1

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Tanaman buah merah (Pandanus Conoideus Lam) adalah tanaman khas

atau endemik yang tumbuh di pulau Papua. Minyak buah merah (MBM) dianggap

sebagai minyak fungsional karena selain dapat dikonsumsi sebagai diet juga dapat

digunakan sebagai agen pencegah berbagai penyakit, diantaranya sebagai

antikanker (Munim et al., 2006). Buah merah mengandung asam oleat dan linoleat

serta betakaroten dan tokoferol dalam jumlah tinggi (Budi & Paimin, 2004).

Selain itu, MBM juga mengandung vitamin dan mineral esensial yang cukup

lengkap.

Autentikasi MBM menjadi sangat penting karena harga MBM yang

terbilang mahal. Harga jual MBM di pasaran berkisar antara Rp 300.000,- sampai

dengan Rp 1.000.000,- per liter (Yuhono dan Pribadi, 2007). Oleh karena itu,

minyak ini sangat berpotensi untuk dipalsukan dengan minyak lain yang harganya

lebih murah seperti minyak jagung, minyak kedelai, kelapa sawit, minyak wijen,

dan minyak nabati lainnya untuk memperoleh keuntungan yang lebih tinggi.

Penentuan keaslian suatu minyak merupakan isu yang menarik tidak hanya bagi

produsen minyak tetapi juga bagi konsumen karena terkait dengan kesehatan

konsumen, dan dalam banyak hal terkait dengan larangan oleh agama tertentu

seperti pemalsuan dengan lemak babi (Rohman dan Che Man, 2008).

2

Beberapa metode fisika-kimia telah dikembangkan untuk analisis minyak

antara lain: electronic nose, differential scanning calorimetry (DSC),

kromatografi, metode-metode spektroskopik, dan metode kimia basah (Che Man

et al., 2010). Akan tetapi, metode-metode ini seringkali memerlukan waktu yang

lama, menggunakan banyak pelarut, dan kurang efektif. Oleh karena itu,

dibutuhkan metode yang mampu mendeteksi adanya pemalsuan minyak secara

cepat, sederhana, dan terpercaya.

Spektroskopi Inframerah Fourier Transform (FTIR) dikenal sebagai

teknik sidik jari (finger print) karena tidak ada 2 senyawa yang memiliki jumlah

puncak atau intensitas absorbansi yang sama. Spektroskopi FTIR merupakan

teknik analisis yang peka, reliabel, membutuhkan sampel yang sedikit, dan

operasionalisasinya mudah. Digabungkan dengan kemajuan komputer dan

perangkat lunak ―kemometrika‖, spektroskopi FTIR dapat memberikan informasi

kualitatif dan kuantitatif. Spektroskopi FTIR yang dikombinasikan dengan

kemometrika telah digunakan untuk mendeteksi adanya virgin coconut oil (VCO)

dalam campuran biner dengan minyak zaitun dan minyak sawit (Rohman et al.,

2010), lemak babi dalam minyak ikan (Rohman and Che Man, 2009), minyak

sawit dalam VCO (Rohman dan Che Man, 2009), minyak jagung dan minyak

bunga matahari dalam VCO (Rohman dan Che Man, 2011), serta minyak wijen

dalam minyak buah merah (Martsasi et al., 2012). Namun, melalui studi literatur

belum ada yang menjelaskan penggunaan spektroskopi FTIR untuk autentikasi

MBM dalam campuran dengan minyak jagung dan kedelai. Dalam penelitian ini,

3

kombinasi spektroskopi FTIR dan kemometrika digunakan untuk autentikasi

minyak merah dalam campuran dengan minyak jagung dan kedelai.

B. Rumusan Masalah

Minyak buah merah (MBM) tergolong minyak yang baru di pasaran.

Minyak ini memiliki harga hingga 10-15 kali lebih mahal dibanding minyak

nabati pada umumnya. Akibatnya, banyak produsen yang melakukan pemalsuan

MBM dengan menambahkan minyak yang lebih murah sebagai campuran untuk

memperoleh MBM oplosan. Berdasarkan latar belakang permasalahan diatas,

permasalahan yang diangkat dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:

1. Apakah spektroskopi FTIR dihubungkan dengan kemometrika dapat

digunakan untuk autentikasi minyak buah merah dalam campuran dengan

minyak jagung dan minyak kedelai?

2. Bagaimana optimasi spektrofotometri FTIR dan kalibrasi multivariat

untuk menghasilkan model yang sesuai untuk autentikasi minyak buah

merah dalam campuran dengan minyak jagung dan minyak kedelai?

C. Pentingnya Penelitian Dilakukan

Sebagai salah satu minyak fungsional yang berkhasiat untuk mencegah

penyakit, autentikasi MBM dengan minyak lain yang harganya lebih rendah

merupakan suatu keniscayaan. Deteksi adanya minyak pemalsu dengan metode-

metode standar seperti kromatografi dirasakan terlalu lama dan membutuhkan

preparasi sampel yang cukup rumit. Oleh karena itu dibutuhkan metode instrumen

4

yang cepat, reliabel, serta reprodusibel. Kombinasi metode spektroskopi

inframerah (FTIR) dengan kemometrika diharapkan mampu menganalisis adanya

campuran pemalsu dalam minyak buah merah secara cepat dan terpercaya. Hal ini

dilakukan untuk melindungi konsumen karena terkait dengan kesehatan

konsumen.

Hasil penelitian ini dapat dimanfaatkan oleh industri minyak dan lemak

maupun pemerintah untuk menganalisis keaslian suatu minyak. Hasil penelitian

ini juga dapat dimanfaatkan sebagai bahan acuan dalam analisis yang sama oleh

peneliti lain.

D. Tujuan Penelitian

Tujuan penelitian ini adalah diperolehnya metode analisis yang cepat dan

akurat untuk mendeteksi adanya minyak kedelai dan minyak jagung dalam MBM.

Secara khusus, tujuan penelitian ini adalah:

1. Mengembangkan metode spektroskopi FTIR yang dikombinasikan dengan

kemometrika untuk autentikasi MBM dalam campuran dengan minyak

jagung dan minyak kedelai.

2. Melakukan optimasi spektroskopi FTIR dan kalibrasi multivariat untuk

menghasilkan model yang sesuai untuk autentikasi MBM dalam campuran

dengan minyak jagung dan minyak kedelai.

5

E. Tinjauan Pustaka

1. Minyak dan Lemak

Asam lemak merupakan suatu asam karboksilat berantai tinggi, semakin

panjang rantai C penyusunnya, semakin tinggi titik didihnya dan semakin sukar

larut dalam pelarut polar. Asam lemak tidak lain adalah asam alkanoat atau asam

karboksilat berderajat tinggi (rantai C lebih dari 6). Asam lemak bersama dengan

gliserol merupakan senyawa penyusun utama minyak nabati dan merupakan

bahan baku untuk semua lemak pada makhluk hidup. Secara alami, asam lemak

bisa terikat sebagai gliserida maupun berada dalam bentuk bebas karena lemak

yang terhidrolisis (Fessenden dan Fessenden, 1999).

Komponen minyak umumnya terdiri atas trigliserida yang memiliki asam

lemak jenuh dan asam-asam lemak tak jenuh, dengan satu atau lebih ikatan

rangkap di antara atom-atom karbonnya. Trigliserida merupakan senyawa hasil

kondensasi molekul gliserol dengan tiga molekul asam lemak. Reaksi hidrolisis

trigliserida dapat dilihat dalam persamaan berikut:

Gambar 1. Reaksi hidrolisis trigliserida (Winarno, 1986).

6

Menurut rantainya, asam lemak dibagi menjadi tiga yaitu: asam lemak

rantai pendek (Short Chain Fatty Acids/SCFA), asam lemak rantai sedang

(Medium Chain Fatty Acids/MCFA), dan asam lemak rantai panjang (Long Chain

Fatty Acids/LCFA). SCFA merupakan asam lemak dengan atom C kurang dari 8

dan terdapat dalam jumlah yang sedikit di alam, contohnya pada lemak susu.

MCFA yaitu asam lemak dengan atom C8-C12. Sekitar 92 % asam lemak yang

terkandung dalam minyak kelapa adalah asam lemak golongan rantai karbon

sedang (MCFA) yang terdiri dari 12 atom karbon jenuh. LCFA adalah asam

lemak dengan atom C lebih dari 12. Jenis asam lemak yang terdapat dalam

minyak nabati terdiri dari 18 atau lebih atom karbon, dan sebagian besar adalah

golongan asam lemak rantai panjang (LCFA) yang umumnya mempunyai ikatan

ganda (St-Onge dan Jones, 2002).

Berdasarkan ada tidaknya ikatan rangkap pada atom C, LCFA dapat

dibedakan menjadi asam lemak jenuh (Saturated Fatty Acids/SFA) dan asam

lemak tak jenuh (Unsaturated Fatty Acids/UFA) yang terdiri dari asam lemak tak

jenuh tunggal (Monounsaturated Fatty Acids/MUFA) dan asam lemak tak jenuh

poliena (Polyunsaturated Fatty Acids/PUFA). MUFA adalah asam lemak yang

mempunyai satu ikatan rangkap, contohnya asam oleat. PUFA adalah asam lemak

yang memiliki dua sampai enam ikatan rangkap, contohnya asam linoleat dan

asam linolenat (Wuryastuti, 1991).

7

2. Buah Merah (Pandanus conoideus Lam.)

Buah merah (Pandanus conoideus Lam) termasuk tanaman endemik yang

tumbuh liar di wilayah Maluku dan Papua (Bourke, 2005). P. conoideus Lam

termasuk tanaman keluarga pandan-pandanan (pandanus), pohon menyerupai

pandan, tinggi tanaman mencapai 16 m dengan tinggi batang bebas cabang

setinggi 5-8 m yang diperkokoh akar-akar tunjang pada batang sebelah bawah.

Gambar 2. Buah merah (Wijaya dan Pohan, 2009).

Buah merah berbentuk lonjong dengan kuncup tertutup buah, panjang

buah mencapai 96-102 cm, diameter 15-20 cm, dan bobot 7-8 kg. Saat matang

buahnya berwarna merah maroon terang, meskipun ada jenis buah tanaman ini

yang berwarna coklat dan coklat-kekuningan (Budi dan Paimin, 2004). Secara

umum, habitat asal tanaman ini adalah hutan sekunder dengan kondisi tanah

lembab. Tanaman buah merah ditemukan tumbuh di daerah dengan ketinggian 0-

2300 meter diatas permukaan laut (dpl). Adapun klasifikasi tanaman buah merah

menurut Brands (2000) dan Heyne (1987) adalah sebagai berikut :

8

Regnum : Plantae

Divisio : Spermatophyta

Sub divisio : Angiospermae

Classis : Liliopsida

Subclassis : Aridae

Ordo : Pandanales

Familia : Pandanaceae

Subfamilia : Pandanoidaeae

Genus : Pandanus

Species : Pandanus conoideus Lamk.

Secara empiris buah merah telah digunakan untuk pengobatan berbagai

macam penyakit antara lain kanker, liver, diabetes, dan HIV-AIDS. Menurut Budi

(2001), buah merah mengandung komponen gizi yang bermanfaat dalam kadar

tinggi, diantaranya betakaroten, tokoferol, asam oleat, asam linoleat, dan asam

linolenat. Rohman et al. (2010) melaporkan bahwa ekstrak etil asetat dan fraksi-

fraksinya mempunyai aktivitas antioksidan melalui penangkapan radikal bebas

DPPH dan daya reduksi terhadap ion besi (III). Salah satu fraksinya bahkan

menunjukkan aktivitas antioksidan yang lebih tinggi dibanding tokoferol. Etil

asetat merupakan pelarut yang bersifat semi-polar, sehingga zat aktif yang

terdapat dalam minyak dapat terekstrak oleh etil asetat.

Berdasar penelitian yang dilakukan oleh I Made Budi (2005), buah merah

dapat berfungsi seperti obat antiretrovirus yang amat dibutuhkan penderita

HIV/AIDS. Kandungan vitamin E (tokoferol) dan betakaroten yang sangat tinggi

9

diyakini mampu memperbaiki keadaan pasien AIDS karena kedua kandungan ini

berfungsi sebagai antioksidan dan dapat meningkatkan sistem kekebalan tubuh.

Tabel I. Kandungan senyawa aktif dalam minyak buah merah (Budi dan Paimin, 2004).

Senyawa Aktif Kandungan

Total karotenoid 12.000 ppm

Total tokoferol 11.000 ppm

β-karoten 700 ppm

α-tokoferol 500 ppm

Asam oleat 58 %

Asam linoleat 8,8 %

Asam linolenat 7,8 %

Asam dekanoat 2,0 %

Tabel II. Komposisi zat gizi per 100 gram buah merah (Budi dan Paimin, 2004).

Senyawa Aktif Kandungan

Energi 394 kalori

Protein 3.300 mg

Lemak 28.100 mg

Serat 20.900 mg

Kalsium 54.000 mg

Fosfor 30 mg

Besi 2,44 mg

Vitamin B1 0,9 mg

Vitamin C 25,7 mg

Niasin 1,8 mg

Air 34,9 %

Penelitian terkait dengan antikanker buah merah telah dilakukan oleh

Meiyanto et al. (2005), yang mana ekstrak MBM memiliki potensi sitotoksik

terhadap sel miolema, sel kanker leher rahim (HeLa) dan sel kanker payudara

(T47D) dengan IC50 berturut-turut sebesar 5637 ppm, 1355 ppm, dan 914 ppm.

Penelitian lebih lanjut dilakukan oleh Munim et al. (2006) yang menunjukkan

bahwa pemberian sari buah merah pada dosis 0,21 mL / 200 g BB mampu

menghambat pertumbuhan kanker pada paru-paru tikus hasil induksi 7,12-

10

dimetilbenz(a)antrasen (DMBA). Sedangkan menurut Moeljopawiro et al. (2007),

sari buah merah mempunyai kemampuan menghambat proliferasi sel kanker

payudara, rahim, dan usus besar.

Tokoferol yang terkandung dalam buah merah merupakan antioksidan

yang diduga mampu memperbaiki kerja pankreas sehingga sekresi insulin oleh sel

β pulau langerhans dapat meningkat (Budi, 2005). Penelitian yang dilakukan oleh

Febriyanti et al. menunjukkan bahwa pemberian ekstrak buah merah dapat

menurunkan kadar glukosa darah secara signifikan. Pemberian ekstrak buah

merah dengan dosis 0,13 dan 0,54 ml/ekor/hari/O mampu menurunkan kadar

glukosa darah dan pemberian ekstrak buah merah dosis 0,13 dan 0,54

ml/ekor/hari/O selama 14 hari tidak bersifat toksik (Febriyanti et al., 2010).

Buah merah juga dapat menunjukkan aktivitas hepatoprotektif melawan

kerusakan hati yang diinduksi oleh CCl4. Penelitian yang dilakukan oleh Maulita

menunjukkan bahwa pemberian ekstrak buah merah secara signifikan mampu

menurunkan kadar SGPT dan SGOT. Berdasarkan pemeriksaan histopatologi,

pemberian ekstrak buah merah mampu menghambat kerusakan dan mengurangi

degenerasi dan nekrosis sel hati (Maulita, 2010). Buah merah memiliki

kemampuan hepatoprotektif yang lebih baik dibandingkan dengan obat standar

dalam mencegah terjadinya kerusakan sel hati yang ditunjukkan dengan tingkat

aktivitas SGOT dan SGPT dan persentase kerusakan sel hati yang lebih rendah

(Nugraha et al., 2008).

11

3. Minyak Kedelai

Minyak kedelai adalah minyak yang diperoleh dari ekstraksi biji kedelai

(Glycine max L) dengan metode maserasi. Pelarut yang banyak digunakan dalam

proses ekstraksi adalah etanol, heksana, etilen diklorida, aseton, isopropanol, dan

metanol (Koswara, 2007). Isa (1996) telah mengekstraksi minyak dari biji kedelai

dengan variasi pelarut (n-heksan, petroleum eter, kloroform, campuran petroleum

eter dengan kloroform) dan diperoleh kadar minyak yang paling tinggi yaitu

18,83-20,36% menggunakan campuran petroleum eter dengan kloroform. Hasil

analisis komponen penyusun minyak kedelai dengan kromatografi gas

menunjukkan bahwa komponen dominan yang menyusun minyak kedelai adalah

asam linoleat, asam oleat, asam palmitat, asam linolenat, dan asam stearat.

Asam lemak dalam minyak kedelai sebagian besar terdiri dari asam lemak

essensial yang dibutuhkan oleh tubuh. Minyak kedelai yang sudah dimurnikan

dapat digunakan sebagai minyak goreng serta untuk segala keperluan pangan

seperti margarin. Hampir 90% produksi minyak kedelai digunakan di bidang

pangan dalam bentuk telah dihidrogenasi, karena minyak kedelai mengandung

lebih kurang 85% asam lemak tak jenuh (Ketaren, 1986). Kandungan asam lemak

tak jenuh yang tinggi pada minyak kedelai dapat mencegah timbulnya

atherosclerosis atau penyumbatan pembuluh darah (Rismunandar, 1978). Minyak

kedelai juga digunakan untuk pembuatan lilin, sabun, semir, insektisida, pernis,

dan cat.

12

Menurut Ketaren (1986), kadar minyak dalam kedelai relatif lebih rendah

dibandingkan dengan jenis kacang-kacangan lainnya. Perbedaan kadar minyak

dan komposisi asam lemak dalam kedelai sangat bergantung pada varietas dan

keadaan iklim tempat tumbuh. Komposisi asam lemak yang terkandung dalam

minyak kedelai disajikan dalam tabel III.

Tabel III. Komposisi asam lemak dalam minyak kedelai (Herschdoefer, 1986).

No. Asam Lemak Jumlah Karbon Kadar (%)

1. Asam miristat C14:0 < 0,5

2. Asam palmitat C16:0 7,0-12

3. Asam palmitoleat C16:1 0,0-0,5

4. Asam stearate C18:0 2,0-5,5

5. Asam oleat C18:1 19-30

6. Asam linoleat C18:2 48-58

7. Asam linolenat C18:3 < 4-10

8. Asam arakidonat C20:0 < 1,0

9. Asam gadoleat C20:1 < 1,0

10. Asam behenat C22:0 < 0,5

Menurut Bailey (1951), berat jenis minyak kedelai yang diukur pada

temperatur 25oC adalah sebesar 0,916-0,922 dengan indeks bias sebesar 1,471-

1,475. Angka penyabunan minyak kedelai berkisar antara 189-195 dengan

kandungan asam lemak bebas sebesar 1,5%; bilangan asam sebesar 0,2-0,6; dan

bilangan iod sebesar 189-195 (Allan dan Hamilton, 1983).

4. Minyak Jagung

Minyak jagung merupakan salah satu minyak nabati yang diperoleh dari

biji jagung (Zee mays L) dan telah mengalami proses pemurnian dengan atau

tanpa penambahan bahan tambahan yang diizinkan. Minyak jagung diperoleh

dengan cara mengekstrak bagian lembaga. Sistem ekstraksi yang digunakan

13

biasanya sistem pres (pressing) atau kombinasi sistem pres dan pelarut menguap

(pressing and solvent extraction). Lemak jagung terutama terdapat dalam lembaga

dengan kadar lemak sekitar 30 %. Kadar lemak biji jagung secara keseluruhan

yaitu 4,2-5 %. Minyak jagung berwarna merah gelap dan setelah dimurnikan akan

berwarna kuning keemasan (Ketaren, 1986).

Presentase trigliserida pada minyak jagung sekitar 98,6%, sedangkan

sisanya adalah bahan non lemak seperti zat warna atau pigmen dan abu. Minyak

jagung merupakan minyak yang stabil (tahan terhadap ketengikan) karena adanya

tokoferol yang larut dalam minyak. Minyak jagung dapat digunakan sebagai

bahan dalam industri, misalnya obat-obatan, bahan kimia, insektisida, dan bahan

pangan seperti salad, mentega putih, dan lainnya. Dalam produk farmasi, minyak

jagung digunakan untuk sediaan injeksi seperti injeksi tamoxifen (Hayashi dan

McMahon, 2002).

Minyak jagung mempunyai nilai gizi yang tinggi yaitu sekitar 25.000

kilokalori/gram. Dalam minyak jagung terdapat banyak asam lemak esensial yang

dibutuhkan pada pertumbuhan sel. Minyak jagung lebih disukai konsumen karena

selain harganya yang murah juga mengandung sitosterol yang dapat mencegah

terjadinya atheroschlerosis melalui pembentukkan kompleks antara sitosterol dan

Ca2+

dalam darah (Ketaren, 1986).

Salah satu mutu minyak jagung adalah terkait dengan bilangan iodium

yang dikandungnya. Bilangan iod menunjukkan besarnya tingkat ketidakjenuhan

suatu minyak atau lemak. Asam lemak tidak jenuh yang terkandung pada minyak

14

jagung sangat tinggi yaitu sekitar 86%. Mutu minyak juga dipengaruhi oleh kadar

asam lemak bebas, karena jika kadar asam lemak bebasnya tinggi, maka akan

timbul bau tengik. Adapun faktor-faktor yang dapat menyebabkan naiknya asam

lemak bebas dalam minyak antara lain adalah kadar air yang terkandung dan

enzim-enzim seperti peroksidase dan lipase yang terdapat dalam minyak tersebut.

Data fisika dan kimia minyak jagung tersaji dalam tabel IV.

Tabel IV. Data fisika dan kimia minyak jagung (Sumber: Corn Refines Association, 2006 dan

Swern, 1964).

CRA, 2006 Swern, 1964

Bilangan Iod (Wijs) 122-131 103-128

Bilangan penyabunan 189-195 187-193

Indeks bias (25oC) 1,470-1,474 1,470-1,474

Spesific gravity (25oC) 0,922-0,928 0,915-0,920

Tabel V. Profil asam lemak minyak jagung (Sumber: Corn Refines Association, 2006).

Profil asam lemak gram/100 gram minyak % berat

Asam linoleat 54-60 34-62

Asam palmitat 11-13 8-12

Asam stearate 2-3 2-5

Asam oleat 25-31 19-49

Asam lemak yang menyusun minyak jagung terdiri dari asam lemak jenuh

dan asam lemak tak jenuh. Kandungan asam lemak jenuh pada minyak jagung

relatif rendah, yaitu asam palmitat 8-12% dan asam stearat 2-5%. Sebaliknya,

kandungan asam lemak tidak jenuhnya cukup tinggi, terutama asam linoleat yang

mencapai 34-62%.

15

5. Spektroskopi Inframerah Fourier Transform (FTIR)

Metode spektrofotometri mengukur jumlah radiasi elektromagnetik yang

diserap oleh larutan sampel. Spektroskopi inframerah merupakan salah satu jenis

spektroskopi vibrasional. Bila radiasi IR dilewatkan melalui suatu cuplikan, maka

molekul akan menyerap energi sehingga terjadi perubahan tingkat vibrasi/rotasi,

tetapi hanya transisi vibrasi/rotasi yang dapat menyebabkan perubahan momen

dipol yang aktif mengabsorpsi sinar IR (Hendayana et al. 1994). Disamping itu,

frekuensi sinar yang datang harus sama dengan salah satu frekuensi vibrasi/rotasi

molekulnya.

Secara umum spektra serapan inframerah dapat dibagi menjadi tiga daerah

kerja, yaitu daerah inframerah (IR) jauh (400 – 50 cm-1

), daerah IR tengah (4000 -

400 cm-1

), dan daerah IR dekat (14000 – 4000 cm-1

). Daerah yang paling penting

untuk analisis minyak adalah inframerah tengah karena mampu memberikan

berbagai macam jenis ikatan molekul (gugus fungsional) yang terdapat dalam

minyak (Reid et al., 2006). Selain itu, spektroskopi IR juga dapat digunakan untuk

analisis kuantitatif karena intensitas (absorbansi) dalam spektra IR berbanding

lurus dengan gugus fungsional yang bersesuaian sebagaimana ditunjukkan dalam

hukum Lambert-Beer (Guillen dan Cabo, 1997).

Sebagaimana jenis absorpsi energi yang lain, pada spektroskopi IR,

molekul-molekul dieksitasikan ke tingkat energi yang lebih tinggi ketika molekul-

molekul ini menyerap radiasi IR. Absorpsi radiasi inframerah, sebagaimana

proses absorpsi yang lain, merupakan suatu proses kuantisasi yang berarti bahwa

16

hanya frekuensi (energi) tertentu dari radiasi IR yang dapat diserap oleh suatu

molekul. Absorpsi radiasi IR bersesuaian dengan perubahan energi yang berkisar

antara 2-10 kkal/mol. Radiasi pada kisaran energi ini bersesuaian dengan kisaran

frekuensi vibrasi regangan dan ulur suatu ikatan dalam kebanyakan ikatan kovalen

molekul. Dalam proses absorpsi, frekuensi-frekuensi radiasi inframerah yang

bersesuaian dengan frekuensi vibrasi molekul akan diserap dan akan

meningkatkan amplitudo gerakan-gerakan vibrasional ikatan dalam molekul.

(Pavia et al., 2009).

Saat ini dengan perkembangan transformasi Fourier, spektroskopi FTIR

digunakan secara luas dalam bidang farmasi, makanan, lingkungan dan

sebagainya (Che Man et al., 2010). Spektroskopi FTIR memiliki beberapa

keuntungan di antaranya non-destruktif, dapat menganalisis multikomponen

secara cepat, tidak perlu penyiapan contoh yang ekstensif, dan gangguan dapat

diminimumkan selama penentuan suatu senyawa (Rohman dan Che Man, 2008).

Spektroskopi IR juga dikenal sebagai teknik sidik jari (finger print), yang berarti

bahwa tidak ada 2 senyawa/sampel yang mempunyai jumlah puncak atau

intensitas absorbansi yang sama (Guillen dan Cabo, 1997). Skema instrumentasi

spektrofotometer FTIR disajikan pada Gambar 3.

17

Gambar 3. Skema instrumentasi spektrofotometer FTIR (Silverstein dan Webster, 1998).

Bagian pokok dari spektrofotometer inframerah adalah sumber cahaya,

detektor dan monokromator. Cahaya dari sumber dilewatkan melalui cuplikan,

dipecah menjadi frekuensi-frekuensi individunya dalam monokromator dan

intensitas relatif dari frekuensi individu diukur oleh detektor. Pada

spektrofotometer FTIR, monokromator digantikan dengan interferometer.

Interferometer ini mengatur intensitas sumber sinar inframerah dengan mengubah

posisi cermin pemantul yang memantulkan sinar dari sumber sinar ke sampel.

Jadi, keberadaan interferometer membuat spektrofotometer mampu mengukur

semua frekuensi optik secara serempak dengan mengatur intensitas dari semua

frekuensi tunggal sebelum sinyal mencapai detektor. Hasil scanning

interferometer yang berupa interferogram (pengaluran antara intensitas dan posisi

cermin) ini tidak dapat diinterpretasikan dalam bentuk aslinya. Proses matematika

transformasi Fourier akan mengubah interferogram menjadi spektra antara

18

intensitas dan frekuensi (George & McIntyre 1987). Kebanyakan prisma yang

digunakan terbuat dari materi seperti KBr dan NaCl yang tidak menyerap radiasi

inframerah (Harvey 2000). Kelemahan NaCl adalah sifatnya yang higroskopis

sehingga cermin-cermin harus dilindungi dari kondensasi uap.

Perajahan (plotting) antara frekuensi atau bilangan gelombang dengan

intensitas sinar yang ditransmisikan perlu dilakukan karena detektor merekam

rasio intensitas 2 berkas sinar. Dalam beberapa bagian spektra, transmitan yang

dihasilkan hampir 100 % yang berarti bahwa sampel hampir transparan terhadap

frekuensi radiasi (tidak menyerap pada frekuensi tersebut). Seringkali, spektra

senyawa diperoleh dengan melarutkannya dalam pelarut tertentu sehingga

diperlukan pelarut murni sebagai referen dalam suatu sel sampel yang identik.

Instrumen secara otomatis akan mengurangi sektrum sampel dengan spektra

pelarut (Pavia et al., 2009).

6. Kemometrika

Kemometrika didefinisikan sebagai cabang ilmu pengetahuan yang

mengaplikasikan ilmu statistika dan matematika untuk mengolah data kimia

(dalam spektroskopi, data tersebut adalah spektra IR). Salah satu aplikasi

kemometrika adalah aplikasi analisis multivariat, yang mana beberapa variabel

(spektra dalam banyak bilangan gelombang) diukur untuk suatu sampel yang

dituju (Miller and Miller, 2000). Kemometrika di dalam analisis secara

spektrofotometri inframerah terdiri atas tiga aspek berikut: (1) pra-pengolahan

19

data spektra, (2) membangun model kalibrasi untuk analisis kuantitatif, (3)

transfer model (Dea, 2012).

Salah satu analisis kemometrik yang terpenting adalah membentuk model

kalibrasi melalui metode pengenalan pola untuk mengidentifikasi kemiripan dan

pola utama data. Selanjutnya, model ini digunakan untuk memprediksi sampel

yang tidak diketahui (Maharani, 2007). Analisis multivariat yang sering

digunakan adalah principal component analysis (PCA), sementara kalibrasi

mutivariat yang sering digunakan adalah regresi kuadrat terkecil sebagian (partial

least square atau PLS) dan regresi komponen utama (principal component

regression atau PCR).

a. Principal Component Analysis (PCA)

PCA merupakan salah satu metode multivariat yang dapat digunakan

untuk menyederhanakan data dengan mengurangi sejumlah variabel ke jumlah

variabel ortogonal yang lebih kecil. PCA berfungsi sebagai teknik pengurangan

jumlah data ketika muncul korelasi antar data. Ketika variabel tidak saling

berhubungan maka teknik ini tidak berguna (Miller dan Miller, 2000).

Secara umum, tujuan penggunaan PCA untuk analisis multivariat dapat

dibagi menjadi dua. Pertama, PCA melibatkan pemutaran dan pengubahan data

asli, n. Transformasi ini dilakukan sedemikian rupa sehingga sumbu baru terletak

di sepanjang arah varian maksimum data dengan batasan bahwa sumbu-sumbu

tersebut ortogonal, dengan kata lain variabel yang baru tidak berkorelasi. Hal ini

biasanya terjadi pada kasus ketika jumlah variabel baru, p, yang diperlukan untuk

20

menggambarkan sebagian besar varian data sampel kurang dari n. Jadi, PCA

menghasilkan metode dan teknik untuk mengurangi dimensi dari parameter ruang.

Kedua, PCA dapat menampakkan variabel-variabel tersebut, atau kombinasi

variabel, yang menentukan beberapa struktur yang melekat dalam data yang dapat

ditafsirkan dalam terminologi kimia atau fisika-kimia (Adams, 2004).

Ide yang mendasari PCA adalah dengan menemukan komponen utama Z1,

Z2,. . . , Zn yang merupakan kombinasi linear dari variabel asli yang

menggambarkan masing-masing bahan percobaan, X1,X2,...,Xn, misalkan:

Z1 = a11X1 + + a12X2 a13X3 + · · · a1nXn

Z2 = a21X1 + + a22X2 a23X3 + · · · a2nXn

Koefisien, a11, a12, dll dipilih sedemikian rupa sehingga variabel-variabel

baru, tidak seperti variabel awal, tidak berkorelasi satu sama lain. Membuat

serangkain variabel baru dengan cara ini nampaknya tidak bernilai, karena akan

diperoleh n variabel baru yang menggantikan n variabel asal, dan karenanya tidak

ada reduksi atau pengurangan terhadap banyaknya data. Meskipun demikian,

komponen utama dipilih sehingga Principal component pertama (PC1), Z1,

memiliki variasi paling besar dari serangkaian data. PC2, Z2, memiliki variasi

terbesar kedua terhadap serangkaian data, dan seterusnya. Nilai Z1 yang memiliki

variasi paling besar memungkinkan digunakan untuk mengurangi jumlah data

yang ditangani, yaitu dengan bekerja pada satu dimensi Z1 daripada dalam banyak

dimensi X1,X2,..Xn. Principal components diperoleh dari matriks kovarian

(gabungan dari dua variasi) (Miller and Miller, 2000).

21

Variabel laten yang paling tepat untuk menggambarkan jarak relatif antara

obyek, diberikan dalam suatu arahan dengan varian maksimum. Arahan ini

disebut komponen utama pertama (PC1). PC1 adalah kombinasi linear dengan

varian maksimal; pada dasarnya mencari dimensi sepanjang mana pengamatan

terpisah atau menyebar secara maksimal. Komponen utama kedua (PC2) adalah

kombinasi linear dengan varian maksimal dalam arah ortogonal terhadap

komponen utama pertama, dan sebagainya. Secara umum, komponen utama

menentukan dimensi yang berbeda dari yang didefinisikan oleh fungsi

diskriminan atau varian resmi (Rencher, 2002).

Gambar 4 menunjukkan bahwa PCA setara dengan rotasi sumbu asli

sedemikian rupa sehingga PC1 berada dalam arah variasi maksimum, dengan

sudut antar sumbu tidak berubah, PC2 ke arah variasi terbesar berikutnya, dan

sebagainya. Dengan lebih dari 2 variabel, tidak mungkin untuk menggambarkan

metode ini secara grafik, akan tetapi sekali terfikir bahwa PCA merupakan suatu

pemutaran sumbu sedemikian rupa sehingga PC1 berada pada variasi maksimum,

maka PC2 merupakan pemutaran pada arah yang memberikan variasi maksimum

selanjutnya, dan seterusnya. Sebagai hasilnya, data dapat digambarkan dalam

hanya 2 dimensi sebagai ganti dari sejumlah n data asal (Miller dan Miller, 2000).

22

Gambar 4. (a) Diagram yang menggambarkan dua komponen utama, PC1 dan PC2, untuk

dua variabel X1 dan X2. (b) Titik-titik yang menunjuk pada sumbu-sumbu komponen utama.

● menunjukkan titik-titik data, sementara ○ merupakan proyeksinya ke dalam sumbu.

b. Partial Least Square (PLS )

Metode regresi kuadrat terkecil parsial atau sering disebut partial least

square (PLS) digunakan untuk memperkirakan serangkaian variabel tidak bebas

(respons) dari variabel bebas (prediktor) yang jumlahnya sangat banyak, memiliki

struktur sistematik linear, dengan atau tanpa data yang hilang, dan memiliki

kolinearitas yang tinggi. Dalam PLS, variabel yang menunjukkan korelasi yang

tinggi dengan respon variabel diberikan bobot ekstra karena akan lebih efektif

dalam prediksi. Dalam hal ini kombinasi linear variabel prediktor dipilih yang

berkorelasi tinggi dengan variabel respon dan yang menjelaskan variasi dalam

variabel prediktor (Miller dan Miller, 2000).

Menurut Maharani (2007), metode ini membentuk model dari variabel

yang ada untuk merangkai respon dengan menggunakan regresi kuadrat terkecil

23

dalam bentuk matriks. Metode PLS mengkombinasikan analisis komponen utama

dan regresi ganda. Tujuannya adalah untuk memprediksi suatu gugus peubah

respon (Y) berdasarkan gugus peubah prediktor (X). Dalam PLS, regresi dihitung

dengan algoritma kuadrat terkecil yang menghubungkan antara 2 matriks, data

spektra pada matriks X dan nilai referens pada matriks Y. PLS sering digunakan

dalam spektroskopi FTIR untuk mengekstraks informasi dari spektra yang

kompleks yang mengandung puncak-puncak yang tumpang-tindih, adanya

penganggu serta adanya derau (noise) dari instrumen yang digunakan untuk

mengumpulkan data (Syahariza et al., 2005).

Dalam PLS dibutuhkan perhitungan kesalahan dalam perkiraan

konsentrasi (predicted concentration) dan kesalahan spektra. Model seperti PCR

mengasumsikan bahwa konsentrasi bebas dari kesalahan. Akan tetapi, PLS tidak

memerlukan asumsi-asumsi yang ketat terhadap sebaran dari peubah, sisaan dan

parameter, sehingga metode ini sering disebut dengan metode lunak. PLS dapat

memprediksi sampel yang tidak diketahui dengan ketepatan lebih baik

dibandingkan dengan teknik kalibrasi multivariat lainnya (Brereton, 2003).

c. Principal Component Regression (PCR)

PCR adalah sebuah alternatif untuk regresi linear ganda (multiple linear

regression) dan dapat digunakan dalam analisis sinyal seperti dalam kalibrasi.

Prinsip dasar analisis komponen utama adalah mengurangi jumlah variabel

prediksi dengan mencari komponen utama yang merupakan kombinasi linear dari

variabel asli. Metode regresi komponen utama (PCR) ditetapkan bila dalam

24

pembentukan model, pendugaan variabel bebas yang digunakan banyak dan

terdapat hubungan yang erat antar variabel bebasnya. PCR merupakan analisis

faktor yang mana hanya spektra yang tidak memberikan ko-linearitas yang

digunakan dalam kalibrasi (Che Man et al., 2010). PCR merupakan teknik yang

berguna ketika variabel prediksi memiliki korelasi yang sangat tinggi.

Komponen-komponen utama dipilih sedemikian rupa sehingga komponen

utama pertama memiliki variasi yang terbesar dalam serangkaian data, sedangkan

komponen utama kedua tegak lurus terhadap komponen utama pertama dan

memiliki variasi terbesar berikutnya. Pemikiran dasar metode analisis ini adalah

mendeskripsikan variasi serangkaian data multivariatif dengan serangkaian data

baru yang mana variabel-variabel baru tidak berkolerasi satu sama lain. Variabel-

variabel baru adalah kombinasi linear dari variabel asal. Variabel baru diturunkan

dalam arah menurun sehingga beberapa komponen pertama mengandung

sebanyak mungkin variasi data asal.

F. Landasan Teori

Minyak buah merah (Pandanus conoidius Lam) merupakan salah satu

minyak fungsional, yang mana selain dapat dikonsumsi sebagai diet juga dapat

digunakan sebagai agen pencegah berbagai penyakit. Sebagai salah satu minyak

yang harganya mahal di pasaran dibandingkan dengan minyak yang lain, minyak

buah merah dapat dipalsukan dengan minyak lain yang harganya lebih murah

seperti minyak jagung dan minyak kedelai. Pemalsuan minyak yang berharga

tinggi dengan minyak yang berharga rendah telah berlangsung sejak lama dengan

25

tujuan untuk memperoleh keutungan yang tinggi (Rohman dan Che Man, 2008),

yang dilakukan baik dengan sengaja maupun dengan tidak sengaja. Oleh karena

itu, diperlukan suatu metode yang mampu mendeteksi adanya pemalsu minyak

secara cepat dan reliabel untuk penjaminan kualitas dan keamanan bagi

konsumen minyak buah merah.

Deteksi adanya minyak pemalsu dengan metode-metode standar seperti

dengan melihat profil asam lemak atau triasilgliserol memerlukan waktu lama dan

berbahaya bagi kesehatan manusia karena melibatkan berbagai macam pelarut

organik. Oleh karena itu, saat ini dikembangkan berbagai metode instrumen yang

cepat, reliabel, serta reprodusibel. Spektroskopi inframerah (FTIR) merupakan

salah satu teknik yang menjanjikan karena kemampuanya sebagai teknik sidik

jari. Selain itu, analisis minyak dengan spektroskopi FTIR juga dipertimbangkan

sebagai salah satu analisis kimia ramah lingkungan (green chemistry), karena

teknik ini tidak menggunakan reagen atau pelarut organik yang berbahaya bagi

kesehatan manusia.

Spektroskopi FTIR juga merupakan teknik analisis yang peka, reliabel,

dan operasionalisasinya mudah. Dihubungkan dengan kemometrika analisis

multivariat, spektroskopi FTIR dapat memberikan informasi kualitatif dan

kuantitatif (Guillen dan Cabo, 1997). Analisis multivariat yang sering digunakan

adalah principal component analysis (PCA) sementara kalibrasi mutivariat yang

sering digunakan adalah regresi kuadrat terkecil sebagian (partial least square

atau PLS) dan regresi komponen utama (principal component regression atau

PCR). Karena alasan ini, maka dalam penelitian ini akan digunakan kombinasi

26

keduanya (spektroskopi FTIR dan kemometrika) untuk mendeteksi dan

mengkuantifikasi adanya pemalsuan pada minyak buah merah.

G. Hipotesis

1. Spektroskopi FTIR dan kemometrika dapat digunakan untuk melakukan

optimasi dan menghasilkan model yang sesuai untuk autentikasi minyak buah

merah dalam campuran dengan minyak jagung dan minyak kedelai.

2. Spektroskopi FTIR dihubungkan dengan kemometrika dapat digunakan untuk

autentikasi minyak buah merah dalam campuran dengan minyak jagung dan

minyak kedelai.