KIMIA.STUDENTJOURNAL, Vol. 2, No. 1,
pp. 313-319, UNIVERSITAS BRAWIJAYA MALANG Received 27 August 2014, Accepted 27
August 2014, Published online 28 August 2014
PENGARUH KONSENTRASI CETYLTRIMETHYLAMMONIUM BENZOAT DAN pH LARUTAN
TERHADAP KINERJA ELEKTRODA SELEKTIF ION BENZOAT BERBASIS SCREEN PRINTED
CARBON ELECTRODE
Angga Suryantoro, Ani Mulyasuryani (*), Akhmad Sabarudin
Jurusan Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam,
Universitas Brawijaya
Jl. Veteran Malang 65145
*Alamat korespondensi, Tel : +62-341-575838, Fax : +62-341-575835
Email: mulyasuryani@ub.ac.id
ABSTRAK
Benzoat merupakan bahan pengawet makanan dan minuman yang diperbolehkan
pemerintah Indonesia. Tingkat maksimum benzoat dalam makanan dan minuman adalah
600-1000 ppm.
Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengembangkan elektroda
ion selektif benzoat (ESI-benzoat), yang berbasis pada Screen printed carbon
electrode(SPCE). SPCE dilapisi oleh cetyltrimethylammonium benzoat (CTBz)
di dalam kitosan.
Hasil dari penelitian ini menunjukkan bahwa konsentrasi CTABz dan
pH berpengaruh terhadap kinerja ESI-benzoat.
Kata kunci : Cetyltrimethylammonium,
Elektroda Selektif Ion, kitosan, Screen Printed Carbon Electrode
PENDAHULUAN
Asam bezoat dan garam
benzoat adalah zat pengawet yang diperbolehkan berada pada makanan dan minuman
dengan jumlah 600 – 1000 ppm
Penggunaan benzoat secara
berlebihan dapat menimbulkan dampak negatif yaitu keram perut, menimbulkan
kanker, dan merusak sistem syaraf.
Dengan demikian diperlukan
metode untuk menentukan kandungan benzoat. Salah satu alat yang dapat
dikembangkan untuk mendeteksi benzoat secara selektif adalah elektroda selektif
ion (ESI) benzoat.
ESI adalah elektoda
indikator yang berbasis membran digunakan untuk menentukan kandungan ion dalam
larutan. ESI menggunakan metode pengukuran secara potensiometri dengan
menggunakan dua elektroda yaitu elektroda indikator dan elektroda pembanding.
Pada penelitian ini
membran yang digunakan adalah kitosan, ionofor CTABz, dan penghantar listrik
SPCE. Pada pembuatan ESI kationik, ionofor yang digunakan adalah suatu senyawa
ammonium kwartener yang berpasangan dengan ion target. Pada penelitian ini senyawa
ammonium kwartenenr yang digunakan adalah CTAB dan kemudian direaksikan dengan
benzoat sebagai ion target.
Membran yang digunakan
pada ESI harus bersifat menghantarkan arus listrik (conductivity).
Oleh karena itu, pada
penelitian ini digunakan kitosan sebagai membran pendukung yang telah diikat
silang dengan glurtaraldehid.
SPCE merupakan elektroda
yang dikembangkan untuk analisis cepat. Karbon yang digunakan di print pada
permukaan polimer sehingga menghasilkan elektroda dua dimensi sehingga diharapkan volume
sampel yang digunakan lebih sedikit sehingga tidak menggunakan banyak pereaksi.
Pengukuran potensial sel dilakukan
dengan persamaan:
Esel = Eind – Ereff (1)
Eind = k - 0,0592 log [C6H5COO-] (2)
Dengan menggunakan elektroda Ag/AgCl
sebagai elektroda pembanding, maka :
Esel = k – 0,0592 log [C6H5COO-] -
0,222 (3)
Esel = K – 0,0592 log [C6H5COO-]
(4)
Metode
penelitian
Bahan:
Kitosan, akuades, klorofom
(Merck), natrium benzoat (Merck), cetyltrimethylammonium bromide, glutaraldehid
25% p.a (Merck) (v/v), asam asetat glasial , perak nitrat (Merck), natrium
hidroksida (Merck) , dan asam klorida 37%.
Peralatan:
Seperangkat destilasi,
konektor elektroda (Quasense), neraca analitik (Ohaus Adventurer AR 2130), oven
(Memmert), Screen-printed carbon electrode (Quasense), potensiometer
(SANWA CD 800A), pH meter (Inolab WTW), motor rotary (Thermo
Scientific), dan peralatan gelas.
Prosedur
Kerja
Preparasi
Pembuatan Membran pada Elektroda
Padatan CTABz ditimbang
sebanyak 0,010 g; 0,020 g; 0,030 g; 0,040 g; dan 0,050 g. Kemudian masing –
masing ditambahkan 2 mL larutan kitosan dan 0,05 mL larutan gluteraldehid
0,01%, serta diaduk selama 12 jam.
Preparasi
Pembuatan ESI benzoat
Screen Printed Carbon Electrodes (SPCE) dilapisi oleh
0,5% (CTABz dalam kitosan), lalu dioven pada suhu sekitar 500C selama 30 menit.
Pelapisan tersebut diulang 3 kali. Setelah pelapisan ketiga dioven kembali
selama 1 jam dan didiamkan selama 1 hari. Metode ini diulangin kembali untuk
1%; 1,5%; 2%; dan 2,5% (CTABz dalam kitosan).
Pengukuran
Potensial Sel
SPCE yang dilapisi oleh
ionofor sebagai elektroda indikator dan elektroda terlapisi Ag/AgCl sebagai
elektroda pembanding. SPCE dipasangkan pada konektor elektroda, elektroda
indikator dihubungan pada kutub positif dan elektroda pembanding dihubungkan
pada kutub negatif pada potensiometer. Pengukuran potensial sel dilakukan
dengan meneteskan larutan sampel pada kedua elektroda secara bersamaan dan
dibaca potensial yang dihasilkan oleh larutan. Larutan sampel yang digunakan
pada pengukuran yaitu 1 x 10-1 sampai 1 x 10-10 M
Gambar
1. Rangkain
Alat Penelitian dan SPC
HASIL DAN
PEMBAHASAN
Pengaruh
Konsentrasi Ionofor terhadap Kinerja ESI Benzoat
Hasil penelitian menunjukkan
penurunan bilangan Nernst pada dengan konsentrasi CTABz 0,5% hingga 1,5%.
Gambar 2. Kurva hubungan bilangan Nernst dengan
konsentrasi CTABz dalam kitosan (%,b/v)
Pengaruh
pH Terhadap Kinerja ESI Benzoat
Hasil penelitian
menunjukan bahwa pH 4 hingga 7, bilangan Nernst mengalami peningkatan. Pada pH
7 hingga 8 yang pada (gambar 3), menunjukkan bahwa bilangan Nernst tidak
meningkat secara signifikan dan menurun pada pH 9.
Gambar
3. Kurva
hubungan antara bilangan Nersnt dengan pH larutan benzoat
Karakterisasi
ESI Benzoat
Karakter suatu ESI
didasarkan pada kisaran konsentrasi ion yang dapat diukur, waktu respon, bilangan
Nernst dan batas deteksi.
Karakterisasi ESI benzoat
dengan ketebalan membran 10 μm menunjukkan bahwa konsentrasi CTABz yang diemban
dalam kitosan dan pH yang optimum yaitu 0,5% (b/v) dan pH 8.
Berdasarkan karakterisasi
ESI benzoat dapat diketahui bahwa kisaran konsentrasi ESI benzoat dengan
ionofor CTABz adalah 1x10-4 sampai 1x10-1 M (12,11 ppm sampai 12.110 ppm).
Faktor yang mempengaruhi
bilangan Nernst yaitu ketebalan membran, homogenitas ionofor pada lapisan membran,
dan ionofor yang digunakan.
KESIMPULAN
ESI benzoat dapat dibuat
dengan menggunakan CTABz (ionofor) yang diembankan dalam kitosan. Kinerja ESI
benzoat dipengaruhi oleh konsentrasi CTABz dan pH. Kondisi optimum kinerja ESI
dihasilkan pada kosentrasi CTABz 0,5% dan pH 8. Pada kondisi tersebut
dihasilkan bilangan Nernst 43,2 mV/dekade pada kisaran kosentrasi a 1x10-4
sampai 1x10-1 M, pada waktu respon selama 60 detik, dan batas deteksi 17, 4,3
ppm.
DAFTAR
PUSTAKA
1.
Peraturan mentri kesehatan, 2012, bahan tambahan makanan nomor 33 tahun 2012, republik indonesia.
2.
Badan standarisasi nasional (BSN), 1995, Bahan Tambahan Makanan,
Indonesia.
3.
WHO, 2000, Benzoic Acid and Sodium Benzoate, World Health
Organization, Geneva.
4.
Standar Nasional Indonesia
(SNI), 1992, SNI 01-2894-1992, Indonesia.
5.
Wroblewski, W., 2005, Ion-Selective
Electrodes, http://csrg.ch.pw.edu.pl/ tutorial/ ISE, diakses pada tanggal 3
Februari 2014.
6.
Wojciechowski, K. dan K.
Linek, 2012, Anion Selectivity at The Aqueous/Polymeric Membrane Interface:
A Streaming Current Study of Potentiometric Hofmeister Effect,
Electrochimica Acta, 71, 159– 165.
7.
Faridbod, F., M. R. Ganjali, R. Dinarvand dan P. Norouzi, 2008, Developments
in The Field of Conducting and Non-conducting Polymer Based Potentiometric
Membrane Sensors for Ions Over the Past Decade,
Journal of Analytical Sciences, 8, 23-38.
8.
Alva, S., L.Y. Heng dan M.
Ahmad, 2006, Screen-Printed Potassium Ion Sensor Fabricated from
Photocurable and Self Plasticized Acrylic Film, Journal of Physical
Science, 17, 141–150.
9.
Sciencelab, 2005, MSDS
Benzoic Acid, http://www.sciencelab.com /msds .php?msdsId= 9927096, diakses
pada tanggal 3 Februari 2014.
