PENETAPAN KADAR ETANOL PADA MINUMAN BERALKOHOL MENGGUNAKAN KG

PENETAPAN KADAR ETANOL PADA MINUMAN BERALKOHOL MENGGUNAKAN KROMATOGRAFI GAS

I.        TUJUAN

1.1    Mampu mengetahui prinsip dasar pemisahan senyawa dengan metode Kromatografi Gas.

1.2    Mampu mengetahui alasan pemilihan metode Kromatografi Gas untuk analisis minuman berakohol kurang dari 5%

1.3    Mampu menentukan kadar etanol dalam sampel menggunakan metode Kromatografi Gas.

  II.   LATAR BELAKANG

Kromatografi gas adalah tekhnik kromatografi yang bisa digunakan untuk memisahkan senyawa organik yang mudah menguap. Senyawa-senyawa tersebut harus mudah menguap dan stabil pada temperature pengujian, utamanya dari 50-300^oC. Jika senyawa tidak mudah menguap atau tidak stabil pada temperature pengujian, maka senyawa tersebut bisa diderivatisasi agar dapat dianalisis dengan kromatografi gas ^[1].

MIX MAX merupakan minuman keras yaitu, menurut peraturan menteri kesehatan RI no : 86/Men.Kes/Per/IV/77 yang dimaksud dengan minuman keras adalah semua jenis minuman beralkohol, tetapi bukan obat, yang meliputi : minuman keras golongan A, minuman keras golongan B, dan minuman keras golongan C. Pada analisis kadar alkohol (MIX MAX) yang merupakan minuman keras mengandung alkohol 4,8% v/v (termasuk minuman keras golongan A karena kadar etanol dalam MIX MAX masuk rentang 1%-5%) dengan komposisi sari buah nanas, leci dan mangga (10%), air berkarbonasi, vodka, gula pasir, asam sitrat, pengawet natrium benzoate, perisa buah eksotik, dan pewarna biru berliant CI 42090. Alkohol sering dipakai untuk menyebut etanol berupa cairan yang tidak berwarna, tidak mudah terbakar, mudah menguap dengan bau yang lembut. Alkohol yang terdapat pada minuman beralkohol MIX MAX sebesar 4,8% dapat di tentukan dengan metode kromatografi gas karena teknik pemisahan kromatografi gas digunakan untuk senyawa yang mudah menguap (volatile) dan stabil terhadap pemanasan dan tidak terdekomposisi. Prinsip metode ini adalah “like dissolve like”

 III. DASAR TEORI

Kromatografi gas merupakan metode pemisahan suatu campuran menjadi komponen-komponen berdasarkan interaksi tersebut yaitu fase gerak dan fase diam. Fase gerak berupa gas yang stabil sedangkan fase diam bisa zat padat (GSC = Gas Solid Chromatography), atau zat cair (GLC = Gas Liquid Chromatography). Cuplikan yang dapat dipisahkan dengan metode ini harus mudah menguap, Metode ini bekerja sangat cepat sehingga dalam waktu beberapa detik dapat memisahkan secara sempurna.Cuplikan dalam bentuk uap dibawa oleh aliran gas ke dalam kolom pemisah, hasil pemisahan dapat dianalisis dari kromatogram. Kromatogram adalah kurva yang diperoleh dari pengukuran kromatografi, dan alat yang digunakan disebut kromatograf ^[2].

            Prinsip gas kromatografi yaitu ketika fase gerak membawa sampel melewati fase diam sebagian komponen sampel akan lebih cenderung menempel ke fase diam dan bergerak lebih lama dari komponen lainnya, sehingga masing-masing komponen akan keluar dari fase diam pada waktu yang berbeda ^[2].

Secara sederhana, instrumen dari Kromatografi Gas (KG) terdiri dari :

1. Fase gerak

            Fase gerak pada GC juga disebut dengan gas pembawa karena tujuan awalnya adalah untuk membawa solut ke kolom, karenanya gas pembawa tidak berpengaruh pada selektifitas. Syarat gas pembawa adalah: tidak reaktif; murni/kering karena kalau tidak murni akan berpengaruh pada detektor; dan dapat disimpan dalam tangki tekanan tinggi (biasanya merah untuk hidrogen, dan abu-abu untuk nitrogen)^[3].

2. Kolom

            Kolom merupakan tempat terjadinya proses pemisahan karena di dalamnya terdapat fase diam. Oleh karena itu, kolom merupakan komponen sentral pada GC.

Ada 3 jenis kolom pada GC yaitu kolom kemas (packing column) dan kolom kapiler (capillary column); dan kolom preparative (preparative column)^[4].

3. Detektor

            Detektor merupakan perangkat yang diletakkan pada ujung kolom tempat keluar fase gerak (gas pembawa) yang membawa komponen hasil pemisahan. Detektor pada kromatografi adalah suatu sensor elektronik yang berfungsi mengubah sinyal gas pembawa dan komponen-komponen di dalamnya menjadi sinyal elektronik. Sinyal elektronik detektor akan sangat berguna untuk analisis kualitatif maupun kuantitatif terhadap komponen-komponen yang terpisah di antara fase diam dan fase gerak^[3].

4. Komputer

Yang digunakan untuk :

·         Memfasilitasi setting parameter-parameter instrumen seperti: aliran fase gas; suhu oven dan pemrograman suhu; serta penyuntikan sampel secara otomatis.

·         Menampilkan kromatogram dan informasi-informasi lain dengan menggunakan grafik berwarna.

·         Merekam data kalibrasi, retensi, serta perhitungan-perhitungan dengan statistik.

·         Menyimpan data parameter analisis untuk analisis senyawa tertentu ^[3].

                Etanol disebut juga etil alkohol, alkohol murni, alkohol absolut, atau alkohol saja, adalah sejenis cairan yang mudah menguap, mudah terbakar, tak berwarna, dan merupakan alkohol yang paling sering digunakan dalam kehidupan sehari-hari. Etanol termasuk ke dalam alkohol rantai tunggal, dengan rumus kimia C2H5OH dan rumus empiris C2H6O. Ia merupakan isomer konstitusional dari dimetil eter. Etanol sering disingkat menjadi EtOH, dengan “Et” merupakan singkatan dari gugus etil (C2H5). Etanol adalah cairan tak berwarna yang mudah menguap dengan aroma yang khas^[5].

Kelebihan dari metode Kromatografi Gas (KG) yaitu :

-          Dapat digunakan untuk senyawa yang tidak memiliki kromofor

-          Memiliki kekuatan pemisahan yang jauh lebih besar dari HPLC jika digunakan dengan kolom kapiler

-          Memiliki akurasi dan presisi kuantitatif yang sama dengan HPLC terutama jika digunakan bersamaan dengan baku internal

-          Mudah diotomatisasikan

-          Fase geraknya tidak bervariasi dan tidak membutuhkan pembuangan dan dapat disesuaikan dengan biaya karena dapat menggunakan bukan pelarut organik seperti HPLC, yang membutuhkan biaya mahal.

Kekurangan dari metode Kromatografi Gas (KG) yaitu :

-          Hanya dapat menganalisis senyawa yang mudah menguap dan tahan terhadap pemanasan

-          Senyawa yang tidak volatil harus di derivatisasi terlebih dahulu agar menjadi volatil sehingga memasukkan langkah tambahan dalam analisis dan kemungkinan besar, pengganggu-pengganggu

-          Volume sampel yang disuntikan lebih sulit sehingga pemasukan sampel kuantitatif lebih sulit

-          Larutan berair dan garam tidak dapat disuntikan ke dalam instrument^[6].

IV.             METODE PENELITIAN

Alat dan Bahan

a.    Alat

1)      Gelas beker 50ml

2)      Gelas ukur 10ml

3)      Kertas saring Whatmann

4)      Labu ukur 25ml, 10ml

5)      Mikropipet ukuran 100-1000µl

6)      Mikrotip (bluetip)

7)      Pipet tetes

8)      Seperangkat alat kromatografi gas

9)      Timbangan analitik

10)  Ultrasonik

b.   Bahan

1)      Aquabides

2)      Butanol

3)      Etanol 96%

4)      Minuman beralkohol MIX MAX (VODCA MIX)

c.    Spesifikasi Instrumen Kromatografi Gas

1)      Detektor                       : MS

2)      FaseDiam/Kolom          : Rtx 5 Ms

3)      TekananKolom             : 13,7

4)      Suhu Oven                    : 100^oC

5)      SuhuDetektor               : 200^oC

6)      FaseGerak                     : Helium

7)      LajualirFaseGerak        : 0,44 ml/menit

8)      PanjangKolom              : 30M

V.                PROSEDUR KERJA

a)      Pembuatan larutan stok standar (20%)

Didalam labu ukur 25ml dimasukkan larutan etanol 5ml. kemudian ditambahkan aquabides hingga tanda batas.

b)      Pembuatan kurva baku

Disiapkan larutan standar etanol dengan berbagai konsentrasi yaitu 3%, 6%, 9%, 12%, dan 15% dalam labu ukur 10ml. Kedalam masing-masing labu ukur ditambahkan 1ml standar internal butanol. Kemudian ditambahkan aquabides sampai tanda batas. Selanjutnya dipipet 1ml dan diinjeksikan ke alat kromatografi gas. Dicatat waktu retensi dan luas puncak komponen alkohol yang dianalisis. Dibuat kurva standar antara nisbah luas etanol dengan luas butanol.

c)      Preparasi penetapan kadar sampel

Ditambahkan 1ml standar internal butanol. Ditambahkan sampel (alkohol 4,8%) hingga tanda batas. Kemudian diinjeksikan ke dalam alat kromatografi gas sebanyak 1ml larutan sampel. Dicatat waktu retensi dan luas puncak komponen alkohol yang dianalisis. Ditentukan luas etanol dan butanol.

d)     Akurasi 80%

Diambil 5ml sampel dan dimasukkan kedalam labu ukur 25ml. kemudian dimasukkan larutan standar 4,8ml dan ditambhakan 1ml butanol. Ditambahkan aquabides hingga tanda batas. Diultrasonifikasi 15 menit kemudian disaring dengan kertas whatmann. Filtrat ditampung dan diambil 1ml, selanjutnya diinjeksi ke alat kromatografi gas.

a)      Akurasi 120%

Diambil 5ml sampel dan dimasukkan kedalam labu ukur 25ml. kemudian dimasukkan larutan standar 7,2 ml dan ditambhakan 1ml butanol. Ditambahkan aquabides hingga tanda batas. Diultrasonifikasi 15 menit kemudian disaring dengan kertas whatmann. Filtrat ditampung dan diambil 1ml, selanjutnya diinjeksi ke alat kromatografi gas.

VI.             PERHITUNGAN

1.      Larutan standar 3%, 6%, 9%, 12% dan 15%

·         Konsentrasi larutan seri 3%

Volume yang dibuat 10ml

M_{1 .} V₁   = M_{2 .} V₂

20%.V₁= 10. 3%

V₁  = 1,5ml

·         Konsentrasi larutan seri 6%

Volume yang dibuat 10ml

M_{1 .} V₁     = M_{2 .} V₂

20%. V₁= 10.6%

V₁  = 3ml

·         Konsentrasi larutan seri 9%

Volume yang dibuat 10ml

M_{1 .} V₁ = M_{2 .} V₂

20%. V₁= 10. 9%

V₁  = 4,5ml

·         Konsentrasi larutan seri 12%

Volume yang dibuat 10ml

M_{1 .} V₁ = M_{2 .} V₂

20%. V₁= 10. 12%

V₁  = 6ml

·         Konsentrasi larutan seri  15%

Volume yang dibuat 10ml

M_{1 .}  V₁   = M_{2 .} V₂

20%. V₁= 10.15%

V₁  = 7,5ml

·         Perhitungan akurasi 80%

80% dari 3,685% (kadar etanol yang didapatkan)

= 80% x 3,685% = 294,8%

M_{1 .} V₁ = M_{2 .} V₂

20%. V₁     = 3,84%.25

V₁  = 4,8 ml

·         Perhitungan akurasi 120%

120% dari 3,685% ( kadar etanol yang didapatkan)

= 120% x 3,685% = 442,2%

M_{1 .} V₁ = M_{2 .} V₂

20%. V₁=5,76%.25

V₁  =7,2 ml

VII.          HASIL DAN DATA

1.    System Kromatografi yang digunakan :

a.       Detector                      : Ms

b.      Fase Diam/Kolom       : Rt x 5 Ms

c.       Tekanan Kolom           : 13,7

d.      Suhu Open                  : 100^oC

e.       Suhu Detektor             : 200^oC

f.       Suhu Injektor              : 200^oC

g.      Fase Gerak                  : Helium

h.      Laju Alir Fase Gerak : 0,44 ml/min

i.        Panjang Kolom           : 30 meter

2.      Identifikasi komponen dalam larutan standar etanol

Larutan	waktu retensi
standar etanol 3%
Etanol	2,178
Butanol	2,409
standar etanol 6%
Etanol	2,179
Butanol	2,410
standar etanol 9%
Etanol	2,178
Butanol	2,410
standar etanol 12%
Etanol	2,178
Butanol	2,410
standar etanol 15%
Etanol	2,178
Butanol	2,410

3.      Nilai efisiensi kolom

Larutan %	Waktu retensi	Lebar peak(W)	Efisiensi kolom(N)	Panjang kolom (L)	HETP
3%	2,178	0,095	8409,855	3000 cm	0,356
6%	2,179	0,100	7596,865	3000 cm	0,394
9%	2,178	0,095	8409,855	3000 cm	0,356
12%	2,178	0,100	7589,894	3000 cm	0,395
15%	2,178	0,095	8409,855	3000 cm	0,356
Sampel	2,181	0,080	11891,902	3000 cm	0,252
Akurasi 80%	2,179	0,085	10514,692	3000 cm	0,285
Akurasi 120%	2,180	0,090	9387,456	3000 cm	0,319

·         Kadar 3%

N=16(tR)²

                     W²

               =16(2,178)²

                    0,095²

               =8409,855

·         Kadar 6%

N=16(2,179)²

                    0,100²

   =7596,865

·         Kadar 9%

N=16(2,178)²

        0,095²

               =8409,855

·         Kadar 12%

N=16(2,178)²

                    0,100²

   =7589,894

·         Kadar 15%

N=16(2,178)²

                    0,095 ² 

                  =8409,855

·         Akurasi 80%

N=16(2,179)²

                    0,085 ² 

   =10514,692

·         Akurasi 120%

N=16(2,180)²

                    0,090 ² 

   =9387,456

·         Sampel

N=16(2,181)²

                    0,080 ² 

   =11891,902

            -HETP

·         Kadar 3%===0,356

·         Kadar 6%===0,394

·         Kadar 9%===0,356

·         Kadar 12%===0,395

·         Kadar 15%===0,356

·         Kadar sampel===0,252

·         Kadar akurasi 80%=  ==0,285

·         Kadar akurasi 120%= ==0,319

4.      Nilai resolusi kromatogram

Larutan  (%)	Waktu retensi    Etanol	Waktu retensi  Butanol	Lebar peak  Etanol	Lebar peak Butanol	Resolusi
3%	2,178	2,409	0,095	0,110	2,253
6%	2,179	2,410	0,100	0,105	2,253
9%	2,178	2,410	0,095	0,105	2,320
12%	2,178	2,410	0,100	0,100	2,320
15%	2,178	2,410	0,095	0,100	2,379
Sampel	2,181	2,413	0,080	0,090	2,729
Akurasi 80%	2,179	2,411	0,085	0,095	2,577
Akurasi 120%	2,180	2,411	0,090	0,090	2,566

Perhitungan Resolusi

1.      Kadar 3%

R = 2,253

2.      Kadar 6%

R = 2,253

3.      Kadar 9%

R = 2,320

4.      Kadar 12%R

R = 2,320

5.      Kadar 15%

R = 2,379

6.      Sampel

R = 2,729

7.      Akurasi 80%

 = 2,577

8.      Akurasi 120%

R = 2,566

                                               

5.      Data perhitungan kadar sampel

Larutan (%)	tR etanol	Luas area etanol	Luas area butanol	Rasio luas area etanol:butanol
3%	2,178	256793	2573141	0,0997
6%	2,179	470547	2704300	0,173
9%	2,178	691994	2384025	0,290
12%	2,178	1058414	2282014	0,463
15%	2,178	1350313	2528433	0,534
Sampel	2,181	274074	1324417	0,206
Akurasi 80%	2,179	366404	914082	0,400
Akurasi 120%	2,180	466066	800698	0,582

·         Rasio   =luas area etanol/luas area butanol

·         Rasio kadar 3%==0,0997

·         Rasio kadar 6= =0,173

·         Rasio kadar 9%==0,290

·         Rasio kadar12%==0,463

·         Rasio kadar 15%==0,534

·         Rasio kadar sampel==0,206

·         Rasio kadar akurasi 80%==0,400

·         Rasio kadar akurasi 120%=

Regresi linier : kadar etanol(x) vs luas area etanol

            a= -66859,9

            b=92496,9

            r=0,9942

y=bx+a

y=92496,9x+( -66859,9)

penetapan kadar sampel

y= 274074

y= 92496,9x + ( -66859,9)

274074 = 92496,9x + ( -66859,9)

X= 3,685%

Jadi kadar sampel yang didapat adalah 3,685%

No	X	yr	yi	(yr-yi)	(yr-yi)2
1	3%	0.0997	210630.8	-210630.7003	44365291908.868
2	6%	0.173	488121.5	-488121.327	238262429872.241
3	9%	0.29	765612.2	-765611.91	586161596733.848
4	12%	0.463	1043102.9	-1043102.437	1088062694075.340
5	15%	0.534	1320593.6	-1320593.066	1743966045967.280
rata-rata	9%				3700818058557.580
b	92496,9
n-2	3
∑(yr-yi)2/(n-2)	1233606019519.190
sy/x	110678.18

Perhitungan LOD dan LOQ

·         Yi (3%)= 92496,9(3) + (-66859,9)

= 210630,8

·         Yi (6%)= 92496,9(6) + (-66859,9)

= 488121,5

·         Yi (9%)=92496,9 (9) + (-66859,9)

=765612,2

·         Yi (12%)=92496,9 (12) + (-66859,9)

 =1043102,9

·         Yi (15%)=92496,9 (15) + (-66859,9)

=1320593,6

·         LOD=3,3 x

        =3,3x 3,948

·         LOQ=10 x

        =10x 11,966

·         Vxo =  =  = 7,4%

·         %recovery 80%

Х = × 100%

X =  = 0,0034

·         % Recovery 120 %

Х =  × 100%

X=  = 0,0047

VIII.       PEMBAHASAN

            Pada penelitian ini kami menganalisis kandungan alkohol dalam sampel minuman MIX MAX (Vodka Mix) dengan menggunakan metode Kromatografi Gas. Analisis yang digunakan dalam GC ada 2, yaitu analisis Kualitatif yang dilakukan dengan cara membandingkan waktu tambat (retention time) dari sampel yang dianalisis dengan waktu tambat dari suatu zat pembanding dan analisis Kuantitatif yang dilakukan dengan perbandingan luas puncak kromatografi dari larutan standar dengan larutan sampel.

            Dalam penelitian ini digunakan butanol sebagai standar internal. Dimana syarat standar internal adalah efektif yaitu harus menimbulkan peak yang terpisah sepenuhnya, tinggi atau luas peak harus sama dengan tinggi atau luas peak dari komponen-komponen yang akan diukur, secara kimiawi harus serupa dengan sampel tetapi tidak diperoleh dalam sampel aslinya. Fungsi standar internal yaitu sebagai baku pembanding dalam uji Kualitatif dan Kuantitatif dalam metode GC.

            Kandungan dalam MIX MAX (Vodka Mix) yaitu sari buah nanas, leci, dan mangga (10%), air bekarbonasi, vodka, gula pasir, asam sitrat, pengawet natrium benzoat, perisa buah eksotik dan pewarna biru berlian CI 42090.

Hasil kadar hitung  sampel yang didapat pada penelitian ini yaitu 3,685%, dimana dari hasil ini menandakan bahwa pada kurva baku sampel kami berada pada rentang seri kadar 3-15%.          Sampel yang kami analisis pada “penetapan kadar alkohol dalam minuman berakohol kurang dari 5%” adalah MIX MAX (Vodka Mix) yang mempunyai kadar alkohol 4,8%, hal ini menunjukkan bahwa hasil kadar sampel yang kami dapatkan baik. Pada penelitian ini validasi metode analisis yang dilakukan termasuk kategori 2, kategori 2 yaitu metode analisis untuk penetapan cemaran dalam bahan baku obat atau hasil degradasi dalam produk farmasi. Validasi metode analisis dilakukan untuk menjamin bahwa metode analisis akurat, spesifik, reprodusibel dan tahan terhadap kisaran analit yang akan dianalisis. Suatu metode analisis harus divalidasi untuk melakukan verifikasi bahwa parameter-parameter kerjanya cukup mampu untuk mengatasi masalah-masalah analisis ^[5].

            Hasil LOD=3,948 dimana dari hasil yang didapatkan menunjukkan hasil tidak baik karena seri kadar yang digunakan adalah 3%, 6%, 9%, 12%, 15% dan hasil LOD berada di atas seri kadar 3%. Hasil LOQ=  11,966 dimana dari hasil yang didapat menunjukkan hasil yang baik karena hasil LOQ masih dalam rentang seri kadar yang dibuat. Koefisien korelasi yang didapatkan 0,9885 untuk kategori 2 dengan koefisien korelasi 0,9885 menandakan hasil yang didapatkan sudah bagus.

Pada uji kesesuaian sistem, resolusi yang didapatkan baik karena lebih dari 1,5. Resolusi merupakan ukuran keterpisahan dari komponen-komponen senyawa yang dianalisis, di dalam resolusi dihindari adanya interaksi antara komponen satu dengan komponen lain yang sedang dianalisis. Efisiensi adalah keberhasilan dari fase diam (kolom) untuk memisahkan suatu senyawa. Jika efisiensi yang didapatkan (N) menurun maka HETP yang dihasilkan akan meningkat begitu pula sebaliknya. Pada perhitungan efisiensi dan HETP pada kurva baku 3% dan 6% yaitu :

-          3%         N= 8409,855 ; HETP= 0,356 (N    HETP     )

-          6%         N= 7596,865 ; HETP= 0,394 (N    HETP    )

Akurasi adalah kedekatan hasil pengujian dengan hasil sesungguhnya. Akurasi dapat dilihat dari % recovery yang dihasilkan. % recoveri 80%= 0,0034 ; % recoveri= 0,0047.

IX.             KESIMPULAN

1.      Prinsip gas kromatografi yaitu ketika fase gerak membawa sampel melewati fase diam sebagian komponen sampel akan lebih cenderung menempel ke fase diam dan bergerak lebih lama dari komponen lainnya, sehingga masing-masing komponen akan keluar dari fase diam pada waktu yang berbeda

2.      Alkohol yang terdapat pada minuman beralkohol MIX MAX sebesar 4,8% dapat di tentukan dengan metode kromatografi gas karena teknik pemisahan kromatografi gas digunakan untuk senyawa yang mudah menguap (volatile) dan stabil terhadap pemanasan dan tidak terdekomposisi. Prinsip metode ini adalah “like dissolve like”

3.      “MIX MAX (Vodka Mix)” yang dianalisis memiliki kadar alkohol 3,685% membuktikan bahwa minimuman MIX MAX (Vodka Mix) termasuk golongan A karena kadar etanol dalam MIX MAX masuk rentang 1%-5%. Pada perhitungan nilai LOD yang kami dapatkan adalah 3,948 dan nilai LOQ yang didapatkan adalah 11,966. % akurasi 80% yang didapatkan adalah 0,0034. % recoveri 120% yang didapatkan adalah 0,0047. Nilai yang didapatkan ini membuktikan bahwa metode analisis yang kami lakukan kurang valid.

X.                DAFTAR PUSTAKA

1.      Mardoni,  dan  T.  Yetty,  “Perbandingan Metode  Kromatografi  Gas  Dan  Berat Jenis  Pada  Penetapan  Kadar  Etanol Dalam  Minuman  Anggur”,  Jurnal Fakultas Farmasi USD, 162-172, 2009.

2.      Hendayana, S., A. Kodarohman, A.A. Sumarna, dan A. Supriana. 1994. Kimia    Analitik Instrumen. IKIP Semarang press, Semarang.

3.      Kealey, D and Haines, P.J., 2002, Instant Notes: Analytical Chemistry, BIOS Scientific Publishers Limited, New York.

4.      Adamovics, J.A., 1997, Chromatographic Analysis of Pharmaceuticals, 2nd Edition, Marcel Dekker, New York.

5.      Games, I, Walter, dkk. 1978. School Financing. USA. Prentice-Hall

6.      Watson, David G, 2009, Analisis Farmasi : Buku Ajar untuk Mahasiswa dan Praktisi Kimia Farmasi Edisi Ke 2, EGC, Jakarta