latihan jurnal mengenai kemometrik SAK

1. Penentuan Konsentrasi Kafein dan Natrium Benzoat
dalam Minuman Berenergi Merk Panther
Ali Aulia Ghozali1
, Ika Rachmawati2
, Suci Rahmadani3
Departemen Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam,
Institut Pertanian Bogor
Nomor Induk Mahasiswa: 1. G44100007; 2. G44100023; 3. G44100076
Abstrak
Penentuan kadar kafein dan natrium benzoat sebagai dua komponen utama dalam
minuman berenergi dilakukan secara simultan menggunakan Spektrofotometer
UV-Vis Shimadzu 1700 PC pada panjang gelombang maksimum kafein dan
natrium benzoat. Kafein memiliki panjang gelombang maksimum sebesar 272,80
nm sedangkan natrium benzoat memiliki panjang gelombang maksimum sebesar
229,60 nm. Sampel minuman berenergi yang digunakan dalam percobaan ini
adalah minuman berenergi bermerk Panther. Berdasarkan hasil percobaan
diperoleh rerata konsentrasi kafein dalam sampel sebesar 515,4755 mg/L
sedangkan rerata konsentrasi natrium benzoat dalam sampel sebesar 796,8193
mg/L.
Kata kunci: Kafein, Natrium benzoat, spektrofotometer UV-VIS, Pengukuran Simultan.
Abstract
Determination of levels of caffeine and sodium benzoate as the two major
components in energy drinks made simultaneously using UV-Vis
Spectrophotometer Shimadzu 1700 PC at the maximum wavelength of caffeine
and sodium benzoate. Caffeine has a maximum wavelength of 272.80 nm, while
sodium benzoate has a maximum wavelength of 229.60 nm. Samples energy
drinks used in this experiment were branded energy drinks Panther. Based on the
experimental results obtained by the average concentration of caffeine in the
sample amounted to 515.4755 mg/L, while the mean concentration of sodium
benzoate in the sample amounted to 796.8193 mg/L.
Keywords: Caffeine, Sodium benzoic, Spectrophotometric UV-VIS, Simultant Measuring
Pendahuluan
Kafein merupakan senyawa
organik yang banyak terdapat di
berbagai jenis sediaan obat, makanan,
dan minuman. Salah satunya adalah
minuman berenergi yang banyak
beredar di pasaran yaitu Panther.
Kafein atau 1,3,7-trimetilxantin
merupakan senyawa golongan
alkaloid purin dengan rumus molekul
C8H10N4O2 (Hesse 2002, lihat
Gambar 2). Senyawa ini mempunyai

2. sifat fisik berupa serbuk putih atau
bentuk jarum mengkilat putih,
biasanya menggumpal, tidak berbau,
dan berasa pahit seperti alkaloid pada
umumnya. Kafein sukar larut dalam
eter, agak sukar larut dalam air dan
etanol, serta mudah larut dalam
kloroform (Depkes RI 1995). Kafein
dapat menimbulkan perangsangan
terhadap susunan saraf pusat (otak),
sistem pernapasan, serta sistem
pembuluh darah dan jantung. Bahkan
senyawa xantin dalam dosis rendah
mampu merangsang susunan saraf
yang sedang depresi. Lebih jauh,
kafein ternyata dapat menetralisasi
asam lemak dalam darah. Pada dosis
sedang, kafein dapat meningkatkan
produksi asam lambung yang
berlangsung lama, sehingga
memperbesar resiko penyakit
lambung, tukak lambung, atau tukak
usus halus (Nawrot P et al 2003).
Natrium benzoat dihasilkan
dari hasil netralisasi asam benzoat
dengan natrium hidroksida (Gambar
1). Natrium benzoat umumnya
digunakan sebagai bahan pengawet
dalam industri minuman ringan, acar,
saus dan jus buah. Selain itu juga
digunakan sebagai agen antimikroba
dalam pelapis makanan yang dapat
dikonsumsi. Natrium benzoat
berbentuk granula atau serbuk hablur,
putih, tidak berbau, atau praktis tidak
berbau, dan stabil di udara.
Kelarutannya tinggi dalam air, agak
sukar larut dalam etanol dan lebih
mudah larut dalam etanol 90%.
Kandungan natrium benzoat
dalam minuman umumnya tidak
terlalu besar,akan tetapi jika
dikonsumsi secara terus-menerus
tentu akan berakumulasi dan
menimbulkan efek terhadap
kesehatan. Dampak lain dari bahan
pengawet minuman adalah kanker,
dikonsumsi secara berlebihan dapat
timbul efek samping berupa edema
(bengkak) yang dapat terjadi karena
retensi atau tertahannya cairan di
dalam tubuh.
Gambar 1 Struktur Natrium benzoat. (SCCP 2006)

3. Gambar 2 Struktur kafein (Fatmawati 2008)
Spektrofotometri merupakan
suatu metode analisis berdasarkan
interaksi antara radiasi
elektromagnetik dengan materi.
Berdasarkan panjang gelombang
yang digunakan, spektrofotometri
dibedakan menjadi spektrofotometri
ultraviolet (UV), tampak (Vis),
inframerah dan lain-lain. Teknik
spektrofotometri UV dan Vis
terutama digunakan untuk penentuan
kuantitatif komponen dengan
konsentrasi rendah, selain itu teknik
ini juga dapat digunakan untuk
analisis kualitatif.
Penyerapan sinar tampak atau
ultraviolet oleh suatu molekul akan
menghasilkan transisi tingkat energi
elektronik molekul tersebut. Transisi
elektronik pada umumnya terjadi
antara orbital ikatan atau orbital
pasangan bebas dan orbital bukan
ikatan atau orbital anti ikatan. Jika
suatu molekul menyerap cahaya pada
daerah UV dan Vis, elektron valensi
atau elektron ikatan berpindah ke
tingkat energi yang lebih tinggi.
Besar energi radiasi bergantung pada
frekuensi atau panjang gelombang
radiasi yang dimiliki.
Gambar 3 Bagan alat spektrofotometer UV-VIS (Fatmawati 2008)

4. Menurut hukum Lambert-
Beert penyerapan sinar tidak
bergantung pada intensitas sumber
cahaya dan fraksi penyerapan sinar
sebanding dengan banyaknya
molekul yang menyerap gelombang
elektromagnetik. Sumber radiasi
yang dipancarkan harus memiliki
panjang gelombang yang sama.
Analisis kuantitatif dengan
pengukuran absorbans menggunakan
teknik spektrofotometri UV-Vis telah
banyak dikembangkan, seperti
memakai kurva kalibrasi dari sederet
larutan standar, adisi standar, adisi
standar titik H, dan teknik derivatif.
Kurva kalibrasi menggunakan
larutan-larutan standar yang
sebaiknya mempunyai komposisi
sama dengan komposisi cuplikan
yang sebenarnya, dan konsentrasi
cuplikan berada di antara
konsentrasi-konsentrasi larutan
standar (Supriatna 1994).
Penentuan kadar kafein dan
natrium benzoat dalam sampel
dilakukan secara simultan. Percobaan
ini bertujuan mengukur kadar kafein
dan natrium benzoat dalam minuman
berenergi merk Panther dengan
metode spektrofotometri UV-Vis.
Sampel minuman berenergi yang
digunakan adalah Panther.
Prosedur Percobaan
Kurva Standar
Larutan stok standar kafein
dan natrium benzoat 50 ppm dalam
50 mL HCl 0,01 M. Dari masing-
asing larutan stok dibuat larutan
standar kafein dan natrium benzoat
dengan konsentrasi 2, 4, 6, 8, dan 10
ppm. Larutan sampel dibuat dengan
mengambil 0,30 mL sampel
dicampurkan dalam 5 mL HCl
0,0100 M lalu ditera dengan akuades
hingga 50 mL.
Pengukuran Konsentrasi Kafein
dan Natrium Benzoat
Panjang gelombang serapan
maksimum masing-masing senyawa
diukur. Larutan masing-masing
senyawa dengan konsentrasi 10 ppm
diukur panjang gelombangnya
dengan spektrofotometer UV-Vis
pada rentang panjang gelombang
200-400 nm.

5. Gambar 4 Kurva standar kafein pada panjang gelombang maksimum
kafein (272,80 nm).
Setelah mendapatkan panjang
gelombang maksimum, larutan
standar 2,0-10,0 ppm dan sampel
diukur pada panjang gelombang
maksimum kafein dan natrium
benzoat. Sampel diukur 5 kali
ulangan. Pada percobaan analisis
kafein dan natrium benzoat dalam
suatu sampel minuman berenergi
digunakan spektrum absorbsi
ultraviolet pada 2 panjang
gelombang maksimum dari masing-
masing komponen utama dalam
sampel minuman berenergi.
Kafein dan natrium benzoat
berturut-turut memiliki panjang
gelombang maksimum 272,80 nm
dan 229,60 nm. Panjang gelombang
maksimum setiap komponen tersebut
ditentukan dengan pencarian panjang
gelombang maksimum (λ maks) dari
larutan standar kafein dan natrium
benzoat. Panjang gelombang
maksimum merupakan panjang
gelombang yang menghasilkan nilai
absorbans (A) paling maksimum dari
larutan standar yang dianalisis.
Konsentrasi larutan standar
yang dibuat dari kafein dan natrium
benzoat terdiri dari 5 konsentrasi
berbeda, yaitu 2 ppm, 4 ppm, 6 ppm,
8 ppm, dan 10 ppm dari stok larutan
standar yang tersedia dan dilarutkan
dalam HCl 0,0100M
y = 0,049x + 0,003
R² = 0,999
0,000
0,100
0,200
0,300
0,400
0,500
0,600
0 5 10 15
Absorbans
[Kafein] (ppm)

6. Gambar 5 Kurva standar natrium benzoat pada panjang gelombang
maksimum kafein (272,80 nm).
Larutan standar yang
digunakan dari masing-masing
komponen untuk menentukan
panjang gelombang maksimum
adalah larutan standar dengan
konsentrasi 10 ppm yang dianalisis
pada rentang panjang gelombang
200-400 nm (Lampiran 1-3).
Kedua panjang gelombang
maksimum yang telah diperoleh dari
kafein dan natrium benzoat
digunakan untuk menganalisis
absorbans larutan standar kafein,
natrium benzoat, dan sampel
minuman berenergi. Hasil
pengukuran absorans dari larutan
standar kafein, natrium benzoat, dan
sampel masing-masing akan
diperoleh persamaan regresi linear
yang dapat digunakan untuk
menentukan konsentrasi kafein dan
natrium benzoat yang terdapat dalam
sampel minuman berenergi.
Persamaan garis yang
diperoleh dari kurva standar kafein
pada panjang gelombang maksimum
kafein yaitu y = 0,0030 + 0,0490x
dengan R² sebesar 0,9990.
Berdasarkan AOAC (2002), nilai
koefisien korelasi (R²) yang baik
bernilai lebih besar atau sama dengan
0,9900. Nilai koefisien korelasi
tersebut menunjukkan hubungan
linear antara konsentrasi larutan
standar dengan aborbans yang
dianalisis.
y = 0,007x + 0,007
R² = 0,990
0,000
0,020
0,040
0,060
0,080
0,100
0 5 10 15
Absorbans
[Natrium benzoat] (ppm)
y = 0,0861x + 0,0011
R² = 0,9998
0,000
0,200
0,400
0,600
0,800
1,000
0 5 10 15
Absorbans
[ Natrum benzoat] (ppm)

7. Gambar 6 Kurva standar natrium benzoat pada panjang gelombang
maksimum natrium benzoat (229,60 nm).
Bila konsentrasi sampel yang
dianalisis semakin besar maka nilai
absorbans akan semakin besar.
Persamaan garis yang diperoleh dari
kurva standar natrium benzoat pada
panjang gelombang maksimum
kafein yaitu y = 0,0070 + 0,0070x
dengan R² sebesar 0,9900.
Persamaan garis yang diperoleh dari
kurva standar natrium benzoat pada
panjang gelombang maksimum
natrium benzoat yaitu y = 0,0010 +
0,0860x dengan R² sebesar 0,9990.
Persamaan garis yang diperoleh dari
kurva standar kafein pada panjang
gelombang maksimum natrium
benzoat yaitu y = -0,1950 + 0,1070x
dengan R² sebesar 0,9520.
Sampel minuman berenergi
dihangatkan dan disaring sebelum
dianalisis. Penghangatan dilakukan
untuk menghilangkan CO₂ dalam
sampel minuman berenergi
sedangkan penyaringan dilakukan
untuk memisahkan partikel-partikel
yang tidak larut pada sampel.
Penentuan kadar kafein dan
natrium benzoat dalam sampel
dilakukan secara simultan karena
kafein dan natrium benzoat keduanya
memberikan serapan pada panjang
gelombang maksimum kafein dan
natrium benzoat. Hal ini dibuktikan
bahwa masih adanya serapan
senyawa kafein pada puncak serapan
natrium benzoat (lihat: Tabel 1 dan
Tabel 2).
y = 0,1073x - 0,195
R² = 0,9528
0,000
0,200
0,400
0,600
0,800
1,000
0 5 10 15
Absorbans
Konsentrasi (ppm)

8. Gambar 7 Kurva standar kafein pada panjang gelombang maksimum
natrium benzoat (229,60 nm).
Sampel minuman berenergi
dilarutkan dalam HCl 0,0100 M
karena natrium benzoat dalam
sampel akan terprotonasi menjadi
asam benzoat sedangkan kafein
dalam sampel bersifat netral dalam
suasana asam yang disebabkan oleh
sifat kebasaan yang sangat lemah
pada kafein.
Hasil yang diperoleh dari
percobaan untuk rerata konsentrasi
kafein dalam sampel sebesar
515,4755 mg/L sedangkan
konsentrasi kafein yang tertera dalam
kemasan sampel minuman berenergi
bermerk Panther sebesar 277,7778
mg/L. Rerata konsentrasi kafein dari
hasil analisis lebih besar
dibandingkan konsentrasi kafein
yang tertera pada kemasan sampel.
Hal ini dipengaruhi oleh sampel yang
dianalisis sudah kadaluarsa sekitar
setahun yang lalu sehingga
memengaruhi kadar kafein dalam
sampel tersebut Menurut SNI 01-
7152-2006 dalam Bahan Tambahan
Pangan Perisa, batas maksimum
kafein dalam produk minuman
sebesar 150 mg/hari.
Ketelitian dan ketepatan
untuk kafein berturut-turut sebesar
96,32% dan 185,57% dengan selang
kepercayaan 95% sebesar 23,5497.
Rerata konsentrasi natrium benzoat
dalam sampel sebesar 796,8193
mg/L sedangkan konsentrasi natrium
benzoat tidak tertera dalam kemasan
sampel minuman berenergi yang
dianalisis. Ketelitian untuk natrium
benzoat sebesar 99,07% dengan
selang kepercayaan 95% sebesar
9,2042. Menurut SNI 01-0222-1995
y = 0,1073x - 0,195
R² = 0,9528
0,000
0,200
0,400
0,600
0,800
1,000
0 5 10 15
Absorbans
[Kafein] (ppm)

9. dalam Bahan Tambahan Makanan,
batas maksimum natrium benzoat
dalam produk minuman sebesar 600
mg/kg.
DAFTAR PUSTAKA
[AOAC] Association of Official
Analytical Chemists. 2002.
AOAC International methods
committee guidelines for
validation of qualitative and
quantitative food
microbiological official
methods of analysis. J AOAC
Int 85:1-5.
[Depkes RI]. 1995. Farmakope
Indonesia. Ed ke-4. Jakarta:
Depkes RI
[SCCP]. 2005. Scientific Committee
on Consumer Products
SCCP: Opinion on Venzoic
Acid and Sodium Benzoate.
SCCP/0891/05
[SNI] Standar Nasional Indonesia.
1995. Bahan Tambahan
Makanan. 01-0222-1995.
[SNI] Standar Nasional Indonesia.
2006. Bahan Tambahan
Pangan Perisa. 01-7152-2006.
Fatmawati Y. 2008. Kombinasi
spektrum ultraviolet dan
model kalibrasi multivariat
untuk penentuan simultan
kafein, vitamin B1, B2, dan
B6. Skripsi. Bogor:
Departemen Kimia, Fakultas
Matematika dan Ilmu
Pengetahuan Alam, Institut
Pertanian Bogor.
Hesse M. 2002. Alkaloids: Nature’s
Curse or Blessing. Zurich:
Verlag Helvetica Chimica
Acta.
Nawrot P,et al. 2003.. Effects of
caffeine on human health.
Food Additives and
Contaminants 20(1):1–30
Supriatna A. 1994. Kimia Analitik
Instrumental. Ed ke-1.
Semarang: IKIP Semarang.
Walpole R E. 1995. Pengantar
Statistika Ed ke-3. Jakarta:
PT Gramedia Pustaka Utama.

10. LAMPIRAN

11. Lampiran 1 Spektrum kafein pada penentuan panjang gelombang maksimum
kafein.

12. Lampiran 2 Spektrum natrium benzoat pada penentuan panjang gelombang
maksimum natrium benzoat.

13. Lampiran 3 Spektrum kafein dan natrium benzoat tumpang tindih pada panjang
gelombang maksimum kafein dan natrium benzoat.

14. Tabel 1 Pengukuran Absorbans Standar Kafein, Natrium Benzoat, dan Sampel
pada Panjang Gelombang Absorbans Maksimum Kafein (272,80 nm)
Standar Konsentrasi (ppm) Absorbans
Kafein 2,0 0,102
4,0 0,202
6,0 0,298
8,0 0,400
10,0 0,497
Natrium Benzoat 2,0 0,021
4,0 0,040
6,0 0,052
8,0 0,072
10,0 0,082
Sampel 1 0,195
Sampel 2 0,198
Sampel 3 0,197
Sampel 4 0,202
Sampel 5 0,209
Persamaan garis kurva standar
1. Persamaan garis kurva standar kafein pada panjang gelombang 272,80 nm
(Gambar 4).
y = 0,0494x + 0,0034
R2
= 0,9999
Keterangan:
y = absorbans kafein terukur
x = konsentrasi kafein (ppm)
2. Persamaan garis kurva standar natrium benzoat pada panjang gelombang
272,80 nm (Gambar 5).
y = 0,0077x + 0,0072
R2
= 0,9901

15. Keterangan:
y = absorbans natrium benzoat
x = konsentrasi natrium benzoat (ppm)
3. Persamaan garis umum pengukuran sampel (λmaks kafein = 272,80 pm)
y – 0,0106 = 0,0494x + 0,0077z
Keterangan:
y = absorbans sampel
x = konsentrasi kafein (ppm)
z = konsentrasi natrium benzoat (ppm)
4. Persamaan-persamaan garis pengukuran sampel (λmaks kafein = 272,80 pm)
a. 0,1844 = 0,0494x + 0,0077z
b. 0,1874 = 0,0494x + 0,0077z
c. 0,1864 = 0,0494x + 0,0077z
d. 0,1914 = 0,0494x + 0,0077z
e. 0,1984 = 0,0494x + 0,0077z

16. Tabel 2 Pengukuran Absorbans Standar Kafein, Natrium Benzoat, dan Sampel
pada Panjang Gelombang Absorbans Maksimum Natrium Benzoat (229,60 nm)
Standar Konsentrasi (ppm) Absorbans
Kafein 2,0 0,067
4,0 0,115
6,0 0,520
8,0 0,689
10,0 0,853
Natrium Benzoat 2,0 0,169
4,0 0,349
6,0 0,522
8,0 0,686
10,0 0,861
Sampel 1 0,539
Sampel 2 0,547
Sampel 3 0,539
Sampel 4 0,557
Sampel 5 0,566
Persamaan kurva standar
5. Persamaan garis kurva standar kafein pada panjang gelombang 272,80 nm
(Gambar 4).
y = 0,1073x + 0,1950
R2
= 0,9528
Keterangan:
y = absorbans kafein terukur
x = konsentrasi kafein (ppm)
6. Persamaan garis kurva standar natrium benzoat pada panjang gelombang
272,80 nm (Gambar 5).
y = 0,0861x + 0,0011
R2
= 0,9998

17. Keterangan:
y = absorbans natrium benzoat
x = konsentrasi natrium benzoat (ppm)
7. Persamaan garis umum pengukuran sampel (λmaks natrium benzoat = 229,60
pm)
y + 0,1939 = 0,1073x + 0,0861z
Keterangan:
y = absorbans sampel
x = konsentrasi kafein (ppm)
z = konsentrasi natrium benzoat (ppm)
8. Persamaan-persamaan garis pengukuran sampel (λmaks kafein = 229,60 pm)
a. 0,7329 = 0,1073x + 0,0861z
b. 0,7409 = 0,1073x + 0,0861z
c. 0,7329 = 0,1073x + 0,0861z
d. 0,7509 = 0,1073x + 0,0861z
e. 0,7599 = 0,1073x + 0,0861z
Tabel 4 Hasil perhitungan data kafein dan natrium benzoat
Konsentrasi
kafein (ppm)
Konsentrasi
natrium benzoat
(ppm)
Konsentrasi
kafein
(mg/1000 mL)
Konsentrasi
natrium benzoat
(mg/1000 mL)
2,9860 4,7909 497,6715 798,4883
3,0434 4,8123 507,2373 802,0530
3,0363 4,7283 506,0459 788,0520
3,1214 4,8312 520,2414 805,2044
3,2771 4,7418 546,1815 790,2988
Rerata 515,4755 796,8193
Standar deviasi 18,9693 7,4140
Ketelitian 96,32% 99,07%
Akurasi 185,57% -
Selang kepercayaan 95% (α = 0,05)
515,4755 ±
23,5497
805,2044 ± 9,4042

18. Keterangan:
[kasein]produk minuman ringan Panther = 50 mg dalam 180 mL
=
Contoh perhitungan:
1. Penentuan konsentrasi kafein dan natrium benzoat
2. Rerata konsentrasi kafein dan natrium benzoat
[ ]
̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅ ∑[ ]
= ( )
=
[ ]
̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅ ∑[ ]
( )

19. 3. Standar deviasi konsentrasi kafein dan natrium benzoat
√∑ ( [ ]
̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅)
√
( ) ( )
√∑ ( [ ]
̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅)
√
( ) ( )
4. Ketelitian pengukuran konsentrasi kafein dan natrium benzoat
| |
[ ]
̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅
||
| | ||
| |
[ ]
̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅
||
| | ||
5. Ketepatan pengukuran konsentrasi kafein minuman
| |
[ ] [ ]
[ ]
||
| |
( )
||

20. 6. Selang kepercayaan 95% konsentrasi kafein dan natrium benzoat dalam
minuman ( ( )
)
[ ]
̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅
( )
√
( )
√
( )
[ ]
̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅
( )
√
( )
√
( )