Identifikasi kandungan madu menggunakan NIR INFRARED SPEKTROSKOPI

IDENTIFIKASI KANDUNGAN GLUKOSA DALAM SAMPEL MADU TJ, MADURASA DAN MADU MURNI MENGGUNAKAN

NEAR INFRARED SPEKTROSKOPI

^[1] Erwin Hartaman Gea (192016008)

Program Studi Fisika-Pendidikan Fisika, Fakultas Sains dan Matematika

 Universitas Kristen Satya Wacana

 Jln Diponerogo No 52-60 Salatiga, Tlp 50711, Indonesia

e-mail: erwingea19@gmail.com 

Identifikasi kandungan madu menggunakan NIR INFRARED SPEKTROSKOPI 

Abstrak

Madu merupakan substansi kompleks berupa zat manis alami yang dihasilkan lebah madu dengan bahan baku nektar tanaman, sekresi bagian tanaman, atau ekskresi serangga yang dikumpulkan lebah kemudian ditransformasi menjadi madu dengan menambahkan senyawa lainnya. Madu mempunyai konstituen utama monosakarida 75-80% (fruktosa 38,2% dan glukosa 31,3%), disakarida (1,31% sukrosa, laktosa 7,11%, dan maltosa 7,31%), dan air (15-23%). Madu memiliki banyak manfaat baik dalam industry farmasi, makanan, minuman dan estetika. Permintaan madu di Indonesia semakin meningkat sementara itu tidak semua madu di Indonesia sudah terverifikasi sehingga diperlukan konfirmasi kualitas madu. Pada penelitian ini menggunakan 3 sampel yakni Madu TJ, Madurasa sebagai madu sachet dan Madu Murni sebagai pembanding. Penelitian ini menggunakan metode deskritif-analisis, penelitian ini bertujuan untuk menganalisis kandungan glukosa dalam tiap sampel madu melalui spectrum madu yang dihasilkan. Kemudian  kadar Glukosa dianalisis menggunakan NIR Infrared dengan bantuan aplikasi Matlab R2013a. Hasil penelitian menunjukkan bahwa terdapat perbedaan antara kadungan glukosa dalam tiap sampel dimana kadar glukosa madu sachetan lebih tinggi dari pada madu murni yang dapat menentukan nilai kualitas madu akibat dari penambahan glukosa tambahan.

Kata Kunci — Madu, NIR Infrared, Glukosa, Spectra.

I.      Pendahuluan

Madu merupakan substansi kompleks berupa zat manis alami yang dihasilkan lebah madu dengan bahan baku nektar tanaman, sekresi bagian tanaman, atau ekskresi serangga yang dikumpulkan lebah kemudian ditransformasi menjadi madu dengan menambahkan senyawa spesifik yang dihasilkan oleh lebah madu yang disimpan dan dimatangkan dalam sisiran madu (Anonim, 2001). Istilah Nektar dalam madu adalah cairan manis yang  kaya dengan gula yang diproduksi oleh bunga dari tumbuh-tumbuhan dan sangat disukai oleh serangga salah satunya lebah. Madu memiliki  Komposisi madu sangat kompleks mengandung setidaknya 181-200 zat yang berbeda (Ferreira et al., 2009) jumlah zat tersebut yang membuat madu menjadi istimewa baik untuk kesehatan maupun bidang pengobatan lainnya. Madu berupa larutan dengan osmolaritas tinggi, terdiri dari konstituen utama monosakarida 75-80% (fruktosa 38,2% dan glukosa 31,3%), disakarida (1,31% sukrosa, laktosa 7,11%, dan maltosa 7,31%), dan air (15-23%) (Bogdanov et al., 2004). 

Dari sisi kandungan, madu mengandung senyawa yang dihasilkan dan disimpan oleh lebah dengan kandungan karbohidrat yang mencapai 95-97% terhadap bobot kering madu. Dari beberapa penelitian menunjukkan bahwa madu memiliki efek anti bakteri, efek aninflamasi, efek anti oksida dan meningkatkan system imun (Andam Mira, Emran Rahmana, 2017). Dalam penelitian akan menggungkapkan kalitas madu melalui kemunian madu tersebut, kemunian atau kualitas madu merupakan pertimbangan yang penting, dan perlu  diperhatikan. Kualitas madu ditentukan oleh beberapa parameter diantaranya kadar air, keasaman, dan gula total merupakan parameter penting yang bertanggung jawab dalam menentukan stabilitas dan ketahanan terhadap kontaminasi mikroba pembusukan atau fermentasi selama penyimpanan karena kontaminasi mikroba merupakan faktor utama kualitas madu (Bogdanov, 2004). Untuk menduga kandungan nutrisi dan kimia dari madu, biasanya dilakukan uji laboratorium yang dikenal dengan istilah analisa polen dimana analisa ini melibatkan bahan dan analisa kimia ataupun proses lainnya yang terkadang menghabiskan waktu yang cukup lama, sehingga tidak cocok diterapkan di industri yang bergerak dibidang produksi dan distribusi madu (Escuredo et al., 2012).

Dalam dua dekade terakhir ini, perhatian dan usaha yang besar terus dikembangkan oleh para peneliti untuk mencari metode alternatif yang cepat, ramah lingkungan dan bersifat tidak merusak (non-destructive) untuk memprediksi kandungan nutrisi madu (Agus et al, 2017), Untuk mengetahui tingkat kemurnian dari madu dianalisis dengan metode penggunaan spektroskopi Near Infrared (NIR). Pengukuran Spektrum menggunakan NIR berkisar pada daerah cahaya inframerah tengah (mid-infrared) yaitu pada bilangan gelombang 4000-10000 cm^-1. Energi yang dihasilkan oleh radiasi ini menyebabkan vibrasi atau getaran pada molekul. Pita absorbs infra merah sangat khas dan spesifik untuk setiap tipe ikatan kimia atau gugus fungsi. Metode ini sangat berguna untuk mengidentifikasi senyawa organik yang terkandung dalam madu (Dachriyanus, 2004). Metode ini dapat menganalisa kualitas pangan dengan waktu yang sangat cepat dan dilakukan secara non-destruktif bahkan tanpa menyentuh produk tersebut (Munawar & Budiastra, 2009). Keunggulan metode ini yang tidak merusak bahan, persiapan sampel yang relatif mudah, tidak memerlukan bahan kimia serta dapat menduga beberapa kualitas bahan secara simultan, menjadikan metode ini banyak diteliti dan diterapkan di banyak bidang pertanian (Gomez et al., 2006; Vesela et al., 2007; Liu et al., 2008; Jaiswal et al., 2012; Munawar et al., 2016).

Penelitian ini bertujuan untuk membangun pemahaman semua kalangan tentang tingkat kemurnian madu dengan menganalisis kandungan yang terdapat didalam madu yang berkorelasi terhadap tingkat kualitas madu melalui proses perbandingkan madu murni dan madu kemasan dalam produksi. Secara umum, tujuan yang ingin dicapai pada penelitian ini adalah mengkaji dan menerapkan teknologi Near Infrared Spectroscopy (NIRS) sebagai metode baru untuk prediksi kualitas madu secara cepat dan non destruktif (Agus et al, 2017).

II. METODOLOGI

Tempat dan waktu penelitian

      Penelitian dilakukan di laboratorium NIR, Gedung C ruangan NIR,Fakultas sains matematika, UKSW. Penggunaan NIR bertujuan untuk  mengambilan data dari sampel melalui spectra dari masing masing sampel. Penelitian ini merupakan penelitian  open project dari matakuliah Fisika Eksperimen II pada semester ganjil 2018/2019. Penelitian dilakukan pada hari Kamis tanggal 25 October pukul 09:00  WIB dengan durasi selama 45 menit untuk tiga  sampel.

Bahan dan dan alat

      Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah yang pertama madu bermerek madu TJ sachet yang diproduksi oleh PT. Trenso Jaya, yang kedua madu bermerek Madurasa sachet yang diproduksi oleh PT.Madurasa unggulan Nusantara, dan yang ketiga Madu Murni asal Poso dan proses pengambilannya di alam sekitar hutan didaerah Poso, penggunaan madu murni sebagai acuan dan perbandingan terhadap kedua madu lainnya.

Gambar 2. Jenis madu

Dalam penelitian ini tidak terlepas dari NIR sebagai alat utama dalam memperoleh spectra dari madu dengan menggunakan cawan petri sebagai tempat pelentakan cairan madu selama proses scanning dengan metode transrefleksi. Selain itu, hal ini juga dilakukan untuk menguji apakah instrumen atau metode NIR mampu membedakan jenis madu tersebutSpektra madu diambil dengan menggunakan Near Infrared Spektrometer, dengan wavenumber sebesar 1000-2500 nm atau 4000-10000 cm^-1.

 

Metode pengambilan sampel

      Spectral madu diambil menggunanakan sebuah sebuah spektometer secara lengkap dengan sumber cahaya (light sources) dari lampu tungsten halogen, fiber optics dan komputer. Metode pengambilan spectral dilakukan dengan memasukkan masing masing sampel kedalam cawan petri, seperti pada gambar 2 dibawah ini.

 

 

 

Analisis Data

            Spectra madu bacaan NIR diolah menggunakan aplikasi Matlab R2013a dan menunjukkan grafik Transrefleksi terhadap bilangan gelombang. Hasil bacaan NIR menunjukkan bahwa grafik masih banyak noise sehingga di lakukan proses smoothing untuk meredam noise pada grafik. Setelah mendapatkan grafik spectra transrefleksi yang halus selanjutnya yaitu mencari absorbansi beserta turunan keduanya spectra madu. Analisis factor perbedaan spectrum yaitu dengan menganalisis turunan kedua dari absorbansi.

 

III.      hasil dan pembahasan

Indentifikasi transreflect spektra madu diplotkan menggunakan program Matlab yang menghasilkan bentuk spektra seperti yang ditunjukkan gambar 3 sebagai berikut

 

Gambar 3 menunjukkan spectrum dari masing masing sampel, perbedaan antar spectrum belum jelas kelihatan, oleh karena itu perlu diperjelas dengan turunan kedua spectrum tersebut seperti pada gambar 5. Dengan membuat turunan kedua tampilan dari reflektansi spectrum dapat ditingkatkan sehingga mempermudah analisis grafik. Disisi lain keberadaan turunan pertama sangat bermanfaat untuk melihat posisi puncak dan lembah. Sedangkan turunan kedua dibutuhkan dalam menentukan posisi puncak spectrum dan menghilangkan baseline spectra.

Spectra madu pada awalnya menunjukkan banyak noise sehingga dilakukan smoothing untuk mempermudah dalam menganalisis factor pembeda madu murni dan madu sachet.Setelah grafik spectra telah di Smoothing selanjutnya  mencari nilai absorbansi dari spectra tersebut menggunakan persamaan :

ABS=-log10(X)

Dimana X merupakan spectra dari madu, sehingga diperoleh grafik absorbansi seperti pada gambar 4

 

Setelah mendapatkan grafik absorbansi dari spectra madu selanjutnya yaitu mencari turunan kedua dari absorbansi guna mempermudah dalam mengidentifikasi factor pembeda dari spectra madu murni dan madu sachet dengan mencari grafik turunan kedua (second derivative) sesuai dengan gambar 5 dibawah ini.

 

Dari hasil grafik turunan kedua absorbansi dari spectrum madu dapat dianalisis peregangan ikatan pada bilangan gelombang tertentu yaitu peregangan ikatan gula (C-H, O-H) yaitu pada bilangan gelombang 8500-9000 cm^-1

Analisis data dilakukan pada daerah spectrum 8500-9000 cm^-1. Daerah ini menarik untuk dianalisis karena pola yang terbentuk sangat teratur, terlihat dari puncak dan lembahnya. Pada daerah ini terjadi kenaikan puncak yang signifikan dan kedalaman lembah yang signifikan pula yang secara secara sistematis. Pada daerah ini puncak dan lembah yang terbentuk lebih tinggi dari puncak dan lembah pada daerah lainnya seperti ditujukkan pada gambar 5. Tampak bahwa semakin tinggi serapan semakin tinggi konsentrasi glukosa atau ikatan H-C.

Sesuai tabel I. ditunjukkan bahwa pada daerah bilangan gelombang 8500-9000 cm^-1 terjadi peregangan ikatan C-H yang berkaitan dengan ikatan glukosa dalam madu. dari ketiga sampel menunjukkan perbedaan puncak tiap spektra madu, sehingga dapat ditentukan puncak absorbansi sebagai fungsi konsentrasi glukosa.

 

Setelah diketahui bahwa puncak Absorbansi sebagai konsentrasi dapat di tentukan bahwa madu yang memiliki konsentrasi glukosa paling tinggi yaitu madu TJ, kemudian madurasa  dan madu murni. Dapat dipastikan bahwa perbedaan konsentrasi glukosa lebih banyak pada madu sachet (madu TJ, madurasa) dibandingkan dengan madu murni. Hal ini dipengaruhi oleh penambahan glukosa buatan terhadap madu sachet oleh perusahan yang membuatnya. Semakin banyak kadar glukosa pada madu sachet akan mengakibatkan penurunan kualitas terhadap madu tersebut.

 

IV.       KESIMPULAN

Berdasakan Hasil analisa data dan pembahasan dapat disimpulkan bahwa NIR Spectrometer dapat digunakan untuk mengindentifikasi konsentrasi kadar glukosa dalam madu. Spectra kandungan glukosa dalam madu dapat diamati dari turunan kedua spectra pada bilangan gelombang 8500-9000 cm^-1. Spectra hasil analisis dapat dijadikan sebagai acuan dalam prediksi kandungan glukosa dari berbagai jenis madu. 

 

V.      Daftar Pustaka

[1] Diding S. 2007, Penentuan keasamaan buah nenas varietas cayenne secaraa tidak merusak menggunakan short wavelength Near Infrared (SW-NIR) spectroscopy. Jurnal Teknologi dan Industri Hasil Pertanian Volume 12, Lampung.

[2] International Tea Committee, 2015, World Tea Production & Consumption, The United Kingdom.

[3] Giner Maslebu, Andreas Setiawan, Jubhar. Chr Mangumblude, Ferdy S. Rondonuwu, 2016, Indentifikasi kandungan anion nitrat dalm sampel air menggunakan near infrared spektroskopi. Universitas Kristen Satya Wacana : Jawa tengah.

[4] Diding Suhandy, Rofandy Hartanto, Sulusi Prabawati,Yulianingsih, Yatmin, Penggunaan Near Infrared Spectroscopy pada penentuan kandungan terlarut buah manga Indramayu secara tidak merusak. 2008. Jurusan teknik, Universitas Lampung.

[5] Kornelius Upa Rodo, Ferdy S. Rondonuwu, Wahyu H. Kristiyanto,.2010, Pengukuran    Konsentrasi Alkohol dalam Air Menggunakan Sperktroskopi NIR. Universitas Kristen Satya Wacana. Salatiga : Jawa Tengah