## INDONESIA

## Penentuan Kadar Besi selama Fase Pematangan Padi Menggunakan Spektrofotometer UV-Vis
Dianawati, N 1 ; R. Sugiarso, R. D 1(*)
1 Jurusan Kimia, FMIPA Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 Indonesia
*e-mail: djarot@chem.its.ac.id
Abstrak-- Kadar  besi  pada  padi  selama  fase  pematangan  dan  pada  lingkungan  sekitar  padi  yaitu tanah maupun air ditentukan menggunakan spektrofotometer UV-Vis. Sampel padi,  tanah, dan air didestruksi terlebih dahulu untuk mendapatkan ion besi. Pengukuran dilakukan dengan mereaksikan ion  besi  dengan  pengompleks  1,10-fenantrolin  sehingga  terbentuk  senyawa  kompleks  besi(II)- fenantrolin.  Panjang  gelombang  maksimum  yang  didapat  sebesar  509  nm  dan  nilai  regresi  pada kurva  kalibrasi  r  =  0,9951.  Terdapat  10  variasi  hari  yang  berada  dalam  fase  pematangan  padi  (52 hari, 63 hari, 67 hari, 71 hari, 77 hari, 81 hari, 85 hari, 90 hari, 95 hari, 98 hari) di  setiap sampel yang dianalisis (padi, tanah, dan air) kadar besinya. Hasil analisis menunjukkan bahwa kadar besi di dalam  padi  memiliki  korelasi  dengan  kadar  besi  pada  tanah  tempat  menanam  padi  dan  tidak memiliki  korelasi  dengan  kadar  besi  di  dalam  air  yang  digunakan  untuk  mengairi  padi  tersebut. Padi memiliki kadar besi tertinggi saat berumur 77 hari yaitu sebesar 0,565 mg (564,325 ppm) dan memiliki kadar besi terendah saat berumur 90 hari yaitu sebesar 0,306 mg (305,983 ppm).
Kata kunci : 1,10-Fenantrolin, gabah padi, kadar besi, spektrofotometer UV-Vis

## I. Pendahuluan
Mineral  dibagi  menjadi  dua  yaitu  mineral makro  dan  mineral  mikro.  Salah  satu  mineral mikro  yang  penting  bagi  tubuh  adalah  zat  besi karena  berfungsi  dalam  pembentukan  sel  darah merah dan sel oto. Zat besi yang dimaksud adalah ion-ion besi seperti ferro (Fe 2+ ) dan ferri (Fe 3+ ).
Tanaman  padi  memerlukan  waktu  110  –  125 hari  dalam  proses  pertumbuhannya.  Proses pertumbuhan  tanaman  padi  terbagi  menjadi  tiga tahap  yaitu  tahap  vegetatif  (awal  pertumbuhan sampai pembentukan bakal malai), tahap reproduktif  (primordia  sampai  pembungaan),  dan tahap  pematangan  (pembungaan  sampai  gabah matang) [1]. Mineral besi tidak hanya terkandung dalam buah dan sayur saja tetapi juga terkandung dalam  beras.  Beras  merupakan  butir  padi  yang telah  dibuang  kulit  luarnya  (sekam).  Kandungan besi  pada  setiap  jenis  butir  padi  berbeda  –  beda tergantung dengan varietas padi tersebut. Persebaran mineral besi pada butir padi juga tidak merata dimana semakin ke dalam bagian dari butir padi, maka semakin besat kandungan mineral besi tersebut [2].
Studi  yang  berkaitan  dengan  kandungan mineral  pada  tanaman  padi  telah  dilakukan beberapa tahun sebelumnya. Pada tahun 2006, Siti Indrasari  menganalisis  kandungan  mineral  pada beberapa  varietas  padi  dan  kaitannya  dengan kesehatan manusia. Beberapa varietas padi seperti Bengawan  Solo,  Limboto,  IR64,  Cimelati  diteliti kandungan  mineralnya  dan  hasil  penelitian menunjukkan  bahwa  padi  varietas  IR64  dan Cimelati  baik  untuk  dikonsumsi  anak  penderita autis  sedangkan  varietas  Bengawan  Solo  baik untuk  dikonsumsi  wanita  hamil,  pekerja  keras, dan penderita [2].
Pada  tahun  2010,  Hartati  dan  Suwarto menganalisis  stabilitas  kandungan  besi  dan kualitas  beras  pada  empat  varietas  padi  yang ditanam  pada  berbagai  kondisi  lingkungan tumbuh.  Hasil  penelitian  menunjukkan  bahwa terdapat beberapa faktor yang mempengaruhi sifat kandungan  besi  yaitu  varietas,  lingkungan,  dan interaksi.  Namun,  beberapa  faktor  tersebut  tidak berpengaruh pada sifat kualitas beras [3].
Penelitian  mengenai  keterkaitan  mineral  pada tanaman dengan mineral pada lingkungan tumbuh
telah dilakukan beberapa tahun sebelumnya. Pada tahun  2006,  Supriyanto  melakukan  penelitian untuk  menentukan  kadar  Cu,  Fe,  dan  Zn  dalam tanah, tanaman teh, dan minuman teh dengan cara mendestruksi  sampel  dengan  asam  nitrat  pekat hingga didapat larutan jernih. Penentuan kadar Cu, Fe,  dan  Zn  menggunakan  alat  Spektrofotometer Serapan Atom. Hasil penelitian menunjukkan dua hal  yaitu  ketiga  logam  tersebut  positif  terdapat dalam  tanah,  tanaman  teh  maupun  minuman  teh dan  daun  pada  tanaman  teh  mengandung  logam Cu dan Zn namun tidak melebihi batas baku mutu yang berlaku [4].
Metode yang digunakan dalam penentuan kadar besi adalah spektrofotometri UV-Vis yang diawali dengan mereduksi Fe 3+ menjadi Fe 2+
menggunakan natrium tiosulfat lalu dikomplekskan  dengan  1,10-fenantrolin  sehingga terbentuklah  kompleks  besi  berupa  larutan berwarna jingga [5]. Proses optimalisasi dilakukan dengan  menggunakan  EDTA  yang  bertindak sebagai  agen  penopeng  sehingga  ion  logam  berat lain tidak mengganggu pengukuran sampel. Selain itu,  larutan  buffer  asetat  pH  4,5  yang  bertujuan untuk mengatur dan menjaga pH lingkungan [6].
Berdasarkan  hal  tersebut,  dilakukan  sebuah penelitian  yang  bertujuan  untuk  mengetahui  pola kadar  besi  selama  fase  pematangan  padi  dan mengetahui  kaitannya  dengan  kadar  besi  pada lingkungan sekitar seperti tanah dan air.

## II. Metodologi
2.1 Penyiapan Larutan Stok
Penelitian ini diawali dengan membuat berbagai  larutan  stok  antara  lain  larutan  Fe(III) 100  ppm  sebagai  larutan  besi  standar,  larutan Na 2 S 2 O 3 100  ppm  sebagai  reduktor,  larutan  1,10- fenantrolin  1000  ppm  sebagai  pengompleks, larutan  EDTA  100  ppm  sebagai  agen  penopeng, larutan  buffer  asetat  pH  4,5  sebagai  pengontrol suasana  asam.  Aseton  dan  aqua  DM  sebagai pelarut.
2.2 Penentuan Panjang Gelombang Maksimum dan Pembuatan Kurva Kalibrasi
Larutan standar Fe(III) direduksi menggunakan Na 2 S 2 O 3 lalu  direaksikan  menggunakan  1,10- fenantrolin  dan  ditambahkan  EDTA  dan  buffer asetat pH 4,5. Larutan tersebut didiamkan selama 60 menit kemudian ditambahkan 5 mL aseton dan diencerkan hingga tanda batas.
Kurva  kalibrasi  dibuat  dari  larutan  dengan enam variasi konsentrasi 0 ppm – 5 ppm. Langkah kerja  yang  digunakan  sama  dengan  langkah  kerja pada penentuan panjang gelombang maksimum

## 2.3 Pengukuran Kadar Besi pada Padi
Padi  dengan  variasi  umur  52  hari,  63  hari,  67 hari, 71 hari, 77 hari, 81 hari, 85 hari, 90 hari, 95 hari,  dan  98  hari  masing-masing  dikeringkan  di dalam oven selama ± 120 menit pada suhu 110°C setelah  itu  digiling  menggunakan  blender  lalu diayak  sehingga  didapatkan  bubuk  gabah  padi. Bubuk  tersebut  didestruksi  menggunakan  HCl pekat  selama  2  jam  pada  suhu  90°C.  Larutan didinginkan  kemudian  disaring.  Filtrat  dilarutkan hingga 25 mL dengan aqua DM. Larutan tersebut dimasukkan  ke  dalam  labu  ukur  kemudian direaksikan  dengan  Na 2 S 2 O 3 100  ppm,  1,10- fenantrolin 1000 ppm, EDTA 100 ppm, dan buffer asetat  pH  4,5  lalu  didiamkan  selama  60  menit. Setelah  itu  ditambahkan  aseton  dan  aqua  DM hingga  tanda  batas  lalu  diukur  absorbansinya menggunakan spektrofotometer UV-Vis.

## 2.4 Pengukuran Kadar Besi pada Tanah
Sampel  tanah  dikeringkan  di  dalam  oven selama  24  jam  pada  suhu  110°C  untuk menghilangkan  kadar  airnya.  Setelah  itu  tanah diayak  menggunakan  ayakan  200  mesh.  Tanah didestruksi menggunakan aqua regia (1 HNO 3 : 3 HCl)  selama  2  jam  pada  suhu  130°C.  Larutan didinginkan  kemudian  difiltrasi.  Filtrat  dilarutkan hingga 25 mL dengan aqua DM. Larutan tersebut dimasukkan  ke  dalam  labu  ukur  kemudian direaksikan  dengan  Na 2 S 2 O 3 100  ppm,  1,10- fenantrolin 1000 ppm, EDTA 100 ppm, dan buffer asetat  pH  4,5  lalu  didiamkan  selama  60  menit. Setelah  itu  ditambahkan  aseton  dan  aqua  DM hingga  tanda  batas  lalu  diukur  absorbansinya menggunakan spektrofotometer UV-Vis.

## 2.5 Pengukuran Kadar Besi pada Air
Sampel  air  didestruksi  menggunakan  HNO 3 pekat  sekaligus  dipekatkan  pada  suhu  130°C hingga  volumenya  menyusut  lalu  didinginkan. Setelah  dingin,  ditambahkan  aqua  DM  lalu difiltrasi. Filtrat yang didapat volumenya ditepatkan  hingga  100  mL.  Larutan  tersebut dimasukkan  ke  dalam  labu  ukur  kemudian direaksikan  dengan  Na 2 S 2 O 3 100  ppm,  1,10- fenantrolin 1000 ppm, EDTA 100 ppm, dan buffer asetat  pH  4,5  lalu  didiamkan  selama  60  menit. Setelah  itu  ditambahkan  aseton  dan  aqua  DM
hingga  tanda  batas  lalu  diukur  absorbansinya menggunakan spektrofotometer UV-Vis.

## III. Hasil dan Pembahasan

## 3.1 Penentuan Panjang Gelombang Maksimum dan Pembuatan Kurva Kalibrasi
Panjang gelombang maksimum dapat diketahui dari  absorbansi  tertinggi  hasil  pengukuran menggunakan  instrumen  spektrofotometer  UV- Vis. Rentang panjang gelombang yang digunakan adalah 400 – 600 nm dengan interval 1nm karena senyawa  kompleks  besi(II)-fenantrolin  memiliki warna  jingga  kemerahan  dengan  warna  dasar merah  dimana  warna  merah  merupakan  warna komplementer sehingga warna yang terserap pada spektrofotometer  UV-Vis  adalah  hijau-biru  yang memiliki  panjang  gelombang  sekitar  500  nm  dan penggunaan  intreval  1  nm  dimaksudkan  agar pengukuran  panjang  gelombang  lebih  akurat. Berdasarkan  Gambar  1,  absorbansi  tertinggi
terletak panjang gelombang 509 nm yaitu sebesar 0,480.
Senyawa besi(II)-fenantrolin terbentuk ion besi (ferro)  yang  membentuk  kompleks  dengan  ligan 1,10-fenantrolin. Ion besi berupa Fe 2+ didapat dari mereduksi  Fe 3+ menggunakan  pereduksi  natrium tiosulfat.
Kurva  kalibrasi  dibuat  dari  pengukuran absorbansi  larutan  standar  besi(II)-fenantrolin dengan konsentrasi yang bervariasi yaitu 0 ppm, 1 ppm,  2  ppm,  3  ppm,  4  ppm,  dan  5  ppm.  Nilai absorbansi hasil pengukuran dibuat menjadi kurva kalibrasi  seperti  yang  terlihat  pada  Gambar  2 dimana sumbu x adalah konsentrasi dan sumbu  y adalah  absorbansi.  Kurva  tersebut  memiliki  nilai regresi  R2  =  0,9951  dan  persamaan  linier  y  = 0,1105x  +  0,0031.  Persamaan  linier  tersebut digunakan  dalam  perhitungan  penentuan  kadar besi pada padi, tanah, dan air.
Gambar. 1.  Kurva absorbansi larutan besi(II)-fenantrolin pada rentang panjang gelombang 400 – 600 nm.
Gambar. 2.  Kurva kalibrasi larutan standar besi(II)-fenantrolin
Diananwati, N., et.al./ Akta Kimia Indonesia 2(1), 2017, 52-57

## 3.2 Kadar Besi pada Padi, Tanah dan Air
Penentuan kadar besi dengan metode spektrofotometri UV-Vis diawali dengan melakukan  preparasi  dan  destruksi  pada  sampel padi,  tanah,  dan  air.  Sampel  gabah  didestruksi menggunakan  HCl  pekat  37%  dimana  1  gram sampel dicampur dengan beberapa mL HCl. Pada awal  penambahan  HCl,  larutan  memiliki  warna yang sesuai dengan warna bubuk gabah padi yaitu coklat  krem  namun  pada  satu  jam  kemudian warna  larutan  berubah  menjadi  hitam.  Hal tersebut  menandakan  bahwa  matriks  sudah terlepas dari sampel dan efek wana hitam tersebut adalah  warna  selulosa  padi  yang  menjadi  karbon. Proses destruksi ini bertujuan untuk
menghancurkan  matriks  sampel  sehingga  logam besi  dapat  terlepas  dan  berikatan  dengan  ion  Cl-. Persamaan reaksi yang terjadi yaitu :
Fe 3+ (s) + 3HCl (aq) FeCl 3(aq) + 3H + (aq)
Pada  sampel  tanah,  larutan  yang  digunakan adalah  aqua  regia.  Saat  awal  destruksi,  larutan berwarna  coklat  dan  muncul  gelembung  kecil yang cukup banyak. Gelembung tersebut merupakan  gas  klor  dan  gas  nitrosil  klorida  yang berfungsi untuk mengikat logam menjadi senyawa klorida. Berikut persaman reaksi yang terjadi :
3HCl (aq) + HNO 3(aq) Cl 2(g) + NOCl (g) + 2H 2 O (l)
Gambar. 3.  Grafik kadar besi dalam sampel terhadap umur padi
Gambar. 4.  Grafik konsentrasi besi dalam sampel terhadap umur padi
Pada  akhir  destruksi,  larutan  berwarna  kuning dan  terdapat  endapan  berwarna  coklat.  Endapan tersebut  merupakan  silika  yang  tidak  dapat  larut dengan aquaregia. Sampel air didestruksi menggunakan  HNO 3 pekat  dengan  memanaskan hingga  sampel  air  hampir  habis.  Proses  ini bertujuan untuk memekatkan sampel air sekaligus melepaskan ion besi yang masih terikat dalam air. Filtrat hasil destruksi dikomplekskan dengan 1,10- fenantrolin. Larutan tersebut diukur absorbansinya menggunakan  instrumen  spektrofotometer  UV- Vis.  Nilai  absorbansi  yang  didapat  kemudian diolah  melalui  persamaan linier  yang  berasal  dari kurva  kalibrasi  untuk  mendapatkan  kadar  besi dalam sampel.
Berdasarkan  Gambar  3.  dan  Gambar  4.,  pola kadar besi dalam sampel tanah dan padi memiliki korelasi satu sama lain, sedangkan pola kadar besi dalam  air  cenderung  stagnan.  Pola  garis  tanah pada  tanah  dan  padi  saat  umur  52  –  67  hari memberikan pola yang saling berlawanan. Ketika kadar  besi  pada  padi  menurun,  kadar  besi  dalam tanah  justru  semakin  naik.  Hal  ini  disebabkan pada  rentang  umur  tersebut  masih  termasuk tahapan gabah matang susu dimana pada tahap ini kadar  besi  padi  cenderung  rendah  karena  cairan putih di dalam gabah masih tinggi. Sementara itu, kadar  dan  konsentrasi  besi  di  tanah  tergolong tinggi  karena  masuk  dalam  masa  pemupukan kedua sehingga mineral di dalam tanah meningkat.
Pada umur 70 – 90 hari dimana padi memasuki tahapan  gabah  ½  matang,  pola  antara  tanah  dan padi  cenderung  memiliki  kesamaan.  Kadar  besi pada  padi  mengalami  kenaikan  daripada  tahapan sebelumnya.  Peningkatan  ini  disebabkan  oleh menghilangnya  cairan  putih  (pelarut)  di  dalam gabah sehingga zat terlarut bertambah. Sedangkan kadar  besi  pada  tanah  menurun,  penyebabnya adalah  pemupukan  yang  tidak  dilakukan  lagi sehingga  mineral  besi  tidak  berlimpah  seperti tahapan sebelumnya.
Pada  umur  90  hari  hingga  panen,  padi memasuki  tahapan  gabah  matang  penuh  dimana pada tahap ini kadar besi pada gabah lebih rendah dan polanya semakin menurun walau sempat naik di hari ke-90. Hal ini disebabkan kadar besi dalam gabah  mulai  terabsorb  ke  bagian  padi  yang  lain dan  akar  padi  tidak  lagi  menyerap  mineral  dalam jumlah  banyak.  Kenaikan  ini  disebabkan  oleh mineral  besi  di  tanah  meningkat  sehingga  proses difusi besi ke dalam padi juga meningkat. Serupa dengan  padi,  kadar  besi  dalam  tanah  juga  lebih
rendah  dibandingkan  tahapan  sebelumnya  namun tanah  memiliki  pola  yang  semakin  naik  bahkan sempat mengalami kenaikan yang cukup signifikan  di  umur  90  hari.  Penyebabnya  adalah difusi  besi  dari  tanah  ke  akar  padi  perlahan berkurang dan proses pengairan pada lahan tanam selama  masa  gabah  matang  dihentikan,  akibatnya pelarut  dalam  tanah  mulai  berkurang  perlahan sehingga zat terlarut (mineral) meninggi perlahan.
Ketiga  tahapan  pematangan  gabah  tersebut termasuk dalam fase pematangan padi. Pola yang dimiliki padi dan tanah di setiap tahapan tersebut memiliki  korelasi  satu  sama  lain  sehingga  tanah memiliki  pengaruh  terbesar  terhadap  keberadaan besi  di  dalam  padi.  Berdasarkan  peneitian  yang dilakukan oleh Indrsari, dkk kadar besi pada beras varietas Situ Bagendit hanya sebesar 3,6 ppm saja [7]  sedangkan  di  penelitian  ini  diketahui  bahwa gabah padi memiliki kadar besi tertinggi saat padi berumur 77 hari yaitu sebesar 0,565 mg (564,325 ppm)  dan  kadar  besi  terendah  berada  saat  padi berumur 98 hari yaitu sebesar 0,306 mg (305,983 ppm). Kadar besi dalam air yang digunakan untuk mengairi  tanaman  padi  selama  fase  pematangan, mulai  dari  tahapan  gabah  matang  susu  hingga gabah  matang  penuh  cenderung  sangat  rendah bahkan  dalam  beberapa  umur  padi,  mineral  besi tidak terdeteksi. Umur tersebut antara lain 77 hari, 80  hari,  85  hari,  dan  90  hari.  Hal  tersebut menunjukkan  bahwa  air  yang  digunkaan  untuk mengairi  tanaman  padi  tidak  memiliki  peranan terhadap mineral besi yang terdapat di dalam padi

## IV. Kesimpulan
Berdasarkan  penelitian  yang  telah  dilakukan, dapat  disimpulkan  bahwa  terdapat  korelasi  antara kadar  besi  dalam  padi  dengan  kadar  besi  dalam tanah  yang  digunakan  untuk  menanam  padi  dan tidak  terdapat  korelasi  antara  kadar  besi  dalam padi dengan kadar besi dalam air yang digunakan untuk mengairi padi tersebut. Padi memiliki kadar besi  tertinggi  saat  berumur  77  hari  yaitu  sebesar 0,565 mg (564,325 ppm) dan memiliki kadar besi terendah saat berumur 90 hari yaitu sebesar 0,306 mg (305,983 ppm).

## V. Ucapan Terimakasih
Penulis  mengucapkan  terimakasih  kepada Direktorat Pendidikan Tinggi, Departemen Pendidikan  dan  Kebudayaan  Republik  Indonesia yang  telah  memberikan  dukungan  finansial melalui Beasiswa Bidik Misi tahun 2011-2015

## Daftar Pustaka
[1] Makarimm  K.  Suhartatik,  E.  ”Morfologi  dan Fisiologi  Tanaman  Padi”  dalam  Balai  Besar Penelitian Tanaman Padi, 2015, p. 295-330.
[2] Indrasari,  S.D,  “Kandungan  Mineral  Padi Varietas Unggul dan Kaitannya dengan Kesehatan”,  IPTEK Tanaman Pangan. Vol. 1, p. 88-99, 2006.
[3] Hartati,  H.,  Suwarto,  S.,  “Kandungan  Nutrisi  Fe dan  Kualitas  Beras  Empat  Kultivar  Padi  yang Ditanam pada Dua Lokasi”, Agrin. Vol 14, p. 11, 2010.
[4] Supriyanto, S., Zainul, K., “Penentuan Kadar Cu, Fe,  dan  Zn  dalam  Tanah,  Tanaman  Teh,  Daun Teh, dan Minuman Teh”, Garendra Vol. 9, p. 25- 28, 2006.
[5] Puspaningtyas,  ”Optimasi  pH  Buffer  Asetat  dan Konsentrasi  Larutan  Pereduksi  Natriu  Tiosulfat dalam Penentuan Kadar Besi Secara Spektrofotometri  UV-Vis”,    Surabaya  :  Kimia FMIPA ITS, bagian ke-4, 2004.
[6] Eriko,  “Studi  Perbandingan  Penambahan  Agen Penopeng  Tartrat  dan  EDTA  dalam  Penentuan Kadar  Besi  PH  4,5  dengan  Pengompleks  Orto Fenantrolin  Secara  Spektrofotometri  UV-Vis.” Surabaya  :  Kimia  FMIPA  ITS  ,  bagian  keempat, 2007.
[7] Indrasar,  S.  D.,  Wibowo,  P.,  Daradjat,  A.  A., “Kandungan  Mineral  Beras  Varietas  Unggul Baru”  dalam  dalam  Balai  Besar  Penelitian Tanaman Padi, 2015, p. 1457 – 1472