VALIDASI METODE ANALISIS AKTIVASI NEUTRON UNTUK ANALISIS UNSUR Zn DAN Se PADA CUPLIKAN BAHAN MAKANAN

Transkripsi

1 Sri Murniasih, dkk. ISSN VALIDASI METODE ANALISIS AKTIVASI NEUTRON UNTUK ANALISIS UNSUR Zn DAN Se PADA CUPLIKAN BAHAN MAKANAN Sri Murniasih, Sukirno dan Saefurrochman Pusat Teknolgi Akselerator dan Proses Bahan Jl. Babarsari PO BOX 6101 ykbb Yogyakarta unie_rhmt@yahoo.co.id ABSTRAK VALIDASI METODE ANALISIS AKTIVASI NEUTRON UNTUK ANALISIS UNSUR Zn DAN Se PADA CUPLIKAN BAHAN MAKANAN. Telah dilakukan validasi metode AAN dengan parameter presisi, akurasi dan evaluasi statistik. Sampel yang digunakan adalah SRM NIST 1573a, NIST 1515, NIST 1567a dan NIST 1568a untuk dua unsur nutrisi yaitu Se dan Zn. Analisis dilakukan dengan menggunakan spektometer gamma yang dilengkapi detector HpGe, MCA dan software Genie Pada metode AAN Se dan Zn ditentukan berdasarkan reaksi Se 74 (n,γ)se 75 dan Zn64(n,γ)Zn65. Unsur Se 75 teridentifikasi pada energi 264,66 kev dengan intensitas 59,1%, sedangkan Zn 65 pada energi 1115,52 kev dengan intensitas 50,8 %. Dengan perhitungan menggunakan statistik berdasarkan nilai bias relative, U-score dan Z-score diketahui bahwa hasil analisis secara umum dapat dikatakan memuaskan, nilainya tidak berbeda nyata dari nilai sertifikat dan dapat diterima. Berdasarkan uji presisi dan akurasi, unsur Zn 65 dapat lolos dan hasil analisisnya dinyatakan diterima sedangkan unsur Se 75 lolos uji akurasi tetapi tidak lolos uji presisi sehingga status akhir tidak diterima. Dengan hasil analisis ini maka dapat disimpulkan perlu penelitian validasi ulang untuk radionuklida Se 75 pada bahan makanan untuk meningkatkan performance laboratorium AAN PTAPB sebagai laboratorium uji yang telah terakreditasi. Kata Kunci : validasi, unsur nutrisi, bahan makanan, AAN ABSTRACT VALIDATION OF NEUTRON ACTIVATION ANALYSIS METHOD FOR THE ANALYSIS OF Zn AND Se ELEMENTS IN FOOD SAMPLES. The validation of NAA methods with the parameters of accuracy, precision and statistic evaluation has been done. The samples used were NIST SRM 1573a, NIST 1515, NIST 1567a and NIST 1568a for two nutrition elements are Se and Zn. The performed analysis using a gamma spectrometer equipped with HPGe detector, MCA and Genie 2000 software. At the NAA method, Se and Zn are determined based on the reaction Se 74 (n, γ) Se 75 and Zn 64 (n, γ) Zn 65. Se 75 element identification at kev energy with intensity of 59.1%, while Zn 65 at kev energy with intensity of 50.8%. Statistical calculation based on the value of relative bias, U-score and Z-score are known that the analysis results to be generally satisfactory, the value are not significantly different from the value of certificate and acceptable. Based on precision and accuracy test, Zn 65 element can qualify and accepted while the analysis results Se 75 element qualify precision test but didn t qualify the accuracy test so that the last status not accepted. With the analysis results, we can conclude the re-validation study needs to Se 75 radionuclide in food samples to enhance performance PTAPB NAA laboratory as an accredited testing laboratory. Key Words : validation, nutrition element, food sample, NAA PENDAHULUAN Selenium (Se) adalah mineral penting yang sangat dibutuhkan oleh tubuh sebagai antioksidan untuk meredam aktivitas radikal bebas. Selenium tidak diproduksi oleh tubuh, tetapi diperoleh dari konsumsi makanan sehari-hari. Orang dewasa dianjurkan untuk mengonsumsi 55 mikrogram (µg) selenium setiap hari. Di dalam tubuh, selenium bekerja sama dengan vitamin E sebagai zat antioksidan dan mempertahankan elastisitas jaringan. Selenium diketahui memperbaiki sistem imunitas (kekebalan tubuh) dan fungsi kelenjar tiroid. Hasil penelitian belakangan ini yang memastikan bahwa selenium dapat mencegah kanker (termasuk kanker kulit akibat paparan matahari) menambah perannya sebagai mineral yang bermanfaat besar untuk meningkatkan fungsi kekebalan tubuh manusia [1]. Zinc (Zn) adalah mineral esensial yang ditemukan pada hampir semua sel. Zinc dapat menstimulasi aktivitas 100 macam enzim dan terlibat sebagai kofaktor pada 200 jenis enzim lainnya. Zinc dinyatakan sebagai mineral yang berperan untuk meningkatkan reaksi biokimia di dalam tubuh. Mineral ini mendukung kinerja sistem imun yang diperlukan dalam penyembuhan luka, membantu memelihara fungsi indra penciuman dan pengecap, serta dibutuhkan dalam sintesis DNA. Zinc juga turut mendukung pertumbuhan yang

2 76 ISSN Sri Murniasih, dkk. normal selama kehamilan, masa kanak-kanak dan dewasa [2]. Unsur Zn dan Se merupakan unsur kelumit dan bagian dari unsur nutrisi, memiliki konsentrasi dalam orde yang rendah (berkisar μg/g - ng/g) dari suatu cuplikan sehingga diperlukan metode yang sensitif, selektif, serta instrumental yang cocok untuk mengumpulkan data yang akurat dan presisi. Beberapa metode analisis dilakukan untuk penentuan Se dan Zn dalam bahan makanan. Instrumental AAN yang banyak digunakan dari berbagai metode analisis karena relatif sederhana dalam preparasi, sensitif, dan selektif dalam menganalisis berbagai jenis materi biologi [3]. Mengingat pentingnya peran Se dan Zn dalam tubuh manusia terutama dalam hal nutrisi yang masuk ke tubuh (bahan makanan) dan salah satu identifikasi suatu penyakit serta keberadaannya yang sangat kecil pada berbagai cuplikan biologi maka metode AAN yang digunakan harus tervalidasi terlebih dahulu agar memberikan hasil analisis yang valid untuk analisis Se dan Zn pada bahan makanan. Melalui kegiatan validasi ini akan diuji kemampuan personil dan fasilitas yang digunakan. Pengujian presisi perlu dilakukan untuk mendapatkan gambaran besar kesalahan acak dalam suatu analisis. Sedangkan pengujian akurasi perlu dilakukan untuk mendapat gambaran ketepatan penyimpangan data hasil analisis terhadap harga sesungguhnya. Pada validasi metode AAN beberapa hal yang diperhatikan adalah limit deteksi, akurasi, presisi, daerah kerja dan linieritas, repitibilitasi dan reprodusibilitas. Limit deteksi adalah jumlah terendah suatu zat yang dapat dibedakan dari background / kondisi pengujian terendah yang disepakati [4]. Limit deteksi pengukuran ditetapkan pada kondisi pengukuran tertentu yang dilakukan oleh suatu laboratorium. Presisi adalah kedekatan dari kesesuaian antar hasil pengukuran bebas yang dilakukan dalam kondisi tertentu. Presisi berhubungan dengan distribusi kesalahan acak, tidak berhubungan dengan kedekatan terhadap nilai benar dan dikatakan baik (lolos) apabila memenuhi persamaan (1) [5,6] score, simpangan baku z dan nilai u-test [5]. Penyimpangan hasil analisis terhadap nilai sebenarnya merupakan parameter penilaian suatu metode terhadap metode lain, semakin kecil nilai bias relatif hasil analisis suatu metode dapat diartikan penyimpangannya semakin kecil. Bias relatif (BR) antara nilai hasil analisis dengan nilai target dinyatakan dalam persentase [5,6,7] : Sedangkan nilai z-score dihitung menggunakan persamaan (4) (3) (4) Suatu hasil analisis memiliki range kepercayaan tertentu jika dibandingkan nilai sebenarnya dengan menggunakan uji z. Nilai σ merupakan nilai tetapan standar deviasi fungsi Horwitz dengan nilai (σ = 0.02 x C ) dengan C adalah konsentrasi sertifikat. Untuk menyatakan bahwa suatu pengukuran bisa diterima, maka Z biasanya diambil untuk jangkauan ± 2. Simpangan baku z ditentukan Persamaan (5) [5-7] : Nilai u-test dihitung berdasarkan rumus [5,6,7] : (5) (6) Nilai u-test terhitung dibandingkan dengan nilai kritikal dalam Tabel 1, untuk menentukan apakah hasil yang dilaporkan berbeda secara signifikan dengan nilai target dengan tingkat probabilitas sebagai berikut [5] : Tabel 1. Tabel T-Statistik (1) Akurasi didefinisikan sebagai derajat kedekatan suatu hasil pengukuran dengan nilai sebenarnya. Akurasi hasil pengujian dianggap baik apabila memenuhi persamaan berikut : (2) Perbedaan antara nilai target (nilai dalam sertifikat) dengan nilai hasil analisis dinyatakan dengan empat parameter yaitu : bias relatif, nilai z- METODOLOGI Bahan Pada kegiatan ini digunakan beberapa bahan acuan standar NIST 1573a Tomato Leaves, SRM

3 Sri Murniasih, dkk. ISSN Apple Leaves, SRM 1567a Wheat Flour dan SRM 1568a Rice Flour serta standar sekunder. Preparasi Sampel ditimbang dalam vial poliethylen bersih dengan berat 100 mg, sebanyak tujuh kali replikat. Dibuat satu larutan standar sekunder yang beris unsur Zn dan Se dengan konsentrasi 20 µg/g dan 0.5 µg/g. Larutan standar sekunder sebanyak 100 μl diteteskan ke dalam vial yang telah dicuci kemudian dibiarkan mengering dengan cara menyimpannya dalam desikator selama 3-4 hari. Kemudian dimasukkan ke dalam kapsul iradiasi polyethylene C-20 dengan susunan sampel, standar sekunder dan blanko. Pada penelitian ini SRM dianggap sebagai sampel yang akan ditentukan konsentrasinya menggunakan standar sekunder. Setelah dilakukan analisis kualitatif dan kuantitatif, hasil yang dipereloh dibandingkan dengan nilai yang tertera dalam sertifikat SRM untuk menentukan akurasi dan presisinya. Iradiasi Kelongsong yang telah diisi sampel, standar sekunder dan blanko diberi nomor urut di kirim ke Bidang Reaktor PTAPB untuk diiradiasi. Iradiasi dilakukan dalam fasilitas sistem rabbit Lazy Susan reaktor nuklir Kartini Jogjakarta selama 2 x 6 jam dengan fluks neutron bekisar 2 x n.cm -1.s -1. Iradiasi neutron yang terjadi terhadap atom Se dan Zn dalam cuplikan maupun dalam standar akan teraktivasi menjadi radionuklida baru sesuai dengan reaksi nuklir dalam persamaan berikut : (7) Pencacahan (8) Pencacahan sampel pasca iradiasi yang telah didinginkan selama 2 bulan dilakukan dengan spektometer gamma yang dilengkapi detector HpGe, MCA dan software Genie 2000 selama 3000 detik. Jarak antara sampel dan unsur standar terhadap detektor adalah sama. Penentuan Se dan Zn secara kualitatif dilakukan dengan menentukan tenaga dari puncak-puncak spektrum dan dilakukan dengan 3 kali pengulangan setiap sampel. Analisis Data Dari hasil pencacahan dilakukan analisis kualitatif dan kuantitatif. Nilai hasil analisis kemudian dibandingkan terhadap nilai sertifikat dari masing-masing bahan, untuk diuji nilai akurasi dan presisinya. Selanjutnya dilakukan uji bias relatif, nilai Z-score, simpangan baku z dan nilai u-test HASIL DAN PEMBAHASAN Radionuklida Se 75 dan Zn 65 adalah nuklida radioaktif yang dalam usahanya mencapai kestabilan memancarkan partikel γ. Energi γ Se 75 adalah 264,66 kev dengan intensitas 59,1%, sedangkan energi γ untuk Zn 65 adalah 1115,52 kev dengan intensitas 50,8 %. Dengan menggunakan software Genie 2000 dapat dilihat spectrum Se 75 dan Zn 65 yang terdeteksi dalam cuplikan (Gambar 1 dan 2) Hasil evaluasi statistik analisis sampel NIST 1573a Tomato Leaves, NIST 1515 Apple Leaves, SRM 1567a Wheat Flour dan SRM 1568a Rice Flour disajikan pada Tabel 2. Diketahui bahwa terdapat selisih nilai dari hasil analsis yang diperoleh dengan nilai yang tercantum dalam sertifikat Gambar 1. Spektrum radionuklida Se 75 hasil pengukuran dalam sampel

4 78 ISSN Sri Murniasih, dkk. Gambar 2. Spektrum radionuklida Zn 65 hasil pengukuran dalam sampel SRM 1573a a 1568a Tabel 2. Konsentrasi radionuklida Se 75 dan Zn 65 yang terdapat pada sampel bahan makanan Hasil Analisis Lab. Menggunakan metode AAN (mg/g) Nilai sertifikat Radionuklida Kons ±U (µg/g) Kons ± U (µg/g) Bias Relatif (%) Z-score U-score (n=7) Se ± ± Zn ± ± Se ± ± Zn ± ± Se ± ± Zn ± ± Se ± ± Zn ± ± Bias relatif dalam analisis sebanding dengan penyimpangan hasil analisis suatu metode. Selisih hasil analisis dengan nilai sebenarnya dapat diketahui dengan nilai bias relatif dan dianggap valid apabila nilai bias relatifnya dibawah 10% [7]. Dari data Tabel 2 maka hasil analisis yang dilakukan dilihat dari nilai bias relatifnya dapat diterima. Nilai bias relatif dari pengujian empat sampel diperoleh nilai % sampai 8%, nilai tersebut masih dibawah 10%. Hasil U-score pada radionuklida Se 75 dan Zn 65 di semua sampel memiliki nilai u<1.64 maka nilai probabilitasnya lebih besar dari 0.1 (dengan derajat kepercayaan 95% atau ± 2σ) artinya hasil yang dilaporkan tidak berbeda nyata dari nilai sertifikat. Hasil analisis Z-score dapat menentukan apakah hasil analisis berbeda nyata dengan nilai yang sebenarnya dalam interval kepercayaan tertentu. Pada Tabel 2 terlihat nilai Z-score untuk radionuklida Se 75 dan Zn 65 hasil ujinya lebih kecil daripada 2, kecuali untuk radionuklida Se 75 pada SRM 1515 dan 1568a nilainya 2 < Z-score < 3 dan radionuklida Zn 65 pada SRM 1567a nilai Z-score > 3. Nilai Z-score semakin kecil maka semakin tinggi nilai kepercayaannya, hal ini menunjukkan kualitas data akan semakin baik. Dengan derajat kepercayaan 95%, hasil analisis dikatakan memuaskan apabila Z-score 2, dipertanyakan bila 2< Z-score < 3 dan tidak memuaskan bila Z-score < 3 [7]. Dengan demikian hasil analisis yang dilakukan secara umum dapat dikatakan memuaskan. Hasil analisis setelah dilakukan uji presisi menggunakan persamaan (1) dapat dilihat pada Tabel 3 dimana hampir semua radionuklida Se 75 tidak memenuhi persyaratan dan dinyatakan ditolak sedangkan radionuklida Zn 65 memenuhi persyaratan. Apabila uji presisi dilakukan menggunakan persamaan (9) berikut : diperoleh nilai presisi Se 75 dan Zn 65 pada sampel (9)

5 Sri Murniasih, dkk. ISSN masing-masing : (86%, 81.48%, 69.07%, 90%) dan ( 96.44%, 96.61%, 97.54%, 96.76%). Dengan demikian hasil analisis Se 75 yang terima hanya pada analisis sampel 1568a sedangkan hasil analisis Zn 65 di semua sampel dapat diterima. Dengan hasil analisis ini maka dapat disimpulkan perlu penelitian validasi ulang untuk radionuklida Se 75 pada bahan makanan untuk meningkatkan performance SRM laboratorium AAN PTAPB sebagai laboratorium uji yang telah terakreditasi. Untuk uji akurasi pada hasil analisis sampel dilakukan berdasarkan persamaan (4) dan hasilnya dapat dilihat pada Tabel 4, dimana dapat diketahui bahwa hasil analisis Se 75 dan Zn 65 pada semua sampel diterima dan dianggap baik. Tabel 3 Data uji presisi pada hasil analisis sampel berdasarkan persamaan (1) Presisi Radionuklida Status 1573a a 1568a SRM 1573a a 1568a Se ditolak Zn diterima Se ditolak Zn diterima Se ditolak Zn diterima Se ditolak Zn diterima Tabel 4 Data uji akurasi pada hasil analisis sampel berdasarkan persamaan (2) Akurasi Radionuklida Status Se diterima Zn diterima Se diterima Zn diterima Zn diterima Se diterima Zn diterima Se diterima Dari hasil analisis radionuklida Se 75 pada semua sampel yang lolos uji akurasi tetapi tidak lolos pada uji presisi sehingga status ahir tidak diterima, sedangkan radionuklida Zn 65 lolos pada uji akurasi dan presisi sehingga status akhir dinyatakan diterima. Kesulitan dalam analisis Se 75 pada penelitian ini karena konsentrasinya yang sangat kecil (dibawah 1 µg/g) sehingga perlu dilakukan percobaan ulang untuk analisis Se 75 pada bahan makanan dengan konsentrasi lebih tinggi. Ketidaklolosan dalam uji presisi disebabkan karena nilai ketidakpastian pengukuran yang diperoleh terlalu besar sehingga presisi hasil analisis tidak bagus, untuk itu telah dilakukan analisis faktor-faktor yang berpeluang membuat nilai ketidakpastian menjadi besar diantaranya sumbangan dari statistic error pencacahan, error penimbangan, ketidakpastian nilai konsentrasi SRM. Besarnya nilai ketidakpastian pengukuran disebabkan pada kesalahan dalam melakukan perhitungan konsentrasi dan ketidakpastian rerata dari 7 kali pengujian yang telah dilakukan, yaitu perhitungan rerata tidak menggunakan perhitungan rerataan berbobot (weighted mean) dengan mempertimbangkan ketidakpastian pengukuran. Evaluasi tingkat kritis (L C ), Limit deteksi (L D ) dan Limit determinasi (L Q ) dimana diperoleh hasil perhitungan untuk unsur Zn 65 dan Se 75 berturutturut adalah µg/g, µg/g, µg/g dan µg/g, µg/g, µg/g. Dari hasil perhitungan nilai ketiga tingkat batasan dapat diketahui bahwa Zn 65 < Se 75, sehingga Zn 65 lebih peka terdeteksi oleh spectrometer γ dibandingkan Se 75. Sensitivitas aktivasi neutron dapat dinyatakan sebagai rasio aktivitas nuklida dengan berat nuklida dalam cuplikan dengan menggunakan rumus [8] : (10)

6 80 ISSN Sri Murniasih, dkk. Diperoleh hasil perhitungan sensitivitas unsur Zn 65 dan Se 75 adalah dan sehingga sensitivitas aktivasi neutron Zn 65 > Se 75. KESIMPULAN Pada penelitian ini telah dilakukan validasi metode AAN di laboratorium AAN-PTAPB menggunakan empat sampel bahan makanan yaitu SRM NIST 1573a, NIST 1515, NIST 1567a dan NIST 1568a untuk dua unsur nutrisi : Se dan Zn. Analisis dilakukan dengan menggunakan spektometer gamma yang dilengkapi detektor HpGe, MCA dan software Genie Dengan perhitungan menggunakan statistik berdasarkan nilai bias relatif, U-score dan Z-score diketahui bahwa hasil analisis secara umum dapat dikatakan memuaskan, nilainya tidak berbeda nyata dari nilai sertifikat dan dapat diterima. Berdasarkan uji presisi dan akurasi, unsur Zn dapat lolos dan hasil analisisnya dinyatakan diterima sedangkan unsur Se lolos uji akurasi tetapi tidak lolos uji presisi sehingga status akhir tidak diterima. Kepekaan spectrometer gamma dalam mendeteksi Zn 65 lebih bagus dibandingkan Se 75. Sensitivitas unsur Zn 65 lebih besar dibandingkan Se 75. Dengan hasil analisis ini maka dapat disimpulkan perlu penelitian validasi ulang untuk radionuklida Se 75 pada bahan makanan untuk meningkatkan performance laboratorium AAN PTAPB sebagai laboratorium uji yang telah terakreditasi. DAFTAR PUSTAKA 1. trition/ di unduh tanggal 11 Mei /zinc.mineral.peningkat.kekebalan.tubuh diunduh tanggal 12 Mei GRK NAIDU, et.al Determination of Macro Micro Nutrient and Trace Element Concentration in Indian Medicinal and Vegetable Leaves Using Instrumental Neutron Activation Analysis. Applied Radiation and Isotopes. 50: di unduh tanggal 10 Mei IAEA, 2003, Summary Report of the Proficiency Test for the IAEA Project RAS/2/010: Quality Assurance and Quality Control of Nuclear Analytical Techniques, Seiberdorf. 6. SUKIRNO, SRI MURNIASIH, 2010, Validasi Metode Analisis Aktivasi Neutron Untuk Pengujian Uranium dan Thorium dalam Pasir Zirkon Prosiding SemNas AAN 2010 hal MENEZES, M.A.B.C, 2008, Validation of the k0-iaea software using SMELS Material at CDTN/CNEB Brazil, Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, Vol. 278, No.3 p SUKIRNO, 2004, Penilaian Tingkat Kandungan Logam Berat Dalam Cuplikan Kelautan di Calon Tapak PLTN Lemahabang Dengan Metode AAN, Presentasi ilmiah Peneliti Madya, BATAN-Yogyakarta. TANYA JAWAB Aryadi - PTAPB Data uji presisi ada yang diterima dan ditolak, Berapa data batasan yang ditolak(%)? Demikian pula dalam uji akurasi? Sri Murniasih Pada pendahuluan sudah diterangkan bahwa data dinyatakan lolos presisi apabila: Dan data dinyatakan lolos akurasi apabila: