ISSN: 1410-8917 e-ISSN: 2597-9914
Jurnal Kimia Sains dan Aplikasi 22 (5) (2019): 164 – 172

## Jurnal Kimia Sains dan Aplikasi
Journal of Scientific and Applied Chemistry
Journal homepage: http://ejournal.undip.ac.id/index.php/ksa
Pembuatan Recycle Screen Printed Carbon Electrode dan Aplikasinya untuk Deteksi Asam Galat dengan Teknik Voltammetri
Wulan Tri Wahyuni a,b,1 , Rany Zalvianita a,2 , Rudi Heryanto a,b,3
a Department of Chemistry, Bogor Agricultural University, Bogor, Indonesia
b Tropical Biopharmaca Research Center, Bogor Agricultural University, Bogor, Indonesia
Author emails: 1 wulantriws@apps.ipb.ac.id , 2 ranyzalvi@gmail.com , 3 rudi_heryanto@apps.ipb.ac.id https://doi.org/10.14710/jksa.22.5.164-172
Art ic le   Info

## Ab s t rac t
Article history:
Received: 25 April 2019
Revised: 19 August 2019 Accepted: 20 August 2019 Online: 30 September 2019
Keywords:
Gallic acid; electrode, graphite; polystyrene; voltammetry
Title: Fabrication of Recycle Screen Printed Carbon Electrode and Its Application for Voltammetric Detection of Gallic Acid
Gallic  acid  is  phenolic  compound  found  in  tea  and  act  as  antiradical  agent.  This compound  is  electrochemically  active  and  could  be  detected  using  voltammetric technique. This study aims to obtain recycle screen printed carbon electrode (rSPCE) and  applied  it  for  voltammetric  detection  of  gallic  acid.  rSPCE  was  prepared  by modification of used SPCE working electrode using a mixture of graphite:polystyrene at  ratio  of  95:5,  90:10,  and  85:15  (w/w).  Graphite:polystyrene  was  suspended  in chloroform and deposited on SPCE by drop casting method. Phosphate buffer 0.1 M at pH  of  2.5,  3.5,  and  7  were  used  as  electrolyte  solution  in  voltammetric  detection  of gallic  acid.  The  optimum  condition  of  gallic  acid  detection  was  obtained  when phosphate buffer 0,1 M at pH of 2.5 and rSPCE in composition of graphite:polystyrene (95:5)  used  as  electrolyte  and  working  electrode,  respectively.  Gallic  acid  has  2 oxidation  peaks  at  potential  of  0.26  V  and  0.63  V  vs  Ag/AgCl,  respectively.  At concentration of 1 – 5 mM, gallic acid and oxidation currents provide linear regression with  the  coefficient  determination  of  0.9947  and  0.9864,  consecutively  for  peak number 1 and 2. Measurement of gallic acid at rSPCE 95:5 shows good precision with %RSD < 5%. rSPCE was successfully applied for voltammetric detection of gallic acid in  standard  solution  with  accuracy  >  96%,  however  further  development  is  needed before its application for gallic acid measurement in real sample such as tea extract.

## Ab s t rak
Kata Kunci: Asam galat; elektrode, grafit; polistirena; voltammetry Asam galat merupakan salah satu senyawa fenolik yang ditemukan dalam teh sebagai zat  antiradikal.  Senyawa  ini  bersifat  elektroaktif  sehingga  dapat  dideteksi  dengan teknik  voltammetri.  Penelitian  ini  bertujuan  melakukan  modifikasi  elektrode  kerja pada screen  printed  carbon  electrode (SPCE)  bekas  untuk  memperoleh recycle SPCE (rSPCE)  dan  menggunakannya  untuk  deteksi  asam  galat  secara  voltammetri.  rSPCE disiapkan  dengan  mengganti  elektrode  kerja  SPCE  bekas  menggunakan  campuran grafit:polistirena 95:5, 90:10, dan 85:5 (b/b). Grafit:polistirena disuspensikan dalam kloroform dan didepositkan pada permukaan SPCE dengan metode drop casting. Pada deteksi asam galat dengan teknik voltammetri, bufer fosfat 0,1 M pada pH 2,5, pH 3,5, dan  pH  7  digunakan  sebagai  larutan  elektrolit.  Kondisi  optimum  deteksi  asam  galat diperoleh  pada  saat  digunakan  bufer  fosfat  0,1  M  pH  2,5  dan  komposisi grafit:polistirena 95:5 sebagai elektrode kerja. Asam galat memiliki 2 puncak oksidasi pada potensial 0.26 V dan 0.63 V vs Ag/AgCl. Pada rentang konsentrasi 1 mM – 5 mM asam galat dan arus oksidasi memberikan regresi linear dengan koefisien determinasi 0.9947  dan  0.9864,  berturut-turut  untuk  puncak  1  dan  2.  Pengukuran  asam  galat
Jurnal Kimia Sains dan Aplikasi 22 (5) (2019): 164 – 172
menunjukkan presisi yang baik dengan %SBR < 5%. rSPCE telah berhasil dibuat dan dapat digunakan untuk pengukuran asam galat pada larutan standar dengan akurasi >96%,  namun  diperlukan  pengembangan  lebih  lanjut  sebelum  digunakan  untuk pengukuran asam galat pada sampel ril seperti ekstrak teh.

## 1. Pendahuluan
Asam  galat  (asam  3,4,5-trihidroksibenzoat)  adalah salah satu senyawa fenolik utama yang ditemukan di teh, anggur,  dan  beberapa  tanaman  lainnya  [1].  Asam  galat memberikan  perlindungan  yang  efisien  terhadap kerusakan oksidatif yang disebabkan oleh spesies reaktif yang  sering  ditemui  dalam  sistem  biologis  [2].  Menurut Gunckel dkk. [3] gugus hidroksil pada asam galat bersifat elektroaktif  dan  dapat  dioksidasi  dengan  melibatkan pelepasan  elektron  dan  proton.  Oksidasi  dua  gugus hidroksil  pada  asam  galat  terjadi  secara  bertahap menghasilkan  radikal  semikuinon  pada  tahap  pertama dan dilanjutkan dengan pembentukan kuinon pada tahap berikutnya.
Elektrode yang digunakan pada awal perkembangan teknik  voltammetri  ialah  elektrode  berbasis  merkuri, yaitu elektrode merkuri tetes ( Dropping Mercury Electrode , DME), elektrode merkuri tetes statis ( Static Mercury Drop Electrode ,  SDME),  atau  elektrode  merkuri  tetes  gantung ( Hanging Mercury  Drop  Electrode HDME)  [4].  Namun, elektrode  ini  sama  sekali  tidak  aman  bila  pengukuran dilakukan secara langsung karena limbah yang dihasilkan berbahaya  bagi  lingkungan.  Selanjutnya  dikembangkan elektrode  berbasis  karbon.  Elektrode  berbasis  karbon banyak  digunakan  karena  karbon  memiliki  arus  latar belakang yang rendah, jendela potensial yang luas, inert, dan murah [5]. Salah satu elektrode kerja berbasis karbon yang  banyak  dikembangkan  belakangan  ini  ialah screen printed  carbon  electrode (SPCE).  SPCE  menggabungkan  3 elektrode,  yaitu  elektrode  kerja,  pembanding,  dan elektrode bantu dalam satu desain yang kompak [6] .
Umumnya SPCE dapat dipakai berulang kali, namun apabila  reaktan  atau  produk  pada  reaksi  redoks teradsorpsi  di  permukaan  elektrode  maka  transfer elektron antara elektrode dengan analit akan terganggu. Reaksi  redoks  analit  akan  terhambat,  stabilitas  respon elektrode  akan  rendah,  sehingga  SPCE  tidak  dapat digunakan  kembali.  Dibutuhkan  upaya  agar  SPCE  bekas pakai  tersebut  dapat  digunakan  kembali,  salah  satunya dengan  mengganti  bagian  elektrode  kerja  SPCE  yang telah menurun kinerjanya.
Penelitian  ini  bertujuan  memanfaatkan  kembali SPCE  bekas  dengan  memodifikasi  elektrode  kerja menggunakan pasta karbon yang terbuat dari campuran grafit:polistirena dan menggunakannya untuk pengukuran  asam  galat  dengan  teknik  voltametri. Elektrode  yang  diperoleh  dari  hasil  modifikasi selanjutnya  disebut  rSPCE.  Grafit  digunakan  karena memiliki  kekuatan  mekanik  dan  konduktivitas  listrik yang  baik.  Selain  itu,    grafit  memiliki  luas  permukaan yang  besar,  bobot  molekul  yang  rendah,  dan  memiliki jendela potensial yang lebar sehingga dapat meningkatkan  proses  transfer  elektron  [7].  Polistirena digunakan  sebagai  binder  karena  dilaporkan  dapat
membentuk  komposit  dengan  grafit  menghasilkan material  yang  bersifat  konduktif  [8].  Perbandingan grafit:polistrirena  divariasikan  untuk  menentukan komposisi terbaik.

## 2. Metode Penelitian
Penelitian  dilakukan  dalam  3  tahap  meliputi  1) penyiapan recycle SPCE  (rSPCE),  2)  evaluasi  perilaku elektrokimia  asam  galat  pada  SPCE  dan  rSPCE,  dan  3) evaluasi kinerja rSPCE pada pengukuran asam galat.

## 2.1. Alat dan Bahan
Alat-alat yang digunakan meliputi sel elektrokimia, neraca  analitik  (Sartorius),  pH  meter  (Hanna Instruments), sonikator 42  Hz (As One), alat-alat gelas, mikroskop  elektron  pemayaran  (SEM)  (ZEISS), screen- printed  carbon  electrode (SPCE)  tipe  110  (DropSens, Asturias, Spanyol), seperangkat alat potensiostat/galvanostat  eDAQ  dengan  sistem  3 elektrode, dan komputer yang  telah dilengkapi program pengolah  data  Echem.2.1.0  dan Origin  Pro  7.0. Bahan- bahan  yang  digunakan  ialah  H 3 PO 4 (MERCK, Darmstadt, Jerman),  (KH 2 PO 4 )  (MERCK,  Darmstadt,  Jerman)  dan K 2 HPO 4 (Kanto Chemical Co. INC,Tokyo, Jepang), serbuk grafit  dengan  ukuran  partikel  20  µm  (Sigma  Aldrich), polistirena , KCl (MERCK, Darmstadt, Jerman), K 3 [Fe(CN) 6 ]  (Sigma  Aldrich,  Steinheim,  Jerman),  KOH (MERCK, Darmstadt, Jerman), kertas saring  Whatmann, standar  asam  galat  (Sigma  Aldrich, Steinheim, Jerman), kloroform, dan air deionisasi.

## 2.2. Modifikasi Elektrode Kerja SPCE Bekas Menggunakan Pasta Karbon
Pasta  karbon dibuat  dengan  mencampurkan  serbuk grafit  dengan  polistirena  dalam  pelarut  kloroform. Serbuk  grafit  dicampurkan  dengan  polistirena  dengan variasi  perbandingan  grafit:polistirena  adalah  95:5, 90:10,  dan  85:15.  Sebanyak  0,1000  g  campuran grafit:polistirena  ditimbang  kemudian  disuspensikan dalam  kloroform  dan  diaduk  hingga  homogen. Permukaan  elektrode  kerja  SPCE  bekas  pakai  dikerok hingga  bersih.  Sebanyak  4  μL  campuran  grafit - polistirena  dipipet  menggunakan  mikropipet  dan diteteskan  pada  permukaan  elektrode  kerja  pada  SPCE bekas  yang  telah  dikerok  mengikuti  luasan  elektrode kerjanya.    SPCE  bekas  yang  telah  dimodifikasi  tersebut dibiarkan kering pada suhu ruang dan selanjutnya disebut rSPCE.
Kinerja rSPCE dievaluasi dengan larutan K 3 Fe(CN) 6 5 mM  dalam  elektrolit  KCl  0.05  M  menggunakan  teknik voltammetri  siklik.  Larutan  K 3 Fe(CN) 6 tersebut  dipayar pada  rentang  potensial  -0.5  V  sampai  dengan  +1  V  vs Ag/AgCl  dengan  kecepatan  payar  100  mV/s.  Pengukuran dilakukan sebanyak 6 kali ulangan.
Jurnal Kimia Sains dan Aplikasi 22 (5) (2019): 164 – 172 166

## 2.3. Evaluasi Perilaku Elektrokimia Asam Galat pada SPCE dan rSPCE
Larutan  bufer  fosfat  pH  2,5  dipayar  dengan  teknik voltammetri  siklik  menggunakan  SPCE  dengan  rentang potensial 0 sampai dengan +1 V vs Ag/AgCl dan kecepatan payar 100 mV/s. Kemudian 2 mM asam galat dalam 0,1 M bufer  fosfat  pH  2,5  dipayar  dengan  rentang  potensial  0 sampai dengan +1 V vs Ag/AgCl dan kecepatan payar 100 mV/s  sebanyak  3  kali  siklik.  Hal  yang  sama  dilakukan pada pH 3,5 dan pH 7, kemudian ditentukan pH optimum untuk  pengukuran  asam  galat.  Asam  galat  dalam  buffer pH  optimum  dianalisis  menggunakan  rSPCE  dengan beberapa  cara,  pertama  dengan  siklik  voltammetri sebanyak  6  kali  siklik  sekaligus,  kedua  dengan  siklik voltammetri  secara  satu  per  satu  tanpa  pembilasan elektrode, dan ketiga dengan siklik voltammetri satu per satu dengan rSPCE dibilas pada tiap siklik pengukuran.

## 2.4. Validasi Metode Pengukuran asam galat dengan rSPCE
Evaluasi kinerja rSPCE pada pengukuran asam galat dievaluasi  melalui  validasi  metode  pengukuran  asam galat dengan rSPCE. Parameter yang dievaluasi meliputi linearitas,  akurasi,  presisi,  dan  kedapatulangan.  Di samping itu, rSPCE yang dihasilkan juga digunakan untuk ujicoba pengukuran asam galat dalam ekstrak teh hijau.

## 3. Hasil dan Pembahasan
3.1. rSPCE Hasil Modifikasi SPCE Bekas Pakai dengan Grafit:Polistirena

## 3.1.1. Morfologi rSPCE Grafit:Polistirena
Campuran  grafit  dan  polistirena  digunakan  untuk memodifikasi  elektrode  kerja screen  printed  carbon electrode (SPCE)  bekas  yang  memiliki  diameter  4  mm. Grafit merupakan alotropi karbon dengan hibridisasi sp 2 , memiliki struktur yang terdiri atas lapisan karbon dalam pola heksagonal yang ditumpuk secara berurutan. Grafit memiliki  elektron  pada  orbital  π  yang  mengalami delokalisasi  sehingga  bersifat  konduktif  [9].  Pada penelitian  ini  grafit  dicampurkan  dengan  polistirena yang  berperan  sebagai  binder  untuk  memudahkan penempelan grafit pada substrat SPCE yang terbuat dari keramik.  Polistirena  merupakan  polimer  dengan  sifat transparansi optik dan penghantar listrik yang baik [10]. Menurut  Xiao dkk. [11],  lapisan  grafit  akan  terdispersi dalam  matriks  polistirena,  sehingga  grafit  dapat  ikut menempel  pada  permukaan.  Elektrode  yang  dihasilkan dari  proses  modifikasi  ini  selanjutnya  disebut  sebagai rSPCE.
Komposisi  grafit  dan  polistirena  yang  digunakan pada  penelitian  ini  ialah  95:5,  90:10,  dan  85:  15. Kloroform  digunakan  untuk  mensuspensikan  grafit  dan
polistirena  dalam  campuran  tersebut.  Ketiga  variasi campuran  komposisi  grafit:polistirena  yang  dihasilkan berbentuk  pasta  menyerupai  tinta  berwarna  hitam keabu-abuan.  Semakin  banyak  komposisi  grafit  dalam campuran, warna hitam yang dihasilkan semakin pekat. Semakin banyak komposisi polistirena dalam campuran, semakin  kental  campuran  yang  dihasilkan.  Diperlukan volume  campuran  grafit:polistirena  yang  tepat  untuk memodifikasi  elektrode  kerja  pada  SPCE.  Volume  yang terlalu  banyak  menyebabkan  permukaan  elektrode bertumpuk-tumpuk  tidak  merata,  sementara  volume yang  terlalu  sedikit  menyebabkan  area  elektrode  kerja tidak  tertutupi  seluruhnya  sehingga  mengurangi  luas permukaan  elektrode  kerja.  Pada  penelitian  ini  volume campuran  grafit:polistirena  yang  digunakan  ialah sebanyak 4 µL.
Hasil  yang  diperoleh  menunjukkan  bahwa  pasta karbon dengan perbandingan komposisi grafit:polistirena  95:5,  90:10,  maupun  85:15  dapat menempel  pada  area  elektrode  kerja  SPCE.  Berdasarkan hasil  analisis  SEM,  pada  perbesaran  1000  kali  terlihat perbedaan  signifikan  antara  elektrode  kerja  SPCE komersial  dan  elektrode  kerja  rSPCE  yang  tersusun  dari campuran  grafit:polistirena.  Permukaan  elektrode  kerja SPCE komersial terlihat lebih halus dan rata dengan pori- pori seragam serta menunjukkan homogenitas yang baik. Sementara  itu,  elektrode  kerja  rSPCE  terlihat  memiliki morfologi yang kurang halus dan berlapis-lapis (Gambar 1).  Polistirena  yang  dicampurkan  dengan  grafit menyebabkan  grafit  akan  terdispersi  ke  dalam  matriks polistrirena  yang  membuat  morfologinya  terlihat berlapis-lapis sehingga grafit dapat ikut menempel pada permukaan  SPCE.  Gambar  SEM  yang  diperoleh  pada penelitian ini sesuai dengan yang dilaporkan oleh Petroni dkk. [6].  Profil  SEM  dari Screen  printed  carbon yang difabrikasi  dari  grafit  dan  polistirena  yang  dilaporkan menunjukkan  struktur  elektrode  dengan  bentuk lembaran-lembaran [6].
3.1.2. Kinerja rSPCE pada Pengukuran K 3 Fe(CN) 6
Kinerja rSPCE dapat dievaluasi dengan menggunakan  suatu  zat  yang  telah  diketahui  secara umum  perilaku  oksidasi  dan  reduksinya,  seperti  sistem fero-ferisianida. K 3 Fe(CN) 6 merupakan suatu analit yang mengalami reaksi redoks dengan persamaan reaksi kimia sebagai berikut
reduksi : [Fe(CN) 6 ] 3- + e- → [Fe(CN) 6 ] 4-
oksidasi : [Fe(CN) 6 ] 4- → [Fe(CN) 6 ] 3- + e-
a
b
c
Gambar 1. Morfologi permukaan elektrode kerja pada SPCE komersial (a) dan rSPCE  95:5 (b) pada perbesaran 1000x, voltammogram 5 mM K 3 Fe(CN) 6 M dalam 0.05 M KCl (c).
Pengukuran  larutan  5  mM  K 3 Fe(CN) 6 menggunakan SPCE  komersial  menghasilkan  rerata  arus  oksidasi sebesar  19.92  μA  pada  potensial  +0.35  V  vs  Ag/AgCl  dan rerata arus reduksi sebesar - 84.3μA pada potensial +0.25 V  vs  Ag/AgCl  (Gambar  1c).  Pengukuran  dengan  rSPCE pada  perbandingan  grafit:polistirena  95:5  memberikan intensitas puncak arus oksidasi dan reduksi yang paling tinggi,  yaitu  rerata  puncak  arus  oksidasi  sebesar  +17.97 μA  dan  reduksi  sebesar - 79.44  μA.  Nilai  ini  mendekati hasil  pengukuran  menggunakan  SPCE  komersial terhadap larutan yang sama. Secara umum, pengukuran dengan rSPCE memberikan puncak oksidasi dan reduksi pada  potensial  yang  sama  dengan  pengukuran menggunakan  SPCE.  Namun  pengukuran  dengan  rSPCE (95:5)  mengalami  sedikit  pergeseran  potensial  dan memberikan ∆E lebih kecil dengan E 1/2 yang tetap. Hal ini dimungkinkan  terjadi  karena  reaksi  redoks  analit  pada elektrode  rSPCE  lebih  mudah  terjadi  akibat  komposisi karbon  yang  lebih  tinggi  dan  elektrode  lebih  konduktif. Selain  itu,  perbandingan  grafit:polistirena  95:5  juga menghasilkan  %SBR  kurang  dari  5%.  Sementara  itu, pengukuran dengan rSPCE dengan komposisi grafit:polistirena  90:10  dan  85:15  memberikan  arus oksidasi yang lebih kecil, yaitu kurang dari 10 μA dan arus reduksi  kurang  dari  - 80  μA  (Gambar  1c).  Berdasarkan hasil  yang  diperoleh,  diketahui  bahwa  semakin  tinggi komposisi  grafit  dalam  campuran  penyusun  elektrode, respon  elektrokimia  elektrode  semakin  baik.  Hal  ini diduga karena sifat konduktivitas listrik dari grafit yang berasal dari delokalisasi elektron orbital π.

## 3.2. Perilaku Elektrokimia Asam Galat
Perilaku  elektrokimia  asam  galat  dipelajari  dengan menggunakan SPCE. Voltammogram asam galat memiliki 2 puncak oksidasi, puncak oksidasi I memiliki intensitas arus  lebih  tinggi  dibandingkan  puncak  oksidasi  II (Gambar 2a). Puncak oksidasi yang teramati merupakan puncak oksidasi gugus fenolik pada asam galat, gugus ini juga  berkontribusi  pada  sifat  aktivitas  antioksidan  dari asam galat. Perilaku elektrokimia yang didapatkan sesuai dengan yang dilaporkan Gunckel dkk. [3]. Oksidasi asam galat  terjadi  melalui  2  tahap  transfer  elektron  dengan proses irreversible (Gambar  2b),  proses  oksidasi  ini bergantung pada pH dan dikontrol difusi. Puncak pertama menunjukan  oksidasi  asam  galat  secara irreversible membentuk  kation  radikal  dengan  proses  transfer elektron.  Kation  radikal  yang  terbentuk  kehilangan proton membentuk radikal semikuinon. Produk oksidasi dari elektron pertama diikuti oleh transfer elektron kedua
secara irreversible .  Kemudian  deprotonasi  kation melengkapi  keseluruhan  proses  oksidasi  yang  muncul sebagai puncak oksidasi yang irreversible [12].
a. b.
Gambar 2. Differential pulse voltammogram 2 mM asam galat dalam 0,1 M buffer fosfat pH 2,5 menggunakan SPCE (a) dan skema reaksi oksidasi pertama dan kedua dari asam galat (b).

## 3.2.1. Pengaruh pH Larutan Elektrolit
pH  elektrolit  memberikan  pengaruh  yang  sangat signifikan  terhadap  arus  oksidasi  asam  galat.  Gambar  3 menunjukkan arus oksidasi asam galat dalam bufer fosfat pH 2,5 mencapai 92 μA pada potensial sekitar +0.32 V vs. Ag/AgCl. Intensitas arus oksidasi asam galat pada pH 3,5 dan pH 7 lebih rendah dibanding pada pH 2,5, yaitu hanya mencapai  sekitar  90  μA  dan  66  μA.  Oleh  karena  itu, pH elektrolit yang dipilih untuk pengukuran asam galat ialah pH 2,5. Hal ini sesuai dengan Souza dkk. [13] dan Abdel- Hamid  dan  Newair  [12]  yang  menyatakan  bahwa peningkatan pH pada rentang 2 – 7 dapat menyebabkan
-0.6 -0.4 -0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 I (  A) E vs Ag/AgCl (V) SPCE komersial rSPCE 95:5 rSPCE 90;10 rSPCE 85:15 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 0 10 20 30 40 50 I (u A ) E vs. Ag/AgCl (V) I II
penurunan  arus  oksidasi  asam  galat.  Di  samping  itu, penggunaan elektrolit dengan pH berbeda menyebabkan terjadinya  pergeseran  potensial  oksidasi  asam  galat. Gunckel dkk. [3]  dan  [14]  melaporkan  bahwa  puncak oksidasi  asam  galat  bergeser  ke  potensial  lebih  negatif dengan meningkatnya nilai pH [3, 14]. Hubungan antara nilai  pH  dengan  potensial  oksidasi  memiliki  slope  yang mendekati konstanta Nernst, yaitu -59.2 mV pH -1 [3, 14]. Namun  pada  penelitian  ini  hubungan  antara  pH  dengan potensial  oksidasi  mengikuti  hubungan  Nerntsian tersebut tidak teramati.
Gambar 3. Voltammogram siklik 2 mM asam galat dalam 0,1 M buffer fosfat dengan berbagai nilai pH menggunakan SPCE.

## 3.2.2. Pengaruh Pembilasan Elektrode
Gambar  4a  menunjukkan  hasil  pemayaran  asam galat dengan 7 kali siklik sekaligus, dapat diamati bahwa arus  oksidasi  asam  galat  semakin  menurun  seiring dengan  jumlah  siklik,  arus  oksidasi  mulai  stabil  pada siklik  keempat  sampai  siklik  ketujuh.  Gambar  4b merupakan  voltammogram  pemayaran  asam  galat  satu per satu dengan jeda waktu antar pemayaran. Diperoleh voltammogram  yang  hampir  sama,  arus  oksidasi  asam galat menurun seiring jumlah siklik dan mulai stabil pada
siklik ketiga sampai siklik ketujuh. Penurunan intensitas arus  oksidasi  asam  galat  seperti  yang  ditunjukkan  pada Gambar 4a dan 4b diduga terjadi karena produk oksidasi asam  galat  mengotori  permukaan  elektrode  sehingga menghalangi  proses  transfer  elektron.  Pada  siklik selanjutnya,  penambahan  jumlah  produk  oksidasi  tidak sebanyak pada siklik di awal sehingga setelah siklik ketiga penurunan  intensitas  arus  oksidasi  kecil  (cenderung teramati stabil). Sementara itu, Gambar 4c menunjukkan voltammogram  dari  pemayaran  asam  galat  yang dilakukan  satu  per  satu  dengan  perlakuan  pembilasan elektrode  pada  setiap  pengukuran.  Voltammogram  yang dihasilkan  memiliki  keterulangan  baik  dan  stabil. Pembilasan elektrode pada proses pemayaran siklik dapat membersihkan permukaan elektrode yang tertutupi oleh produk  hasil  oksidasi  asam  galat.  Dengan  demikian, proses transfer elektron yang melibatkan elektrode tidak terhalangi dan diperoleh keterulangan pengukuran yang baik.

## 3.2.3. Respon Elektrokimia Asam Galat pada SPCE dan rSPCE
Respon  elektrokimia  asam  galat  dievaluasi menggunakan  SPCE  dan  rSPCE  dengan  berbagai  nisbah komposisi  grafit:polistirena.  Gambar  5a  menunjukkan pengukuran  asam  galat  dengan  SPCE  komersial, voltammogram  yang  diperoleh  dari  6  kali  ulangan memiliki  keterulangan  yang  baik.  Rerata  arus  puncak  I (oksidasi pertama) yang didapatkan adalah 44.97 μA pada potensial 0.26 V vs Ag/AgCl dan arus puncak II (oksidasi kedua)  ialah  10.53  μA  pada  potensial  0.63  V  vs  Ag/AgCl. SPCE  bekas  yang  dimodifikasi  dengan  grafit:polistirena 95:5 menghasilkan voltammogram dengan keterulangan yang paling baik dibandingkan 2 komposisi lainnya.  Pada rSPCE 95:5 dapat dideteksi 2 puncak oksidasi asam galat, sama  seperti  yang  dihasilkan  pada  pengukuram  dengan SPCE  komersial.  Sementara  itu,  pada  rSPCE  90:10  dan 85:15, puncak oksidasi yang dapat dideteksi dengan jelas hanya  puncak  oksidasi  I.  Puncak  oksidasi  II  pada  rSPCE 90:10 dan 85:15 sangat lemah untuk dideteksi.
A b C
Gambar 4. Voltammogram siklik 2 mM asam galat dalam 0,1 M bufer fosfat pH 2,5 pada kecepatan payar 100 mV/s menggunakan SPCE dilakukan 7 siklik sekaligus (a), 7 siklik dilakukan satu per satu tanpa pembilasan elektrode (b), dan 7 siklik dengan membilas elektrode setiap kali siklik (c).
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 -40 -20 0 20 40 60 80 100 I (  A) E vs Ag/AgCl (V) pH 2.5 pH 3.5 pH 7 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 -40 -20 0 20 40 60 80 I (  ) E vs Ag/AgCl (V) PB pH 2.5 siklik 1 siklik 2 siklik 3 siklik 4 siklik 5 siklik 6 siklik 7 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 -40 -20 0 20 40 60 80 I (  A) E vs Ag/agCl (V) PB pH 2.5 siklik 1 siklik 2 siklik 3 siklik 4 siklik 5 siklik 6 siklik 7 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 -40 -20 0 20 40 60 80 I (  ) E vs Ag/AgCl (V) PB pH 2.5 siklik 1 siklik 2 siklik 3 siklik 4 siklik 5 siklik 6 siklik 7
a B c D
Gambar 5. Differential pulse voltammogram 2 mM asam galat dalam 0,1 M buffer fosfat pH 2,5 dengan pengukuran menggunakan SPCE komersial (a), rSPCE 95:5 (b), rSPCE 90:10 (c), rSPCE 85:15 (d).

## 3.3. Validasi Metode Pengukuran Asam Galat dengan rSPCE
Evaluasi kinerja analitik rSPCE terpilih (rSPCE 95:5) dilakukan  melalui  proses  validasi  meliputi  parameter linearitas, akurasi, presisi, dan kedapatulangan. Lineritas ditentukan  dengan  membuat  kurva  kalibrasi  untuk mengetahui respon linear elektrode terhadap pengukuran  asam  galat  dengan  teknik differential  pulse voltammetry . Pada penelitian ini linearitas diuji dengan 5 deret konsentrasi standar asam galat yang diukur dengan SPCE komersial dan rSPCE 95:5.
Hasil  pengukuran  menunjukkan  bahwa  konsentrasi asam  galat  berbanding  lurus  dengan  intensitas  arus puncak  oksidasi.  Pada  pengukuran  dengan  SPCE komersial hubungan linear antara konsentrasi asam galat dengan  intensitas  arus  puncak  oksidasi  I  mengikuti persamaan  y  =  4.74x  +  31.76  dengan  R 2 =  0.9942. Persamaan pada arus puncak oksidasi II, yaitu y = 1.42x + 6.00 dengan R 2 = 0.9888. Pada pengukuran dengan rSPCE 95:5  hubungan  linear  arus  puncak  oksidasi  I  mengikuti persamaan y = 5.78x + 7.90 dengan R 2 = 0.9947 dan arus puncak oksidasi II mengikuti persamaan y = 1.33x + 3.65 dengan R 2 = 0.9864 (Gambar 6).
Akurasi  pengukuran  dievaluasi  pada  satu  nilai konsentrasi asam galat, yaitu 2 mM. Pengukuran dengan rSPCE  memberikan  akurasi  pengukuran  asam  galat sebesar 97.4% untuk puncak pertama dan 96.52% untuk puncak  kedua,  hasil  ini  memenuhi  kriteria  AOAC  untuk analit  dengan  konsentrasi  yang  digunakan  [15]. Sementara  itu,  akurasi  pengukuran  dengan  SPCE komersial  <90%  baik  untuk  puncak  pertama  maupun puncak  kedua.  Presisi  pengukuran  pada  penelitian dievaluasi  pada  konsentrasi  larutan  asam  galat  2  mM sebanyak 6 kali ulangan. Presisi pengukuran dinyatakan sebagai  persen  simpangan  baku  relatif  (%SBR). Pengukuran  asam  galat  dengan  SPCE  komersial menghasilkan  %SBR  sebesar  0.84%  pada  puncak  I  dan 0.85%  pada  puncak  II.  Pegukuran  asam  galat  dengan rSPCE  95:5  memiliki  %SBR  sebesar  3.02%  untuk  arus puncak oksidasi I dan 4.50% untuk arus puncak oksidasi II. Untuk analit dengan konsentrasi yang digunakan pada pengujian ini (2 mM atau setara 0.034 %b/v), nilai %SBR pada uji presisi masih dapat diterima apabila berada pada rentang 3-4% [15].
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 0 10 20 30 40 50 I (  A) E vs Ag/AgCl (V) PB pH 2.5 ulangan 1 ulangan 2 ulangan 3 ulangan 4 ulangan 5 ulangan 6 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 0 5 10 15 20 25 I (  A) E vs Ag/AgCl (V) PB pH 2.5 ulangan 1 ulangan 2 ulangan 3 ulangan 4 ulangan 5 ulangan 6 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 0 5 10 15 20 25 I (  A) E vs Ag/AgCl (V) PB pH 2.5 ulangan 1 ulangan 2 ulangan 3 ulangan 4 ulangan 5 ulangan 6 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 0 5 10 15 20 25 I (  ) E vs Ag/AgCl (V) PB pH 2.5 ulangan 1 ulangan 2 ulangan 3 ulangan 4 ulangan 5 ulangan 6
a.1 a.2 b.I b.II
Gambar 6 . Kurva kalibrasi linear antara konsentrasi asam galat dengan intensitas arus oksidasi I dan II  pada SPCE (a)
dan rSPCE 95:5 (b).
Kedapatulangan  pada  penelitian  ini  dievaluasi menggunakan 3 buah rSPCE 95:5 berbeda, namun dengan komposisi dan kondisi pembuatan yang sama. Hasil yang diperoleh  menunjukkan  bahwa  pengukuran  asam  galat dengan 3 buah rSPCE 95:5 yang berbeda memberikan nilai %SBR  berdasarkan  respon  arus  pada  puncak  I  sebesar 2.40% dan puncak II sebesar 3.80%. Hasil menunjukkan bahwa  pembuatan  rSPCE  dan  pengukuran  asam  galat dengan  rSPCE  berbeda  memiliki  kedapatulangan  yang dapat  diterima.  Pada  uji  kedapatualangan  dengan konsentrasi  analit  yang  digunakan,  %SBR  masih  dapat diterima  apabila  berada  pada  kisaran  6-8%  [15]. Sementara  itu,  pengukuran  asam  galat  dengan  rSPCE 95:5  menghasilkan  data  yang  cukup  baik  hingga  8  kali pemayaran secara dengan nilai %SBR 3.46% pada puncak pertama dan 3.37% pada puncak kedua.
Uji  coba  deteksi  asam  galat  pada  sampel  real dilakukan  terhadap  ekstrak  teh  hijau.  Pengukuran  asam galat  dalam  sampel  dapat  dilakukan  dengan  beberapa teknik,  antara  lain  spektrometri,  kromatografi,  dan
elektroforesis  [16].  Sementara  penentuan  asam  galat dalam  teh  secara  elektrokimia  telah  dilakukan menggunakan elektrode kerja karbon gelas termodifikasi grafena  [17]  dan  elektrode  pasta  karbon  termodifikasi carboxylated  multiwall  carbon  nanotubes  [18].  Pada penelitian  ini,  asam  galat  dalam  teh  dianalisis  dengan SPCE dan rSPCE. Sampel teh hijau komersial diekstraksi terlebih  dahulu  dengan  bufer  fosfat  pH  2,5  dengan bantuan gelombang ultrasonik 24 kHz. Asam galat larut dalam pelarut bersifat polar sehingga pada penelitian ini digunakan  palarut  berair,  yaitu  bufer  fosfat  pH  2,5. Penggunaan  bufer  fosfat  sebagai  pengekstrak  juga bertujuan  agar  ekstrak  dapat  langsung  digunakan  pada pengukuran  asam  galat  dengan  teknik  voltammetri. Penggunaan  gelombang  ultrasonik  diharapkan  dapat meningkatkan  efisiensi  ekstraksi.  Proses  kavitasi  yang ditimbulkan  oleh  gelombang  ultrasonik  pada  proses ekstraksi  dapat  menimbulkan  rusaknya  dinding  sel sampel  sehingga  meningkatkan  efisiensi  ekstraksi  solut [19,  20].  Voltammogram  pengukuran  asam  galat  pada sampel teh hijau ditunjukkan pada Gambar 7.
y = 4.74x + 31.76 R² = 0.9942 0 10 20 30 40 50 60 0 1 2 3 4 5 A ru s pu ncak ok si das i I (μ A ) [Asam Galat] (mM) y = 1.42x + 6.00 R² = 0.9888 0 2 4 6 8 10 12 14 0 1 2 3 4 5 A ru s pu ncak o ks id as iI I ( μA ) [Asam Galat] (mM) y = 5.78x + 7.90 R² = 0.9947 0 5 10 15 20 25 30 35 40 0 1 2 3 4 5 A ru s pu ncak o ks id as iI ( μ A) [Asam Galat] (mM) y = 1.33x + 3.65 R² = 0.9864 0 2 4 6 8 10 12 0 1 2 3 4 5 A ru s pu ncak o ks id as iI I ( μ A) [Asam Galat] (mM)
a b
Gambar 7. Differential pulse voltammogram sampel teh hijau dengan SPCE komersial (a) dan rSPCE 95:5 (b)
Pengukuran  ekstrak  teh  hijau  dengan  SPCE  dan rSPCE  95:5  menghasilkan  puncak  arus  oksidasi  II  yang cenderung sama intensitasnya dengan arus oksidasi I. Hal ini  berbeda  dengan  yang  diperoleh  saat  pengukuran standar  asam  galat.  Diduga  pada  ekstrak  teh  terdapat senyawa  lain  yang  juga  memiliki  puncak  oksidasi  pada potensial  yang  sama  dengan  puncak  oksidasi  II  asam galat sehingga terjadi efek akumulatif yang menyebabkan intensitas  puncak  II  lebih  tinggi.  Informasi  lain  yang diperoleh  dari  Gambar  7  ialah  pada  saat  ekstrak  teh diencerkan,  terbentuk  puncak  lain  pada  daerah  yang berdekatan  dengan  potensial  oksidasi  I  asam  galat sehingga  penentuan  konsentrasi  asam  galat  dalam ekstrak  teh  belum  dapat  ditentukan  berdasarkan voltammogram  tersebut.  Hasil  ini  juga  menunjukkan bahwa  SPCE  maupun  rSPCE  belum  memiliki  selektivitas yang  baik  dalam  membedakan  puncak  oksidasi  asam galat dan senyawa elektroaktif lain yang terdapat dalam ekstrak  teh  sehingga  diperlukan  upaya  untuk meningkatkan selektivitas dari elektrode.

## 4. Kesimpulan
Modifikasi  elektrode  kerja  pada  SPCE  bekas  telah berhasil dilakukan menggunakan campuran grafit:polistirena.  Komposisi  grafit:polistirena  yang menunjukkan  kinerja  elektrokimia  paling  baik  adalah garfit:polistirena  (95:5).  Elektrode  hasil  modifikasi tersebut  telah  diaplikasikan  pada  deteksi  asam  galat dalam  larutan  standar  dengan  teknik  voltametri  dan memberikan  linearitas,  presisi,  dan  akurasi  yang  baik. Asam  galat  menunjukkan  2  puncak  oksidasi  yang terdeteksi optimum saat menggunakan bufer fosfat 0,1 M pH  2,5  sebagai  elektrolit.  Pengukuran  asam  galat  dalam sampel  teh  hijau  menggunakan  rSPCE  telah  dilakukan, namun  masih  diperlukan  optimasi  metode  sebelum diaplikasikan untuk analisis rutin.

## Daftar Pustaka
[1]  Marian  Naczk,  Fereidoon  Shahidi,  Phenolics  in cereals, fruits and vegetables: Occurrence, extraction and analysis, Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis , 41, 5, (2006) 1523-1542 https://doi.org/10.1016/j.jpba.2006.04.002
[2]  Bharti  Badhani,  Neha  Sharma,  Rita  Kakkar,  Gallic acid:  a  versatile  antioxidant  with  promising therapeutic  and  industrial  applications, RSC Advances , 5, 35, (2015) 27540-27557 http://doi.org/10.1039/C5RA01911G
[3]  S.  Gunckel,  P.  Santander,  G.  Cordano,  J.  Ferreira,  S. Munoz, L. J. Nunez-Vergara, J. A. Squella, Antioxidant activity  of  gallates:  an  electrochemical  study  in aqueous  media, Chemico-Biological  Interactions , 114, 1, (1998) 45-59 https://doi.org/10.1016/S0009-2797(98)00041-6
[4] Jiří Barek, Arnold G. Fogg, Alexandr Muck, Jiří Zima, Polarography  and  Voltammetry  at  Mercury Electrodes, Critical  Reviews  in  Analytical  Chemistry ,
31, 4, (2001) 291-309 http://doi.org/10.1080/20014091076776
[5]  Richard  L.  McCreery,  Advanced  Carbon  Electrode Materials  for  Molecular  Electrochemistry, Chemical Reviews , 108, 7, (2008) 2646-2687 http://doi.org/10.1021/cr068076m
[6]  Jacqueline  Marques  Petroni,  Bruno  Gabriel  Lucca, Valdir  Souza  Ferreira,  Simple  approach  for  the fabrication of screen-printed carbon-based electrode  for  amperometric  detection  on  microchip electrophoresis, Analytica  Chimica  Acta ,  954,  (2017) 88-96 https://doi.org/10.1016/j.aca.2016.12.027
[7]  Wei Zhang, Shuyun Zhu, Rafael Luque, Shuang Han, Lianzhe  Hu,  Guobao  Xu,  Recent  development  of carbon  electrode  materials  and  their  bioanalytical and  environmental  applications, Chemical  Society Reviews , 45, 3, (2016) 715-752 http://doi.org/10.1039/C5CS00297D
[8]  Hyuncheol  Kim,  H.  Thomas  Hahn,  Lisa  M.  Viculis, Scott  Gilje, Richard B. Kaner, Electrical conductivity of  graphite/polystyrene  composites  made  from potassium  intercalated  graphite, Carbon ,  45,  7,
(2007) 1578-1582 https://doi.org/10.1016/j.carbon.2007.02.035
[9]  D. D. L. Chung, Review Graphite, Journal of Materials Science , 37, 8, (2002) 1475-1489 http://doi.org/10.1023/A:1014915307738
[10] Jingjing  Xu,  Haiying  Zhang,  Gang  Chen,  Carbon nanotube/polystyrene  composite  electrode  for microchip electrophoretic determination of rutin and quercetin in Flos Sophorae Immaturus, Talanta , 73, 5,
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 0 5 10 15 20 25 30 35 I (  ) E vs Ag/AgCl (V) Teh hijau 5x pengenceran Teh hijau tanpa pengenceran 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 0 5 10 15 20 25 30 35 I (  ) E vs Ag/AgCl (V) Teh hijau 5x pengenceran Teh hijau tanpa pengenceran
Jurnal Kimia Sains dan Aplikasi 22 (5) (2019): 164 – 172 172
(2007) 932-937 https://doi.org/10.1016/j.talanta.2007.05.019
[11]  Min  Xiao,  Luyi  Sun,  Jingjing  Liu,  Yun  Li,  Kecheng Gong, Synthesis and properties
of polystyrene/graphite  nanocomposites, Polymer , 43, 8, (2002) 2245-2248 https://doi.org/10.1016/S0032-3861(02)00022-8
[12] Refat  Abdel-Hamid,  Emad  F.  Newair,  Adsorptive stripping  voltammetric  determination  of  gallic  acid using  an  electrochemical  sensor  based  on polyepinephrine/glassy  carbon  electrode  and  its determination  in  black  tea  sample, Journal  of Electroanalytical Chemistry , 704, (2013) 32-37 https://doi.org/10.1016/j.jelechem.2013.06.006
[13] Lismery  P.  Souza,  Francyelle  Calegari,  Aldo  J.  G. Zarbin,  Luiz  Humberto Marcolino-Júnior, Márcio F. Bergamini,  Voltammetric  Determination  of  the Antioxidant Capacity in Wine Samples Using a Carbon Nanotube  Modified  Electrode, Journal  of  Agricultural and  Food  Chemistry ,  59,  14,  (2011)  7620-7625 http://doi.org/10.1021/jf2005589
[14] Ya-Ling Su, Shu-Hua Cheng, Sensitive and selective determination  of  gallic  acid  in  green  tea  samples based on an electrochemical platform of poly(melamine)  film, Analytica  Chimica  Acta ,  901,
(2015) 41-50 https://doi.org/10.1016/j.aca.2015.10.026
[15] Aoac  International  Guideline  Working,  AOAC Guidelines  for  Single  Laboratory  Validation  of Chemical  Methods  for  Dietary  Supplements  and Botanicals, in:  J AOAC Int, 2002.
[16] Felipe Hugo Alencar Fernandes, Hérida Regina Nunes Salgado,  Gallic  Acid:  Review  of  the  Methods  of Determination and Quantification, Critical Reviews in Analytical  Chemistry ,  46,  3,  (2016)  257-265 http://doi.org/10.1080/10408347.2015.1095064
[17] Meifeng  Chen,  Huiping  Lv,  Xia  Li,  Zhilong  Tian, Xinying Ma, Determination of Gallic Acid in Tea by a Graphene  Modified  Glassy  Carbon  Electrode, International  Journal  of  Electrochemical  Science , 14, (2019) 4852 – 4860 http://doi.org/10.20964/2019.05.23
[18] Sheida  Sarafraz,  Hossain-Ali  Rafiee-Pour,  Maryam Khayatkashani,  Asa  Ebrahimi,  Electrochemical determination  of  gallic  acid  in  Camellia  sinensis, Viola odorata, Commiphora mukul, and Vitex agnus- castus  by  MWCNTs-COOH  modified  CPE, Journal  of Nanostructures , 9, 2, (2019) 384-395
[19] Nelly  Medina-Torres, Teresa  Ayora-Talavera, Hugo Espinosa-Andrews,  Angeles  Sánchez-Contreras, Neith  Pacheco,  Ultrasound  Assisted  Extraction  for the Recovery of Phenolic Compounds from Vegetable Sources, Agronomy , 7, 3, (2017) https://doi.org/10.3390/agronomy7030047
[20] Brijesh  K.  Tiwari,  Ultrasound:  A  clean,  green extraction  technology, TrAC  Trends  in  Analytical Chemistry , 71, (2015) 100-109 https://doi.org/10.1016/j.trac.2015.04.013