DOI: doi.org/10.21009/SPEKTRA.012.05

## ALAT PENDETEKSI DAN PENGUKUR KADAR RHODAMIN B SEBAGAI PEWARNA BERBAHAYA PADA MAKANAN DENGAN BASIS LED RGB
Sahrul Hidayat 1,a) , Putri Aprilia Mulyani 1,b) , Wahyu Alamsyah 1,c) ,
Mariah Kartawidjaja 1,d) , Sri Suryaningsih 1,e)
1 Departemen Fisika FMIPA Universitas Padjadjaran Jalan Raya Bandung-Sumedang Km 21 Jatinangor. Telepon/Fax (022)7796014
Email : a) sahrul@unpad.ac.id, b) putriamulyani@yahoo.com, c) wahyualamsyah1@gmail.com,
d) mariah@phys.unpad.ac.id, e) sri@phys.unpad.ac.id

## Abstrak
Rhodamin B adalah salah satu zat pewarna sintetis yang biasa digunakan pada industri tekstil dan kertas. Zat  tersebut  ditetapkan  sebagai  zat  yang  dilarang  penggunaannya  pada  makanan  melalui  Menteri Kesehatan  (Permenkes)  No.239/Menkes/Per/V/85.  Namun  penggunaan  Rhodamin  B  dalam  makanan masih  banyak  dilakukan  oleh  masyarakat.  Rhodamin  B  memiliki  senyawa  pengalkilasi  (CH3-CH3) yang bersifat radikal sehingga dapat berikatan dengan protein, lemak, dan DNA dalam tubuh. Konsumsi Rhodamin B dalam jangka panjang dapat terakumulasi di dalam tubuh dan dapat  menyebabkan  gejala pembesaran hati dan ginjal, gangguan fungsi hati, kerusakan hati, gangguan fisiologis tubuh, dan dapat memicu timbulnya kanker hati. Pada penelitian ini telah dilakukan pembuatan alat pendeteksi Rhodamin B  yang  fleksibel  dan  mudah  dioperasikan  dengan  basis  LED  RGB.  Berdasarkan  hasil  eksperimen, senyawa  Rhodamin  B  sangat  sensintif  terhadap  berkas  cahaya  hijau.  Berkas  cahaya  pada  panjang gelombang  tersebut  mengalami  serapan  yang  cukup  tinggi  dan  berbanding  lurus  terhadap  besarnya kadar  Rhodamin  B.  Alat  yang  dirancang  telah  dapat  menunjukkan  kemampuan  untuk  membedakan senyawa  yang  mengandung  pewarna  Rhodamin  B  atau  tidak.  Selain  itu  alat  tersebut  juga  mampu menghitung  perkiraan  kadar  Rhodamin  B  dalam  satuan  mol/liter.  Persamaan  konversi  perubahan tegangan sensor dengan konsentrasi Rhodamin B adalah: konsentrasi (  g/mL) = (tegangan sensor (mV) – 120,98) / (-1,967).
Kata-kata kunci: Rhodamin B, LED RGB, pewarna sintetik.

## Abstract
Rhodamine B is a synthetic dye used in the textile and paper industries. These substances are defined as prohibited  substances  in  food  through  the  Minister  of  Health  239/Menkes/Per/V/85.  However,  the Rhodamine  B  is  commonly  used  in  the  foods  by  some  people.  Rhodamine  B  has  an  alkylating compounds (CH3-CH3) that are radially with binding proteins, fats and DNA in the body. Consumption of Rhodamine B in the long term can accumulate in the body and cause symptoms of an enlarged liver or kidney, impaired liver function, liver damage, physiological disorders of the body, and lead to liver cancer.  In  this  research  has  been  carried  out  the  manufacture  of  the  detector  Rhodamine  B  which flexible  and  easy  to  operate  on  the  basis  of  the  RGB  LEDs.  Based  on  our  experimental  results,  the Rhodamine B is very sensintif with the green light beam. Beam of light at these wavelengths is absorp by Rhodamin B which proportional to its concentration. Our equipment is designed to demonstrate the ability of distinguish between containing dye Rhodamine B or not. In addition, the equipment is able to calculate  the  concentration  of  Rhodamine  B  in  mol  /  liter.  The  conversion  equation  of  voltage  to concentration of Rhodamine B is: concentration (  g/mL) = (voltage-sensor (mV) – 120,98) / (- 1,967).
Keywords : Rhodamin B, RGB LED, synthetic dye.

## 1. PENDAHULUAN
Zat  pewarna  biasanya  ditambahkan  pada  makanan  untuk  mendapatkan  tampilan  makanan  yang lebih menarik dan bervariasi. Zat pewarna yang digunakan dapat berupa zat pewarna alami atau yang sintetik. Zat pewarna alami dapat diperoleh dari pigmen tanaman, seperti dari warna klorofil atau dari ekstrak  buah.  Sedangkan  zat  pewarna  sintetik  merupakan  zat  pewarna  yang  sengaja  dibuat  melalui pengolahan secara kimia di industri. Zat pewarna sintetik biasanya digunakan karena komposisinya lebih  stabil dan  menghasilkan  warna lebih  cerah.  Produk-produk  pewarna  sintetik  sebenarnya  tidak diperuntukkan untuk pewarna makanan, tetapi sering disalahgunakan oleh produsen makanan karena harganya  lebih  murah.  Jika  pewarna  sintetik  digunakan  pada  makanan  maka  dapat  memberikan dampak negatif terhadap kesehatan.
Salah  satu  zat  pewarna  sintetik  yang  banyak  disalahgunakan  sebagai  pewarna  pada  makanan adalah  Rhodamin  B.  Rhodamin  B  sering  digunakan  sebagai  pewarna  makanan  karena  harganya relatif  lebih  murah  daripada  pewarna  sintetik  yang  lain  dan  warna  yang  dihasilkan  lebih  menarik serta stabil.

## GAMBAR 1. Struktur molekul Rhodamin B
Rhodamin B merupakan zat warna golongan xanthenes dyes yang digunakan pada industri tekstil dan  kertas,  sebagai  pewarna  kain,  kosmetika,  produk  pembersih  mulut,  dan  sabun.  Nama  lain Rhodamin B adalah Food Red, Aizen Rhodamine, dan Brilliant Pink [1].
Rumus molekul dari Rhodamin B seperti diperlihatkan pada GAMBAR 1 adalah C 28 H 31 N 2 O 3 Cl dengan berat molekul sebesar 479. Rhodamin B juga merupakan zat yang larut dalam alkohol, HCl, dan NaOH, selain dalam air. Di dalam laboraturium, zat tersebut digunakan sebagai pereaksi untuk identifikasi Pb, Bi, Co, Au, Mg, dan Th, Titik leburnya pada suhu 165 o C [2].
Menurut  Peraturan  Menteri  Kesehatan  RI  Nomor  239/MenKes/Per/V/85,  Rhodamin  B merupakan  salah  satu  zat  pewarna  sintetik  berbahaya  yang  dilarang  penggunaannya  di  dalam makanan  [1].  Penggunaan  Rhodamin  pada  makanan  dalam  jangka  waktu  yang  lama  dapat mengakibatkan  gangguan  fungsi  hati  dan  kanker.  Dalam  waktu  singkat,  penggunaan  Rhodamin  B dalam jumlah besar dapat mengakibatkan keracunan dan iritasi saluran pencernaan.
Berdasarkan  hal  tersebut  diperlukan  alat  deteksi  senyawa  Rhodamin  B  untuk  mengidentifikasi dan  memudahkan  menghindari  makanan  yang  terkontaminasi.  Dengan  kemudahan  identifikasi tersebut diharapkan masyarakat dapat terhindar dari efek samping yang tidak diinginkan.  Alat untuk mendeteksi kandungan Rhodamin B pada umumnya berupa spektrophotometer yang ukurannya besar dan harganya relatif mahal sehingga tidak praktis. Pemakaian alat tersebut biasanya hanya terbatas di laboratorium atau di lembaga pengujian makanan. Dengan demikian perlu dikembangkan alat deteksi kadar Rhodamin B yang lebih fleksibel dan harganya relatif murah. Pada artikel ini dijelaskan cara pembuatan  alat deteksi  kadar  Rhodamin  B  yang  lebih  kompak,  yaitu  ukurannya mini  tetapi tingkat keakuratan tinggi, sehingga penggunaannya lebih praktis dan harganya relatif lebih murah.
Prinsip kerja dari alat yang dirancang adalah hukum Lambert-Beer, yaitu apabila berkas cahaya pada  panjang  gelombang  tertentu  melewati  suatu  larutan/sampel  maka  akan  ada  sebagian  cahaya yang  diserap.  Besarnya  intensitas  cahaya  yang  diserap  berbanding  lurus  dengan  nilai  konsentrasi larutan tersebut. Persamaan dasar dari hukum Lambert-Beer diungkapkan pada persamaan (1) [3].
(1)
dengan koefisien absorpsi (  ) adalah sebagai berikut:
(2)
Intensitas cahaya yang diemisikan oleh sumber (I 0 ), intensitas cahaya yang ditransmisikan (I),  adalah  molar  absorpsi  (Lmol -1 cm -1 ),  adalah  koefisien  absorpsi, l adalah  panjang  cuvette  atau sampel (cm), dan C adalah konsentrasi sampel (mol/L).

## 2. METODE PENELITIAN
Spektrophotometer sebagai alat ukur kadar Rhodamin yang dirancang memiliki ukuran yang kecil dengan  tujuan  mudah  dan  praktis  dalam  penggunaannya.  Rancangan  alat  pendeteksi  dan  pengukur kadar Rhodamin diperlihatkan pada GAMBAR 2 .

## GAMBAR 2 . Skematik alat ukur kadar Rhodamin berbasis LED
Kadar  Rhodamin  akan  ditentukan  berdasarkan  intensitas  serapan  dari  sampel  pada  tiga  daerah panjang gelombang, yaitu Biru, Hijau dan Merah. Alat yang dirancang berbasis mikrokontroler yang akan bertugas untuk menghitung nilai serapan, membandingkannya dengan nilai serapan standar dan menentukan  selisih  nilai  serapan  maksimum  dari  ketiga  panjang  gelombang  yang  diukur.  Nilai serapan  maksimum  pada  daerah  panjang  gelombang  yang  terpilih  akan  dikonversi  menjadi  nilai kadar  Rhodamin  dan  ditampilkan  pada  layar  LCD.  Secara  skematik  blok  diagram  atau  alur  proses alat yang dirancang diperlihatkan pada GAMBAR 3 .

## GAMBAR 3. Diagram blok alat deteksi Rhodamin
Gambar  3  memperlihatkan  alur  proses  pengukuran  kadar  Rhodamin.  Sinyal  berupa  cahaya dengan  panjang  gelombang  tertentu  dibangkitkan  dari  3  buah  LED  yang  dikendalikan  oleh mikrokontroler. Berkas cahaya dari LED melewati sampel Rhodamin dan berkas yang ditransmisikan akan dideteksi oleh photodioda. Berkas yang dideteksi oleh photodioda mengandung informasi kadar Rhodamin  dan  informasi  tersebut  akan  diolah  dan  dihitung  oleh  mikrokontroler,  selanjutnya ditampilkan di LCD.
Untuk  menguji  kinerja  alat  yang  telah  dibuat,  dilakukan  kalibrasi  dengan  lima  macam konsentrasi  Rhodamin  B  standard,  seperti  diperlihatkan  pada TABEL  1 dan GAMBAR  4 .  Sampel standard  diuji  dengan  spektroskopi  UV-Vis  PG-Instrument  untuk  mengetahui  daerah  panjang gelombang dan intensitas serapan Rhodamin B dari masing-masing sampel.
TABEL 1 . Sampel Rhodamin B Standard No Nama Konsentrasi (mol/L) Konsentrasi (  g/mL) 1 Sampel-1 16 x 10-6 7,65
2 Sampel-1 32 x 10-6 15,32 3 Sampel-1 48 x 10-6 22,97 4 Sampel-1 64 x 10-6 30,62 5 Sampel-1 80 x 10-6 38,28
GAMBAR 4. Sampel standard Rhodamin B

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Pengujian daerah serapan Rhodamin B dilakukan pada daerah panjang gelombang 400 – 600 nm. Pada  daerah  panjang  gelombang  tersebut  Rhodamin  B  diketahui  memiliki  intensitas  serapan  yang cukup tinggi.
Hasil  pengujian  absorpsi  Rhodamin  B  dengan  menggunakan  spektroskopi  UV-Vis diperlihatkan pada GAMBAR 5 . Berdasarkan grafik pada GAMBAR 5 , tampak bahwa untuk kelima sampel  memiliki  puncak  serapan  pada  nilai  panjang  gelombang  yang  sama  yaitu  sekitar  532  nm. Nilai  panjang  gelombang  tersebut  berkorelasi  dengan  serapan  cahaya  hijau.  Daerah  panjang gelombang hasil pengukuran tersebut selanjutnya dijadikan landasan untuk mendesain dan membuat alat pendeteksi Rhodamin B yang praktis dan fleksibel.

## GAMBAR 5 . Spektrum absorpsi Rhodamin B
Sampel  standard  selanjutnya  digunakan  untuk  kalibrasi  alat  mini  spektroskopi  yang  telah dibuat. Pengujian dilakukan secara simultan, yaitu penyinaran sampel dengan LED merah, hijau dan biru  masing-masing  selama  200  detik.  Hasil  pengujian  respon  sampel  Rhodamin  B  terhadap penyinaran LED RGB diperlihatkan pada GAMBAR 6 .
GAMBAR 6 . Hasil Pengujian tingkat serapan Rhodamin B dengan alat yang telah dibuat
Pada 200 detik pertama, sampel disinari dengan LED merah, hasilnya tidak terdapat serapan yang signifikan. Demikian juga dengan penyinaran LED biru, sampel tidak memberikan respon yang signifikan walaupun serapannya lebih besar dibanding LED  merah. Untuk penyinaran dengan LED hijau  pada  rentang  waktu  200  sampai  400  detik,  terdapat  serapan  yang  cukup  besar  dan  nilainya proporsional  terhadap  besarnya  konsentrasi  Rhodamin  B.  Hasil  yang  diperoleh  sesuai  dengan  hasil pengukuran menggunakan UV-Vis, dimana nilai absorpsi terbesar berada pada daerah cahaya hijau.
Nilai  serapan  yang  ditunjukkan  pada GAMBAR  6 masih  merupakan  nilai  tegangan  (mV) yang  merupakan  nilai  respon  langsung  dari  sensor  cahaya  (LDR).  Untuk  mengetahui  hubungan antara  nilai  tegangan  yang  terukur  dengan  nilai  konsentrasi  Rhodamin  B,  selanjutnya  dibuat  kurva kalibrasi  dengan  mengambil  pendekatan  persamaan  linier.  Grafik  hubungan  antara  nilai  tagangan dengan konsentrasi Rhodamin B diperlihatkan pada GAMBAR 7 . Persamaan yang diperoleh adalah konsentrasi  (  g/mL)  =  (tegangan  sensor  (mV)  –  120,98) / (-1,967).  Persamaan  tersebut  selanjutnya digunakan dalam program mikrokontroler, sehingga tampilan di LDC adalah konsentrasi Rhodamin B dalam  g/mL.
GAMBAR 7 . Grafik kalibrasi nilai tegangan terukur terhadap nilai konsentrasi Rhodamin B
Alat  yang  telah  terkalibrasi  selanjutnya  diuji  kembali  dengan  mengukur  sampel  standard, yaitu kuvet dengan isi akuades dan lima variasi konsentrasi Rhodamin B di dalam pelarut akuades. Hasil  pengujian  tersebut  diperlihatkan  pada TABEL  2 .  Berdasarkan  pengujian,  kadar  Rhodamin  B yang ditampilkan di LCD terdapat selisih dengan nilai konsentrasi sebenarnya. Prosentase kesalahan rata-rata nilai konsentrasi yang terukur yaitu sebesar 2,45%.

## TABEL 2 . Sampel Rhodamin B Standard
Konsentrasi Bahan (  g/mL) Tegangan pada alat Terbaca pada LCD alat ukur (  g/mL) 0,00 120,75 0,1 7,65 114,37 3,4 15,32 85,21 18,2 22,97 68,76 26,5 30,62 59,00 31,5

## 4. SIMPULAN
Hasil  pengujian  menunjukkan  bahwa  Rhodamin  B  memiliki  daerah  serapan  pada  panjang gelombang antara 500 – 600 nm dengan puncak panjang gelombang 532 nm yang berkorelasi dengan cahaya  hijau.  Rhodamin  B  memiliki  serapan  yang  tinggi  pada  penyinaran  LED  warna  hijau  yang berbanding lurus dengan konsentrasi. Persamaan konversi antara tegangan dan konsentrasi Rhodamin
B  pada  alat  ukur  yang  dibuat  adalah:  konsentrasi  (  g/mL)  =  (tegangan  sensor  (mV)  –  120,98)  /  (- 1,967).  Hasil  pengujian  alat  mini  spektrophotometer  tersebut  dengan  beberapa  sampel  Rhodamin terdapat error sebesar 2,45%.

## UCAPAN TERIMAKASIH
Terima kasih kepada Fakultas MIPA Universitas Padjadjaran yang telah membiayai penelitian ini melalui Hibah Kompetitif Fakultas MIPA tahun 2015.

## DAFTAR ACUAN
[1] http://ik.pom.go.id/v2014/artikel/Bahaya-Rhodamin-B-sebagai-Pewarna-pada-Makanan.pdf. Akses tanggal: 1 Maret 2016
[2] W.  Cahyadi,    Analisis  dan  Aspek  Kesehatan  Bahan  Tambahan  Pangan,  (Jakarta  :  Penerbit Bumi Aksara), Hal. 1-2
[3] M. Li, X. Wang, Z. Shan, Deciding between using the first or second drop of blood for the self monitoring of blood glucose, Primary Care Diabetes, Vol. 8, Issue 4, (2014), p. 365-369.
[4] M.  Mahrina.  Bab  II  Tinjauan  Pustaka.  Universitas  Sumatera  Utara,  (2010),  Sumber: http://repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/19254/3/Chapter%20II.pdfNowosielski, R; Babilas,  R;  Dercz,  G;  Pajak,  L;  Skowronski,  W. J.  Achiev.  Mater.  Manufact.  Eng.  27,  51 (2008)