View
6
Download
1
Category
Preview:
Citation preview
REVISI
PROPOSAL
PENELITIAN HIGH IMPACT
DANA ITS TAHUN 2020
PENGEMBANGAN SENSOR KEPEDASAN BERBASIS MATERIAL KARBON
Tim Peneliti:
Prof. Dr. rer. nat. Fredy Kurniawan, S.Si, M.Si (Kimia/FSAD/ITS)
Dr. Hendro Juwono, M.Si. (Kimia/FSAD/ITS)
Dra. Harmami, MS. (Kimia/FSAD/ITS)
DIREKTORAT RISET DAN PENGABDIAN KEPADA MASYARAKAT
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER
SURABAYA
2020
ii
DAFTAR ISI
DAFTAR ISI .............................................................................................................................. ii
DAFTAR TABEL .................................................................................................................... iii
DAFTAR GAMBAR ................................................................................................................ iv
DAFTAR LAMPIRAN .............................................................................................................. v
BAB 1. RINGKASAN .............................................................................................................. 1
BAB 2. LATAR BELAKANG ................................................................................................. 2
BAB 3. TINJAUAN PUSTAKA .............................................................................................. 4
3.1 Cabai (Capsicum sp.) ....................................................................................... 4
3.2 Kapsaisin .......................................................................................................... 4
3.3 Perkembangan metode analisa kepedasan........................................................ 5
3.4 Roadmap penelitian .......................................................................................... 8
BAB 4. METODE ..................................................................................................................... 9
BAB 5. JADWAL DAN RANCANGAN ANGGARAN BIAYA ......................................... 11
5.1 Jadwal Kegiatan ............................................................................................. 11
5.2 Rancangan Anggaran Biaya ........................................................................... 12
BAB 6. DAFTAR PUSTAKA ................................................................................................ 14
BAB 7. LAMPIRAN .............................................................................................................. 17
iii
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1. Skala Scoville berbagai jenis cabai [13]. .................................................................. 5
Tabel 3.2. Berbagai sensor elektrokimia berbasis material karbon untuk analisa tingkat
kepedasan cabai. ........................................................................................................................ 6
Tabel 4.1. Pembagian tugas tim peneliti .................................................................................. 10
iv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 3.1 (a). Buah cabai utuh, (b). dipotong melintang, dan (c). sketsa bagian dalam yang
terdiri dari daging bawah, daging atas, biji dan Plasenta [16]. .................................................. 4
Gambar 3.2 Stuktur senyawa kapsaisin. .................................................................................... 5
Gambar 4.1. Diagram alir penelitian.......................................................................................... 9
v
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1. Biodata Tim Peneliti ............................................................................................ 17
1
BAB 1.
RINGKASAN
Cabai (Capsicum annuum spp.), merupakan salah satu jenis buah komersial yang
memiliki nilai ekonomis tinggi dan telah dibudidayakan sejak lama di Indonesia. Harga cabai
di pasaran yang sangat fluktuatif, seringkali mempengaruhi minat petani untuk
membudidayakannya. Naik turunnya harga ini sebenarnya dapat disiasati dengan menjual
cabai sebagai bahan sediaan farmasi. Namun, untuk tujuan tersebut diperlukan kualitas cabai
yang sesuai. Kualitas cabai sering kali ditunjukkan oleh besarnya kandungan kapsaisin.
Analisis kapsaisin yang sudah dilakukan pada saat ini adalah menggunakan cara
organoleptik dengan merasakan bijinya. Walaupun metode ini cepat dan murah, namun dapat
meninggalkan rasa sakit bagi perasa. Hasil analisa ini digolongkan dalam unit Scoville yang
digunakan untuk mengukur rasa pedas pada cabai. Scoville Test merupakan tes yang dilakukan
melalui pendekatan secara sistematik. Berdasarkan hal tersebut, diperlukan suatu metode
analisa yang cepat dan mudah untuk mendeteksi tingkat kepedasan cabai. Penelitian
pendahuluan kami telah berhasil membuat sensor kepedasan yang berbasis elektroda emas
termodifikasi poliamida dan emas nanopartikel. Sensor ini mampu menggantikan indra perasa
manusia untuk mengukur rasa pedas pada cabai. Namun, pembuatan sensor tersebut masih
mengandalkan bahan impor yang saat ini sudah tidak diproduksi lagi yaitu poliamida.
Sehingga, pada penelitian ini kami mengajukan pengembangan sensor kepedasan tersebut
menggunakan sensor berbasis material karbon. Material karbon dapat digunakan sebagai
alternatif karena murah dan mudah diperoleh. Pengembangan sensor kepedasan pada cabai ini
diharapkan dapat berperan untuk memberikan informasi kepada petani tentang kualitas cabai
yang diinginkan. Dengan demikian petani akan lebih mengerti cabai jenis mana yang lebih
sesuai untuk pasar yang diinginkan, sehingga diharapkan dapat menstabilkan harga cabai.
2
BAB 2.
LATAR BELAKANG
Tanaman cabai (Capsicum annuum spp.), merupakan salah satu jenis buah komersial
yang memiliki nilai ekonomis yang tinggi dan telah dibudidayakan sejak lama di Indonesia [1–
5]. Pada tahun 2019, produksi cabai mencapai 1,27 juta ton dan ditargetkan mencapai 1,35 juta
ton pada tahun ini. Pemerintah menargetkan peningkatan tujuh persen per tahunnya sehingga
profuksi cabai pada tahun 2024 diharapkan mencapai 1,77 juta ton. Komoditas cabai yang
dikonsumsi di Indonesia adalah cabai besar, cabai keriting dan cabai rawit. Produk yang
dipasarkan dapat berupa cabai merah dan cabai hijau [6,7]. Selain untuk memenuhi kebutuhan
rumah tangga sehari-hari, cabai banyak digunakan sebagai bahan baku industri pangan dan
farmasi. Harga cabai dalam pasaran sangat fluktuatif, seringkali hal ini mempengaruhi minat
petani untuk membudidayakan cabai. Naik turunnya harga ini sebenarnya dapat disiasati
dengan menjual cabai sebagai bahan sediaan farmasi [6]. Namun untuk tujuan tersebut
diperlukan kualitas cabai yang sesuai.
Kapsaisin (8-metil–N–vanilil–6-nonenamida) merupakan komponen aktif cabai yang
menghasilkan panas dalam cabai dan sering kita merasakannya sebagai rasa pedas [4,8,9].
Kapsaisin bersifat iritan terhadap mamalia termasuk manusia, dan menimbulkan rasa terbakar
dan panas pada jaringan manapun yang tersentuh. Kapsaisin dan senyawa-senyawa lain yang
terkait strukturnya disebut dengan kapsaisinoid, dan diproduksi sebagai metabolit sekunder
dari cabai [1]. Tingkatan rasa panas suatu cabai bergantung pada dua faktor yaitu genetika
tumbuhan dan lingkungan pertumbuhan, yang meliputi kondisi lingkungan, jumlah air, dan
tingkat suhu tempat pertumbuhan [10–12]. Kapsaisin memiliki nilai ekonomis yang tinggi pada
bidang farmasi, yaitu sebagai obat oles untuk membantu menghilangkan rasa sakit atau nyeri
akibat penyakit saraf, nyeri pada otot persendian, akibat radang, sakit punggung ringan, serta
otot tegang dan keseleo.
Analisis kapsaisin yang sudah dilakukan pada saat ini adalah menggunakan cara
organoleptik dengan merasakan bijinya [13]. Walaupun metode ini cepat dan murah, namun
dapat meninggalkan rasa sakit bagi perasa. Hasil analisa ini digolongkan dalam skala Scoville.
Skala Scoville digunakan untuk mengukur rasa pedas pada cabe. Sebuah skala angka yang
dibuat berdasarkan rasa pedas pada cabai. Scoville Test merupakan tes yang dilakukan melalui
pendekatan secara sistematik. Tes ini pertama kali dilakukan dalam laboratorium untuk
pengukuran panas dalam cabai. Sampel dilarutkan dalam waktu lama hingga panas tidak dapat
terdeteksi lagi oleh perasa. Metode yang lebih akurat untuk mengukur tingkat kepedasan cabai
adalah High Performance Liquid Chromatography (HPLC) [14,15]. Pada prosedur ini, biji
cabai dikeringkan, kemudian direndam. Selanjutnya, zat kimia yang bereaksi terhadap panas
diekstrak, dan hasil ekstrak diinjeksikan dalam alat HPLC untuk dianalisa. Metode ini
mengidentifikasi senyawa-senyawa yang menyumbangkan panas. Senyawa-senyawa ini
kemudian diformulasikan secara matematis sesuai besarnya kapasitas relatif senyawa tersebut
menyumbangkan rasa panas. Metode ini tidak lagi dihitung menggunakan satuan Scoville
tetapi dalam satuan kekuatan ASTA (American Spice Trade Association). Satu ppm sebanding
dengan 15 satuan Scoville. Konversi ini adalah pendekatan seorang ahli dalam rasa “panas”
Donna R. Tainter dan Anthony T. Grenis mengatakan bahwa terdapat konsensus bahwa skala
ASTA 20-40% lebih rendah dari nilai Scoville.
Penelitian dengan metoda HPLC pada berbagai macam detektor yang telah digunakan
adalah fluoresen, UV dan elektrokimia. Analisis menggunakan detektor elektrokimia
menunjukkan 35 kali lebih sensitif dibandingkan dengan menggunakan detektor UV [16]. Hasil
ini juga menunjukkan bahwa mengunakan detektor elekrokimia diperoleh hasil linear untuk
konsentrasi sampai 100 ppm [9,15,17]. Berdasarkan data tersebut maka dapat ditarik
kesimpulan bahwa deteksi menggunakan metode elektrokimia lebih sesuai untuk digunakan.
3
Metode penentuan total panas ini lebih akurat karena menunjukkan kadar sebaik kapsaisinoid.
Namun teknik ini juga memiliki kelemahan dalam hal peralatan dan biaya penelitian yang
cukup mahal, dan waktu analisis yang relatif lama.
Perkembangan dalam bidang nanoteknologi akhir-akhir ini membuat terobosan pada
analisis kapsaisin. Elektroda yang menggunakan karbon nanotube sebagai elektroda pertama
yang digunakan untuk analisis kapsaisin, tanpa harus menggunakan proses separasi terlebih
dahulu. Penelitian analisa kapsaisin menggunakan teknik elektrokimia sangatlah minim, salah
satu elektroda yang pernah digunakan untuk menganalisa kapsaisin adalah elektroda berbasis
karbon nanotube. Karbon nanotube telah dipergunakan sebagai sensor kapsaisin secara
elektrokimia pada tahun 2008 [18]. Pada penelitian pendahuluan kami, emas nanopartikel juga
merupakan bahan sensor yang bekerja melalui interaksi non spesifik seperti karbon
nanopartikel [3,19,20]. Penggunaan elektroda yang berbasis emas nanopartikel telah
diujicobakan pada beberapa senyawa seperti gula [20] dan sukrosa [21]. Selain aktifitas yang
non spesifik ini, emas nanopartikel dapat dimodifikasi agar dapat digunakan sebagai sensor
yang selektif terhadap senyawa yang lebih kompleks. Pada penelitian pendahuluan, kami telah
membuat sensor emas termodifikasi poliamida dan emas nanopartikel untuk mengukur tingkat
kepedasan cabai merah [3,4]. Hasil penelitian menunjukkan data yang spesifik terhadap tingkat
kepedasan cabai merah. Data arus yang diperoleh dari pengujian secara elektrokimia dapat
dikonversi dengan baik ke skala Scoville. Namun, modifikasi sensor ini masih memerlukan
bahan impor yang saat ini sudah tidak diproduksi lagi, yaitu poliamida. Oleh karena itu, pada
penelitian ini akan kami kembangkan hasil riset sebelumnya untuk mengkombinasikan emas
nanopartikel dengan sensor berbasis material karbon.
Pembuatan elektroda berbasis material karbon yang termodifikasi emas nanopartikel
akan digunakan untuk analisa kadar kapsaisin yang sebanding dengan tingkat kepedasan
sampel cabai dengan menggunakan teknik elektrokimia. Teknik elektrokimia menawarkan
beberapa keuntungan yaitu (1) pengukuran yang lebih presisi dan obyektifitas yang lebih baik
daripada subyektifitas dari metode Scoville, (2) alat yang lebih murah, (3) waktu analisa yang
lebih cepat, (4) cara operasinya yang relatif lebih mudah jika dibandingkan dengan metode
HPLC, dan (5) memungkinkan untuk miniaturisasi instrumen sehingga dapat dilakukan secara
massal dan langsung di lapangan.
4
BAB 3.
TINJAUAN PUSTAKA
3.1 Cabai (Capsicum sp.)
Cabai (Capsicum sp.) termasuk famili Solanaceae. Tanaman ini berasal dari Amerika
Selatan tepatnya Meksiko dan sekarang telah tersebar dan tumbuh subur di berbagai belahan
dunia tak terkecuali Indonesia [5]. Taksonomi tanaman cabai diklasifikasikan sebagai berikut:
Kingdom : Plantae
Sub Kingdom : Tracheobionta
Filum : Spermatophyta
Divisi : Magnoliophyta
Kelas : Magnoliopsida
Sub Kelas : Asteridae
Ordo : Solanales
Famili : Solanacea
Genus : Capsicum
Cabai besar mengandung sekitar 12% protein, 17% lemak, 57% karbohidrat dan 25%
serat. Selain itu, cabai merah juga kaya akan vitamin A dan mineral lainnya. Senyawa khas
dari cabai merah yang membuat tanaman ini memiliki rasa pedas adalah capsaicin (terkandung
sekitar 69%). Cabai merah besar terdiri dari beberapa bagian yaitu tangkai, buah, plasenta dan
biji. Bagian buah adalah bagian yang paling digunakan untuk menambahkan rasa pedas dan
memberikan warna merah alami untuk makanan. Rasa pedas ini berasal dari capsaicin yang
terkandung dalam buah cabai merah tersebut. Sedangkan, tangkai, plasenta dan bijinya dibuang
begitu saja, padahal dalam biji cabai merah juga terkandung banyak senyawa capsaisin dan
turunannya yang menyebabkan rasa pedas dan rasa panas [1,22].
Anatomi dari buah cabai dapat dilihat pada Gambar 3.1 berikut:
Gambar 3.1 (a). Buah cabai utuh, (b). dipotong melintang, dan (c). sketsa bagian dalam yang
terdiri dari daging bawah, daging atas, biji dan Plasenta [16].
3.2 Kapsaisin
Kapsaisin (8-metil–N–vanilil–6-nonenamida, Gambar 3.2) merupakan komponen aktif
utama yang menghasilkan panas dalam cabai [1,8,15,23,24]. Senyawa ini merupakan hasil dari
metabolit sekunder yang diproduksi sebagai pengusir herbivora dan jamur tertentu. Selain
kapsaisin, terdapat pula senyawa lain yang memiliki kemiripan struktur dan merupakan
senyawa aktif yang dikandung dari tanaman cabai yang disebut kapsaisinoid. Senyawa ini
meliputi dihidrokapsaisin, norkapsaisin, nordihidrokapsaisin, homodihidrokapsaisin,
homokapsaisin, nonivamide [11,16,23,25]. Kapsaisin yang tersimpan dalam cabe dapat
membantu pencernaan, menstimulus tubuh dalam proses berkeringat untuk mengurangi
demam, melawan infeksi, dan merangsang fungsi ginjal, paru-paru, perut, dan hati.
5
Gambar 3.2 Stuktur senyawa kapsaisin.
3.3 Perkembangan metode analisa kepedasan
Skala Scoville merupakan sebuah skala yang dibuat berdasarkan rasa pedas pada cabai.
Skala Scoville digunakan untuk mengukur rasa pedas pada cabai. Wilbur Scoville, orang
pertama yang mengembangkan tes organoleptik Scoville pada tahun 1912 [13]. Metode yang
digunakan adalah dengan mencampurkan sejumlah ekstrak cabai yang dilarutkan dalam
alkohol dan diencerkan dalam air gula, sehingga 'pedasnya' tidak lagi dapat dideteksi oleh
sebuah panel penguji. Sekelompok penguji diperkenankan mencicipi beraneka ragam
konsentrasi cabai sampai mereka berhenti karena kepedasan. Sebagai pembanding adalah
bubuk kapsaisin murni yang menghasilkan 15-16 juta Scoville Heat Unit (SHU). Cabai manis
yang tidak mengandung kapsaisin sama sekali, pada skala Scoville nilainya nol. Artinya rasa
pedas tidak ditemukan bahkan ketika cairan tersebut belum dicampurkan. Sebaliknya cabai
yang pedas, seperti Cabai Habanero, mempunyai peringkat 350.000 SHU. Hal ini
menunjukkan bahwa ekstraknya harus dicampurkan 350.000 kali lipat sebelum kapsaisin di
dalamnya tidak terasa lagi. Cabai paling pedas di dunia adalah Cabai Naga dari Dorset, pesisir
barat daya Inggris. Cabai ini diuji dan hasilnya dapat membakar langit-langit mulut dengan
angka 923.000 SHU. Tabel 3.1 merupakan Skala Scoville yang menunjukkan tingkat rasa
pedas dari berbagai macam jenis cabai di dunia.
Tabel 3.1. Skala Scoville berbagai jenis cabai [13].
Skala Scoville Jenis cabe
15.000.000 – 16.000.000 Kapsaisin murni
8.600.000 – 9.100.000 Berbagai macam kapsaisinoid (contoh homokapsaisin,
homodihidrokapsaisin, nordihidrokapsaisin)
2.000.000 – 5.300.000 Standar U.S. semprotan cabai, FN 303 amunisi yang
bersifat iritan
855.500 – 1.050.000 Naga Jolokia
350.000 - 580.000 Red Savina Habanero
100.000 – 350.000 Cabai Habanero, Cabai Scotch Bonnet, Cabai Datil,
Rocoto, Cabai Jamaica, African Birdseye
50.000 – 100.000 Cabai Thailand, Cabai Malagueta, Cabai Chiltepin,
Cabai Pequin
30.000 – 50.000 Cabai Cayenne , Cabai Ají , Cabai Tabasco, beberapa
Cabai Chipotle
10.000 - 23.000 Serrano Pepper
2.500 – 8.000 Cabai Jalapeño, Cabai Guajillo, Cabai Varietas Anhaim
- New Mexican, Paprika (Cabai Lilin Hungari)
500 – 2.500 Cabai Anaheim, Cabai Poblano, Cabai Rocotillo
100 – 500 Pimento, Pepperoncini
0 Tidak panas, Cabai Lonceng
6
Metode yang lebih akurat untuk mengukur panas cabai adalah High Performance Liquid
Chromatography (HPLC) [14,26]. Pada prosedur ini, biji cabai dikeringkan, kemudian
direndam. Selanjutnya, zat kimia yang bereaksi terhadap panas diekstrak, dan hasil ekstrak
diinjeksikan dalam alat HPLC untuk dianalisa. Metode ini mengidentifikasi senyawa-senyawa
yang menyumbangkan panas. Senyawa-senyawa ini kemudian diformulasikan secara
matematis sesuai besarnya kapasitas relatif senyawa tersebut menyumbangkan rasa panas.
Metode ini tidak lagi dihitung menggunakan satuan Scoville melainkan dalam satuan kekuatan
ASTA (American Spice Trade Association). Satu ppm sebanding dengan 15 satuan Scoville.
Konversi ini adalah pendekatan seorang ahli dalam rasa “panas” yang bernama Donna R.
Tainter dan Anthony T. Grenis mengatakan bahwa terdapat konsensus bahwa skala ASTA 20-
40% lebih rendah dari nilai Scoville [16]. Analisa menggunakan metode HPLC relatif lebih
mahal dan membutuhkan preparasi sampel yang rumit. Selain itu, metode ini juga memerlukan
waktu untuk pengujian dan pembacaan data sehingga tidak dapat langsung diperoleh hasilnya.
Tabel 3.2. Berbagai sensor elektrokimia berbasis material karbon untuk analisa tingkat
kepedasan cabai.
Sensor
elektrokimia
Metode
analisa
Limit
deteksi Linear range
Skala
Scoville Referensi
Graphene-
titania-nafion
composite film
CV 8,6 nM 0,03-10 μM - [28]
Graphene-
titania-nafion
modified
electrode
CV 3,17x10-9 M 3x10-8 M sampai
1x10-5 M
- [24]
Unmodified
screen-printed
carbon electrode
DPV 0,05 μmol/L 0,16-16,37
μmol/L
- [27]
Ag/Ag2O
nanopartikel/RG
O modified
screen-printed
electrode
AdsSV 0,40 μM 1-60 μM - [30]
Carbon paste
electrode
modified
mesoporous
silica
CV 0,02 μmol/L 0,04-0,4 μmol/L - [31]
Glassy carbon
electrode
modified
SWCNT/CeO2
DPV 28 nM 0,1-7,5 μM - [29]
Disposable
pencil graphite
AdsSV 3,7x10-9 M - - [32]
Perkembangan terkini adalah analisa kepedasan cabai dengan menggunakan sensor
elektrokimia [16,18,27–29]. Metode elektrokimia menawarkan analisis yang lebih cepat,
mudah dan tidak memerlukan preparasi sampel yang rumit. Adanya fakta bahwa kapsaisin
sebagai senyawa aktif yang dapat mengalami reaksi reduksi dan oksidasi (redoks)
menunjukkan bahwa kapsaisin sangat mungkin dianalisa dengan metode elektrokimia [18].
7
Reaksi redoks tersebut akan direspon oleh sensor elektrokimia dan terbaca sebagai kenaikan
atau penurunan arus. Respon arus yang dihasilkan oleh sensor sebanding dengan konsentrasi
kapsaisin yang diuji. Konsentrasi kapsaisin tersebut berhubungan langsung dengan tingkat
kepedasan suatu sampel cabai yang diuji. Salah satu sensor elektrokimia yang telah dibuat
untuk mendeteksi tingkat kepedasan cabai berbasis karbon nanotube [18]. Kachoosangi et al.
membuat elektroda multiwalled carbon nanotube modified basal plane pyrolytic graphite
(MWCNT-BPPGE) yang dapat menuji kadar kapsaisin dengan limit deteksi sebesar 0,31 μM
dengan metode adsorptive stripping voltammetry (AdsSV). Berdasarkan penelitian ini, tim
kami melakukan modifikasi elektroda lainnya yaitu emas dengan modifikasi poliamida dan
emas nanopartikel [3]. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa sensor emas termodifikasi
poliamida/emas nanopartikel dapat mendeteksi kapsaisin dalam cabai merah dengan limit
deteksi 10 μM dengan metode voltametri siklik.
Pengembangan lebih lanjut juga telah kami lakukan pada tahun 2011, dimana
membandingkan kadar kapsaisin dari hasil ekstraksi dengan kapsaisin standar [4]. Hasil yang
baik diperoleh dengan nilai limit deteksi elektroda emas termodifikasi poliamida/emas
nanopartikel sebesar 3,35 μM dan sensitivitas sensor sebesar 0,038 μA.μM-1mm-2. Namun,
pengembangan sensor ini berhenti karena adanya bahan modifikan yaitu poliamida yang impor
dan tidak diperjualbelikan lagi saat ini. Oleh karena itu, pada penelitian ini akan dikembangkan
kembali sensor kepedasan berbasis material karbon dan emas nanopartikel. Adapun rangkuman
sensor elektrokimia berbasis karbon yang telah digunakan untuk analisa kapsaisin dapat dilihat
pada Tabel 3.2.
8
3.4 Roadmap penelitian
9
BAB 4.
METODE
Penelitian dimulai dengan membuat sensor elektrokimia berbasis material karbon dengan dan
tanpa modifikasi emas nanopartikel. Sensor elektrokimia yang dibuat akan dikarakterisasi
dengan SEM, TEM, XRD dan raman. Kinerja sensor juga akan dilakukan karakterisasi di
larutan standar K3FeCN6 sebelum dilakukan pengujian ke sampel kapsaisin. Selanjutnya,
kapsaisin akan diekstraksi dari 3 sampel cabai berbeda yaitu cabai besar, cabai rawit dan cabai
keriting. Kapsaisin hasil ekstraksi akan dianalisa tingkat kepedasannya dengan menggunakan
sensor elektrokimia berbasis material karbon dengan dan tanpa modifikasi emas nanopartikel.
Hasil perbandingan akan dilakukan dengan menganalisa kapsaisin standar. Sensititas,
repitabilitas dan reprodusibilitas dari sensor elektrokimia berbasis material karbon juga akan
dilakukan pengujian. Seluruh data akan diolah dan dikonversi ke dalam satuan Scoville.
Adapun diagram alir penelitian ini ditunjukkan pada Gambar 4.1. Pembagian tugas masing-
masing anggota tim peneliti ditunjukkan pada Tabel 4.1.
Gambar 4.1. Diagram alir penelitian
10
Tabel 4.1. Pembagian tugas tim peneliti
No Nama Asal
Institusi
Posisi di
Tim
Peneliti
Peran/Tanggung jawab
1
Prof. Dr.rer.nat.
Fredy Kurniawan,
M.Si.
Institut
Teknologi
Sepuluh
Nopember
Ketua
peneliti
Peneliti utama melakukan studi literatur,
merancang kegiatan penelitian,
mengkoordinasi kegiatan, memonitor
aktivitas, analisis data, diskusi hasil,
menyimpulkan hasil, menulis publikasi
internasional
2 Dr. Hendro
Juwono, M.Si.
Institut
Teknologi
Sepuluh
Nopember
Anggota 1
Anggota 1 membantu terlaksananya
aktivitas penelitian, dokumentasi,
analisis data, diskusi hasil,
menyimpulkan hasil, menulis publikasi
internasional serta membuat laporan
keuangan
3 Dra. Harmami,
MS.
Institut
Teknologi
Sepuluh
Nopember
Anggota 2
Anggota 2 membantu terlaksananya
aktivitas penelitian, dokumentasi,
analisis data, diskusi hasil,
menyimpulkan hasil, menulis publikasi
internasional serta membuat laporan
keuangan
11
BAB 5.
JADWAL DAN RANCANGAN ANGGARAN BIAYA
5.1 Jadwal Kegiatan
No Jenis Kegiatan Tahun ke-1
1 2 3 4 5 6 7 8
1 Studi literatur
2 Persiapan alat dan bahan
3 Fabrikasi sensor elektrokimia berbasis
material karbon dengan dan tanpa
modifikasi emas nanopartikel
4 Karakterisasi sensor
5 Ekstraksi kapsaisin dari 3 jenis cabai
6 Analisa kapsaisin hasil ekstraksi dengan
sensor elektrokimia berbasis material
karbon
7 Analisa kapsaisin hasil ekstraksi dengan
sensor elektrokimia berbasis material
karbon dengan modifikasi emas
nanopartikel
8
Analisa kapsaisin standar dengan sensor
elektrokimia berbasis material karbon tanpa
dan dengan modifikasi emas nanopartikel
9 Pengolahan data
10 Publikasi jurnal internasional
11 Pembuatan laporan kemajuan dan/atau
laporan akhir
12
5.2 Rancangan Anggaran Biaya
RENCANA ANGGARAN BIAYA (RAB)
PENELITIAN HIGH IMPACT
TAHUN ANGGARAN 2020
Judul Kegiatan : Pengembangan sensor kepedasan berbasis
material karbon
Skema Pendanaan : Penelitian High Impact
Ketua Kegiatan : Prof. Dr.rer.nat. Fredy Kurniawan, M.Si.
NIP : 197404281998021001
Perguruan Tinggi : Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Departemen : Kimia
Fakultas : Sains dan Analitika Data
Total dana yang diajukan : Rp. 70,000,000.00
1. Bahan Habis
Item Bahan Volume Satuan Harga Satuan
Total (Rp) (Rp)
Cabai besar 3 kg 40,000 120,000
Cabai rawit 3 kg 26,000 78,000
Cabai keriting 3 kg 38,000 114,000
Capsaisin standar 10 mg 1 paket 2,300,000 2,300,000
Etanol pa 2,5 liter 2 paket 900,000 1,800,000
SPCE 1 paket 6,500,000 6,500,000
Kalium ferisianida 50 gram 1 paket 135,000 135,000
NaCl 2 paket 875,000 1,750,000
Emas 1 gram 1 paket 675,000 675,000
Na-sitrat 1 paket 1,457,000 1,457,000
Aqua DM 50 liter 20,000 1,000,000
ATK 1 set 621,000 621,000
Proofing bahasa untuk publikasi 1 paket 1,500,000 1,500,000
Jurnal internasional 1 paper 25,000,000 25,000,000
Laporan 2 paket 250,000 500,000
Sub Total (Rp) 43,550,000
2. Peralatan Penunjang
Item Barang Volume Satuan Harga Satuan
Total (Rp) (Rp)
analisa XRD 3 paket 600,000 1,800,000
analisa komposisi 3 paket 750,000 2,250,000
analisa raman 3 paket 3,000,000 9,000,000
analisa TEM 3 paket 2,000,000 6,000,000
analisa SEM 3 paket 800,000 2,400,000
13
Sub Total (Rp) 21,450,000
3. Perjalanan
Item Perjalanan Volume Satuan Biaya Satuan
Total (Rp) (Rp)
perjalanan lokal surabaya untuk analisa 10 kali 100,000 1,000,000
perjalanan ke bandung untuk analisa
raman 2 kali 2,000,000 4,000,000
Sub Total (Rp) 5,000,000
4. Honorarium
Item Honor Volume Satuan Honor/Jam
Total (Rp) (Rp)
- 0 - 0 0
Sub Total (Rp) 0
5. Lain - lain
Item Lain - lain Volume Satuan Harga/kg
Total (Rp) (Rp)
- 0 - 0 0
Sub Total (Rp) 0
Total Keseluruhan (Rp) 70,000,000
14
BAB 6.
DAFTAR PUSTAKA
[1] M. Attokaran, Natural Food Flavors and Colorants, Second Edition, John Wiley & Sons
Ltd, 2017. https://onlinelibrary.wiley.com/doi/book/10.1002/9781119114796.
[2] R. Mohammad, M. Ahmad, L.Y. Heng, Chilli hotness determination based on optical
capsaicin biosensor using stacked immobilisation technique, Sens. Actuators B Chem.
190 (2014) 593–600. https://doi.org/10.1016/j.snb.2013.09.023.
[3] L.A. Widyanti, Pembuatan sensor elektrokimia berbasis emas nanopartikel untuk
kuantitasi rasa pedas secara voltametri siklis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember,
2010.
[4] I.J. Fitriyah, Studi tingkat kepedasan capsaicinoid dari biji Capsicum annuum dalam
ekstrak etanol menggunakan metode voltametri siklik, Institut Teknologi Sepuluh
Nopember, 2011. http://digilib.its.ac.id/ITS-Master-3100011043933/15717.
[5] D.G. Barceloux, Pepper and Capsaicin (Capsicum and Piper Species), Dis. Mon. 55
(2009) 380–390. https://doi.org/10.1016/j.disamonth.2009.03.008.
[6] Pusat Pengkajian Perdagangan Dalam Negeri, Analisis perkembangan harga bahan
pangan pokok di pasar domestik dan internasional, Badan Pengkajian dan Pengembangan
Perdagangan Kementerian Perdagangan Republik Indonesia, 2019.
[7] D. Indarti, L. Nuryati, B. Waryanto, R. Widaningsih, Outlook komoditas pertanian sub
sektor hortikultura - cabai merah, Pusat Data dan Sistem Informasi Pertanian Sekretariat
Jenderal Kementerian Pertanian, 2016.
[8] M. Usman, M. Rafii, M. Ismail, M. Malek, M. Latif, Capsaicin and Dihydrocapsaicin
Determination in Chili Pepper Genotypes Using Ultra-Fast Liquid Chromatography,
Molecules. 19 (2014) 6474–6488. https://doi.org/10.3390/molecules19056474.
[9] P. Popelka, P. Jevinová, K. Šmejkal, P. Roba, Determination of Capsaicin Content and
Pungency Level of Different Fresh and Dried Chilli Peppers, Folia Vet. 61 (2017) 11–16.
https://doi.org/10.1515/fv-2017-0012.
[10] E. Díaz de León Zavala, L.M. Torres Rodríguez, A. Montes-Rojas, V.H. Torres Mendoza,
A.E. Liñán González, Study of electrochemical determination of capsaicin and
dihydrocapsaicin at carbon paste electrodes modified by β-cyclodextrin, J. Electroanal.
Chem. 814 (2018) 174–183. https://doi.org/10.1016/j.jelechem.2018.02.055.
[11] K. Kobata, M. Sugawara, M. Mimura, S. Yazawa, T. Watanabe, Potent Production of
Capsaicinoids and Capsinoids by Capsicum Peppers, J. Agric. Food Chem. 61 (2013)
11127–11132. https://doi.org/10.1021/jf403553w.
[12] W.-K. Ryu, H.-W. Kim, G.-D. Kim, H.-I. Rhee, Rapid determination of capsaicinoids by
colorimetric method, J. Food Drug Anal. 25 (2017) 798–803.
https://doi.org/10.1016/j.jfda.2016.11.007.
[13] W.L. Scoville, Note on Capsicums, J. Am. Pharm. Assoc. 1912. 1 (1912) 453–454.
https://doi.org/10.1002/jps.3080010520.
[14] H. Bae, G.K. Jayaprakasha, J. Jifon, B.S. Patil, Extraction efficiency and validation of an
HPLC method for flavonoid analysis in peppers, Food Chem. 130 (2012) 751–758.
https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2011.07.041.
[15] Z.A.A. Othman, Y.B.H. Ahmed, M.A. Habila, A.A. Ghafar, Determination of Capsaicin
and Dihydrocapsaicin in Capsicum Fruit Samples using High Performance Liquid
Chromatography, Molecules. 16 (2011) 8919–8929.
https://doi.org/10.3390/molecules16108919.
15
[16] V. Supalkova, H. Stavelikova, S. Krizkova, V. Adam, A. Horna, L. Havel, P. Ryant, P.
Babula, R. Kizek, Study of Capsaicin Content in Various Parts of Pepper Fruit by Liquid
Chromatography with Electrochemical Detection, Acta Chim Slov. (2007) 5.
[17] R. Mohammad, M. Ahmad, L.Y. Heng, Amperometric capsaicin biosensor based on
covalent immobilization of horseradish peroxidase (HRP) on acrylic microspheres for
chilli hotness determination, Sens. Actuators B Chem. 241 (2017) 174–181.
https://doi.org/10.1016/j.snb.2016.10.077.
[18] R.T. Kachoosangi, G.G. Wildgoose, R.G. Compton, Carbon nanotube-based
electrochemical sensors for quantifying the ‘heat’ of chilli peppers: the adsorptive
stripping voltammetric determination of capsaicin, Analyst. 133 (2008) 888–895.
https://doi.org/10.1039/B803588A.
[19] F. Kurniawan, New analytical applications of gold nanoparticles, University of
Regensburg, 2008.
[20] F. Kurniawan, V. Tsakova, V.M. Mirsky, Gold Nanoparticles in Nonenzymatic
Electrochemical Detection of Sugars, Electroanalysis. 18 (2006) 1937–1942.
https://doi.org/10.1002/elan.200603607.
[21] F. Fitriyana, F. Kurniawan, Polyaniline-Invertase-Gold Nanoparticles Modified Gold
Electrode for Sucrose Detection, Indones. J. Chem. 15 (2015) 226–233.
[22] L.R. Silva, J. Azevedo, M.J. Pereira, P. Valentão, P.B. Andrade, Chemical assessment
and antioxidant capacity of pepper (Capsicum annuum L.) seeds, Food Chem. Toxicol.
53 (2013) 240–248. https://doi.org/10.1016/j.fct.2012.11.036.
[23] A.H. Naima Zaki, A. Hakmaoui, F. Dehbi, A. Ouatmane, Assessment of Color,
Capsaicinoids, Carotenoids and Fatty Acids Composition of Paprika Produced from
Moroccan Pepper Cultivars (Capsicum Annuum L.), J. Nat. Sci. Res. 3 (2013) 111-118–
118.
[24] D.-H. Kim, S. Nam, J. Kim, W.-Y. Lee, Electrochemical Determination of Capsaicin by
Ionic Liquid Composite-Modified Electrode, J. Electrochem. Sci. Technol. 10 (2019)
177–184. https://doi.org/10.5229/JECST.2019.10.2.177.
[25] C.B. Davis, C.E. Markey, M.A. Busch, K.W. Busch, Determination of Capsaicinoids in
Habanero Peppers by Chemometric Analysis of UV Spectral Data, J. Agric. Food Chem.
55 (2007) 5925–5933. https://doi.org/10.1021/jf070413k.
[26] M.I. Azilawati, D.M. Hashim, B. Jamilah, I. Amin, RP-HPLC method using 6-
aminoquinolyl-N-hydroxysuccinimidyl carbamate incorporated with normalization
technique in principal component analysis to differentiate the bovine, porcine and fish
gelatins, Food Chem. 172 (2015) 368–376.
https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2014.09.093.
[27] W. Lyu, X. Zhang, Z. Zhang, X. Chen, Y. Zhou, H. Chen, H. Wang, M. Ding, A simple
and sensitive electrochemical method for the determination of capsaicinoids in chilli
peppers, Sens. Actuators B Chem. 288 (2019) 65–70.
https://doi.org/10.1016/j.snb.2019.02.104.
[28] D.-H. Kim, W.-Y. Lee, Highly sensitive electrochemical capsaicin sensor based on
graphene-titania-Nafion composite film, J. Electroanal. Chem. 776 (2016) 74–81.
https://doi.org/10.1016/j.jelechem.2016.06.035.
[29] G. Ziyatdinova, E. Ziganshina, A. Shamsevalieva, H. Budnikov, Voltammetric
determination of capsaicin using CeO2-surfactant/SWNT-modified electrode, Arab. J.
Chem. 13 (2020) 1624–1632. https://doi.org/10.1016/j.arabjc.2017.12.019.
[30] Y. Wang, B. Huang, W. Dai, J. Ye, B. Xu, Sensitive determination of capsaicin on
Ag/Ag2O nanoparticles/reduced graphene oxide modified screen-printed electrode, J.
Electroanal. Chem. 776 (2016) 93–100. https://doi.org/10.1016/j.jelechem.2016.06.031.
16
[31] Y. Ya, L. Mo, T. Wang, Y. Fan, J. Liao, Z. Chen, K.S. Manoj, F. Fang, C. Li, J. Liang,
Highly sensitive determination of capsaicin using a carbon paste electrode modified with
amino-functionalized mesoporous silica, Colloids Surf. B Biointerfaces. 95 (2012) 90–
95. https://doi.org/10.1016/j.colsurfb.2012.02.025.
[32] Y. Yardım, Z. Şentürk, Electrochemical evaluation and adsorptive stripping voltammetric
determination of capsaicin or dihydrocapsaicin on a disposable pencil graphite electrode,
Talanta. 112 (2013) 11–19. https://doi.org/10.1016/j.talanta.2013.03.047.
17
BAB 7.
LAMPIRAN
Lampiran 1. Biodata Tim Peneliti
1. Ketua
a. Nama Lengkap : Prof. Dr.rer.nat. Fredy Kurniawan, M.Si.
b. NIP/NIDN : 197404281998021001/ 0028047404
c. Fungsional/Pangkat/Gol. : Guru Besar/ Pembina/ IVA
d. Bidang Keahlian : Kemo dan Biosensor
e. Departemen/Fakultas : Kimia/ FSAD
f. Alamat Rumah dan No. Telp. : Raya Komputer U-2, Surabaya/ 082141264818
g. Riwayat penelitian/pengabdian (2) yang paling relevan dengan penelitian yang
diusulkan/dilaporkan (sebutkan sebagai ketua atau anggota)
No Tahun Judul Penelitian Sumber
Pendanaan Posisi
1 2019
Material karbon dari tanaman lokal Indonesia
untuk pengembangan biosensor di bidang
kesehatan
PDD
RISTEKDIKTI Ketua
2 2019
Deteksi gelatin babi dalam makanan olahan
menggunakan sensor Quartz Crystal
Microbalance termodifikasi NiO nanopartikel
untuk pengendalian produk halal (tahap III)
PU – dana lokal
ITS Anggota
h. Publikasi (2) yang paling relevan (dalam bentuk makalah atau buku)
No Judul Artikel Ilmiah Nama Jurnal Volume/
Nomer/Tahun
1 Electrochemical sensor based on
single-walled carbon nanotubes-
modified gold electrode for uric
acid detection
Journal of the
electrochemical society
Vol. 165/ No. 11/
2018
2 Single-walled carbon nanotubes-
modified gold electrode for
dopamine detection
ECS Journal of Solid State
and Technology
Vol. 6/ No. 6/ 2017
i. Paten (2) terakhir
No. Judul Invensi Tahun Nomor Pendaftaran
Paten
1. Metoda ekstraksi cabai merah
serta penggunaannya sebagai
inhibitor korosi
Pendaftaran tahun 2013
dan granted tahun 2018
Nomor pendaftaran:
P00201304795
Nomor Granted:
IDP000053050
2. Metode analisa capsaicin dalam
cuplikan secara elektrokimia
dengan elektroda kerja komposit
poliamida 11-emas nanopartikel
Pendaftaran tahun 2010
dan granted tahun 2017
Nomor pendaftaran:
P00201000754
Nomor Granted:
IDP000048868
j. Tugas Akhir (2 terakhir yang paling relevan), Tesis (2 terakhir yang paling
relevan), dan Disertasi (2 terakhir yang paling relevan) yang sudah selesai
dibimbing.
18
No. Judul Tugas Akhir/ Tesis/
Disertasi Tahun Nama Mahasiswa
1. Pengaruh Penambahan Ekstrak
Tumbuhan Binahong (Anredera
cordifolia (Ten.) Steenis)
terhadap Deteksi Glukosa
2019 Dennis Farina Nury
2. Inhibisi korosi baja SS 304
menggunakan capsicol dalam
media HCl 1 M
2014 Kartika Anoraga
Madurani
3. Studi tingkat kepedasan
capsaicinoid dari biji Capsicum
annuum dalam ekstrak etanol
menggunakan metode voltametri
siklik
2011 Isnanik Juni Fitriyah
4. Pembuatan sensor elektrokimia
berbasis emas nanopartikel untuk
kuantisasi rasa pedas secara
voltametri siklis
2010 Liana Ari Widyanti
2. Anggota 1
a. Nama Lengkap : Dr. Hendro Juwono, M.Si.
b. NIP/NIDN : 196106061988031001
c. Fungional/Pangkat/Gol. : Lektor Kepala/ Pembina/ IVA
d. Bidang Keahlian : Kimia Fisik
e. Departemen/Fakultas : Kimia/ FSAD
f. Alamat Rumah dan No. Telp. : Perumahan ITS, Jl. Teknik Arsitektur blok J-49
Surabaya 60111
g. Riwayat penelitian/pengabdian (2) yang paling relevan dengan penelitian yang
diusulkan/dilaporkan (sebutkan sebagai ketua atau anggota)
No Tahun Judul Penelitian Sumber
Pendanaan Posisi
1 2019 Deteksi gelatin babi dalam makanan olahan
menggunakan sensor Quartz Crystal
Microbalance termodifikasi NiO nanopartikel
untuk pengendalian produk halal (tahap III)
PU – dana lokal
ITS Ketua
2 2018 Produksi fraksi gasolin berkarbon tinggi
melalui metode konversi kstslitik dari biji
nyamplung(calophyllum inophyllum) dan
limbah plastik polipropilen
Dana lokal ITS Ketua
h. Publikasi (2) yang paling relevan (dalam bentuk makalah atau buku)
No Judul Artikel Ilmiah Nama Jurnal Volume/
Nomer/Tahun
1 Novel pH sensor based on fiber
optic coated bromophenol blue
and cresol red
Telkomnika Vol. 17/ No. 2/ 2019
2 A preliminary study of
identification halal gelatin using
Malaysian Journal of
Fundamental and Applied
Sciences
Vol. 14/ No. 3/ 2018
19
Quartz Crystal Microbalance
(QCM) sensor
i. Paten (2) terakhir
No. Judul Invensi Tahun Nomor Pendaftaran
Paten
1. Metode Pembuatan Biogasolin dari
minyak biji nyamplung (Calophyllum
Inophyllum) menggunakan katalis Al-
MCM-41
2014 Nomor pendaftaran:
P00201406516
j. Tugas Akhir (2 terakhir yang paling relevan), Tesis (2 terakhir yang paling
relevan), dan Disertasi (2 terakhir yang paling relevan) yang sudah selesai
dibimbing.
No. Judul Tugas Akhir/ Tesis/
Disertasi Tahun Nama Mahasiswa
1. Konversi Katalitik dari Limbah
Plastik oleh Katalis Silika-
Alumina-Keramik untuk
Menghasilkan Fraksi
Hidrokarbon Bahan Bakar
Alternatif
2019 I.Q. Ayyun
2. Studi pendahuluan identifikasi
gelatin halal menggunakan sensor
quartz crystal microbalance
(QCM)
2018 Diwa Sasri Pradini
3. Anggota 2
a. Nama Lengkap : Dra. Harmami, MS
b. NIP/NIDN : 196112161988032002
c. Fungional/Pangkat/Gol. : Lektor Kepala/Pembina Tk. 1/ IVB
d. Bidang Keahlian : Kimia Fisik
e. Departemen/Fakultas : Kimia/ FSAD
f. Alamat Rumah dan No. Telp. : Jl.Sutorejo Selatan IX/2 Surabaya
g. Riwayat penelitian/pengabdian (2) yang paling relevan dengan penelitian yang
diusulkan/dilaporkan (sebutkan sebagai ketua atau anggota)
No Tahun Judul Penelitian Sumber
Pendanaan Posisi
1 2019 Fabrikasi “hard capsule” halal dari tanaman
lokal Indonesia (lanjutan)
PTUPT
RISTEKDIKTI Anggota
2 2018 Pembuatan Kapsul berbahan dasar Kitosan
Larut Air dari Kitosan Komersial
PU – dana lokal
ITS Anggota
h. Publikasi (2) yang paling relevan (dalam bentuk makalah atau buku)
No Judul Artikel Ilmiah/ Buku Nama Jurnal/ Buku Volume/
Nomer/Tahun
1 Penataan laboratorium dan
Prosedur Praktikum Kimia
Buku ber-ISBN 2019
20
terapan. Penerbit Deepublish,
Jogjakarta.
2 Penataan laboratorium Kimia
Sekolah Menengah Atas beserta
contoh Praktikum Sederhana.
Penerbit Deepublish, Jogjakarta
Buku ber-ISBN 2019
i. Paten (2) terakhir: (-)
j. Tugas Akhir (2 terakhir yang paling relevan), Tesis (2 terakhir yang paling
relevan), dan Disertasi (2 terakhir yang paling relevan) yang sudah selesai
dibimbing.
No. Judul Tugas Akhir/ Tesis/
Disertasi Tahun Nama Mahasiswa
1. Pengaruh waktu kontak pada
adsorpsi remaol violet 5R
menggunakan adsorben nata de
coco
2016 Zian
2. Pengaruh suhu terhadap kualitas
coating (pelapisan) stainless steel
tipe 304 dengan kitosan secara
elektroforesis
2015 Trivina Ira Riski
Recommended