Apa fungsi dari pengujian rotasi spesifik (specific rotation)? Seluruh analis dan operator pasti setuju bahwa salah satu tujuan pengujian rotasi spesifik adalah untuk mengetahui kualitas bahan baku maupun produk jadi yang bersifat aktif optik. Pengujian ini dilakukan secara polarimetri, yakni dengan menggunakan alat polarimeter. Penggunaan polarimeter ini direkomendasikan oleh Farmakope Indonesia dan United State Pharmacopeia (USP) serta metode standar lain untuk mengidentifikasi senyawa dan untuk mengetahui kemurnian suatu zat. Namun, Apa saja yang perlu diperhatikan dalam analisa polarimetri? Faktor apa saja yang dapat mengganggu proses analisa? Hal - hal tersebut akan dibahas dalam artikel ini secara rinci.

Zat optik aktif adalah zat atau senyawa yang dapat memutar bidang polarisasi cahaya dan memiliki nilai rotasi spesifik. Rotasi spesifik (specific rotation) adalah sifat yang terbentuk ketika suatu senyawa memiliki struktur kiral dan dapat diartikan sebagai sifat dari suatu senyawa yang dapat memutar bidang polarisasi cahaya pada suhu, panjang gelombang dan konsentrasi tertentu. Parameter ini bersifat eksklusif yang mana setiap senyawa memiliki nilai rotasi spesifik yang berbeda - beda dan dapat dihitung atau diukur dengan menggunakan alat polarimeter. Rumus penentuan rotasi spesifik dapat ditulis sebagai berikut :

Pengujian Sifat Optis

Dalam farmakope Indonesia , disebutkan cara pengujian rotasi spesifik dan rotasi optik suatu zat. Pengujian ini dilakukan dengan melarutkan sejumlah sampel pada suatu pelarut. Kemudian larutan ini dihomogenkan dan dikondisikan pada suhu 25^o C atau 20^oC, yang mana kondisi suhu ini bergantung pada monograf yang diterapkan. Sebagai contoh sederhana yaitu sukrosa yang dilarutkan ke dalam air hingga homogen. Larutan sukrosa kemudian dikondisikan pada suhu 25^oC, kemudian diuji rotasi optiknya pada polarimeter. Selain sukrosa, senyawa obat - obatan yang bersifat zat aktif optik seperti atropin sulfat, dextromethorphane HBr, phenoxymethylpenicillin, dan senyawa lainnya juga memerlukan pengujian polarimetri dalam pengujian kualitasnya. Nilai rotasi spesifik dari beberapa senyawa ditunjukkan pada Tabel 1.

Tabel 1. Nilai Rotasi Spesifik Beberapa Senyawa

Dari Tabel 1, terlihat tanda (+) dan (-) pada nilai rotasi spesifik senyawa - senyawa tersebut. Kedua tanda tersebut melambangkan arah putar bidang polarisasi cahaya oleh senyawa. Tanda (+) menandakan bahwa arah putar sesuai dengan arah jarum jam, sedangkan tanda (-) menandakan bahwa arah putar bidang polarisasi cahaya berlawanan arah dengan arah jarum jam. Senyawa - senyawa dengan rotasi putar (+) disebut dextro dan senyawa - senyawa dengan rotasi putar (-) disebut levo. 

Tantangan dalam pengujian rotasi spesifiik memang tidak sederhana. Beberapanya mungkin dapat menyebabkan hasil pengukuran yang kurang optimal. Oleh karena itu, beberapa hal berikut ini perlu diperhatikan saat pengujian berlangsung :

1. Larutan sampel harus homogen. 

Dalam beberapa kasus, larutan sampel harus jernih atau tidak mengandung partikel yang tersuspensi di dalamnya. Partikel tersebut akan menghamburkan cahaya yang melewati larutan sehingga uji rotasi putar tidak optimal.

2. Tidak terdapat gelembung udara pada tabung sampel saat diisi larutan. 

Adanya gelembung udara dapat mengakibatkan adanya ruang kosong pada tabung sehingga ketika cahaya polarisasi dilewatkan pada tabung, tidak seluruh cahaya polarisasi terputar oleh sampel 

3. Kondisi suhu ambien ruangan. 

Suhu ambien rata - rata Indonesia berkisar 28^o - 30^oC, maka dari itu diperlukan instrument tambahan dalam mengkondisikan suhu sampel hingga 25^oC atau 20^oC sebelum pengujian dilakukan pada polarimeter. 

4. Pemilihan pelarut

Analis perlu melakukan pengkajian terhadap pelarut yang digunakan untuk uji berdasarkan nilai kelarutan zat pada pelarut tersebut atau dapat merujuk pada suatu metode standar tertentu. Contohnya, dalam mengidentifikasi atropin sulfat, 1 gram zat dilarutkan dalam 20 mL air sebelum diuji pada polarimeter.

5. Banyaknya pengulangan dalam uji.

Umumnya, pengujian dapat dilakukan secara duplo, triplo dan seterusnya agar uji yang dilakukan lebih presisi. Selain itu, pengujian berulang juga berfungsi untuk mengetahui kestabilan zat serta nilai ketidakpastian pengujian. 

6. Nilai akurasi dan presisi alat polarimeter serta alat penunjang lainnya.

Dalam hal ini, pemilihan alat merupakan hal yang penting untuk diperhatikan karena sangat menunjang optimalisasi analisa yang dilakukan.

Alat Polarimeter

Polarimeter adalah alat yang digunakan untuk mengukur rotasi optik suatu senyawa kiral. Prinsip kerja polarimeter didasarkan pada sifat material sampel yang mengabsorpsi sinar dan memutar bidang polarisasi cahaya. Cara kerja polarimeter dimulai dari penembakkan cahaya menuju monokromator sehingga menghasilkan cahaya terpolarisasi. cahaya terpolarisasi kemudian diteruskan pada suatu sampel dimana hasilnya akan terbaca oleh analisator atau detektor. Dalam hal ini, pelarut seperti air atau pelarut lainnya digunakan sebagai pembanding (blank), dengan catatan bahwa pelarut tersebut digunakan untuk melarutkan sampel uji dimana biasanya sampel diukur pada panjang gelombang 589.3 nm.

Terdapat dua jenis polarimeter yakni polarimeter manual dan polarimeter digital. Umumnya, sumber lampu yang digunakan untuk polarimeter manual adalah lampu natrium, sedangkan beberapa polarimeter digital telah menggunakan lampu LED. Meski kedua jenis polarimeter ini memiliki fungsi yang sama, namun keduanya memiliki kelebihan dan kekurangannya masing - masing. 

Pada polarimeter manual, sampel harus dikondisikan pada suhu 20^oC atau 25^oC dan biasanya alat yang digunakan untuk mengkondisikan suhu sampel adalah waterbath. Pada saat pengujian, sinar akan dilewatkan pada sampel dan ditangkap oleh analisator dengan memunculkan pola gelap dan terang. Jika sampel tersebut bersifat aktif optik, maka pola gelap terang akan berubah porsi akibat terputarnya bidang polarisasi cahaya. Oleh karena itu, analis harus mencari pola yang sama dengan memutar knob pada polarimeter untuk melihat sejauh mana bidang polarisasi cahaya terputar. Ilustrasi proses perputaran bidang polarisasi cahaya ini dapat ditunjukkan pada Gambar 1.

 

 

Gambar 1. Ilustrasi Proses Perputaran Bidang Polarisasi Cahaya pada Polarimeter

 

 

Berbeda dengan polarimeter manual, polarimeter digital telah dilengkapi dengan detektor dan display sehingga hasil cahaya yang telah dilewatkan pada sampel akan ditangkap oleh detektor. Detektor kemudian akan mengirimkan sinyal yang akan diterjemahkan oleh alat sebagai fungsi nilai rotasi optik ataupun nilai rotasi spesifik secara otomatis. Selain itu, beberapa polarimeter digital telah dilengkapi fitur pendingin peltier sehingga sampel dapat dikondisikan secara langsung pada chamber analisa tanpa menggunakan perantara instrument lain seperti waterbath. Selain itu, polarimeter digital juga dilengkapi dengan fitur lainnya yakni dapat mengukur rotasi spesifik (specific rotation) dan konsentrasi secara langsung sehingga nilai yang terukur tidak hanya rotasi optik (optical rotation) saja. Adapun perbedaan polarimeter manual dan polarimeter digital dirangkum pada Tabel 2.

 

Tabel 2. Perbedaan Alat Polarimeter Manual dan Polarimeter Digital

 

 

 

Tabel 2 mencantumkan cara pembacaan alat polarimeter manual dan digital yang berbeda, ilustrasi perbedaan cara pembacaan keduanya ditunjukkan pada Gambar 2. Meski dari segi biaya (cost) polarimeter manual relatif lebih rendah dibandingkan polarimeter digital, namun analisator yang masih tergolong manual dapat memicu adanya kesalahan paralaks pada saat analisa. Selain itu, pengkondisian suhu sampel di instrument berbeda juga tidak menjamin bahwa suhu pada saat analisa tetap pada 20^o atau 25^oC.

Gambar 2. Ilustrasi Cara Pembacaan Sampel pada (A) Polarimeter Manual (B) Polarimeter Digital
 

Untuk mengatasi masalah tersebut, polarimeter digital dapat dijadikan sebagai solusi karena pembacaan nilai rotasi optik (optical rotation), rotasi spesifik (specific rotation) dan konsentrasi yang dilakukan secara otomatis disertai display angka secara digital. Ditambah lagi, analis tidak perlu mengkondisikan sampel pada instrument yang berbeda dikarenakan polarimeter digital telah dilengkapi dengan fitur pendingin peltier. Beberapa polarimeter digital juga telah dilengkapi dengan mode multiwavelenght sehingga range pengukuran sampel lebih luas. Contoh tampilan alat polarimeter digital ditunjukkan pada Gambar 3. 

Gambar 3. Contoh Alat Polarimeter Digital

 

 

Referensi 

Badan Pengawas Obat dan Makanan (BPOM). Keputusan Kepala Badan Pengawas Obat dan Makanan Republik Indonesia Nomor HK.04.1.32.10.12.0008 Tentang “Pembentukan Tim Pelaksana Penyusunan Farmakope Indonesia edisi V

Bellingham Stanley. 2012. Uses of Refractometers and Polarimeters in the Confectionery Industry

PubChem. Compound Summary : Atropine, https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/Atropine#section=Melting-Point diakses pada Hari Rabu Tanggal 9 Maret 2022 Pukul 18.30

Drugsfuture. 2021. Chlorpheniramine, https://www.drugfuture.com/chemdata/chlorpheniramine.html diakses pada Hari Rabu Tanggal 9 Maret 2022 Pukul 20.07

Drugsfuture.2021. Penicillin V, https://www.drugfuture.com/chemdata/penicillin-v.html diakses pada Hari Rabu Tanggal 9 Maret 2022 Pukul 20.28

Fessenden, Ralph J dan Joan S. Fessenden. 1992. Kimia Organik Jilid 1 (terjemahan). Jakarta : Erlangga

Li, Dongmei.,dkk. 2021. An Optical Chiral Sensor Based on Weak Measurement for the Real-Time Monitoring of Sucrose Hydrolysis, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7867249/ diakses pada Hari Kamis Tanggal 10 Maret 2022 Pukul 10.45

United States Pharmacopeial Convention. 2012. USP 35 <781s> Optical Rotation