Analisis Mineral Bahan Pangan Mata Kuliah Analisa Zat Gizi

Pendahuluan Merupakan elemen anorganik Jumlahnya dalam tubuh kurang lebih 4 % Elemen anorganik tersebut merupakan sisa pembakaran senyawa organik yang disebut abu.

Klasifikasi Mineral Mineral esensiel Mineral kemungkinan esensiel Mineral esensiel untuk makro elemen : Ca, Mg, Na, K, P, Cl dan S, untuk elemen kelumit atau mikro mineral : Mn, Fe, Cu, I, Zn, F, Va, Co, Mo, Se, Cr, Sn, Ni dan Si. Mineral kemungkinan esensiel arsen, barium, bromin, kadmium, dan strontium. Mineral non esensiel alumunium, antimon, bismut, boron, germanium, aurum, timah hitam, air raksa, rubidium, perak, dan titanium. Mineral yang berpotensi toksik tembaga (Cu), molibdenum (Mo), selenium (Se) arsen (As), kadmium timah hitam (Pb) dan air raksa (Hg)

Fungsi mineral Sebagai penyusun kerangka tubuh Mempertahankan, mengatur sifat fisik dari sistim koloid, misalnya viskositas, difusi, tekanan osmose Mengatur keseimbangan asam-basa Sebagai komponen enzim ataupun aktivator enzim

Mineral dalam Bahan Pangan Terikat dengan senyawa organik Contoh : hemoglobin, enzim, fitin Sebagai garam Contoh : NaCl, CaCO3, KIO3 Ion bebas Contoh : Na+; Ca++; Cl-

Mineral dalam bahan pangan berasal dari : Alami ada di dalam bahan pangan. Untuk pangan nabati berasal dari tanah, air ataupun pupuk, sedangkan untuk pangan hewani dapat berasal dari pakan ataupun minumnya Mineral yang sengaja ditambahkan dalam bahan. Penambahan tersebut karena program fortifikasi maupun karena proses. Sebagai contoh fortifikasi iodium dalam garam, penambahan garam kalsium dalam pembuatan tahu. Kontaminan, yaitu yang berasal dari air, udara, alat-alat yang dipakai untuk pengolahan, pupuk, bahan kimia untuk memberantas hama dan penyakit, bahan pengepak maupun zat radio aktif.

Pentingnya mineral dalam diet 98% calcium dan 80% phosphor dalam tubuh ada di kerangka tubuh Sodium, potassium, calcium, dan magnesium – berperan dalam sistem syaraf dan kontraksi otot Asam HCl dalam lambung – mempengaruhi kelarutan dan penyerapan berbagai mineral dalam diet makanan Macro minerals: calcium, phosphor, sodium, potassium, magnesium, chlorine, dan sulfur – kebutuhannya > 100 mg/hari utk org dewasa. Trace minerals: < 100 mg/hari - iron, iodine, zinc, copper, chromium, manganese, molybdenum, fluoride, selenium, and silica. Ultra trace minerals: vanadium, tin, nickel, arsenic, dan boron Toxic: mercury, cadmium, aluminum (bbrp mineral yg diperlukan tubuh bersifat toksik pd kdr yg tinggi : fluoride & selenium)

Analisis Mineral

Preparasi sampel Traditional methods – mineral harus dibebaskan dulu dari matrik organiknya (biasanya diabukan dulu sebelum dianalisa mineralnya) Yg hrs diperhatikan : kontaminasi – pelarut misalnya air dapat mengandung mineral  diperlukan reagen yg lebih murni.

Beberapa metode analisa mineral A. Titrasi EDTA Complexometric Prinsip – menggunakan asam karbosilik yg mgd amina tersier utk membentuk kompleks yang stabil dgn ion metal Ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) EDTA dapat membentuk 6 macam cincin 5 atom karbon dan membentuk kompleks dgn semua metal kecuali alkali metal Gol I. Kompleks EDTA sangat stabil shg dpt digunakan untuk analisa secara volumetrik. pH sangat berpengaruh – penurunan pH menyebabkan sisi pengkelat/pengikat pada EDTA menjadi terprotonasi (ion +) (menurunkan kemampuan binding) Titik akhir dideteksi dgn menggunakan pengkelat mineral yang mempunyai afinitas lebih kecil drpd ion mineral dan menghasilkan warna yg berbeda dlm btk bebas dan kompleks Aplikasi Cocok untuk mengukur kesadahan air dan mineral dalam buah dan sayuran

B. Precipitation Titration Salah satu produk dari reaksi titrasi adalah presipitat yg tidak larut. Masalah yg mungkin terjadi – memerlukan waktu yg lama untuk presipitasi yg lengkap Dua metode utk analisa Cl (garam) Mohr method Ag+ + Cl-  AgCl [1] (sampai semua Cl- membentuk kompleks) 2Ag+ + CrO2  Ag2CrO4 [2] (berwarna orange hanya stlh semua Cl- membentuk kompleks)

Volhard Method – back titration method Menggunakan silver nitrate berlebih pada larutan yg mgd khlor. Silver nitrate berlebih kmdn dititrasi dg menggunakan larutan standar potassium atau ammonium thioryinate dengan ion ferri sebagai indikator. Ag+ + Cl-  AgCl [3] smp semua Cl- mbtuk kompleks Ag+ + SCN-  AgSCN [4] agar silver tdk membentuk kompleks dgn chloride SCN- + Fe+3  FeSCN [5] akan berwarna merah jk ada SCN- tdk mbtk komplek dg Ag+ Aplikasi Gravimetric titration methods cocok bahan makanan yg tinggi klorida (High concentrations - cheese, butter)

C. Colorimetric Methods Menentukan konsentrasi mineral berdsrkan hukum Beer's (hubungan antara intensitas warna & transmisi sinar) Pembentukan & pengukuran komponen yg berwarna Harus stabil, reaksi cepat, & menghasilkan warna tunggal/chromogen Contoh : penentuan P dg kolorimetri Intensitas warna dari phosphomolybdovanadate dpt diukur secara spectrophotometric Aplikasi Colorimetry digunakan utk berbagai mineral

Pemilihan metode yg akan digunakan Volume sampel yg akan dianalisis Sensitivititas Ada tidaknya alat dan biaya Waktu yg tersedia

ATOMIC ABSORPTION SPECTROFOTOMETER

Penentuan mineral dengan AAS Prinsip : Abu dilarutkan dalam asam kuat dialirkan kedalam tabung kapiler dalam AAS Mineral dibakar dengan asetilen akan memancarkan sinar yang intensitasnya dapat diukur dengan foto-meter khusus, atau dengan mengukur serapan atom dari sinar lampu khusus yang dipasang pada AAS Serapan atau intensitas yang terukur pada larutan dapat diketahui jumlah mineralnya setelah dibandingkan dg kurva standar

AAS Dpt digunakan utk penentuan berbagai mineral dlm wkt yg bersamaan Kisaran parts per billion (ppb) Biaya mahal PRINSIP DASAR Atomic absorption spectroscopy – penentuan adsorpsi dari atom netral stabil pada dalam btk gas 1. Transisi Energi dalam Atom Prinsip : Ee - Eg = hv (1) Dimana : Ee = energi dalam kondisi tereksitasi; Eg = energi in ground state; h = Planck's constant; v = frequency of the radiation Sehingga, v = (Ee - Eg)/h (2) Karena c =  v maka  = hc/(Ee - Eg) (3) Dimana : c = kecepatan cahaya dan  = pjg gelombang sinar terabsorbsi

2. Atomisasi (mineral/elemen yg akan dianalisa harus dlm bentuk atom) – memisahkan partikel menjadi molekul individual dan pemecahan molekul mjd atom-atom (dilakukan dg suhu tinggi dalam flame/nyala api)

Dua jenis atomisasi - flame atomization & electrothermal (graphite furnace) atomization. Prinsip Flame AAS - nebulizer-burner system digunakan untuk mengubah larutan sampel menjadi uap atom Sampel di-nebulisasi (didispersi dalam droplet kecil2), bercampur dgn bhn bakar dan oksidan kmdn dibakar Suhu flame sangat penting (mempengaruhi distribusi atom dan ion) – dilakukan dgn manipulasi (pengaturan) oxidant dan bhn bakar dgn rasio tertentu Prinsip Electrothermal AAS (Graphite Furnace) Sample dipanaskan sampai 2000-3000°C yg menyebabkan volatilizasi dan atomisasi, tabung ditempatkan pada lintasan sinar dalam alat dan kmdn absorbansi diukur Mengakomodasi sampel yg kecil ukurannya, pengoperasian sulit, presisi rendah Bagian2 Instrument AAS - single dan double beam, dgn 5 komponen - Radiation source, Atomizer, Monochromator, Detector, Display

Unsur yang tepat dianalisa dengan serapan atom (atomic absorption): Be, Co, Cu, Zn, Mo, Ag, Cd, Sb, Pr, Au, Hg, Pb, Bi Unsur yang tepat dianalisa dengan ionisasi nyala (flame ionization) : Li, Na, K, Rb, Cs, Sr, Ce. Unsur yang dapat dianalisa dengan serapan atom maupun ionisasi nyala : Ca, Mn, Fe, Zr, Al, Sn, Pd, Cr

Contoh Metode Tradisional Analisa kalsium Pengendapan kalsium sbg kalsium oksalat dan dititrasi dlm kalium permanganat stlh direaksikan dgn asam sulfat Asam oksalat dan kalsium membentuk garam yg tidak larut yaitu berupa kalsium oksalat

Contoh analisa Preparasi sampel : pembuatan Aliquot a 6-8 gram abu sampel Dilarutkan dalam HCl (1:4) dan diuapkan airnya sampai pekat, keringkan. Ditambah 5-10 mL HCl pekat dan 50 mL aquades Saring dengan Whatman no.52 Bilas dengan aquades Filtrat diencerkan sampai 200 mL

Analisa kadar Ca : 10 mL aliquot A Diencerkan sampai 200 mL Ditambah 3 tetes metil orange Ditambah NH4OH (1:4) sampai sedikit alkalis Ditambah HCl (1:4) sampai sedikit asam Ditambah 10 mL HCl 0,5N Ditambah 10 mL asam oksalat 2,5% X

Didihkan sambil diaduk X Didihkan sambil diaduk Ditambah 15 mL Amonium oksalat jenuh Panaskan sampai terbentuk endapan granuler Dinginkan sambil diaduk Ditambah 8 mL Na asetat 20% Diamkan selama 12 jam Saring Cuci endapan dengan air panas Ditambah 10 mL H2SO4 (1:4), panaskan sampai mendidih Dinginkan lalu titasi dengan KMnO4 0,1 N

Analisa Phospor Analisa Fe Ditentukan dgn ammonium fosfomolibdat dan dititrasi dgn NaOH atau Secara kolorimetrik setelah direaksikan dgn fosfoammonium molibdat dgn hidroquinon dan natrium sulfat Analisa Fe Ditentukan secara kolorimetrik setelah direaksikan dengan -dipyrhidril

Penentuan Cl : 10 mL aliquot A Ditambah 1 mL K2CrO4 Titrasi dengan AgNO3 0,1 N

Contoh uji Pb dg AAS Pembuatan larutan standar Pipet 20 ml larutan induk standar referensi material 1000 mg/l Pb, masukkan dalam labu ukur 200 ml Tambahkan aquadest sampai tepat tanda tera shg diperoleh kadar larutan standar timbal 100 mg/ml Dari larutan baku timbal 100 mg/l, pipet masing-masing 0,04 ml; 0,1 ml; 0,2 ml; 0,4 ml; 0,8 ml; 1,2 ml; 1,6 ml; 2,0 ml; 4,0 ml dan masukkan dalam labu ukur 200 ml. Tambahkan aquadest sampai tepat tanda tera shg diperoleh kadar timbal 0,02; 0,05; 0,1; 0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1; 2 mg/L Pb. Masukkan masing2 larutan standar tsb ke tabung reaksi sebanyak 20 ml

Pembuatan kurva kalibrasi Atur alat AAS dan optimalkan alat sesuai petunjuk penggunaan alat untuk pengujian kadar timbal (pengaturan lampu katoda, pjg gelombang). Isap larutan standar satu per satu ke dalam AAS melalui pipa kapiler, baca serapannya. Buat kurva kalibrasi di atas dan tentukan persamaan regresinya

Cara uji timbal dalam sampel Isap sampel ke dalam alat AAS melalui pipa kapiler Baca dan catat absorbansinya. Hitung kadar timbal dengan memasukkan ke dalam persamaan regresi linier larutan standar.

TERIMA KASIH

Soal Pada suatu analisa kadar abu serealia, anda menginginkan untuk mendapatkan abu sebanyak 100 mg setelah proses pengabuan. Jika diasumsikan kadar abu pada serealia adalah 2,5%, maka berapa banyak sample yang harus ditimbang untuk diabukan ?

Jawab 2,5/100 x X = 100 mg X = 100 x 100/2,5 = 4000 mg = 4 g