revisi - sepuluh nopember institute of technology

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,


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,


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


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


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


f. Alamat Rumah dan No. Telp. : Perumahan ITS, Jl. Teknik Arsitektur blok J-49

Surabaya 60111




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


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



dibimbing.



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


f. Alamat Rumah dan No. Telp. : Jl.Sutorejo Selatan IX/2 Surabaya




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


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: (-)



dibimbing.



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

revisi - sepuluh nopember institute of technology

Documents