precise cause Candida albicans form biofilms that have resistance to other antimicrobials (Jin et al, 2004). Biofim will absorb nutrients from the host cell so that the host cell imunity decreased. When the host cell immunity declines, Candida albicans enter into the blood vessel to the kidney, spleen, heart, and brain. Furthermore, Candida albicans release toxins that lead

to diseases such as cancer, skin lesions, vulvaginistis candiduria, gastrointestinal candidiasis (Rintiswati et al, 2003). This research has been synthesized zeolite A from bagasse ash as antimicrobial Candida albicans that can cause disease in humansi. bagasse ash has a silica concentration of more than 70.97% which can be used as raw material of zeolite (Afiliantion and Consultation Team ITS Industry, 1999). The use of bagasse ash aims to reduce waste by the sugar industry and sugar cane. Meanwhile, the antimicrobial activity of zeolite A derived from the hydrolysis process that resulted the releasing of hydroxyl ions followed by the releasing of aluminum and silicon are made of positively charged zeolite framework. Positive charge due to the formation of zeolite [AlmHnNapOqSi3-5]2+ or [(NaOH)x (ALO(OH))y (Si(OH)4)3-5]2+ which can form electrostatic interactions with the negative charge of the cell wall of Candida albicans. This interaction causes impaired metabolism of Candida albicans can even damage the DNA of Candida albicans (Hrenović et al, 2010). EXPERIMENTAL SECTION Materials Chemical that used to synthesis zeolte from baggase ash are baggase from PG. Candi Baru Sidoarjo Indonesia, sodium aluminate (Na2Al2O4; Sigma Aldrich, 53%), chloride acid (HCl; Merck, 98%), sodium hydroxide (NaOH; Merck, 99%), aquades. Chemical that used for made a media and treatment for Candida albicans are sodium phosphate monobasic (NaH2PO4∙H2O; Merck, 99%), sodium phosphate dibasic (Na2HPO4∙7H2O; Merck, 99%), potassium chloride (KCl; Merck, 99%), sodium choride (NaCl; Merck, 99%), dextrose (Merck; 99%), peptone (Merck, 99%), Sodium 3,3’-[(Phenylamino)carbonyl]-3,4tetrazolium-Bis(4-methoxy-6-nitro)benzenesulfonic acid hydrate (C22H16N7O13S2Na; Sigma Aldrich, 99%)), acetono (CH3COCH3; Merck, 99%), menadione


78

(C11H8O2; Merck, 98%), and (YED; Merck, 98%).

Difco Yeast Extract

Instrumentation Instrument that necessary in this research are adalah X-ray diffraction (XRD) JEOL JDX-3530, XRay Fluoresence (XRF), dan Spektrofotometer UV-Vis Procedure Synthesis of amorphous silica from baggase Preparation of amorphous silica from bagasse is done using the Wibowo method (2006). Bagasse was calcinated at 300°C for 30 minutes, followed by 600°C for 60 minutes. Furthermore, the ash that is formed is purified by washing using 30% concentrated HCl. Ash obtained were characterized by XRD to observe the formation of amorphous SiO2 and XRF to determine the content of SiO2 in the ash and as a basis for calculating the synthesis of zeolite A Synthesis and characterization of Zeolite A from bggase Zeolite A was synthesized by using the Suraidah method (2009). Na2Al2O4 and amorphous SiO2 from the bagasse ash were dissolved with NaOH in separate places. Furthermore, Na2Al2O4 and amorphous SiO2 were mixed to obtain a mixture with a ratio of 3.9 Na2O: Al2O3: 1.8 SiO2 • 270 H2O. The mixture was hydrothermalled at 100°C for 12 hours. The mixture was filtered, the residue obtained was washed with aquades, dried at 100°C and calcinated at 450°C for 4 hours. Zeolites obtained solids were characterized using XRD. Antimicrobial of Zeolite A on Candida albicans Before used to test the antimicrobial activity against Candida albicans, zeolite A prior sterilized (Hrenovic et al, 2010). Zeolite A is added to 100 mL of distilled water with stirring using a magnetic Stirrer at 30°C for 24 hours. During the stirring was added 1M HCl to pH 7. The suspension formed is used for antimicrobial test against Candida albicans (Hrenovic et al, 2010). Antimicrobial zeolite A against Candida albicans is done by take a single colony of Candida albicans. The colony was inoculated in YPD liquid medium that has been content a variation of the concentration of zeolite (0, 1.5, and 3 g / L). Inoculation is done by the time variation of (0, 12, 24, and 36 hours). Subsequently incubated at 37°C and shaken using a shaker at 100 rpm. Candida albicans growth will be observed by measuring the absorbance using UV-VIS spectrophotometer at λ 469 nm by using cell viability analysis. RESULTS AND DISCUSSION Synthesis of amorphous silica from baggase The synthesis of silica from natural materials consisting of two phases, dry and calcination. Drying is done to eliminate the water content in the material by evaporating water from the surface of the material. Bagasse in a controlled calcination at of 300°C and

79

600°C would result the white ash as an amorphous structure, which indicates that the baggase ash is free from carbon. Bagasse is burned at temperatures less than 500 ° C will produce variations in color from black to gray due to the presence of carbon that does not burn completely and can be removed by calcination at temperatures over 700°C. Calcination at temperatures over 700°C causes changes in the structure of the amorphous silica into cristobalite and tridymite crystals (Krishnarao, 2000; Ramli, 2003). Amorphous phase (non-crystalline) silica from the AAT can be obtained from the combustion at a temperature of about 600oC (Paya et al., 2000). Purification method of silica by acidification using HCl is intended to remove oxides of metals and non metals in the AAT. Hydrochloric acid will bind to the metal oxide P2O5, K2O, MgO, Na2O, CaO, and Fe2O3 into chloride and non-metal oxides except silica is converted to its acid. The results of XRD characterization of bagasse ash obtained showed that the silica structure of bagasse ash that has been synthesized is amorphous (Figure 1). Amorphous silica also were characterized using XRF to determine levels of the contents of silica and other micro elements. Results of XRF characterization that has been done shows that the amorphous silica content of the AAT was 88.7%. Synthesis and characterization of Zeolite A from bggase Precursors used are amorphous silica and sodium aluminate as a source of silica and aluminum sources, and sodium hydroxide as a steering agent structure and alkaline conditions (Wong et al, 2001). Synthesized zeolite A were characterized using XRD. Based on the results diffractogram in Figure 2, the overall diffraction peaks appear Zeolite A synthesized at 2θ 14.03: 20.22: 24.87: 29.94: 32.27: 34.69, and 38.42º. According to Treacy et al (2001), these peaks correspond to the peak characteristics of LTA. The existence of diffraction peaks with double reflection at 34.69 and 38.42 º 2θ showed that zeolite A has a tendency to be amorphous. This is also supported by diffractogram baseline which still appeared to be not straight. This condition is caused by the use of natural materials such as bagasse as raw materials will tend to form amorphous material products for the purity of these natural materials are relatively low. Antimicrobial of Zeolite A on Candida albicans Figure 3 is a profile of the growth of Candida albicans to the zeolite. The results showed that for 20 hours, zeolite A could inhibit the growth of Candida albicans by 50%. This period is a time of Candida albicans was inhibited by zeolite A. Zeolite A is hydrolyzed in water to produce hydroxyl ions. Presence of hydroxyl ions can increase the release of silicon and aluminum from the framework to form positively charged complexes [AlmHnNapOqSi3-5]2+ or [(NaOH)x (ALO(OH))y (Si(OH)4)3-5]2+. The complex will interact with the positively charged cell wall of Candida albicans that are electronegative (phosphoryl, carboxyl, and hydroxyl) through electrostatic forces. This is consistent with the results of research Hrenović et al


(2010) who also test the activity of zeolite A in Acinetobacter junii and Saccharomyces cereviseae. However, after 20 hours of the inhibition ability of zeolite A against Candida albicans does not continue and an increase in the number of live cells in media. At this time, supposedly Candida albicans has been successfully established self-defense by forming a biofilm due to the extreme conditions of a given zeolite A. This study can not confirm the changing pattern of growth profile is due to the formation of biofilm due to the analysis of cells used in this study is cell viabilty analysis. Analysis of cell viability is a live cell analysis based on the ability of metabolically active cells to reduce tetrazolium salt XTT to a colored formazan compound. In general, Candida albicans is in two forms ie planktonic (Candida albicans is free) and biofilms form. Both are formed by Candida albicans which has an active metabolism of cells positive for cell viability analysis. Supporting data in the form of biofilm analysis by Scanning Electron Micrographs (SEM) is required to ensure that the changing patterns of zeolite A inhibition against Candida albicans at the 20 to 36 hours is caused by the formation of biofilms. CONCLUSION Bagasse from Candi Baru SidoarjoIndonesia has been successfully processed into amorphous silica with a silica content of 88.7% using the method Wibowo (2006). That amorphpus silica also has been have been successfully processed into zeolite Aby using hydrothermal technique. The results of characterization by XRD shows that Zeolite A from bagasse material still tends to be amorphous. Zeolite A can inhibit the growth of Candida albicans-free (planktonic) at the time of 0-20 hours with a zeolite concentration 0-3 g / L. After 20 hours, suspected of Candida albicans to form biofilms as a form of defense due to the foreign media zeolite A. ACKNOWLEDGEMENTS The author would like to thank LPPM University of Airlangga, Indonesia under Hibah Riset Universitas Airlangga for their financial support. REFERENCES Atai Z., Atapour, M., Mohseni, M., 2009, Inhibitory Effect og Ginger Extract on Candida albicans, American Journal of Applied Science 6 (6) : 1067-1069 Auerbach, S, M., Carrado, K, A., Dutta, P, K., 2003 Handbook of Zeolite Science and Technology, Marcel Dekker Inc. Barthomeuf, D. 1996, Basic Zeolites Characterization and Uses, Catalysis Review 38: 521-612 Estiaty, L, M., dan Fatimah, D., 2009, Pengolahan Mineral Tekto Silikat Alam (Zeolit) Untuk Substitusi Impor Sediaan Bahan Baku Farmasi : Suatu Pengujian Terhadap Mikroba Patogen, Prosiding Pemaparan Hasil Penelitian Pusut Geoteknologi-LIPI, Bandung, 3 Desember 2009, ISBN : 978-979-8636-16-5

Flanigen, E, M., 1980, Molecular Sieve Zeolite Technology-The First Twenty Five Years, Pure Applied Chemistry, 52 : 2191-2211 HERA- Human & Environmental Risk Assessment on Ingredients of European Household Cleaning Products, Zeolite A represented by CAS Number 1344-00-9 (Sodium Alumunium Silicate) and by CAS Number 1318-02-1 (Zeolites),Version 3 Harsono, Heru., (2002), Pembuatan Silika Amorf dari Limbah Sekam Padi, Jurnal Ilmu Dasar , 3 (2) 98-103. Hassawi, D., dan Kharma, A., 2006, Antimicrobial activity of Some Medicine Plants Against Candida albicans, Journal of Biological Sciences, 6(1) : 109-114 Hrenović. J., Željezić, D., Kopjar, N., Sarpola, A., Bronić, J., Sekovanić, L., 2010, Antimicrobial Activity of Commercial Zeolite A on Acinetobacter junii and Saccharomyces cerevisiae, Journal of Hazardous Materials, 183 : 655-663 Humaira dan Sudarwati, I., 2010, Abu Ampas Tebu sebagai Bahan Penyusun Katalis TS-1 pada Produksi Fenol Pabrik Petrochemical, Pemilihan Peneliti Remaja Indonesia Ke-9, LIPI Suraidah, C., 2009, Adsorpsi NOx Pada Zeolit NaY Yang Dibuat Dari Sekam Padi, Cu-NaY dan CuO/NaY, Tesis Mahasiswa PascaSarjana Jurusan Kimia, ITS, Surabaya Treacy, M. M. J., Higgins, J. B. and von Balloms, R. (2001), Collection of Simulated XRD Powder Patterns for Zeolite, 4th edition, Amsterdam: Elsevier. Warne, M, St, J., and Schifko, A, D., 1999, Toxicity of Laundry Detergent Components to a Freshwater Cladoceran and Their Contribution to Detergent Toxicity, Ecotoxicology and Environmental Safety, 44 : 196-206 Wibowo. 2006. Pengembangan Alat Pengolah Limbah Abu Ampas Tebu Menjadi Pozolan. Jurnal Teknik Sipil Universitas Atmajaya Yogyakarta 6 (2) : 124-136. Wong, W. C., Au, L. T. Y., Lau, P. P. S. (2001), “Effects of Synthesis Parameters on The Zeolite Membrane Morphology”, Journal of Membrane Science, 193: 141-161.


80

Figure 1 Diffractogram of amorphous silica from baggase

Figure 2 Diffractogram of synthesized zeolite A

Optical Density

0 gr/L 1.5 gr/L 3 gr/L 4.5 gr/L

Waktu inkubasi (jam) Time (hour)

Figure 2 Profile of Candida albicans growth against zeolite A

81


APLIKASI MIKROEKSTRAKSI BERBASIS GREEN CHEMISTRY UNTUK ANALISIS SENYAWA KARSINOGENIK NITROSAMIN Yanuardi Raharjo1, Aning Purwaningsih1, Miratul Khasanah1 Departemen Kimia, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Airlangga E-mail: [email protected]

1

ABSTRACT A simple, rapid and accurate method using headspace-single drop micro extraction (HS-SDME) for determination of nitrosodiethylamine (NDEA) in salt fish and fickle meat has been studied with GC-FID. The optimized analytical parameters are microextraction solvent is toluene, volume of organic phase is 3 µL, stirring rate is 1080 rpm and extraction tome is 45 min. In the HS-SDME process, organic phase was hanging from the sample solution, so that the analyt was extracted and analyzed with GC using FID detector. The optimized method yields a linier calibration curve for NDEA standard 10 – 50 ppm with r = 0,996, limit of detection 3,4 ppm, accuracy until 103,50 %, relative standard deviation between 1,21 until 9,34 % and the enrichment factor until 6.900 times. This method has detected NDEA into salt fish for 244,79 ppm and fickle meat for 16,46 ppm. Keywords: NDEA, HS-SDME, GC-FID PENDAHULUAN Kanker merupakan satu dari penyebab kematian terbesar di dunia yang disebabkan oleh faktor lingkungan (90-95%) dan faktor genetik (5-10%). Pengetahuan terhadap penyebab penyakit kanker merupakan hal paling penting yang harus disadarkan pada setiap masyarakat. Faktor lingkungan yang mengarahkan kepada dampak kematian akibat kanker adalah konsumsi bahan berbahaya seperti tembakau dan zat additives pada makanan dan minuman (2530%), diet dan obesitas (30-35%), infeksi (15-20%), radiasi, stress, kurangnya aktivitas fisik serta akibat polutan lingkungan (Anand et. al., 2008). Kanker Nesofaring merupakan salah satu dari beberapa jenis kanker yang mematikan. Kanker Nesofaring tumbuh di rongga belakang hidung dan belakang langit-langit rongga mulut. Kanker ini banyak dijumpai pada orang-orang ras mongoloid, yaitu penduduk Cina bagian selatan, Hong Kong, Thailand, Malaysia, Indonesia dan India. Angka kejadian kanker nesofaring di Indonesia cukup tinggi yakni 4,7 kasus/tahun/100.000 penduduk. Angka kejadian kanker nesofaring di Rumah Sakit Dr. Sutomo Surabaya berkisar 24 pasien pada setiap bulannya yang berasal dari berbagai daerah di Indonesia, Jawa Timur pada umumnya. Faktor kuat penyebab kanker ini adalah konsumsi makanan yang mengandung bahan pengawet, termasuk makanan yang diawetkan dengan cara pengasinan dan pengasapan (Ozel et. al., 2010). Salah satu bahan pengawet berbahaya yang masih banyak digunakan masyarakat adalah senyawa nitrit yang selanjutnya dapat bereaksi dengan amina sekunder di dalam lingkungan dan tubuh manusia membentuk senyawa nitrosamine yang karsinogen (Incavo dan Schafer, 2006). Senyawa nitrosamin sangat berbahaya bagi kesehatan manusia khususnya penyebab penyakit kanker nesofaring. Senyawa nitrosodietilamin merupakan beberapa golongan senyawa nitrosamin yang memberikan dampak negatif bagi tubuh (DrabikMarkiewicz et. al., 2010). Senyawa-senyawa ini banyak dijumpai pada bahan pengawet makanan (daging, sosis, kornet dan ikan asin) (Yurchenko dan

Molder, 2007). Selain mengawetkan bahan makanan tersebut, penggunaan nitrosamin juga disinyalir sebagai bahan penyegar daging agar supaya terjaga warna merah yang stabil selama proses pematangan. Aktivitas antibakteri nitrit telah teruji dan efektif untuk mencegah pertumbuhan bakteri Clostridium botulinum yang dikenal sebagai bakteri patogen penyebab keracunan makanan. Senyawa golongan nitrosamin hasil reaksi nitrit dapat menyebabkan kerusakan pada hati dan bersifat karsinogen kuat yang memicu tumor. Oleh karena itu perlu adanya suatu metode analisa terhadap senyawa golongan nitrosamin sehingga dapat mendeteksi keberadaannya dan menghindari penyakit kanker serta tumor pada manusia. Metode analisis terhadap senyawa golongan nitrosamin yang keberadaanya di lingkungan sangat kecil (ppb dan ppt) diperlukan suatu metode pemekatan pada tahap persiapan sampel yang selektif dan sensitif (Jurado-Sanchez et. al., 2007). Headspace-Single Drop Microextraction (HS-SDME) dapat digunakan sebagai teknik persiapan sampel untuk analisa senyawa golongan nitrosamin dilihat dari sifat golongan nitrosamin yang mudah menguap (Demeestere et. al., 2007). Teknik ini memungkinkan pemekatan konsentrasi senyawa nitrosamin karena senyawa ini akan diekstrak ke dalam pelarut organik dalam jumlah yang sangat kecil (µL) (Patel et. al., 2010). Selanjutnya akan dilakukan pemisahan serta analisis baik kualitatif dan kuantitatif dengan menggunakan instrumen Gas Chromatography (GC). Metode ini akan sangat bermanfaat bagi masyarakat pada umumnya serta bagi perkembangan ilmu kimia pada khususnya. Metode HS-SDME sangat tepat untuk diterapkan dalam proses persiapan sampel karena metode ini berbasis prinsip Green Chemistry, yakni meminimalisir pembuangan limbah berbahaya selama proses ekstraksi sehingga ramah terhadap lingkungan. METODE PENELITIAN Alat dan Bahan Bahan-bahan yang digunakan pada penelitian ini antara lain aquades, larutan standart Nitrosodietilamin. Pelarut organik n-heksan dan toluen.


82

Sampel ikan asin dan daging kalengan didapat dari pasar tradisional di kawasan Mulyorejo, Surabaya. Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah alat gelas yang biasa digunakan di laboratorium, GC-FID HP 5890, syringe (Hamilton Gastight 1700 series syringe 25 μL), vial, kertas saring (Whatman 0,45 μm), corong buchner, mikro pipet (Eppendorf), tube mikro pipet (Eppendorf), pengaduk magnetik dan batang pengaduk.

Optimasi kecepatan pengadukan Pada optimasi kecepatan pengadukan digunakan kecepatan (540, 720, 900, 1080 dan 1260 rpm). Sementara variabel yang lain dibuat tetap (volume sampel 20 mL dan waktu ekstraksi 30 menit), sedangkan jenis pelarut organik dan volume pelarut organik yang digunakan disesuaikan dengan hasil optimasi pada prosedur sebelumnya. Larutan hasil ekstraksi dianalisis dengan GC, kemudian diplot suatu grafik antara volume sampel dan luasan puncak.

Prosedur Penelitian Hedspace-Single Drop Microextraction Pada penelitian ini digunakan 2 jenis pelarut organik untuk mengekstrak senyawa golongan nitrosamin yaitu toluen dan n-heksan. Sebanyak 20 mL larutan standar 50 ppm dimasukkan ke dalam botol yang sudah berisi batang pengaduk. Kemudian botol ditutup dengan karet penutup. Syring yang telah berisi 3 mikroliter pelarut organik (mis.toluen) dimasukkan ke dalam botol secara tegak lurus hingga ujung syring menggantung di atas larutan standar. Kemudian ujung syring ditekan sehingga pelarut organik menggantung di ujung jarum sebanyak 3 μL. Larutan standar diaduk dengan kecepatan 900 rpm selama 30 menit. Setelah proses ekstraksi selesai, pelarut organik ditarik kembali ke dalam syring, kemudian diinjeksikan secara langsung ke dalam instrumen GC, kemudian diplot suatu grafik antara konsentrasi dan luasan puncak masing-masing pelarut.

Gambar 1. Set-up HS-SDME Optimasi Parameter Analitik Optimasi jenis pelarut organik Pada penelitian ini jenis pelarut organik divariasi antara lain toluene dan n-heksan, sementara variabel yang lain dibuat tetap (volume pelarut organik 3 μL, volume sampel 20 mL, kecepatan pengadukan 900 rpm dan waktu ekstraksi 30 menit). Larutan hasil ekstraksi dianalisis dengan GC, kemudian diplot suatu grafik antara jenis pelarut organik dan luasan puncak. Optimasi volume pelarut organik Pada optimasi volume pelarut organik digunakan volume sejumlah (1, 2, dan 3 μL). Sementara variabel yang lain dibuat tetap (volume sampel 20 mL, kecepatan pengadukan 900 rpm dan waktu ekstraksi 30 menit), sedangkan jenis pelarut organik sesuai dengan hasil optimasi pada prosedur sebelumnya. Larutan hasil ekstraksi dianalisis dengan GC, kemudian diplot suatu grafik antara volume pelarut organik dan luasan puncak. Volume yang optimal akan digunakan dalam optimasi parameter selanjutnya.

83

Optimasi waktu ekstraksi Pada optimasi waktu ekstraksi digunakan waktu ekstraksi 15, 30, 45 dan 60 menit. Sementara variabel yang lain dibuat tetap sesuai hasil optimasi pada prosedur sebelumnya. Larutan hasil ekstraksi dianalisis dengan GC, kemudian diplot suatu grafik antara waktu ekstraksi dan luasan puncak. Semua parameter yang optimum digunakan dalam prosedur analisa sampel. Preparasi sampel Sampel ikan asin dan daging kalengan sejumlah 50 gram dipotong kecil-kecil atau dicincang, kemudian dilarutkan dalam 50 mL metanol. Campuran didiamkan selama 3 jam, dan selanjutnya disaring menggunakan kertas saring Whatman 0,45 μm dengan bantuan corong buchner untuk menghilangkan padatan. Larutan sampel yang jernih dimasukkan dalam botol gelas yang tertutup kertas aluminium foil dan disimpan pada tempat yang gelap dan pada suhu 2-5 (oC). Sampel disimpan selama maksimum 7 hari sebelum dianalisis. HASIL DAN PEMBAHASAN Optimasi Gas Chromatography Gas chromatography (GC) yang digunakan pada penelitian ini adalah GC Hewlett Packard Series II 5890, USA. Kolom sebagai media untuk pemisahan digunakan HP-5 dengan sifat nonpolar, 30 m; 0,250 mm; 10,10 µm. Kolom digunakan kolom FID (Flame Ionization Detector). Sedangkan gas pembawa digunakan gas nitrogen dan hidrogen. Tahapan optimasi GC bertujuan untuk mendapatkan kondisi optimum untuk kromatogram yang dihasilkan. Dengan pengaturan flow gas pembawa sebesar 0,1 mmHg/menit didapatkan peak metanol sebagai pelarut keluar pada retention time ke 1 dan peak NDEA keluar pada retention time sekitar 5 dan 6. Pembuatan kurva standar Kurva standar nitrosodietilamin (NDEA) didapatkan dengan cara menginjeksikan secara langsung konsentrasi nitrosodietilamin 10, 20, 30, 40 dan 50 ppm ke dalam instrumen Gas Chromatography (GC) dengan detektor Flame Ionization Detector (FID) menggunakan gas pembawa nitrogen dan hidrogen. Data yang dihasilkan dapat dilihat pada gambar 2 berikut,


Luas Area

selanjutnya serta tahapan optimasi pada parameter selanjutnya adalah toluen.

y = 583,58x - 1187,5 R² = 0,9961

Optimasi volume pelarut organik Variasi jumlah volume dari pelarut organik yang digunakan pada tahapan ekstraksi senyawa NDEA dengan menggunakan metode HS-SDME adalah 1, 2 dan 3 µL. Hasil yang didapatkan pada optimasi ini dapat dilihat pada gambar 3 berikut,

Persamaan yang didapat dari kurva standar di atas digunakan untuk pendeteksian senyawa NDEA yang terdapat pada sampel ikan asin dan daging kalengan setelah mengalami tahapan ekstraksi menggunakan metode HS-SDME. Hasil ini juga digunakan sebagai dasar untuk mengetahui apakah setelah tahapan ekstraksi dengan metode HS-SDME akan dihasilkan pemekatan ataukah tidak. Dari gambar di atas tampak bahwa semakin besar konsentrasi yang diinjeksikan terhadap instrumen GC-FID maka luasan area yang digasilkan juga semakin bertambah besar, hal ini disebabkan karena luasan area sebanding dengan konsentrasi sampel. Optimasi Parameter Analitik Untuk mendapatkan hasil yang optimum pada ekstraksi dengan metode HS-SDME, maka diperlukan parameter yang optimum juga yang berkaitan erat dengan proses ekstraksi antara lain, jenis pelarut organik, volumen pelarut organik, kecepatan pengadukan serta waktu ekstraksi yang diperlukan. Optimasi jenis pelarut organik Analisis senyawa NDEA dengan proses ekstraksi HS-SDME diperlukan suatu pelarut yang sesuai agar supaya senyawa NDEA dapat terekstraksi secara optimal. Parameter yang sangat mempengaruhi pemilihan jenis pelarut organik adalah sifat kepolaran yang sesuai dengan senyawa NDEA. Pada penelitian ini digunakan 2 jenis pelarut organik yakni toluen dan n-heksan. Alasan penerapan kedua jenis pelarut organik ini karena dilihat dari sifatnya yang non polar sehingga diharapkan dapat mengekstrak senyawa NDEA yang semipolar. Hasil yang didapatkan setelah proses aplikasi ekstraksi HS-SDME senyawa NDEA dengan menggunakan toluen dan n-heksan adalah hanya toluen yang stabil pada suhu ruangan, sedangkan n-heksan setelah digantungkan pada jarum microsyringe pada proses ekstraksi HS-SDME menguap dalam hitungan detik sehingga tidak dapat dilanjutkan untuk mengekstrak NDEA. Didasarkan atas ketidakmampuan n-heksan bertahan pada suhu ruangan untuk mengekstrak senyawa NDEA, sehingga pada tahapan optimasi jenis pelarut ini tidak dapat dibandingkan luasan area yang didapatkan dari 2 jenis pelarut organik. Oleh karena itu pada optimasi jenis pelarut organik ini kami simpulkan pelarut organik yang optimum dan dapat digunakan pada tahapan

Luas Area

Konsentrasi Gambar 2. Kurva standar NDEA

Volume pelarut organik

Gambar 3. Kurva optimasi volume pelarut organik Berdasarkan gambar di atas dapat diamati bahwa semakin banyak volume pelarut organik yang digunakan untuk mengekstrak senyawa NDEA maka semakin banyak pula NDEA yang terekstrak. Hal ini disebabkan karena dengan semakin banyaknya volume pengekstrak maka luas penampang yang tersedia untuk absorbsi analit juga akan semakin besar, sehingga akan semakin banyak pula analit yang terekstrak. Volume maksimum yang digunakan pada penelitian ini hanya hingga 3 µL saja, volume yang lebih besar dari 3 µL tidak dapat diaplikasikan karena drop yang dihasilkan tidak stabil dan juga drop dapat jatuh, sehingga proses ekstraksi tidak dapat dilakukan. Berdasarkan hasil yang tersajikan pada tabel 3 dan gambar 5, kami simpulkan bahwa volume pelarut organik yang optimum adalah pada 3 µL. Optimasi kecepatan pengadukan Setelah mendapatkan jenis pelarut organik serta volume pelarut organik yang optimum, maka selanjutnya dilakukan optimasi terhadap kecepatan pengadukan dengan tujuan mengoptimalkan dan memaksimalkan senyawa NDEA yang terekstrak. Berdasarkan hipotesa bahwa semakin cepat pengadukan yang diaplikasikan terhadap larutan ekstrak maka senyawa NDEA akan semakin mudah untuk menguap sehingga semakin banyak senyawa NDEA yang terekstrak. Oleh karena itu kecepatan pengadukan yang divariasi pada tahapan ini adalah 540, 720, 900, 1080 serta 1280 rpm. Data yang dihasilkan dapat dilihat pada gambar 4 berikut,


84

Luas Area

menurun. Oleh karena itu waktu ekstraksi optimum sebesar 45 menit. Berdasarkan tahapan optimasi beberapa parameter di atas di dapatkan kesimpulan bahwa analit senyawa NDEA terekstraksi optimal pada volume pelarut organik 3 µL, kecepatan pengadukan 1080 rpm serta waktu ekstraksi selama 45 menit. Parameter yang telah optimum ini digunakan untuk analisis sampel.

540

720 900

1080 128

Kecepatan Pengadukan Gambar 4. Kurva optimasi kecepatan pengadukan Berdasarkan data yang disajikan di atas tampak bahwa dengan bertambahnya kecepatan pengadukan, senyawa NDEA yang terekstrak juga semakin banyak. Hal ini dapat dilihat dari luas area yang dihasilkan dari data tabel 4 yakni semakin meningkat dari 540 rpm hingga 1280 rpm yakni dari luas area 102.958 hingga 150.051. Dari kurva optimasi pada gambar 6 dapat teramati dengan jelas bahwa luas area meningkat dengan tajam hingga pada skala 1080 rpm dengan luas area 149.140. Skala pengadukan 1280 dihasilkan luas area 150.051 yang tidak jauh berbeda dengan luas area yang dihasilkan pada skala 1080 rpm, oleh karena itu dapat disimpulkan bahwa kecepatan pengadukan yang optimum terjadi pada skala 1080 rpm.

Luas Area

Optimasi waktu ekstraksi Waktu ekstraksi sangat menentukan kuantitas analit yang terekstrak selama proses ekstraksi dengan menggunakan metode HS-SDME. Semakin lama waktu ekstraksi maka akan semakin banyak analit yang terekstrak juga, akan tetapi parameter-parameter yang lain akan sangat menentukan proses ekstraksi analit. Hasil optimasi untuk parameter waktu ekstraksi dapat dilihat pada gambar 5 di bawah ini. Waktu ekstraksi divariasi antara 15 hingga 60 menit.

15

30

45

60

Waktu Ekstraksi Gambar 5. Kurva optimasi waktu ekstraksi Berdasarkan gambar di atas dapat teramati dengan jelas bahwa waktu ekstraksi optimum berada pada menit ke 45 dengan luas area yang dihasilkan sebesar 784.411. Waktu ekstraksi 60 menit tampak bahwa luasan area yang didapatkan jauh lebih kecil dari luasan area pada waktu 45 menit, hal ini dimungkinkan karena setelah 45 menit, pengikatan senyawa NDEA terhadap toluen release kembali, sehingga luas area yang dihasilkan 85

Analisis Sampel Setelah tahapan optimasi parameter pada metode ekstraksi HS-SDME, tahapan selanjutnya untuk membuktikan bahwa metode tersebut mampu diaplikasikan yakni penerapan terhadap sampel. Sampel yang digunakan pada penelitian ini adalah ikan asin dan daging kalengan yang dibeli dari pasar di kawasan Mulyorejo Surabaya. Pada tahapan preparasi sampel digunakan metanol sebagai pelarut sampel. Sebanyak 20 mL sampel diekstrak dengan menggunakan parameter yang telah dioptimasi pada tahapan sebelumnya. Hasil yang didapatkan dapat dilihat pada tabel 1 berikut. Tabel 1. Hasil analisis sampel Sampel Ikan asin Daging kalengan

Rata-rata luas area (unit) 141.648 8.420

Konsentrasi (ppm) 244,79 16,46

Berdasarkan data pada tabel di atas dapat teramati bahwa senyawa NDEA dapat terekstrak dengan menggunakan metode HS-SDME sebanyak 244,79 ppm pada sampel ikan asin dan 16,46 ppm pada sampel daging kalengan. Hal ini dimungkinkan karena pada pengawetan ikan asin dan daging kalengan dapat digunakan nitrit, sehingga setelah nitrit bereaksi dengan protein dari ikan maka akan terbentuk nitrosamin. Penentuan Parameter Validasi Ketepatan (akurasi) Akurasi merupakan kedekatan setiap nilai hasil pengukuran atau nilai rata-rata dengan nilai sebenarnya. Dalam penelitian ini, akurasi dinyatakan dengan % recovery yakni perbandingan antara konsentrasi DEHP rata-rata hasil pengukuran dengan konsentrasi DEHP yang sebenarnya. Pengukuran persen akurasi didapat dari seluruh konsentrasi pada pembuatan kurva kalibrasi antara 10 hingga 50 ppm. Akurasi dari berbagai besaran standar dapat dilihat pada tabel 7 berikut, Tabel 2. Data %Recovery standar NDEA Konsentrasi (ppm) % Recovery 10 99,14 20 99,67 30 103,50 40 96,15 50 101,31 Berdasarkan hasil pada tabel 2 dapat terlihat bahwa recovery metode HS-SDME pada instrumen GC-FID antara 96,15 hingga 103,50%. Hasil ini menunjukkan bahwa recovery metode mendekati sempurna.


Ketelitian (presisi) Precision atau ketelitian menyatakan derajat kedapatulangan (reproducibility) yakni besarnya kesesuaian atau penyimpangan dari suatu atau setiap nilai hasil pengukuran yang dilakukan berulang-ulang pada sampel yang sama. Presisi dinyatakan dengan nilai simpangan baku (standar deviasi = SD) dari hasil pengukuran yang berulang-ulang. Pengukuran presisi didapat dari seluruh konsentrasi pada pembuatan kurva kalibrasi antara 10 hingga 50 ppm. Presisi dari berbagai besaran standar dapat dilihat pada tabel 3 berikut, Tabel 3. Data Kv standar NDEA Konsentrasi (ppm) Kv (%) 10 2,57 20 3,33 30 9,35 40 1,92 50 1,21 Tabel 3 memberikan hasil besaran koefisien variasi dengan rentang antara 1,21 hingga 9,35. Presisi yang dihasilkan dari instrumen GC-FID sudah cukup baik diterapkan pada analisis sampel. Sensitivitas (limit deteksi) Sensitivitas merupakan kepekaan atau kemampuan metode atau instrumen untuk memberikan respon terhadap adanya analit dalam sampel. Dinyatakan dengan limit deteksi (LOD) yakni kadar analit terkecil dalam matriks sampel yang masih dapat diukur (dideteksi) oleh instrumen atau metode analisis dengan baik. Suatu metode analisis atau instrumen yang baik dapat mengukur analit pada konsentrasi yang kecil sehingga semakin kecil kadar analit yang dapat diukur maka semakin baik suatu metode pengukuran atau instrumen yang digunakan. Berdasarkan persamaan kurva kalibrasi yang dihasilkan oleh standar NDEA dengan dasar perhitungan LOD didapatkan besaran LOD sebesar 3,4 ppm. Enrichment Factor Enrichment factor menjelaskan seberapa besar pemekatan yang terjadi selama proses ekstraksi. Ada 2 (dua) rumus yang digunakan untuk menentukan seberapa besar derajat pemekatan selama proses ekstraksi analit dari sampel ke pelarut organik. Theoretical enrichment factor merupakan nilai atau besaran yang menyatakan berapa besarnya pemekatan yang terjadi selama proses ekstraksi analit dari sampel ke pelarut organik secara teoritis, dirumuskan dengan; Setelah mengalami perhitungan, hasil EFth sebesar 6.666,67. Maksudnya adalah secara teoritis, pemekatan yang terjadi selama proses ekstraksi adalah 6.666,67 kali. Sehingga konsentrasinya lebih pekat 6.666,67 kali dari konsentrasi mula-mula. Sedangkan pemekatan sebenarnya (setelah mengalami perhitungan kali dari rumus EFtr), dihasilkan pemekatan konsentrasi mula-mula. Jadi dapat disimpulkan bahwa

dalam proses ekstraksi SDME, pemekatan yang terjadi selama ekstraksi hampir sama dengan pemekatan yang seharusnya terjadi (theoretical enrichment factor) yakni antara 6.410 hingga 6.900 kali. Dengan kata lain, pemekatan pada metode SDME sangat baik karena EFtr mendekati EFth. KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Bersdasarkan hasil penelitian dapat disimpulkan sebagai berikut: 1. Teknik ekstraksi HS-SDME dapat digunakan untuk analisis senyawa NDEA dalam sampel ikan asin dan daging kalengan dengan baik. 2. Kondisi optimum dalam penentuan senyawa NDEA menggunakan teknik HS-SDME dapat dicapai dengan pelarut organik toluen, volume pelarut organik sebanyak 3 µL, kecepatan pengadukan 1080 rpm serta waktu ekstrakse selama 30 menit. 3. Berdasarkan kondisi parameter yang telah optimum, senyawa NDEA mampu diekstrak dari sampel ikan asin dan daging kalengan. Terdeteksi sebanyak 244,79 ppm NDEA pada ikan asin dan 16,46 ppm untuk daging kalengan. Saran Berdasarkan hasil yang didapat dari penelitian ini, maka peneliti menyarankan untuk dilakukan pengembangan terhadap analisis senyawa turunan nitrosamin yang lainnya, dengan harapan dapat bermanfaat bagi perkembangan ilmu kimia dan masyarakat sebagai konsumen pada khususnya. Sehingga didapatkan metode yang lebih akurat pada analisis berbagai turunan nitrosamin pada sampel makanan. DAFTAR PUSTAKA Anand, P., Kunnumaraka, A, B., Sandaram, C., Harikumar, K, B., Tharakan, S, T., Lai, O, S., Sung, B., Aggarwal, B, B., 2008, Cancer is Preventable Disease that Requires Major Lifestyle Changes, Pharmaceutical Research, Vol. 25: No. 9 Batlle, Ramon., Nerin, Christina., 2004, Application of Single-drop Microextraction to the Determination of Dialkyl Phthalate Ester in Food Simulants, Journal of Chromatography A, Vol. 1045 : 29-35 Biswas, R.K., Hayat, M.A., 2002, Kinetics of Solvent Extraction of Zirconium (IV) from Chloride Medium by D2EHPA in Kerosene Using the Single Drop Technique, Hydrometallurgy, Vol. 65 : 205-216 Demeestere, K., Dewulf, J., Witte, B, D., langenhove, H, V., 2007, Sample Preparation for The Analysis of Volatile Organic Compunds in Air and Water Matrices, Journal of Chromatography A, Vol. 1153: 130-144 Drabik-Markiewicz, G., Dejaegher, B., Mey, E, D., Impens, S., Kowalska, T., Paelinck, H., Heyden, Y,V., 2010, Evaluation of The Influence of Proline, Hydroxyproline or Pyrolidine in The Presence of Sodium Nitrite on N-nitrosamine


86

Formation when Heating Cured Meat, Analytical Chim. Acta, Vol. 657: 123-130 Incavo, J, A., Schafer, M, A., 2006, Simplified Method for The determination of Nnitrosamines in Rubber Vulcanizates, Analytica Chim. Acta, Vol. 557: 256-261 Jurado-Sanchez, B., ballesteros, E., Gallego, M., 2007, Comparison of The Sensitivities of Seven Nnitrosamines in Pre-screened Waters Using Automated Preconcentration System and Gas Chromatography with Different detectors, Journal of Chromatography A, Vol. 1154: 66-73 Li, Ning., Deng, Chunhui., Yin, Xinying., Yao, Ning., Shen., Xizhong., Zhang, Xiangmin., 2005, Gas Chromatography-mass Spectrometric Analaysis of Hexanal and Heptanal in Human Blood by Headspace Single-drop Microextraction with Droplet Derivatization, Analytical Biochemistry Liu, Hanghui., Dasgupta, Pumenda K., 1996, Analytical Chemistry in a Drop. Solvent Extraction in Microdrop, Analitical Chemistry, Vol. 68 : 1817-1821 Lopez-Blanco, M.C., Blanco-Cid, S., Cancho-Grande, B., Simal-Gandara, J., 2002, Application of Single Drop Microextraction and Comparison With Solid-phase Microextraction and Solid-phase Extraction for the Determination of α- and βEndosulfan in Water Samples by Gas Chromatography-electrob-capture Detection, Journal of Chromatography A, Vol. 984 : 45-252 Ozel, M, Z., Gogus, F., Yagci, S., Hamilton, J, F., Lewis, A, C., 2010, Determination of Volatil Nitrosamines in Various meat Products Using Comprehensive Gas Chromatography-Nitrogen Chemiluminescence Detection, Food and Chemical Technology, Vol. 48: 3268-3273 Patel, K., Mehta, P., Sahoo, U., Sen, A, K., B, Dhanya., 2010, A Single Drop Micro Extraction and Future Trends, International Journal of ChemTech Research, Vol. 2: 1638-1652 Supriyanto, G, 2005, Cromatomembrane Methode Applied in Pharmaceuticals Analysis, Logus Verlag, Berlin Yurchenko, S., Molder, U., 2007, The Occurraence of Volatile N-nitrosamines in Estonian Meat Products, Food Chemistry, Vol 100: 1713-1721

87


PENDETEKSIAN ARRHYTHMIA HASIL ECG MENGGUNAKAN RADIAL BASIS FUNCTION DAN KOHONEN SELF ORGANIZING MAPS Auli Damayanti1 Departemen Matematika, Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Airlangga

1

ABSTRACT The heart is the organ of the human body that has a vital function, small abnormalities can have a big impact on the performance of our bodies. Therefore we need a tool that can detect abnormalities of the heart so that people with heart disease can be treated early to help reduce the deaths from heart attacks. Abnormalities of the heart or Arrhythmia is a disorder that occurs at the frequency, regularity, the place of origin beats or conduction of electrical impulses of the heart. In this study, methods used neural networks Radial Basis Function (RBF) and Kohonen Self Organizing Maps (SOM) as one method of diagnosis of cardiac abnormalities of the ECG recordings. In ECG recordings, first performed image processing to clarify the image of the normal and abnormal, and the method used is thresholding method, sobel edge detection and segmentation. In the process of learning neural networks Radial Basis Function (RBF) used two processes, namely the process by using the method of unsupervised Kohonen Self Organizing Maps (SOM) and supervised by the feed forward process. Percentage of cardiac abnormalities identified in the testing process neural networks Radial Basis Function (RBF) was obtained for 84% of the 25 test data. Key words: cardiac abnormalities Arrhythmia, ECG, sobel edge detection, neural networks Radial Basis Function (RBF) and Kohonen Self Organizing Maps (SOM) Pada penelitian ini software utama yang digunakan untuk membantu menyelesaikan PENDAHULUAN Jantung adalah organ tubuh manusia yang permasalahan yang akan dipecahkan adalah Visual memiliki fungsi vital, kelainan kecil bisa berpengaruh Basic 6. Adapun langkah-langkah pengerjaan dalam besar pada kinerja tubuh kita. Kelainan jantung atau penelitian ini adalah: Arrhythmia merupakan gangguan yang terjadi pada 1). Melakukan pengambilan data ECG Citra rekaman frekuensi, keteraturan, tempat asal denyut atau ECG jantung yang digunakan dalam penelitian ini konduksi impuls listrik jantung. Pendeteksian diperoleh dari penderita jantung di Surabaya dan dari Arrhythmia dapat dilakukan dengan tes hasil download di internet. Total data rekaman ECG Electrocardiogram (ECG) (Thaler, 2000). ECG adalah 45 citra rekaman ECG yang terdiri dari 25 citra adalah grafik yang dibuat oleh sebuah alat yang rekaman ECG kelainan jantung dan 20 citra rekaman dinamakan elektrokardiograf, grafik tersebut mencatat listrik jantung selama pemeriksaan, aktivitas ECG jantung normal. Citra rekaman yang telah didapat sehingga beberapa kelainan jantung dapat dikenali kemudian dikelompokkan menjadi dua, yaitu kelompok dari pemeriksaan ini. Dengan pengetahuan dan training dan kelompok testing. Kelompok training pengalaman para dokter ataupun ahli radiologi, dapat adalah 10 citra rekaman ECG normal dan 10 citra ditentukan ketidaknormalan pada jantung. rekaman ECG kelainan jantung, sisanya masuk kelompok testing.Citra rekaman ECG tersebut Untuk membantu dokter dalam mendiagnosa ketidaknormalan pada jantung dari kemudian diubah kedalam bentuk citra digital dengan hasil ECG, maka dalam penelitian ini akan menggunakan mesin scanner. 2). Melakukan proses pengolahan citra pada data dikembangkan suatu metode Jaringan Syaraf Radial rekaman ECG sebelum digunakan sebagai inputan Basis Function dengan pembelajaran unsupervisednya pada jaringan syaraf, dengan langkah-langkah sebagai menggunakan Kohonen Self Organizing Maps. Pada berikut: penelitian ini, data rekaman ECG dilakukan a. Pembacaan File Gambar terlebih dahulu proses pengolahan citra yang File gambar pada penelitian ini bertipe bertujuan untuk mengubah citra gambar menjadi .jpg dan berukuran 444 x 56 pixel. matrik yang bernilai numerik, sebelum digunakan b. Proses Grayscale, yaitu mengubah citra berwarna sebagai inputan jaringan syaraf RBF-SOM. (red, green, blue) menjadi citra grayscale dengan mengambil rata- rata dari rgb. METODE PENELITIAN c. Proses Threshoding, yaitu proses mengubah kualitas Pada penelitian ini bahan dan alata yang citra dengan mengatur jumlah derajat keabuan yang digunakan adalah : ada pada citra. 1. Data yang digunakan dalam penelitian ini adalah d. Proses Deteksi Tepi, Deteksi tepi pada suatu citra data sekunder yang diambil secara langsung adalah suatu proses yang menghasilkan tepi-tepi dari pada pasien yang melakukan ECG, baik yang objek-objek gambar. Deteksi tepi menggunakan normal ataupun yang kelainan jantung. metode sobel. 2. Alat yang digunakan untuk mencopy gambar ECG e. Proses segmentasi,yaitu membagi objek menjadi adalah mesin scanner. segmen-segmen yang lebih kecil sehingga diharapkan


88

untuk pengolahan datanya dapat menjadi lebih cepat. File gambar ECG dengan ukuran 444 x 56 pixel berubah menjadi 111 x 14 pixel. f. Proses Normalisasi, yaitu mengubah nilai numerik matrik menjadi nilai numerik dengan range antara 0 dan 1 dan ukuran matriknya adalah satu kolom. Matrik berukuran 1554 x 1 inilah yang dijadikan sebagai inputan dari Jaringan Syaraf Radial Basis Function. 3). Merancang algoritma jaringan syaraf Jaringan Syaraf Radial Basis Function dengan unsupervised learning Kohonen Self Organizing Maps (SOM) untuk mendeteksi arrhythmia hasil rekaman ECG. Algoritma Jaringan Syaraf Fungsi Radial Basis adalah sebagai berikut : a. Algoritma pelatihan (training) adalah sebagai berikut : Clustering data menggunakan Kohonen SOM  Langkah 1 : Bangkitkan dua cluster yaitu kelainan jantung dan jantung normal.  Langkah 2 : Inisialisasi bobot koneksi dengan bilangan random  Langkah 3 : Isi cluster dengan data input berdasarkan jenisnya dengan secara acak.  Langkah 4 : Hitung jarak vektor input terhadap bobot koneksi d j untuk masing-masing neuron output dengan menggunakan rumus:  Langkah 5 : Cari index b = j dimana d j minimum, neuron output b disebut sebagai best matching unit (bmu)

Organizing Maps dengan menggunakan software Visual Basic 6. 5). Melakukan uji validasi program untuk mendeteksi arrhythmia hasil rekaman ECG dengan memcocokan hasil analisa program dengan hasil diagnosa dokter ahli jantung. HASIL DAN PEMBAHASAN Pada bab ini akan dibahas tentang hasil pengujian dan analisa dari perancangan jaringan syaraf Radial Basis Function dan Self Organizing Maps untuk identifikasi kelainan jantung pada program yang telah dibuat. Proses Pengolahan Citra Proses pengolahan citra pada citra rekaman ECG yang berukuran 444 x 56 pixel, dilakukan dengan beberapa tahapan, yaitu tahap thresholding, deteksi tepi sobel, dan segmentasi. Hasil dari proses pengolahan citra berupa matrik yang berukuran 111 x 14 pixel dengan nilai numerik antara 0 - 255. Pada matrik ini dilakukan proses normalisasi yaitu mengubah nilai pada elemen matrik, yang sebelumnya bernilai antara 0 dan 255 menjadi matrik yang elemennya mempunyai nilai antara 0 dan 1, dengan ukuran matrik yang diubah menjadi 1554 x 1. Matrik inilah yang digunakan sebagai inputan dari jaringan syaraf radial basis function baik pada proses training maupun proses testing. Hasil proses pengolahan citra dapat dilihat pada gambar berikut.

Menciptakan bobot baru  Langkah 5 : Hitung fungsi Gaussian pada tiap hidden layer dengan persamaan  Langkah 6 : Bentuk vektor target dan matriks Gaussian pada layer hidden, dengan ditambahkan satu kolom pada kolom terakhir untuk nilai bias. Gambar 1. Hasil Proses Pengolahan Citra pada Citra Rekaman ECG

 Langkah 7

:Hitung bobot baru W

b. Algoritma Testing adalah sebagai berikut :  Langkah 1 : Hitung fungsi Gaussian pada tiap hidden layer  Langkah 2 : Bentuk matriks Gaussian  Langkah 3 : Hitung nilai output dengan persamaan

4). Membuat program untuk mengimple- mentasikan algoritma Jaringan Syaraf Radial Basis Function dengan unsupervised learning Kohonen Self 89

Jaringan Syaraf Radial Basis Function Jaringan Saraf Fungsi Radial Basis merupakan suatu model jaringan saraf multilayer yang menggunakan dua metode pembelajaran dalam proses trainingnya,yaitu pembelajaran unsupervised dari layer input menuju ke layer hidden dan pembelajaran supervised dari layer hidden menuju ke layer output. Pada pembelajaran unsupervised Fungsi Radial Basis menggunakan algoritma Kohonen Self Organizing Maps dan pada pembelajaran supervised menggunakan algoritma feed forward. Pada jaringan syaraf Radial Basis Function ini terdapat 3 tahap yang harus dilalui, yaitu cluster data, training data dan testing data. Cluster data bertujuan untuk membentuk beberapa cluster input yang selanjutnya untuk mencari nilai centroid. Training data bertujuan untuk memperoleh bobotbobot yang sesuai, yang nantinya akan digunakan


sebagai inisialisasi bobot pada testing data. Prosedur dari Jaringan Syaraf RBF dapat dilihat pada gambar berikut Prosedur RBF Input data ( ) Prosedur Cluster () Prosedur Training () Prosedur Testing () Output centroid normal, centroid stroke, w1, w2, bias Gambar 2. Prosedur RBF

Pada proses cluster, cluster yang dibentuk adalah cluster jantung normal dan cluster kelainan jantung. 10 citra sadapan rekaman ECG kelainan jantung yang berukuran menjadi cluster kelainan jantung dan 10 citra sadapan rekaman ECG jantung normal yang berukuran menjadi cluster normal. Tahapan proses clustering dapat dilihat pada gambar berikut :

diisi dengan nilai 1. Dalam perhitungan gaussian nilai yang digunakan adalah 1. Selain itu dibentuk pula vektor target yang berukuran dimana berisi nilai 1 untuk baris yang bertarget kelainan jantung dan berisi nilai 0 untuk baris yang bertarget normal. Selanjutnya dengan menggunakan persamaan akan dihitung bobot baru (W) yang berukuran . Bobot baru inilah yang akan digunakan pada proses testing. Bobot baru beserta nilai minimum akan disimpan dalam bentuk .txt. Proses trainingnya dapat dilihat pada gambar berikut.

Gambar 5 Proses Training

Gambar 3 Proses Clustering Awal (Load Data)

Dalam proses testing, akan diujikan bobot baru dengan mengunakan 20 data yang digunakan pada proses cluster hingga training. Dari hasil testing ditemukan batas nilai kelainan jantung yaitu yang berasal dari nilai terkecil pada nilai output dari data kelainan jantung. Proses testing ini bertujuan untuk mengetahui bahwa bobot akhir yang diperoleh adalah bobot optimal dengan melihat prosentase kelainan keberhasilan sistem mengidentifikasi jantung. Proses testing dapat dilihat pada gambar berikut

Gambar 4 Proses Clustering

Gambar 6. Proses Testing

Dalam proses training, setiap data yang digunakan dari proses cluster digunakan kembali untuk membentuk matriks Gaussian yang berukuran dimana 20 adalah banyaknya data. Pada kolom pertama adalah vektor Gaussian dengan perhitungan

Nilai output dari data normal dan data stroke dapat dilihat pada gambar berikut.

sesuai

persamaan

dimana nilai berdasarkan minimum cluster normal, kolom kedua adalah vektor Gaussian dengan perhitungan sesuai persamaan 2.7 dimana nilai berdasarkan minimum cluster kelainan jantung, dan kolom ketiga adalah kolom bias yang ditiap barisnya

Gambar 7. Nilai Output


90

Uji Validasi

Saran

Pada proses ini, 25 data yang berbeda dengan data training diuji cobakan untuk melihat keakuratan program atau sistem yang telah dibuat. Selanjutnya hasil yang didapat dibandingkan dengan diagnosis dokter yang telah ada. Berikut ini diberikan tabel hasil uji validasi :

Pada penelitian selanjutnya, penulis berharap bahwa 1. Pada proses pengambilan data rekaman ECG hendaknya mencari rumah sakit yang mempunyai rekam data pasien jantung yang berupa file, karena selama ini hasil rekaman ECG selalu dibawa pulang pasien. 2. Pengenalan pola kelainan jantung dengan metode RBF-SOM ini tidak hanya mendeteksi apakah terdapat kelainan atau tidak, tetapi dapat dikembangkan untuk mengenali jenis kelainan jantungnya.

Tabel 1 Tabel Uji Validasi VNORMAL1 VNORMAL2 VNORMAL3 VNORMAL4 VNORMAL5

ANALISA RBF NORMAL NORMAL NORMAL NORMAL NORMAL

ANALISA DOKTER NORMAL NORMAL NORMAL NORMAL NORMAL

VNORMAL6

KELAINAN

NORMAL

VNORMAL7

KELAINAN

NORMAL

VNORMAL8 VNORMAL9 VNORMAL10 VKELAINAN1 VKELAINAN2 VKELAINAN3 VKELAINAN4

NORMAL NORMAL NORMAL KELAINAN KELAINAN KELAINAN KELAINAN

NORMAL NORMAL NORMAL KELAINAN KELAINAN KELAINAN KELAINAN

VKELAINAN5

NORMAL

KELAINAN

VKELAINAN6

NORMAL

KELAINAN

VKELAINAN7 VKELAINAN8 VKELAINAN9 VKELAINAN10 VKELAINAN11 VKELAINAN12 VKELAINAN13 VKELAINAN14 VKELAINAN15

KELAINAN KELAINAN KELAINAN KELAINAN KELAINAN KELAINAN KELAINAN KELAINAN KELAINAN

KELAINAN KELAINAN KELAINAN KELAINAN KELAINAN KELAINAN KELAINAN KELAINAN KELAINAN

DATA

KESIMP. COCOK COCOK COCOK COCOK COCOK TIDAK COCOK TIDAK COCOK COCOK COCOK COCOK COCOK COCOK COCOK COCOK TIDAK COCOK TIDAK COCOK COCOK COCOK COCOK COCOK COCOK COCOK COCOK COCOK COCOK

Berdasarkan Tabel di atas dapat dilihat bahwa tingkat keakuratan program atau sistem sebesar 84% adalah benar atau sesuai dengan diagnosa dokter. SIMPULAN DAN SARAN Simpulan Kesimpulan dari penelitian ini antara lain 1. Tahapan proses pengolahan citra yang digunakan pada penelitian ini yaitu thresholding, deteksi tepi sobel, dan segmentasi. 2. Algoritma Jaringan Syaraf Radial Basis Function dengan Unsupervised Learning Kohonen Self Organizing Maps terdiri dari dua tahapan proses yaitu proses training dan proses testing. Proses training digunakan dua metode yaitu self organizing maps (SOM) dan feed forward. SOM digunakan pada proses dari layer input ke layer hidden, sedangkan dari layer hidden ke out menggunakan feed forward. Proses testing menggunakan metode feed forward. 3. Hasil dari implementasi program terhadap 25 data uji validasi rekaman ECG diperoleh bahwa prosentase keberhasilan mengidentifikasi kelainan jantung sebesar 84%.

91

DAFTAR PUSTAKA

Anonim

, 16 nopember 2011, http://oketips.com/4859/tips-sehatdefinisi-8-gejala-aritmia-arrhythmiajantung. Basuki, Ahmad., Jozua F. Palandi, Fatchurrochman, 2005, Pengolahan Citra Digital menggunakan Visual Basic, Penerbit Graha Ilmu, Yogyakarta Damayanti, implementasi Jaringan Syaraf Fungsi Radial Basis pada pendeteksian kanker payudara dari hasil mammografi, 2009 Jones, Shirley A. 2005, ECG Notes – Interpratation and Management Guide, F.A. Davis Company, Philadelphia. Kusumadewi, Sri, 2003, Artificial Intelligence (Teknik dan Aplikasinya), Penerbit Graha Ilmu, Yogyakarta Kusumadewi, Sri. 2006. Jaringan Syaraf Tiruan (Menggunakan MATLAB & Excel Link). Penerbit Graha Ilmu. Jogjakarta Thaler, Malcolm S, 2000, Satu-satunya buku EKG yang anda perlukan / Malcolm S Thaler ; Alih bahasa, Samik Wahab.- Ed.2 -,Hipokrates, Jakarta, Setiawan, Kuswara (2003), Paradigma Sistem Tinggi Teknik Cerdas. Sekolah Surabaya. Sujadir, Dwi, 2008, Mengenal EKG, 5 http://dwi-sujadir.blogspot.com, Juli 2009 Vladutu,L., Papadimitriou, S., Mavroudi, S., 2001, Ischemia Detection with a SelfOrganizing Map Supplemented by CiteSeer x Supervised Learning, collection.


PETUNJUK PENULISAN MAKALAH

PERSYARATAN 1. Makalah harus bersifat ilmiah orisinal merupakan karya hasil penelitian, belum pernah dipublikasikan. 2. Panjang tulisan makalah maksimal 10 halaman kertas A4 termasuk tabel dan gambar serta diketik dengan huruf time new roman (font size 10) dengan spasi tungal. 3. Makalah ditulis dalam bahasa Indonesia baku atau bahasa Inggris dan abstrak ditulis dalam bahasa Inggris dan bahasa indonesia. ORGANISASI MAKALAH Makalah memuat unsur Judul, Abstract, Pendahuluan, Metode Penelitian, Hasil dan Pembahasan, Simpulan, Ucapan Terima Kasih (bila perlu) dan Daftar Pustaka 1. JUDUL: bersifat informatif, singkat tapi jelas, di bawah judul dicantumkan nama penulis, asal instansi atau universitas penulis, alamat pos penulis untuk korespondensi. Bila para penulis tidak berasal dari satu instansi atau universitas, maka harus diberi tanda dan masing-masing tanda diberi nama instansi atau universitas 2. ABSTRACT: memuat inti permasalahan (tujuan, metode penelitian dan hasil), panjangnya tidak lebih dari 250 kata atau 3-4 % dari panjang makalah. Pada bagian bawah Abstract harus mencantumkan keyword (s), baik dalam bentuk kata atau phrase 3. PENDAHULUAN: memuat latar belakang masalah, rencana pengembangan, tujuan dan harapan tentang aplikasi hasil penelitian. Informasi tersebut merupakan argumentasi konsisten dan landasan teoritik 4. METODE PANELITIAN: memuat materi atau komponen, alat dan objek yang akan diteliti, cara kerja penelitian, parameter yang diamati, rancangan yang digunakan serta teknis analisis yang dipakai 5. HASIL DAN PEMBAHASAN: memuat hasil-hasil utama (sesuai dengan parameter yang diamati), disertai pembahasan ilmiah atau argumentasi yang mendukung 6. SIMPULAN DAN SARAN: memuat pernyataan singkat tentang hasil yang diperoleh dikaitkan dengan hipotesis (bila ada) yang telah diajukan. Saran, kalau ada diajukan berkaitan dengan hasil penelitian yang diperoleh dan berkaitan dengan pemantapan atau pengembangannya lebih lanjut. 7. DAFTAR PUSTAKA: disusun sebagai berikut : a. Menurut abjad nama akhir pengarang. Acuan yang tidak dikenal pengarangnya digolongkan sebagai Anonimus. b. Contoh penulisan beberapa kepustakaan : i. Buku: nama penulis, tahun, judul buku (dicetak miring), jilid, nama penerbit dan kota, Contoh: Brown, T.A., 1993, Genetics Molecular Approach, 2nd Ed. Chapman & Hall, London ii. Jurnal: nama penulis, tahun, judul, nama jurnal (dalam singkat resmi dan dicetak miring), volume, halaman (awal sampai akhir), Contoh: Bagnara, J.T., Fernadez, P.J., 1993, Hormonal Influences on The Development of Amphibian Pigmentation Patterns, Zoological Science, 10 : 733-748 iii. Karangan dalam buku: nama penulis, tahun, judul karangan, nama editor, judul buku, jilid, nama penerbit dan kota, halaman mulai dan akhir Contoh: Zainuddin, 1990, Penelitian Kuantitatif. Dalam : Sudijono dan Sarmanu, Ed. Penataran Metodologi, Edisi ke-4: Lemlit Unair Surabaya, 15-20 iv. Karangan yang dibawakan dalam pertemuan ilmiah, laporan ilmiah dan sebagainya : nama penulis, tahun, judul karangan, nama pertemuan ilmiah atau judul laporan ilmiah, tanggal dan kota tempat pertemuan Contoh: Pangestu, M, Baikuni A., 1988, Pengaruh penyuluhan terhadap kebersihan lingkungan, Seminar Nasional Kesehatan Lingkungan. 15 April, Bogor.

Vol. 15, No. 2, Juli 2012

Recommend Documents