PENDAHULUAN
Seiring dengan meningkatnya pertumbuhan industri makanan dan minuman di Indonesia, telah terjadi peningkatan produksi minuman ringan yang beredar di masyarakat. Pada minuman ringan sering ditambahkan kofeina, pengawet dan pemanis buatan yang kadarnya perlu diperhatikan, karena apabila konsumsinya berlebihan dapat membahayakan kesehatan (Soerjodibroto, 2002 ; Jacobson, 2000). Pada penelitian ini akan dilakukan pengujian terhadap bahan tambahan yang terdapat dalam minuman ringan, yaitu asam benzoat dan asam sorbat sebagai pengawet, sakarin dan aspartam sebagai pemanis buatan dan kofeina sebagai pemberi efek stimulan. Analisis bahan tambahan di dalam minuman ringan pada penelitian ini menggunakan metode Kromatografi Cair Kinerja Tinggi (KCKT), karena analisis dengan KCKT cepat, daya pisah baik, peka, penyiapan sampel mudah, dan dapat dihubungkan dengan detektor yang sesuai (Johnson, 1991).
Beberapa pustaka menunjukkan bahwa metode KCKT fase terbalik merupakan metode terpilih untuk analisis campuran bahan tambahan tersebut, karena zat-zat tersebut bersifat polar dan larut dalam air sehingga sulit dipisahkan menggunakan KCKT fase normal yang menggunakan kolom polar dan fase gerak yang bersifat non polar (Meyers, 2000; Nollet, 1996).
Vol. I, No.3, Desember 2004)
Tujuan penelitian ini adalah memperoleh analisis optimum untuk penetapan kadar sakarin, aspartam, asam benzoat, asam sorbat dan kofeina yang terdapat di dalam minuman ringan secara KCKT fase terbalik.
BAHAN DAN CARA KERJA
Bahan : Bahan baku pembanding natrium sakarin (China), natrium benzoat (F.Goodrich Kalama USA), kalium sorbat (Japan), kofeina (China), dan aspartam (Ajinomoto). Pelarut kimia metanol p.a asam asetat glasial (e.Merck), ammonium asetat (E.Merck), asetonitril p.a (E.Merck), dan aquabides (Ikapharmindo). Sampel minuman ringan berkabonasi CC, DC, PC, DP dan CLC.
Alat : KCKT yang terdiri dari pompa KCKT model LC-6A, detector UV-VIS model SPD-6AV, rekorder dan integrator model C-R4A Chromatopac (Shimadzu). Kolom C-18
Latek (15 cm x 4,0 mm). Spektrofotometer UV-VIS 1601 (Shimadzu). pH meter (Jenway). Neraca analitik (Ohaus). Pengaduk ultrasonic (Branson 3200). Saringan filter eluen dan sampel 0,45 µm (Whatman). Alat-alat gelas.
CARA KERJA
1. Sampling minuman
Proses sampling minuman ringan berkarbonasi dilakukan berdasarkan merek yang beredar di pasaran (supermarket di daerah Jakarta dan Depok). Lima merek minuman ringan berkabonasi dipilih untuk dijadikan sampel dalam penelitian ini. Pemilihan sampel berdasarkan atas informasi kandungan bahan-bahan yang ditambahkan ke dalam sample tersebut.
2. Penetapan panjang gelombang Pengukuran
a. Pembuatan larutan baku 10 ppm
Dibuat larutan standar dari masing-masing bahan baku pembanding dengan kadar sakarin 9,64 ppm, asam benzoat 10,101 ppm, asam sorbat 10,05 ppm, kofeina 10,01 ppm, dan aspartame 10,03 ppm menggunakan pelarut aquabides yang telah disaring.
b. Penetapan panjang gelombang pengukuran
Masing-masing larutan bahan baku pembanding tersebut diukur serapannya pada panjang gelombang 200-300 nm menggunakan spektrofotometer, lalu dibuat kurva serapannya. Kemudian ditentukan panjang gelombang untuk analisis.
3. Mencari kondisi percobaan optimum untuk analisis sakarin, asam benzoat, asam sorbat, kofeina dan aspartam.
Larutan campuran bahan baku pembanding sakarin, asam benzoat, asam sorbat, kofeina dan aspartame di dalam pelarut aquabides, disuntikkan sebanyak 20 µl ke dalam
kolom menggunakan fase gerak campuran asetonitril dan dapar asetat dengan berbagai komposisi yaitu :
a. 19:81, pH dapar 4 dan 4,5
b. 10:90, pH dapar 4 ; 4,5 ; dan 5
c. 5:95, pH dapar 4 ; 4,5 ; dan 5
Dipilih komposisi dan pH dapar yang memberikan pemisahan terbaik, berdasarkan waktu tambat (tR), resolusi (R), HETP, dan jumlah pelat teori (N). Kondisi terpilih harus digunakan pada analisis sampel.
4. Penentuan limit deteksi dan limit kuantitatif
Dibuat larutan bahan baku pembanding dalam aquabides yang telah dipasang dengan konsentrasi sakarin dalam larutan sebesar 1,416 ppm; 0,689 ppm; 0,550 ppm; 0,344 ppm; 0,2 ppm; dan 0,138 ppm, konsentrasi asam benzoat dalam larutan sebesar 1,072 ppm; 0,852 ppm; 0,750 ppm; 0,536 ppm; 0,268 ppm; 0,206 ppm; dan 0,150 ppm, konsentrasi kofeina dalam larutan sebesar 1,076 ppm; 0,5 ppm; 0,452 ppm; 0,269 ppm; 0,142 ppm; dan 0,086 ppm, konsentrasi asam sorbat dalam larutan sebesar 0,055 ppm; 0,027 ppm, 0,013 ppm, 0,0074 ppm; dan 0,0057 ppm dan konsentrasi aspartam dalam larutan sebesar 25,2 ppm; 20,64 ppm; 10,32 ppm; 6,5 ppm; dan 5,16 ppm.
Larutan bahan baku pembanding tersebut disuntikkan sebanyak 20 µl pada kolom dengan kondisi analisis terpilih. Limit deteksi dan limit kuantitatif ditentukan dengan membandingkan tinggi puncak zat dengan tinggi puncak derau. Tinggi puncak derau adalah tinggi puncak terbesar yang dihasilkan oleh garis dasar
pelarut. Batas minimum limit deteksi adalah tinggi puncak zat 2 dan 3 kali lebih tinggi dari tinggi puncak derau, sedangkan batas minimum limit kuantitatif adalah tinggi puncak zat 10 kali lebih tinggi dari tinggi puncak derau.
5. Pembuatan kurva kalibrasi
Dibuat larutan sakarin dalam pelarut aquabides yang telah disaring dengan konsentrasi 5,66 ppm; 11,32 ppm; 22,64 ppm; 45,28 ppm; dan 56,6 ppm lalu disuntikkan sebanyak 20 µl ke dalam kolom menggunakan kondisi analisis terpilih. Catat area yang diperoleh lalu dibuat kurva kalibrasinya. Prosedur di atas diulangi untuk pembuatan kurva kalibrasi asam benzoat, asam sorbat, kofeina, dan aspartam. Untuk kurva kalibarsi asam benzoat, dibuat larutan aam benzoate dengan konsentrasi 1,012 ppm; 5,06 ppm; 10,12 ppm; 20,24 ppm; 40,48 ppm; dan 60,72 ppm. Untuk kurva kalibrasi asam sorbat dibuat larutan asam sorbat dengan konsentrasi 0,0509 ppm; 0,1018 ppm; 0,509 ppm; 1,018 ppm; 2,036 ppm; dan 3,054 ppm.
Untuk kurva kalibrasi kofeina, dibuat larutan dengan konsentrasi 1,01 ppm; 5,05 ppm; 10,1 ppm; 20,2 ppm; dan 40,4 ppm. Sedangkan untuk kurva kalibrasi aspartam, dibuat larutan aspartam dengan konsentrasi 30,24 ppm; 40,32 ppm; 50,4 ppm; 60,48 ppm; dan 100,8 ppm.
6. Penentuan keterulangan metoda analisis sakarin, asam benzoat, asam sorbat, kofeina dan aspartam
Dibuat larutan sakarin dalam pelarut aquabides yang telah disaring dengan konsentrasi 21,88 ppm; dan 28,57 ppm. Masing-masing
konsentrasi disuntikkan enam kali ke dalam kolom, lalu area yang diperoleh dicatat dan dihitung konsentrasinya berdasarkan kurva kalibrasi yang diperoleh. Tentukan koefisien variasi dari masing-masing konsentrasi dan variasi rata-rata konsentrasi tersebut.
Prosedur yang sama diulang untuk asam benzoat, asam sorbat, kofeina, dan aspartam. Untuk asam benzoat dibuat dengan kosentrasi 14,35 ppm; dan 34,01 ppm. Untuk asam sorbat dibuat dengan konsentrasi 0,85 ppm; dan 1,63 ppm. Untuk kofeina dibuat dengan konsentrasi 10,1 ppm; dan 20,2 ppm. Sedangkan untuk aspartam dibuat dengan konsentrasi 40,32 ppm; dan 45,95 ppm.
7. Uji perolehan kembali
Uji perolehan kembali dilakukan dengan menambahkan sejumlah bahan baku pembanding sakarin, asam benzoat, asam sorbat, kofeina, dan aspartam ke dalam sample minuman ringan yang sebelumnya telah ditentukan kadar sakarin, asam benzoat, asam sorbat, kofein dan aspartamnya. Dihitung perolehan kembalinya.
Vol. I, No.3, Desember 2004
8. Identifikasi sakarin, asam benzoat, asam sorbat, kofeina, dan aspartam dalam sampel.
Menggunakan kondisi analisis terpilih dan komposisi fase gerak lain, 20 µl sampel disuntikkan ke dalam kolom dan dicatat waktu tambat puncak-puncak yang dihasilkan oleh sampel. Jika puncak-puncak tersebut mempunyai waktu tambat yang kurang lebih sama dengan waktu tambat puncak bahan baku pembanding sakarin, asam benzoat, asam sorbat, kofeina, dan aspartam, maka disimpulkan bahwa pada sampel terdapat zat-zat tersebut.
Cara lain untuk memastikan apakah puncak yang dihasilkan sampel adalah benar puncak sakarin, asam benzoat, asam sorbat, kofeina, dan aspartam, yaitu dengan menambahkan sejumlah bahan baku zat-zat tersebut ke dalam sampel, lalu sampel
dikromatografi lagi. Apabila puncak yang diduga meningkat intensitasnya, maka dapat disimpulkan bahwa memang benar puncak tersebut puncak zat yang diduga.
9. Penetapan kadar
Beberapa minuman ringan yang beredar di pasaran diperiksa kadar sakarin, asam benzoat, asam sorbat, kofeina dan aspartamnya menggunakan kondisi analisis terpilih. Sampel diencerkan sebanyak lima kali menggunakan pelarut aquabides, lalu disuntikkan sebanyak 20 µl ke dalam kolom. Area yang diperoleh dicatat, lalu dihitung kadarnya menggunakan kurva kalibrasi masing-masing zat.
PEMBAHASAN DAN HASIL
PERCOBAAN
Mekanisme pemisahan yang terjadi didasarkan pada kompetensi antara fase gerak dan sampel berikatan dengan kolom. Zat yang keluar terlebih dahulu, adalah zat yang yang lebih polar daripada zar yang lainnya, sedangkan zat yang tertahan lebih lama dari kolom, merupakan zat yang lebih non polar. Semakin polar fase gerak, waktu semakin non polar fase gerak, sample semakin cepat keluar (Meyers, 2000).
Metode dan kondisi awal yang menjadi acuan pada percobaan ini adalah kolom C18, fase gerak merupakan campuran asetronitril dan dapar asetat (2% asam asetat dan 0,5 % ammonium asetat dalam air) pH 4 (19 : 81), detektor UV 254 nm.
Kondisi awal ini disesuaikan dengan alat yang tersedia agar dapat diterapkan pada analisis sampel. Untuk menentukan pajang gelombang analisis yang akan digunakan, dibuat spektrum serapan larutan standar sakarin, asam benzoat, asam sorbat, kofeina, dan aspartam dengan konsetrasi 10 ppm, pada pajang gelombang 200-300 nm. Panjang gelombang analisis yang dipilih adalah 254 nm, karena pada panjang gelombang tersebut, semua zat memberi puncak yang baik. Pemilihan pajang gelombang harus mempertimbangkan kadar zat pada sampel yang akan dianalisis.
Untuk mencari kondisi percobaan optimum untuk analisis sakarin, azam benzoat, asam sorbat, kofeina, dan aspartam dicobakan beberapa komposisi fase gerak yang merupakan penyesuaian dari fase gerak acuan (campuran asetonitril dan dapar asetat pH 4 (19:81)). Komposisi itu adalah campuran asetonitril dan dapar asetat pH 4 sampai pH 5 dengan perbandingan 19:81, 10:90, dan 5:95. Parameter yang dipakai untuk menetapkan kondisi percobaan optimum adalah resolusi, N, dan HETP.
Walaupun resolusi yang baik (lebih besar dari 1,5) untuk kelima zat telah tercapai pada komposisi campuran asetonitril dan dapar asetat pH 4 dan 5 (10:90), tetapi komposisi ini belun dapat diterapkan pada analisis
sampel karena belum dapat menghasilkan pemisahan yang baik,
khususnya untuk sakarin. Karena di dalam sampel terdapat zat lain yang mempunyai waktu tambat berdekatan dengan sakarin. Pemisahan sakarin dengan zat lain yang mempunyai waktu tambat berdekatan dengan sakarin tersebut, telah tercapai pada komposisi perbandingan 5:95 pH 5. Maka disimpulkan bahwakondisi optimum yang digunakan pada analisis adalah kolom Latek 18 (15 cm x 4,0 mm), fase gerak berupa campuran asetonitril dan dapat asetat pH 5 (5:95), kecepatan aliran 1,0 ml/menit, dideteksi pada panjang gelombang 254 nm, dan sesitivifas alat 0,04. Sebelum masuk ke pembuatan kuva kalivrasi, dilakukan terlebih dahulu uji untuk mengetahui limit deteksi dan limit kuantitatif tiap zat. Uji ini dilakukan untuk mengetahui batas konsetrasi minimum zat yang masih dapat memenuhi criteria cermat dan seksama. Nilai koefisien korelasi untuk kurva kalibrasi kelima zat cukup baik, yaitu sekitar 0,999.
Untuk mengetahui keterulangan metoda analisis, dilakukan uji keterulangan yang dilakukan dengan penyutikan secara berulang (enam kali) larutan baku zat, lalu dihitung simpangan baku relatif atau koefisien variasinya (KV), dengan nilai KV yang memenuhi syarat adalah lebih kecil dari 2%. Didapat hasil bahwa koefisien variasi untuk kelima zat memenuhi syarat, yaitu lebih kecil dari pada 2%, dimana koefisien variasi untuk sakarin 0,69%, asam benzoat 1,29%, asam sorbat 1,44%, kofein 1,04% dan aspartam 1,56%. Selain uji keterulangan, juga dilakukan uji perolehan kembali.
Pada uji ini, dilakukan penambahan sejumlah zat baku ke dalam sample yang telah dihitung kadar masingmasing zatnya dalam tiga konsetrasi yang berbeda. Setelah itu, sampel tadi disuntikkan lagi ke dalam alat lalu dihitung konsentrasi perolehan kembalinya. Hasil yang memenuhi syarat untuk uji perolehan kembali ini adalah 90% - 110%. Didapat hasil bahwa perolehan kembali tiap zat memenuhi syarat, yaitu untuk sakarin 99,3%, asam benzoat 98,73%, asam sorbat 98,59%, kofeina 99,66% dan aspartam 96,36%.
Pada sampel terdapat juga zat-zat lain yang mempunyai waktu lambat yang berdekatan dengan watu tambat zat, khusunya sakarin. Oleh karena itu, perlu dilakukan identifikasi puncak yang dihasilkan oleh sampel untuk memastikan bahwa puncak itu adalah puncak sampel yang dimaksud.
Cara untuk memastikan adalah dengan mengkromatografi sample menggunakan komposisi fase gerak lain selain komposisi fase gerak terpilih. Waktu tambat puncak yang dihasilkan oleh sampel, dibandingkan dengan waktu tambat puncak bahan baku pembanding. Dari hasil pengamatan, disimpulkan bahwa sakarin hanya terdapat pada sample B, karena hanya pada sampel B, puncak sakarin terbentuk di setiap komposisi fase gerak yang dipakai. Kesimpulan tersebut diperkuat dengan meningkatnya intensitas
puncak yang diduga setelah dilakukan penambahan sejumlah bahan baku pembanding ke dalam sampel.Untuk zat-zat lain, disimpulkan bahwa asam benzoat terdapat pada sampel A, B, C, dan D, kofeina terdapat pada sampel A, B, C, D, dan E, dan aspartam hanya terdapat pada sampel D. Pada kelima sampel tidak ditemukan adanya asam sorbet.
Penetapan kadar sampel dilakukan dengan kondisi yang sudah diperoleh. Untuk masing-masing sampel (5 merek minuman ringan) dilakukan triplo dan hasil analisis yang diperoleh adalah sampel A mengandung kofeina 96,66 ppm. Sampel B mengandung sakarin 112,13 ppm, asam benzoat 206,81 ppm dan kofeina 130,63 ppm. Sampel C mengandung asam benzoat 10,83 ppm dan kofeina 97,66 ppm. Sampel D mengandung asam benzoat 163,78 ppm, kofeina 101,52 ppm dan aspartame 231,30 ppm. Kadar sakarin, asam benzoat, kofeina, dan aspartem yang ditemukan pada sampel tidak melewati batas maksimum penggunaanyang diperbolehkan.
Vol. I, No.3, Desember 2004
KESIMPULAN
1. Metoda Kromatogarfi Cair Kinerja Tinggi (KCKT) dapat digunakan untuk menetapkan kadar sakarin, asam benzoat, asam sorbat, kofeina dan aspartam yang terdapat di dalam minuman ringan, dengan kondisi analisis sebagai berikut : kolom Latek C18 (150 x 4 mm), fase gerak campuran asetonitril dan dapar asetat pH 5 (5:95), kecepatan aliran fase gerak 1 ml/menit, detector spektrofotometer Ultra Violet (UV) pada panjang gelombang 254 nm, dan sensitivitas 0,04. 2.
2. Limit deteksi yang diperoleh pada metode ini adalah untuk sakarin 0,2 ppm, untuk asam benzoat 0,2ppm, untuk asam sorbat 0,007ppm, untuk kofeina 0,142 ppm,dan untuk aspartam 6,5 ppm, sedangkan limit kuantitatif yang diperoleh adalah untuk sakarin 0,689 ppm, untuk asam benzoate 0,852 ppm, untuk asam sorbet 0,027 ppm, untuk kofeina 0,452 ppm dan untuk aspartam 25,2ppm.
3. Sampel minuman ringan yang iperiksa memberikan hasil sebagai berikut : kadar sakarin yang terdapat pada sampel B = (1112,13 + 1,36) ppm, kadar asam benzoatyang terdapat pada sampel B = (206,81 + 0,61) ppm, sampel C = (10,83 + 0,08) ppm, sampel D = (163,78 + 0,69) ppm, dan pada sampel A kadar asam benzoate tidak dapat dihitung karena mendekati limit kuantitatif, dan pada sampel E tidak ditemukan adanya asam benzoat, kadar kofeina yang terdapat pada sampel A = (96,66 + 0,18) ppm, sampel B = (130,63 + 1,49) ppm, sampel C = (97,66 + 0,62) ppm, sampel D = (231,30 + 3,22) ppm. Pada kelima sampel tidak ditemui adanya asam sorbat.
4. Kadar sakarin, asam benzoat, kofeina, dan aspartam yang ditemukan pada sampel tidak melewati batas maksimum penggunaan yang diperbolehkan. Sedangkan kadar asam benzoate pada sampel B melewati batas maksimum penggunaan yang diperbolehkan.
