PENENTUAN KANDUNGAN BESI DALAM CONTOH MAKANAN MENGGUNAKAN GRAPHITE FURNACE ATOMIC ABSORPTION SPECTROMETRY DALAM UJI PROFISIENSI FNRI-DOST

Transkripsi

1 PENENTUAN KANDUNGAN BESI DALAM CONTOH MAKANAN MENGGUNAKAN GRAPHITE FURNACE ATOMIC ABSORPTION SPECTROMETRY DALAM UJI PROFISIENSI FNRI-DOST Harry Budiman 1, Fransiska Sri Herwahyu Krismastuti 2, Nuryatini 3 1,2,3 Pusat Penelitian Kimia-Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia Kawasan PUSPIPTEK Serpong, Banten harry.budiman@lipi.go.id, atomic_chem@yahoo.com ABSTRAK Laboratorium Pusat Penelitian Kimia-LIPI sebagai laboratorium penguji yang terakreditasi menurut ISO/IEC telah ikut berpartisipasi dalam uji profisiensi untuk penentuan kandungan besi (Fe) dalam contoh makanan khususnya contoh tonic food drink, yang diselenggarakan oleh Food and Nutrition Research Institute-Department of Science and Technology (FNRI-DOST), Filipina. Contoh Tonic food drink dipreparasi dengan metoda destruksi kering. Kandungan Fe dalam contoh tonic food drink ditentukan dengan menggunakan metode graphite furnace atomic absorption spectrometry. Hasil pengujian menunjukkan bahwa kandungan Fe dalam contoh tonic food drink adalah mg/100g dengan ketidakpastian pengukurannya adalah 3.56 mg/100g (11.39 ± 3.56 mg/100g). Hasil ini dikategorikan memuaskan dalam uji profisiensi FNRI-DOST untuk penentuan kandungan Fe dalam contoh tonic food drink yang diikuti oleh 33 laboratorium dari Asia Tenggara dan Australia, dimana nilai konsensus untuk kandungan Fe dalam contoh adalah mg/100g, dan rentang nilai memuaskan yaitu mg/100g. Kata kunci: besi, akreditasi, pengujian, uji profisiensi, atomic absorption spectrometry. PENDAHULUAN Dalam pasar internasional dan era globalisasi saat ini, laboratorium penguji dan laboratorium kalibrasi dituntut harus memberikan hasil pengukuran dengan tingkat kepercayaan (validitas) yang tinggi dan dapat diterima secara internasional. Berdasarkan ISO/IEC 17025: General Requirements for the Competence of Calibration and Testing Laboratories, laboratorium dalam melakukan suatu pengukuran harus memenuhi syarat antara lain menggunakan metode yang tervalidasi, menggunakan prosedur internal quality control, dan dapat menunjukkan ketidakpastian dari pengukuran tersebut. Disamping itu, partisipasi laboratorium penguji secara berkala dalam uji profisensi dan penggunaan bahan acuan merupakan dua prosedur quality assurance yang menjadi syarat lainnya dalam standar ISO/IEC bagi laboratorium terakreditasi. Dengan uji profisiensi, laboratorium penguji dapat membandingkan hasil analisa pengujiannya dengan laboratorium penguji yang lain, dan menunjukkan validitas, reliabilitas dari uji yang dilakukan. Sedangkan penggunaan bahan acuan dalam pengujian menunjukkan bahwa laboratorium melakukan pengukuran/pengujian yang tertelusur ke standar nasional ataupun internasional. Hasil dari uji profisiensi dapat digunakan untuk memeriksa kemampuan suatu laboratorium dalam melakukan pengujian sesuai dengan kompetensinya dan membantu

2 laboratorium dalam pengajuan akreditasi laboratorium berdasarkan ISO/IEC atau proses perpanjangan akreditasi 1,2,3,4. Secara definisi, uji profisiensi dapat diartikan sebagai evaluasi kinerja laboratorium dalam suatu pengukuran menurut uji banding antar laboratorium. Sementara itu, uji banding antar laboratorium yaitu evaluasi kinerja dua laboratorium atau lebih dalam melakukan suatu uji atau pengukuran pada contoh yang sama menurut kondisi-kondisi yang telah ditetapkan sebelumnya. Adapun manfaat yang diperoleh oleh laboratorium yang berpartisipasi dalam uji profisiensi yaitu Dapat mengevaluasi dan meninjau kinerja laboratorium dalam suatu uji atau pengukuran. Dapat mengidentifikasi masalah dalam pengujian misalnya kinerja personel, kalibrasi instrumen dan indikasi dari suatu tindakan perbaikan. Dapat menentukan efisiensi dan komparabilitas metode pengukuran baru dan meninjau kembali metode yang sudah baku. Dapat meningkatkan kepercayaan pelanggan pada laboratorium. Dapat mengidentifikasi perbedaan dalam hasil uji antara laboratorium. Dapat melakukan validasi metode dengan menggunakan studi reliabilitas dan keakuratan. Dapat menentukan besarnya nilai suatu analit dalam material untuk menghasilkan bahan acuan (reference material) 5. Laboratorium Pusat Penelitian Kimia- LIPI merupakan laboratorium pengujian yang terkareditasi menurut ISO/IEC dengan ruang lingkup akreditasi yaitu pengujian logam berat kadmium (Cd), timbal (Pb), seng (Zn), besi (Fe) dan tembaga (Cu) dalam contoh makanan. Oleh karena itu, Laboratorium Pusat Penelitian Kimia-LIPI berpartisipasi dalam uji prosiensi untuk penentuan kandungan Fe dalam contoh makanan khususnya contoh tonic food drink, yang diselenggarakan oleh Food and Nutrition Research Institute-Department of Science and Technology (FNRI-DOST), Filipina. Uji profisiensi FNRI-DOST ini diikuti oleh 31 laboratorium penguji dari empat Negara ASEAN (Filipina, Indonesia, Malaysia, dan Thailand) dan 2 laboratorium dari Australia 1. PERCOBAAN Bahan Bahan kimia yang digunakan adalah bahan dengan grade pro analysis dan diperoleh dari MERCK. NANOpure deionized water (17.8 MΩcm, Barnstead) digunakan untuk membuat semua larutan yang dibutuhkan. Asam nitrat encer dengan konsentrasi 6 M; 0,1 M; dan 0,01% digunakan untuk mempreparasi contoh tonic food drink. Larutan standar kalibrasi Fe dibuat dengan cara mengencerkan larutan titrisol Fe, 1000 ± mg/l. Alat Hotplate Cymarec 2 and muffle furnace Sibata digunakan dalam preparasi contoh tonic food drink dengan metode destruksi kering. Graphite furnace atomic absorption spectrometry (graphite furnace-aas) SpectrAA-880 Zeeman Varian digunakan untuk menentukan dan mengukur kandungan Fe di dalam contoh.

3 Adapun kondisi graphite furnace untuk proses atomisasi contoh untuk pengukuran Fe adalah Tabel 1. Kondisi graphite furnace pada pengukuran Fe. Tahap Suhu Furnace ( C) Waktu (detik) Kecepatan Alir Gas Ar (L/menit) Metode Preparasi contoh Contoh tonic food drink dipreparasi dengan metode destruksi kering yang mengacu pada AOAC Official Method Tahap pengeringan. Sebanyak 5 g contoh ditimbang dalam cawan dan dipanaskan di atas hotplate pada suhu 100 C sampai contoh mengarang. Tahap pengabuan. Cawan berisi contoh dimasukkan ke dalam furnace, dengan suhu awal tidak melebihi 100 C dan suhu furnace dinaikkan perlahan-lahan hingga mencapai suhu 450 C dengan kecepatan kenaikan suhu 50 C/jam. Contoh diabukan selama 8 jam atau semalaman. Kemudian cawan dikeluarkan dari furnace dan dibiarkan mendingin. Abu contoh dibasahi dengan 1-3 ml air dan diuapkan di atas hotplate. Cawan dimasukkan kembali ke dalam furnace pada suhu yang diatur sama dengan kondisi pengabuan pertama. Prosedur ini dilakukan berulang-ulang hingga contoh seluruhnya membentuk abu, abu yang terbentuk harus berwarna putih atau abu-abu. Tahap pelarutan. Abu contoh dilarutkan dengan 5 ml larutan 6 M HCl, lalu diuapkan di atas hotplate. Residu yang terbentuk dilarutkan dengan ml larutan 0.1 M HNO 3. Kemudian larutan dipindahkan ke dalam labu ukur 50 ml dan diencerkan dengan larutan 0.01% HNO 3 hingga tanda batas. Preparasi terhadap contoh di atas dilakukan replikasi sebanyak 2 kali. Pengukuran kandungan Fe dengan graphite furnace-aas Absorban dari larutan contoh diukur pada panjang gelombang untuk Fe 372 nm dengan menggunakan graphite furnace-aas. Pengukuran absorban dilakukan dengan replikasi sebanyak 3 kali. Rata-rata absorban dari larutan contoh diplotkan terhadap kurva kalibrasi absorban versus larutan standar Fe (0, 50, 60, 70, 90 µg/l) untuk mendapatkan nilai konsentrasi Fe dalam contoh. HASIL DAN DISKUSI Setiap laboratorium yang berpartisipasi dalam uji profisiensi akan mendapatkan kode laboratorium dan kode contoh masing-masing dari penyelenggara uji profisiensi, dalam hal ini yaitu Food and Nutrition Research Institute-

4 Department of Science and Technology (FNRI- DOST). Kode laboratorium untuk laboratorium Pusat Penelitian Kimia-LIPI dalam uji profisiensi ini adalah 38 dan kode contoh tonic food drink yang diterima adalah 183. Contoh tonic food dengan metode destruksi kering menurut AOAC Official Method lalu dianalisis dengan metode AAS. Hasil pengukuran dengan graphite furnace-aas menunjukkan kandungan Fe dalam contoh tonic food drink adalah mg/100g drink yang diterima sebelum mulai dianalisis dengan ketidakpastian pengukuran ± 3.56 disimpan dalam freezer untuk keperluan mg/100g pada tingkat kepercayaan 95% (k=2) pengawetan. Contoh ini kemudian dipreparasi seperti yang terlihat pada tabel 2. Tabel 2. Hasil Pengukuran Fe dalam contoh dengan graphite furnace-aas ANALIT Replikasi 1 Contoh Replikasi 2 Rata-rata Ketidakpastian Pengukuran Ketidakpastian Faktor Diperluas (+) Coverage (k) Besi (Fe) (mg/100g) Data hasil uji dari Laboratorium Pusat Penelitian Kimia-LIPI ini digabungkan dengan data hasil uji dari 32 laboratorium lainnya. Selanjutnya data-data ini diolah dengan menggunakan metoda statistik sehingga diperoleh rata-rata, median, Q1, Q3, interquartile range (IQR), normalisasi interquartile range (NIQR), nilai terkecil, nilai terbesar, robust koefisien varian, nilai konsensus beserta ketidakpastian pengukurannya, dan standar deviasi untuk evaluasi profisiensi, dapat dilihat pada Tabel 3. Tabel 3. Data statistik untuk Uji FNRI-DOST Fe dalam contoh tonic food drink Parameter Statistik Nilai Jumlah Lab (N) 33 Rata-rata mg/100g Median mg/100g Q mg/100g Q mg/100g IQR 2.81 NIQR 2.08 Nilai Terkecil 0.01 mg/100g Nilai Terbesar mg/100g Robust CV % Nilai Konsensus (X) mg/100g

5 Ketidakpastian nilai consensus (µ X ) Standar Deviasi untuk evaluasi Profisiensi (σ P ) 0.65 mg/100g 1.26 mg/100g Nilai konsensus Fe dalam contoh sebesar mg/100g pada tabel 3 menunjukkan nilai perkiraan terbaik dari nilai konsentrasi Fe sebenarnya di dalam contoh. Pada uji profisiensi ini, standar deviasi untuk evaluasi profisiensi (σ P ) dihitung menggunakan robust CV pada uji profisiensi sebelumnya yaitu 10% dikalikan dengan nilai konsensus Fe sehingga didapat nilai 1.26 mg/100g. Standar deviasi untuk evaluasi profisiensi (σ P ) merupakan parameter yang digunakan untuk menggambarkan skala deviasi hasil uji laboratorium dari nilai konsensus (X). Dengan parameter σ P, rentang nilai hasil uji yang diterima di antara laboratorium dapat ditentukan dimana laboratorium dikategorikan inlayer apabila nilai hasil ujinya berada pada rentang X±2σ P yaitu mg/100g, seperti terlihat pada Gambar 1. Sedangkan laboratorium dikategorikan outlayer apabila nilai hasil ujinya berada diluar nilai X±3σ P yaitu < 8.86 mg/100g dan >16.42 mg/100g, seperti terlihat pada Gambar 1. Pada Gambar 1 dapat dilihat bahwa hasil uji Fe laboratorium 38 yaitu mg/100g dikategorikan inlayer karena nilainya berada pada rentang X± 2σ p. Duplikasi 2 Rata-rata Duplikasi 1 PP Kimia-LIPI Gambar 1. Boxplot hasil duplikasi untuk uji profisiensi FNRI-DOST Fe dalam contoh tonic food drink Grafik boxplot pada Gambar 1 menggambarkan juga hasil duplikasi dan rata-rata uji dari setiap laboratorium. Hasil duplikasi uji ditunjukkan dengan garis dasar (nilai duplikasi lebih kecil) dan garis atas (nilai duplikasi lebih tinggi) pada kotak dan garis horisontal di tengah-tengah kotak menunjukkan nilai rata-rata uji. Pengujian Fe dalam contoh yang dilakukan oleh laboratorium 38 mempunyai kesalahan sistematik dan

6 kesalahan acak relatif kecil. Hal ini diindikasikan dengan 1. garis tengah pada kotak untuk laboratorium 38 berada di rentang X±2σ P pada Gambar 1, artinya nilai rata-rata uji berada pada rentang nilai yang diterima (inlayer). Kesalahan sistematik berhubungan dengan keakuratan dari suatu pengujian, ditimbulkan oleh metode yang salah atau kesalahan personil. 2. tinggi kotak untuk laboratorium 38 yang kecil pada Gambar 1, artinya keterdekatan nilai duplikasinya sangat dekat sekali. Kesalahan acak berhubungan dengan presisi pada suatu pengujian biasanya ditimbulkan oleh keterbatasan instrumen atau ketidakmampuan dari operator untuk melakukan pengukuran pada kondisi yang sama. Evaluasi kinerja laboratorium dalam uji profisiensi FNRI-DOST Fe dalam tonic food drink dilakukan pula melalui penilaian z-score antar laboratorium (between-laboratory z-score). Ada 3 kategori penilaian z-score yaitu Kategori kinerja memuaskan, Iz-scoreI 2. Kategori kinerja meragukan, 2<Iz-scoreI<3. Kategori kinerja tidak memuaskan, IzscoreI 3. z-score antara laboratorium dihitung menggunakan rumus dibawah ini Dimana x: hasil uji dari laboratorium X: nilai konsensus σ P : standar deviasi untuk evaluasi profisiensi Dengan memasukkan nilai parameter-parameter yang terdapat di Tabel 2 dan Tabel 3 pada persamaan di atas, z-score antar laboratorium untuk laboratorium 38 dapat dihitung. Hasil IzscoreI untuk laboratorium 38 adalah 0.99 dimana Iz-scoreI 2, seperti yang terlihat pada Gambar 2. Nilai ini menunjukkan bahwa kinerja laboratorium Pusat peneltian Kimia-LIPI dalam uji profisiensi FNRI-DOST Fe dalam tonic food drink dikategorikan memuaskan. PP Kimia-LIPI Gambar 2. Grafik z-score antar laboratorium pada uji profisiensi FNRI-DOST Fe dalam contoh tonic food drink

7 Laboratorium dengan kinerja yang tidak memuaskan dapat dengan mudah diidentifikasi melalui Gambar plot z-score antar laboratorium pada Gambar 2. Dari 33 laboratorium yang berpartisipasi dalam uji profisiensi Fe dalam tonic food drink, sebanyak 23 laboratorium (69.7%) dikategorikan kinerja memuaskan, 3 laboratorium (9.0%) yaitu 2, 10, 35 dikategorikan kinerja meragukan, dan 7 laboratorium (21.2%) yaitu 3, 6, 14, 21, 44, 46, 47 dikategorikan kinerja tidak memuaskan. Apabila nilai ketidakpastian pengukuran dari tiap laboratorium diikutsertakan ke dalam pertimbangan evaluasi uji profisiensi ini maka grafik hasil uji tiap laboratorium beserta dengan ketidakpastian pengukurannya dapat dilihat pada Gambar 3. Pada Gambar 3 dapat dilihat bahwa hasil uji laboratorium 38 (11.39 ± 3.56 mg/100g) berada pada rentang nilai konsensus ± ketidak pastian pengukuran diperluas dari nilai konsensus (X±2µ X ) yaitu rentang nilai mg/100g. Selain itu, garis vertikalnya yang menunjukkan nilai ketidakpastian pengukuran laboratorium 38 untuk penentuan Fe dalam tonic food drink memotong daerah X±2µ X, artinya laboratorium Pusat Penelitian Kimia-LIPI telah melakukan perhitungan ketidakpastian pengukuran dari penentuan Fe secara valid dimana telah memperhitungkan seluruh sumber ketidakpastian dengan benar terutama sumber ketidakpastian yang berkontribusi besar dalam pengujian (major). Laboratorium dengan nilai ketidakpastian pengukurannya yang tidak menyinggung daerah X±2µ X seperti laboratorium 14 mengindikasikan bahwa laboratorium tersebut belum dengan valid menghitung ketidakpastian pengukurannya karena belum teridentifikasinya sumber ketidakpastian major ataupun salah dalam mengestimasi sumber-sumber ketidakpastian. Sebagai konsekuensinya, laboratorium ini harus mengevaluasi kembali prosedur pengujian yang dilakukan dalam upaya menjabarkan sumbersumber ketidakpastian yang berkontribusi besar dalam pengujian. Gambar 3. Grafik hasil uji beserta nilai ketidakpastian pengukuran pada uji profisiensi FNRI-DOST Fe dalam contoh tonic food drink.

8 KESIMPULAN Laboratorium Pusat Penelitian Kimia- LIPI telah menunjukkan kinerja memuaskan dalam uji profisiensi FNRI-DOST untuk penentuan Fe dalam contoh tonic food drink dimana hasil uji Fe dalam contoh dengan menggunakan metode graphite furnace-aas yaitu mg/100g dengan ketidakpastian pengukurannya adalah 3.56 mg/100g (11.39 ± 3.56 mg/100g). Nilai konsensus uji profisiensi FNRI-DOST untuk kandungan Fe dalam contoh tonic food drink adalah mg/100g, dan rentang nilai memuaskan yaitu mg/100g. Dari 33 laboratorium yang berpartisipasi dalam uji profisiensi FNRI-DOST untuk penentuan Fe dalam contoh tonic food drink, sebanyak 23 laboratorium dikategorikan kinerja memuaskan, 3 laboratorium dikategorikan kinerja meragukan, dan 7 laboratorium dikategorikan kinerja tidak memuaskan. UCAPAN TERIMA KASIH Penulis mengucapkan terimakasih atas bantuan, waktu dan dukungannya dari Eli Susilawati dan Yenni Apriliany Devy. DAFTAR PUSTAKA 1. Portugal, T.R., Urdabe, M.A., Rosales, J. DC., Bisonaya, M.V., and Soliven, J.O., FNRI- DOST Proficiency Test Report No. 02 Round 2 Powdered Tonic Food Drink: Proxmates (Moisture, Fat, Protein, and Ash) and Minerals (Iron, Calcium, and Sodium), 2008, Food and Nutrition Research Institute Department of Science and technology, Philippines. 2. Singh,S., Arora, M., and Ramkishore, MAPAN-J. Metrology. Soc. of India, 2007, 22 (4), Chandrasekaran, K., Mokhtar, N., and Arunachalam, J., MAPAN-J. Metrology. Soc. of India, 2007, 22 (1), Anonymous, KAN Proficiency Testing Policies, 2004, Komite Akreditasi Nasional (KAN), Jakarta. 5. Ferrand, D., and Reiff, J.M., Proficiency Testing by Inter-Laboratory Comparisons, 2008, Offices Luxembourgeois D accreditation Et De Survailance, Luxemburg. 6. Horwitz, W., Official Methods of Analysis of AOAC International: Food Composition, Additives, Natural Contaminants, 17 th edition, 2000, vol 2, AOAC International, Maryland- USA.