Penentuan Kafein dalam Kopi dengan Elektroda PTFE/GRAFIT/Kompleks Co (II) Kafein Termodifikasi Secara Flow Injection Potentiometry

Abstract

Kafein merupakan salah satu senyawa alkaloid yang banyak ditemukan pada tanaman kopi dan memiliki peranan penting dalam berbagai aspek, mulai dari efek fisiologis pada tubuh hingga penggunaannya dalam industri pangan dan minuman. Penentuan kadar kafein menjadi hal yang penting dalam pengawasan mutu produk serta dalam pemenuhan standar regulasi. Berbagai teknik analisis telah digunakan untuk mengukur kadar kafein, seperti High Perfomance Liquid Chromatography (HPLC) dan spektrofotometri yang dikenal memiliki sensitivitas tinggi. Namun, metode tersebut memerlukan instrumen mahal, waktu analisis yang relatif lama, dan prosedur preparasi sampel yang cukup kompleks. Dengan demikian, diperlukan metode alternatif yang lebih sederhana, cepat, dan ekonomis, namun tetap akurat, seperti metode potensiometri. Metode potensiometri jika dikombinasikan dengan sistem Flow Injection Analysis (FIA), mampu memberikan analisis dengan laju tinggi, penggunaan sampel dalam jumlah kecil, sistem pencucian yang berlangsung otomatis, serta tingkat presisi yang baik. Namun, keberhasilan metode ini juga sangat bergantung pada kualitas elektroda yang digunakan, khususnya elektroda komposit yang dapat dimodifikasi agar memiliki sensitivitas dan selektivitas tinggi terhadap analit tertentu, dalam hal ini kafein. Dalam penelitian ini, dikembangkan elektroda komposit berbasis PTFE/Grafit/Kompleks Co(II)-kafein. Grafit berfungsi sebagai konduktor utama karena memiliki konduktivitas listrik dan stabilitas struktur yang baik. PTFE digunakan sebagai matriks pengikat yang bersifat inert, stabil secara kimia, dan memiliki sifat mekanik yang kuat sehingga meningkatkan ketahanan elektroda. Kompleks Co(II)-kafein berperan sebagai modifikator yang mampu berinteraksi spesifik dengan molekul kafein sehingga meningkatkan respon elektroda. Kinerja elektroda komposit tersebut dipengaruhi oleh komposisi dan pH buffer. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui perbandingan komposisi dari material komposit, pengaruh pH buffer, dan uji karakteristik respon elektroda menggunakan metode Flow Injection Potentiometry (FIP). Komposisi dan pH buffer yang optimum akan diuji kelayakannya terhadap sampel kopi Bali, Gayo, dan Toraja. Proses penelitian dimulai dengan sintesis kompleks Co(II)-kafein, yang kemudian dicampurkan dengan grafit dan PTFE dalam berbagai variasi komposisi untuk memperoleh komposisi komposit yang paling optimal. Tahap selanjutnya yaitu pembuatan elektroda dengan mempelajari variasi komposisi pada perbandingan jumlah grafit dan kompleks Co(II) kafein diantaranya 0,10:0,30 g, 0,15:0,25 g, 0,20:0,20 g, 0,25:0,15 g. Komposisi optimum yang telah diperoleh selanjutnya digunakan dalam proses optimasi pH buffer menggunakan buffer asetat pada pH 3; 3,5; 4; 4,5; dan 5 untuk memperoleh pH yang paling mampu mempertahankan stabilitas analit selama analisis. Elektroda komposit dengan komposisi dan pH optimum kemudian diuji karakteristiknya, meliputi sensitivitas, linearitas, limit deteksi, repeatabilitas, reprodusibilitas, dan % recovery. Tahap akhir penelitian adalah aplikasi elektroda untuk menentukan kadar kafein dalam sampel kopi dari tiga daerah, yaitu kopi Bali, Gayo, dan Toraja. Berdasarkan hasil penelitian, komposisi optimum elektroda diperoleh pada variasi 0,20 g grafit dan 0,20 g kompleks Co(II)-kafein (1 : 1), yang memberikan nilai koefisien korelasi (R2) paling tinggi yaitu 0,9958. Optimasi pH menunjukkan bahwa pH 4 merupakan kondisi optimum yang memberikan perubahan potensial terbesar sebesar -18,63 mV dan paling stabil. Elektroda komposit dengan kondisi optimum menunjukkan sensitivitas sebesar -8,1767 mV/dekade, linearitas 0,9947, limit deteksi 1,07 × 10⁻⁶ M, repeatabilitas dan reprodusibilitas <5%, serta % recovery sebesar 91,3–92,3%, yang menandakan tingkat akurasi elektroda dalam mendeteksi kafein sangat memadai. Aplikasi elektroda terhadap sampel kopi menunjukkan kadar kafein berturut-turut sebesar 7,82 g/kg untuk kopi Bali, 6,73 g/kg untuk kopi Gayo, dan 6,04 g/kg untuk kopi Toraja. Perbedaan kadar kafein ini dapat disebabkan oleh faktor lingkungan tempat tumbuh, varietas tanaman, ketinggian geografis, serta kondisi pengolahan biji kopi.