Ringkasan

Penerapan J-Resolved Nuklear Magnetik Resonansi Spektroskopi Dua

Dimensi untuk Diferensiasi Bir

Bir merupakan minuman fermentasi yang terbuat dari malted barley, hop, ragi dan

air. Ada beberapa faktor yang mempengaruhi karakter bir, seperti bahan, proses produksi

dan kondisi penyimpanan. Perbedaan kecil dalam faktor-faktor tersebut sebagian besar

dapat mempengaruhi rasa dan kualitas bir. Dengan demikian, pemeriksaan komposisi

kimia lengkap bir penting untuk mengevaluasi kualitas bir.

Metode analisis yang ada sekarang umumnya bertujuan untuk membedakan

komposisi kimia dari bir, termasuk mendeteksi komponen kimia secara kualitatif maupun

kuantitatif. Pemeriksaan terakhir dilaporkan membedakan komponen fenolik dalam bir

dengan metode kolorimetri. Kolorimetri hanya mengidentifikasi grup komponen bukan

senyawanya. Senyawa fenolik sendiri dapat dianalisis dengan Kromatografi lapis tipis,

namun resolusinya tidak mencukupi. HPLC dan Kromatografi gas memiliki resolusi yang

lebih tinggi. Beberapa metode lain telah diterapkan seperti menggunakan detector DAD

atau MS, elektroforesis kapiler, penyerapan enzim (enzyme linked sorbent). Tidak satu pun

dari metode ini dapat digunakan untuk membedakan serentak dalam range yang luas

komponen, sehingga tidak cocok untuk digunakan untuk mengetahui profil dari komponen

kimia yang sangat kompleks dari bir.1H nuclear magnetic resonance (NMR) spektroskopi adalah metode yang dapat

membedakan komponen dalam jumlah besar. Metode ini cepat dan sederhana dan

reprodusibel digunakan sebagai alat untuk mengevaluasi perbedaan sampel pada waktu

dan kondisi yang berbeda. Jumlah dari semua komponen dapat langsung dibandingkan,

tidak perlu melakukan kalibrasi kurva untuk setiap komponen senyawa. NMR juga

memiliki keuntungan reproduksibilitas yang tinggi sebagai spectra yang didasarkan pada

properties fisik dari molekul.

Dilakukan analisis terhadap enam sampel bir yang berbeda. Pelarut yang digunakan

yaitu kloroform, etil asetat, dan 2-butanol, CDCl3, D2O, dan dimetilsulfoksida, methanol,

NaOD, HMDSO, trimetilsilane propionic acid sodium salt (TSP). Sampel disiapkan dengan

menggunakan dua metode berbeda. Untuk pengukuran langsung, sampel disonifikasi

selama 15 menit. 100 mikroliter D2O yang mengandung 0,01% TSP ditambahkan kedalam

900 mikroliter sampel dan dipindahkan ke tabung NMR. Untuk fraksinasi cair-cair, 50 ml

sampel dimasukkan kedalam labu Erlenmeyer lalu diekstraksi dengan 50 ml kloroform, etil

asetat dan 2-butanol, masing-masing divortex selama 1 menit.

Pengukuran 1H NMR langsung dari bir menunjukkan bahwa metode ini merupakan

analisis yang cepat dan informative dibandingkan dengan metode konvensional lainnya,

karena menunjukkan profil yang jelas dan signifikan. Namun, sebagian besar komponen

yang terdeteksi adalah alifatik dan gula, sementara sinyal aromatic menunjukkan intensitas

yang rendah.

Partisi cair-cair menunjukkan peningkatan dalam intensitas dari komponen

aromatic. 2-butanol merupakan solvent yang paling memadai, ekstraknya menunjukkan

intensitas dan resolusi yang tertinggi dari sinyal aromatic. Namun hasilnya masih

menunjukkan tumpang tindih, sehingga dilanjutkan dengan menggunakan J-resolved NMR

spektroskopi yang akan mendiskriminasi sampel bir melalui analisis principal komponen.

Dari semua teknik multivariasi, Analisis komponen principal/utama (PCA) adalah

metode yang paling banyak digunakan. Konsep PCA adalah untuk menggambarkan varians

dalam satu set data multivariasi dalam satu set variable orthogonal yang dasar (Komponen

utama). Komponen utama dapat terlihat secara grafik sebagai suatu plot nilai. Plot ini

berguna untuk menganalisis grup lainnya dalam satu set data.

Pemisahan dari sampel bir secara signifikasn meningkat dalam plot nilai

menggunakan J-resolved spectra. Semua sampel dengan jelas terpisah. Plot nilai

menggunakan PCA berdasarkan pada 1H NMR spectra hanya dapat memisahkan sampel bir

nomor 6 dari sampel 1-5.

Plot-plot menunjukkan sinyal adanya karbohidrat, analog choline, asam suksinat,

proline, asam laktat, dan isopropanol. Sampel 1-2 memiliki lebih koline dan sedikit

isopropanol, karbohidrat dan asam suksinat daripada sampel 3-6. Dimana sampel 4-5

memiliki lebih banyak asam laktat, proline dan isopropanol namun sedikit asam suksinta

dan koline daripada sampel 1-3 dan sampel 6. Asam suksinat dan asam laktat merupakan

produksi yeast selama fermentasi. Asam suksinat memiliki pengaruh yang kecil pada rasa

bir kecuali untuk keasamannya. Di lain hal, asam laktat memegang peranan yang paling

penting dalam bir karena merupakan satu-satunya komponen dalam bir yang kadarnya di

atas ambang. Proline selalu ditemukan dengan kadar yang tinggi dalam bird an

mempengaruhi warna akhir dari bir.

Menggunakan analisis PCA pada bagian aromatic. Semua sampel bir juga terpisah

dengan baik. Dari plot menunjukkan sinyal adanya adenine, uridin, xanthine, tyrosine,

tyrosol. Sampel 3 dan 6 mengandung tyrosol yang lebih dan sedikit uridin dan tyrosin

daripada sampel lain. Sementara sampel 1-2 mengandung lebih uridin, xanthine, dan

tyrosol tetapi sedikit adenine daripada sampel lain. Komponen aromatic ini

bertanggungjawab untuk perbedaan dari kualitas bir. Turunan asam nukleat, purin

(adenosine, guanosine, adenine, hypoxanthine, dan xanthin) dan pirimidin (cytosine,

cytidine, uridin, thymine, dan uracil) diketahui memberikan rasa bir.

Tujuan Penelitian

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui keefektifan penggunaan J-resolved Nuclear

Magnetic Resonance Spektroskopi dibandingkan dengan 1H NMR dalam menganalisis

komponen kimia bir.

Manfaat Penelitian

Agar diperoleh metode analisis yang cocok untuk mengidentifikasi berbagai senyawa

aromatic dalam komponen yang kompleks dari suatu sampel yang tidak bisa teridentifikasi

menggunakan metode NMR biasa.

Kesimpulan

Fraksinasi dari sampel bir dengan partisi cair-cair menggunakan 2-butanol

menghasilkan peningkatan yang signifikan dalam hal intensitas dari komponen aromatic

dalam spectrum NMR dimana bertanggungjawab untuk kualitas bir. Analisis PCA

menggunakan J-resolved spectra untuk ekstrak bir menunjukkan peningkatan pemisahan

dari sampel bir dibandingkan terhadap NMR konvensional. Peningkatan resolusi oleh J-

resolved spectra juga memberikan informasi struktur dari komponen kimia dalam bir.

Berdasarkan profil kimia yang diperoleh dari spectra NMR satu dimensi dan dua

dimensi ditemukan bahwa adenine, uridin, xanthine, tyrosin, prolin, asam suksinat, asam

laktat, tyrosol, isopropanol, cholin, bersama-sama dengan senyawa yang paling banyak,

karbohidrat, bertanggungjawab dalam diferensiasi evaluasi bir pilsner dalam penelitian ini.

Saran

Dilakukan penelitian lebih lanjut menggunakan metode J-resolved Nuclear Magnetic

Resonance Spektroskopi dua dimensi untuk menganalisis sampel lain selain bir yang juga

merupakan sampel dengan banyak komponen senyawa kimia di dalamnya.