NUR ISMI ADHILA. “Penetapan
Kandungan Kalsium, Magnesium, dan Seng Pada Tablet Effervescent dengan Metode Inductively
Coupled Plasma Optical Emission Spectrometry (ICP-OES)”.(Dibawah bimbingan Ir. Eman Kustaman)
Institut Pertanian Bogor
2012
Institut Pertanian Bogor
2012
Mineral diperlukan
tubuh manusia dalam jumlah sedikit tetapi mempunyai fungsi yang sangat penting
bagi metabolisme tubuh seperti menggiatkan, mengatur, dan mengendalikan proses
metabolisme serta mengalihkan pesan-pesan syaraf. Kekurangan zat mineral
kalsium, magnesium dan seng dapat menurunkan ketahanan tubuh terhadap penyakit.
Pemberian suplementasi kalsium (Ca), magnesium (Mg) dan seng (Zn) merupakan
suatu alternatif untuk memenuhi
kekurangan zat tersebut sehingga dapat membantu pertahanan tubuh pada usia
lanjut. Sediaan suplementasi kalsium (Ca), magnesium (Mg) dan seng (Zn) dalam
bentuk tablet effervescent diharapkan
dapat meningkatkan minat manusia dewasa terhadap tablet.
Tablet effervescent merupakan tablet
multivitamin yang mengandung mineral dan vitamin. Produk minuman berbentuk
tablet effervescent banyak diminati
konsumen karena memiliki beberapa keunggulan jika dibandingkan dengan produk
olahan lainnya, oleh sebab itu dalam karya ilmiah ini menjelaskan proses
analisis kandungan kalsium (Ca), magnesium (Mg) dan seng (Zn) dengan metode Inductively Coupled Plasma (ICP). Tablet
effervescent baik dikonsumsi bila
memiliki kandungan mineral kalsium (Ca), magnesium (Mg), dan seng (Zn) tidak
melebihi ambang batas maksimum yang telah ditetapkan Europh Pharmacope yaitu 107, 5 mg/L untuk mineral kalsium (Ca) dan
magnesium (Mg) serta 10,75 mg/L untuk mineral seng (Zn). Hasil kadar mineral
yang diperoleh pada sampel tidak melewati ambang batas persyaratan yang telah
ditetapkan artinya sampel yang dianalisis mempunyai kadar mineral yang layak
untuk dikonsumsi.
Kata
kunci : Mineral, tablet effervescent, instrument Inductively Coupled Plasma
Optical Emission
Spectrometry (ICP-OES)
TINJAUAN
PUSTAKA
Tablet merupakan bentuk sediaan padat yang biasanya
dibuat dengan penambahan bahan tambahan farmasi (obat-obatan) yang sesuai.
Bentuk sediaan tablet memiliki keuntungan, yaitu merupakan bentuk yang utuh dan
menawarkan kemampuan terbaik dari semua sediaan oral untuk ketepatan ukuran
serta variabilitas kandungan yang paling rendah, ongkos pembuatannya paling
rendah, bentuk sediaan oral yang paling ringan dan kompak, bentuk sediaan yang
paling mudah untuk dikemas serta dikirim. Pemberian tanda pengenal produk pada
tablet paling mudah dan murah, bentuk sediaan oral yang paling mudah diproduksi
secara besar-besaran dan bentuk sediaan yang memiliki sifat pencampuran kimia,
mekanik dan stabilitas mikrobiologi yang paling baik. Kerugian tablet adalah
beberapa obat tidak dapat dikempa menjadi padat dan kompak, tergantung pada
keadaan amorfnya, flokulasi, atau rendahnya berat jenis (Hartono 2008).
Effervescent didefinisikan
sebagai bentuk sediaan yang menghasilkan gelembung sebagai hasil reaksi kimia
dalam larutan. Effervescent juga dapat menghasilkan larutan yang jernih,
rasa yang enak karena adanya karbonat. Apabila diinginkan tablet menghasilkan
larutan yang jenuh, maka obat yang terkandung dalam tablet dapat larut pada pH
netral atau pH sedikit alkalis, dan semua pelincir atau aditif lain yang
digunakan untuk mempermudah pengempaan tablet dapat larut dalam air (Anwar 2010).
Flavored
beverage effervescent adalah sediaan effervescent yang
digunakan untuk membuat minuman ringan secara praktis, yaitu dengan cara
mencampurkan tablet effervescent ke dalam air. Gas yang dihasilkan saat
pelarutan effervescent adalah karbondioksida sehingga dapat memberikan
efek sparkle (rasa seperti air soda) (Hartono 2008).
Ruang pencampuran bahan dan pencetakan yang memiliki
kelembaban maksimal 25% dan suhu maksimal 25oC merupakan kondisi
yang baik untuk proses pembuatan tablet effervescent (Lee 2001). Kelarutan yang
tinggi merupakan salah satu hal yang penting dalam pembuatan tablet effervescent
agar tablet dapat larut dengan cepat. Produk effervescent yang
beredar di pasaran meliputi dua produk, yaitu granul dan tablet. Kebanyakan
tablet digunakan pada pemberian obat secara oral dan kebanyakan dari tablet ini
dibuat dengan penambahan zat seperti : zat pengisi,zat pengikat, zat
penghancur, zat pelicin, zat pembasah atau zat lain yang cocok (Ansar dkk 2009).
Kalsium (Ca)
Kalsium adalah mineral yang paling penting bagi
tubuh manusia karena berpengaruh langsung bagi kelanjutan kehidupan. Pada
manusia normal, kandungan Ca ideal adalah 1,5% sampai 2,2% dari berat tubuh,
berat total sekitar 700 gram sampai 1400 gram. Sebagian besar orang menganggap
Ca hanya untuk tulang dan gigi, padahal Ca mempunyai fungsi lain yang sangat
vital. Pada kondisi normal, 99% Ca terdapat di dalam tulang dan gigi berfungsi
sebagai perekat, penguat, dan penunjang pertumbuhan sedangkan sisanya 1% tersebar
di cairan tubuh (darah) dan didalam jaringan lunak dalam bentuk larutan.
Kalsium tersebar didalam dan diluar pembuluh darah,
didalam dan diluar sel tubuh dan ikut serta dalam berbagai aktivitas kehidupan.
Dengan pola konsumsi makanan yang seimbang, kemampuan optimal tubuh menyerap
kalsium dan membentuk massa tulang adalah pada saat sebelum berusia 35 tahun. Setelah
umur 20 tahun, tubuh manusia akan mengalami kekurangan kalsium sebanyak 1% per
tahun dan setelah umur 50 tahun, jumlah kandungan kalsium dalam tubuh akan
menyusut sebanyak 30%. Kehilangan akan mencapai 50% ketika mencapai umur 70
tahun dan seterusnya mengalami masalah kekurangan kalsium. Namun dari berbagai
penelitian diketahui bahwa orang diatas usia 65 tahun dapat mempertahankan
densitas (kepadatan) tulang dan menurunkan risiko patah tulang dengan cara
menambah asupan kalsium dari suplemen berupa tablet effervescent dan mengkonsumsi makanan kaya Ca (Almatsier 2003).
Magnesium (Mg)
Magnesium merupakan molekul yang berfungsi sebagai
koenzim dalam sintesis protein dalam sel ribosom dan sebagai aktivator enzim
dalam metabolisme karbohidrat sehingga sangat berperan dalam proses pertumbuhan
sel dan pemeliharaan jaringan. Magnesium bersama-sama dengan hormon kortison
mengatur posfor dalam darah dan berperan mengatur gerakan otot. Dalam tubuh,
jumlah Mg hanya 0,05% berat badan tetapi perannya justru tidak kecil bagi
kesehatan. Sekitar 65% Mg dalam tubuh terdapat pada tulang dan gigi, 33% didalam
otot dan jatingan lunak, dan kurang lebih 1% dalam darah. Kebutuhan minimal
adalah sekitar 6 mg/kg berat badan.
Magnesium sangat diperlukan dalam tubuh terutama
terlibat dalam lebih 300 reaksi metabolik esensial. Hal tersebut diperlukan
untuk metabolisme energi, penggunaan glukosa, sintesis protein, sintesis dan
pemecahan asam lemak, kontraksi otot, seluruh fungsi ATP, hampir seluruh reaksi
hormonal dan menjaga keseimbangan ionik seluler. Magnesium diperlukan untuk
fungsi pompa Na/K-ATPase. Defisiensi magnesium menyebabkan peningkatan sodium
intraseluler dan potasium banyak ke luar dan masuk ke ekstraseluler. Hal
tersebut mengakibatkan sel mengalami hypokalaemia dimana hanya dapat ditangani
dengan pemberian magnesium (Hernawati 2007).
Seng (Zn)
Seng merupakan kofaktor
lebih dari 70 macam enzim yang mempunyai fungsi khusus pada organ mata, hati,
ginjal, otot, kulit, tulang, dan organ reproduksi laki-laki. Seng juga penting
dalam pertumbuhan gigi. Sebagai
salah satu komponen dalam jaringan tubuh, seng termasuk zat gizi mikro yang
mutlak dibutuhkan untuk memelihara kehidupan yang optimal, meski dalam jumlah
yang sangat kecil. Seng secara fisiologis, berperan untuk pertumbuhan dan
pembelahan sel, anti-oksidan, perkembangan seksual, kekebalan seluler, adaptasi
gelap, pengecapan, serta nafsu makan. Seng secara biokimia, berperan sebagai
komponen dari 200 macam enzim berperan dalam pembentukan dan konformasi
polisome, sebagai stabilisasi membran sel, sebagai ion bebas ultra-seluler, dan
berperan dalam jalur metabolisme tubuh.
Peranan terpenting seng bagi makhluk hidup adalah untuk
pertumbuhan dan pembelahan sel, sebab seng berperan pada sintesis dan degradasi
karbohidrat, lemak, protein, asam nukleat, dan pembentukan embrio. Seng
dibutuhkan untuk proses percepatan pertumbuhan, menstabilkan struktur membran
sel dan mengaktifkan hormon pertumbuhan. Seng juga berperan dalam sistem
kekebalan tubuh dan merupakan mediator potensial pertahanan tubuh terhadap
infeksi. Pada defisiensi seng ditemukan limfopeni, menurunnya konsentrasi dan
fungsi limfosit T dan B. Defisiensi seng pada manusia dapat
menyebabkan terhambatnya pertumbuhan, terhambatnya kedewasaan seksual pada pria
dan pada wanita, gangguan kontrol selera, penurunan ketajaman rasa, lambatnya
proses penyembuhan luka, impotensi, penurunan daya kekebalan tubuh, gangguan
neuropsikologis, kelainan pada kulit serta penurunan efisiensi penggunaan
makanan (Reviana 2004).
Inductively Coupled
Plasma Optical Emission Spectrometry (ICP-OES)
ICP-OES
menggunakan plasma sebagai sumber atomisasi dan eksitasi. Plasma adalah suatu gas atau campuran gas yang terdiri
dari ion, atom dan elektron. Plasma digunakan untuk memecahkan contoh menjadi
atom atau ion, lalu membuat elektron dalam atom atau ion tersebut tereksitasi
ke tingkat energi yang lebih tinggi dan kembali kekeadaan dasar dengan melepaskan emisi pada panjang
gelombang tertentu (Skoog dan Leary 1992).
Prinsip kerja ICP-OES dalam mengukur
konsentrasi contoh
dimulai dari proses perubahan contoh larutan menjadi aerosol oleh nebulizer, kemudian aerosol tersebut
diubah menjadi spray (butiran-butiran
kecil) pada spray chamber yang
kemudian bercampur dengan gas argon dan dibakar oleh plasma. Pada saat
pembakaran, spray tersebut akan
berubah menjadi atom dan tereksitasi.
Pada saat atom tersebut kembali ke energi dasar, maka akan memancarkan
emisi pada panjang gelombang yang berbeda-beda untuk tiap unsur. Emisi tersebut
akan dipisahkan oleh grating dan
prisma sesuai panjang gelombangnya masing-masing yang selanjutnya diterima oleh
detektor. Intensitas emisi yang diperoleh kemudian dibandingkan dengan standar
untuk mendapatkan konsentrasi unsur yang dianalisis (Boumans 1987).
Pada mulanya plasma
dibentuk dari suatu gas argon yang dialirkan melalui sebuah torch (obor) yang terdiri dari tiga pipa
terpusat yang terbuat dari kuarsa. Suatu
kumparan tembaga yang disebut kumparan induksi mengelilingi bagian puncak torch dan terhubung dengan generator
radio frekuensi. Arus dengan frekuensi tinggi (27 MHz) dialirkan ke kumparan
sehingga menimbulkan awan muatan elektron. Elektron ini memperoleh percepatan
dari medan magnet yang ditimbulkan oleh kumparan induksi dengan arah bidang
magnet tegak lurus dengan arah kumparan sehingga menyebabkan terjadinya
tabrakan elektron bermuatan dengan atom-atom argon dan penyerapan energi yang
besar menyebabkan argon terionisasi. Ionisasi gas argon yang mengalir diawali
oleh loncatan bunga api listrik dari sebuah kumparan (Hill 2007).
Proses
Analisis Tablet Effervescent
Sumber
asam berperan sebagai asidulan yang akan bereaksi dengan sumber karbonat
menghasilkan CO2 ketika keduanya bercampur dengan air. Asidulan
merupakan senyawa kimia bersifat asam yang ditambahkan pada proses pengolahan
makanan atau minuman dengan berbagai tujuan seperti pemberi rasa, penegas warna
dan rasa, pengawet serta dapat digunakan untuk menyelubungi rasa yang tidak
disukai. Reaksi yang terjadi pada pelarutan tablet effervescent adalah reaksi dari suatu kombinasi asam sitrat dan
asam tartrat ditambahkan dengan senyawa karbonat (Pratiwi dkk 2011). Senyawa
karbonat yang paling banyak digunakan dalam formulasi effervescent adalah garam karbonat kering karena kemampuannya
menghasilkan karbondioksida (CO2). Reaksinya adalah sebagai berikut
:
Asam sitrat Na-bikarbonat Na-sitrat air karbondioksida
Asam tartrat Na-bikarbonat Na-tartrat air karbondioksida
(Hartono 2008)
Sampel yang akan diuji kandungan mineral terlebih
dahulu ditimbang sebanyak 20 tablet dalam 5 tube
sampel lalu digerus. Tujuannya agar dapat mengetahui bobot rerata tablet secara
keseluruhan dengan teknik sampling tablet. Mineral akan lebih stabil jika
larutan sampel memiliki suasana asam. Pemilihan asam-asam yang akan ditambahkan
ke dalam sampel saat pengujian kadar harus diperhatikan. Asam yang digunakan
untuk analisis mineral kalsium (Ca), magnesium (Mg), dan seng (Zn) adalah asam
klorida (HCl). Pemilihan asam klorida sebagai pereaksi karena disesuaikan
dengan asam lambung didalam tubuh yaitu HCl. Selain disesuaikan dengan kondisi
tubuh, asam klorida (HCl) tidak membuat emisi latar (background emission) yang dapat teramati pada ICP serta tidak
merusak kaca dan kuarsa pada alat ICP (Inductively
Coupled Plasma). Asam klorida (HCl) berfungsi melarutkan unsur mineral yang
terdapat di dalam tablet effervescent.
HCl dengan mineral akan membentuk anion dalam air sehingga garam-garam tersebut
larut. Reaksi asam klorida (HCl) dengan salah satu mineral dalam tablet adalah
sebagai berikut:
Kalsium karbonat
Asam Klorida air karbondioksida
air kalsium klorida
(Harjadi 1987)
Pembuatan larutan sampel selain dengan
adanya penambahan asam, ditambahkan juga larutan lantanum 5%.
Larutan yang telah mengalami preparasi diantarkan pada plasma
melewati nebulizer dan spray
chamber dengan bantuan pompa peristaltik. Nebulizer berfungsi untuk
mengubah cairan contoh menjadi aerosol sementara spray chamber berfungsi untuk mentransportasikan aerosol ke plasma.
Pada spray chamber ini
aerosol mengalami desolvasi atau volatisasi yaitu proses penghilangan pelarut
sehingga didapatkan aerosol kering yang bentuknya telah seragam. Generator
radio frekuensi berfungsi menyediakan tegangan (700-1500 watt) untuk menyalakan plasma dengan argon sebagai sumber gasnya. Tegangan ini ditransferkan ke
plasma melalui load coil, yang mengelilingi puncak dari obor.
Gas luar yang digunakan
yaitu Argon. Argon merupakan gas inert
yang biasa atau sering digunakan pada ICP-OES. Pada suhu kamar gas tersebut tidak dapat mengantarkan arus
listrik, tetapi bila dipanaskan gas argon akan bersifat menghantarkan arus
listrik, sehingga akan menimbulkan induksi medan listrik yang mengalir pada
kumparan dan mengakibatkan gas argon akan terionisasi.
Gas argon yang digunakan selain sebagai
pembentuk plasma, digunakan juga
sebagai pendingin. Adapun posisi torch
pada plasma harus disesuaikan dengan aplikasi sistem analisisnya. Semakin jauh
posisi torch dari plasma, kestabilan
plasma akan berkurang (Manning dan William 1997).
Saat sampel dan gas masuk ke dalam plasma terjadi eksitasi
atom, atom yang tereksitasi
kembali kekeadaan dasar dengan memancarkan energi pada panjang gelombang
tertentu. Panjang gelombang setiap unsur memiliki sifat
yang khas. Intensitas energi yang dipancarkan pada panjang gelombang sebanding
dengan jumlah (konsentrasi) dari unsur dalam contoh yang dianalisis. Selanjutnya panjang
gelombang tersebut masuk kedalam polikromator, dan diteruskan ke
detektor lalu diubah menjadi
sinyal listrik oleh detektor dan masuk ke dalam integrator untuk diubah ke
dalam sistem pembacaan data (Boss dan Fredeen 1997). Pengukuran intensitas mineral dilakukan pada
kalsium (Ca) λ 317,933 c/s, magnesium (Mg) λ 285,213 c/s, dan seng (Zn) λ
206,200 c/s. Sebelum pengukuran sampel, dilakukan pengukuran larutan blanko dan
standar terlebih dahulu. Kurva standar yang dipergunakan harus mempunyai
linearitas yang baik. Nilai koefisien determinasi (R2) merupakan
indikator kualitas dari parameter linieritas yang menggambarkan proposionalitas
respon analitik (luas area) terhadap konsentrasi yang diukur. Nilai koefisien
determinasi yang baik mempunyai nilai >0,9900 (AOAC 2005).
Perbedaan nilai
intensitas menyebabkan terjadinya perbedaan persamaan regresi, dan nilai
koefisien. Adapun gangguan-gangguan yang bisa terjadi saat pengukuran sampel
dipengaruhi oleh beberapa hal, diantaranya yaitu gangguan matrik, gangguan
kimia dan fisika, gangguan ionisasi, dan gangguan spektral atau background. Gangguan matrik disebabkan
karena efisiensi dari sistem pengenalan contoh yang digunakan dipengaruhi oleh teganan permukaan,
viskositas, dan konten padatan terlarut dari contoh. Gangguan antara contoh dan larutan standar dapat
menyebabkan perbedaan dalam tingkat penyerapan nebulizer dan efisiensi transportasi contoh untuk plasma. Hal ini menyebabkan fluktuasi hasil analisis. Contoh dengan padatan terlarut yang tinggi
cenderung menyumbat nebuliser sehingga pembersihan harus sering dilakukan. Interferensi matriks dapat dihindari dengan
matriks yang cocok atau dengan menggunakan internal standar atau metode adisi standar.
Suhu yang
tinggi dari plasma argon (10.000oK) menyebabkan
ICP-OES relatif bebas dari gangguan kimia. Suhu ini cukup tinggi untuk
menyebabkan disosiasi ikatan kimia pada senyawa untuk menjadi atom. Plasma juga
harus bebas dari oksigen. Gangguan fisik terjadi karena perubahan konsumsi
contoh yang disebabkan oleh transportasi contoh yang tidak stabil dan proses
pembentukan tetesan. Proses ini tidak memiliki efek signifikan dalam ICP-OES,
karena tingkat konsumsi yang relatif kecil. Pompa peristaltik mengontrol laju
aliran contoh di ICP-OES yang membuat tingkat penyerapan independen dari viskositas
contoh sehingga meminimalkan efek kimiawi dan matriks.
Gangguan ionisasi
disebabkan oleh sumbangan elektron oleh spesies bersamaan dalam contoh yang
mengubah atom atau konsentrasi ion dari spesies yang ditentukan. Sifat kaya
elektron dari gas argon yang terionisasi cenderung untuk buffer efek pengion
suhu lingkungan yang tinggi. Derajat ionisasi yang terjadi dalam ICP-OES adalah
konstan dalam reproduktifitas keseluruhan pengukuran ICP-OES. Gangguan spektral
atau background terjadi karena emisi
cahaya oleh sumber eksitasi pada panjang gelombang analit.
Spektral interferensi
terjadi ketika suatu unsur dalam contoh memiliki garis emisi dekat dengan
panjang gelombang analit. Tiga jenis gangguan spektral yang terjadi yaitu
cahaya liar atau sesatan, tumpang tindih parsial terdekat atau sayap garis
spektrum diperluas dan tumpang tindih langsung dari garis spektral yang belum
terselesaikan. Hal ini mungkin timbul
dari gangguan emisi cahaya yang tidak diinginkan dari sumber seperti matriks,
pelarut, udara, dan gas. Interferensi spektral dapat diminimalkan dengan
pemilihan panjang gelombang yang tepat, pemilihan pengamatan tinggi, koreksi
latar belakang, dan koreksi elemen pengganggu. Ada beberapa
keuntungan yang didapat diperoleh dengan menggunakan instrument Inductively Couple Plasma Optical Emission Spektrometer (ICP-OES) diantaranya,
dalam penggunaannya tidak memerlukan persiapan contoh yang rumit, dapat
mendeteksi unsur-unsur yang terdapat dalam contoh dengan menggunakan panjang
gelombang yang berbeda dengan cepat dalam waktu yang bersamaan (serempak),
memiliki ketepatan, ketelitian, dan sensivitas yang tinggi, rantang konsentrasi
yang terdeteksi oleh spektrum emisi ICP-OES cukup lebar.
Instrumen ICP-OES
menggunakan suhu tinggi (10000oK) sehingga contoh yang memiliki
konsentrasi tinggi dan konsentrasi rendah dapat tereksitasi, aman dalam
pengoperasian karena gas yang digunakan merupakan gas argon yang lembam dan
relatif tidak reaktif, generator frekuensi radio akan mati secara otomatis bila
suhu plasma naik lebih dari 10000oK, bila ke vakum tidak optimum
maka secara otomatis voltase akan
naik dan mengalir ke detektor dan spektrometer akan mati secara otomatis, sistem
komputerisasi pada ICP-OES cukup sederhana sehingga mudah dioperasikan. Adapun
kekurangan ICP-OES yaitu memerlukan biaya operasional yang mahal, karena
menggunakan gas argon, kalibrasi dan preparasi membutuhkan biaya yang tidak
sedikit dan untuk unsur
tertentu menghasilkan intensitas rendah, keseragaman data sulit diperoleh.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar