METODE SPEKTROSKOPI ATR-FTIR TANDEM PCA UNTUK MENDETEKSI KOPI ROBUSTA SEBAGAI ADULTERAN DALAM SEDIAAN KOPI ARABIKA TORAJA KOMERSIAL
Aiyi Asnawi 1 *, Erli Berlianti 1 , Ellin Febrina 2 , Nursamsiar 3 , Sitti Rahmi 4 ,
Ivan Andriansyah 1
1 Fakultas Farmasi, Universitas Bhakti Kencana 2 Fakultas Farmasi, Universitas Padjadjaran 3 Sekolah Tinggi Ilmu Farmasi Makassar 4 Rumah Sakit Umum Tgk Chik Ditiro
*Email 1 : aiyi.asnawi@bku.ac.id
Artikel diterima: 5 Januari 2021; Disetujui: 7 Maret 2021 DOI: https://doi.org/10.36387/jiis.v6i1.646

## ABSTRAK
Kopi  arabika  Toraja  terkenal  dengan  harga  dan  kualitas  yang  lebih  tinggi dibandingkan dengan kopi robusta tetapi sediaan dipasaran sering kali ditambahkan dengan bahan lainnya termasuk dengan jenis kopi robusta yang bernilai ekonomi rendah.  Penambahan  spesies  sejenis  dalam  suatu  sediaan  menambah  kerumitan analisis dikarenakan kemiripan/kedekatan dari kandungan kimianya. Metode ATR- FTIR tandem PCA mampu mengelompokan berdasarkan kekhasan dari kandungan kimia  dalam  suatu  bahan.  Tujuan  dari  penelitian  ini  adalah  untuk  mendeteksi adulteran  kopi  robusta  dalam  sediaan  kopi  arabika  Toraja  yang  beredar  di  pasar menggunakan metode ATR-FTIR tandem PCA. Sampel sediaan kopi Toraja, biji kopi arabika Toraja diperoleh dari tiga perkebunan rakyat di sekitar Toraja dan biji kopi  robusta  diperoleh  dari  perkebunan  kopi  dari  daerah  Toraja,  Lampung,  dan Jawa  Barat;  digonseng  dan  selanjutnya  dimaserasi  menggunakan  etanol  96% selama 3×24 jam dan dipekatkan menggunakan penguap putar bertekanan hingga kental. Spektrum IR dari masing-masing ekstrak diukur menggunakan teknik ATR- FTIR pada bilangan gelombang 4000-650 cm -1 . Hasil menunjukkan kemiripan pola spektrum  IR  dan  hanya  terdapat  perbedaan  kecil  pada  kekuatan  transmitan  saja. Selanjutnya, spektrum IR tersebut diklaster menggunakan PCA dengan aplikasi R. Hasil proyeksi sampel uji dari tiga sediaan kopi arabika Toraja yang diklaim murni oleh  produsen  menunjukkan  sampel  1  dan  2  tidak  mengandung  kopi  robusta sedangkan  sampel  3  mengindikasi  adanya  kopi  robusta.  Disimpulkan,  metode spektroskopi  ATR-FTIR  tandem  PCA  mampu  membedakan  ada  atau  tidaknya kandungan kopi robusta dalam sampel kopi arabika Toraja.
Kata kunci: ATR-FTIR, Arabika, PCA, Robusta, Toraja

## ABSTRACT
Toraja arabica coffee is well known for its higher price and quality compared to  robusta  coffee,  but  its  commercial  is  often  added  with  other  ingredients, including  robusta  coffee  which  has  low  economic  value.  Visual  inspection  is
unreliable in roasted ground coffee due to the resemblance of its chemical content. The ATR-FTIR method tandem PCA was able to provide an overview of the typical chemical  content  of  the  coffee  preparation.  The  purpose  of  this  study  was  to evaluate the robusta coffee as adulterant in Toraja arabica coffee preparation by using  ATR-FTIR.  Toraja  arabica  coffee  beans  were  obtained  from  three smallholder  plantations  around  Toraja  and  Robusta  coffee  beans  were  obtained from Toraja, Lampung, and West Java coffee plantations. The coffee beans were roasted and then macerated using 96% ethanol for 3×24 hours and concentrated using a rotary evaporator until being thick. The IR spectrum of each extract was measured  using  the  ATR-FTIR  spectroscopy  at  a  range  of  4000-650  cm -1 .  The results show there is a similarity in the IR spectrum patterns and there is only a small difference in the transmittance of Toraja arabica coffee and robusta coffee. Furthermore,  the  IR  spectrum  is  clustered  by  using  PCA  in  R  program.  The projection of three commercial samples shows that samples 1 and 2 do not contain robusta coffee while sample 3 shows the presence of robusta coffee. In conclusion, the  ATR-FTIR  spectroscopic  method  tandem  PCA  was  able  to  clustered  the presence or absence of robusta coffee content in the Toraja arabica coffee.
Keywords: ATR-FTIR, Arabica, PCA, Robusta, Toraja

## PENDAHULUAN
Kopi  Toraja  baik  jenis  arabika maupun robusta merupakan kopi khas dari  daerah  Tana  Toraja,  Sulawesi Selatan. Kopi Toraja ini memiliki ciri khas  pada  aroma  yang  berbau  tanah dan  memiliki  tingkat  keasaman  yang tinggi. (Ardiansyah, et al., 2018). Kopi mengandung berbagai senyawa kimia yang  berkontribusi  terhadap  cita  rasa dan  kualitas  antara  lain  kafein,  asam klorogenat dan trigonelin (Madi, et al., 2018).  Kopi  arabika  terkenal  dengan harga  yang  lebih tinggi  dibandingkan dengan  kopi  robusta,  sehingga  sering dipemalsukan/adulterasi dengan jagung,  gandum,  kedelai,  sekam,  stik
dan biji kopi robusta (Winkler-Moser, et al, 2015). Hal ini dapat mempengaruhi  kualitas  produk  dan merugikan  bagi  konsumen  (Gunning, et al., 2018).
Pemalsuan kopi biasanya terjadi pada  tahap  proses  penggilingan  dan pemanggangan  yang  menghasilkan produk  kopi  yang  berbeda  dari  biji kopi  baik  secara  tektur  maupun warnanya.  Akibatnya,  tidak  dapat dibedakan secara visual adanya penambahan  dari  bahan  lain  (De Moura Ribeiro, et al., 2017).
Beberapa  metode  yang  telah dikembangkan untuk mendeteksi pemalsuan sediaan farmasi antara lain
KLT  video  densitometri,  metode spektrofotometri  massa,  spektroskopi UV-Vis, spektroskopi inframerah, dan kromatografi  (Pauli,  et  al.,  2014).
Spektroskopi Fourier Transform Infrared (FTIR) adalah metode analisis  berdasarkan  interaksi  sinar infra  merah  dengan  vibrasi  ikatan kimia  dalam  suatu  senyawa  yang dikorelasikan  dengan  gugus  fungsi (Stuart,  2000).  Keunggulan  FTIR dapat  menganalisis  campuran  dalam sampel  tanpa  merusak  struktur  kimia dari  sampel.  Sedangkan  metode Principal Component Analysis (PCA) merupakan  metode  statistik  yang digunakan untuk mengevaluasi keterkaitan antar sekelompok variabel dengan  cara  mengurangi  ukuran variabel yang berpengaruh (Dastjerdi, et al., 2018).
Tujuan  penelitian  ini  adalah untuk membedakan kelompok spektrum inframerah dari kopi arabika Toraja  murni  dengan  kelompok  kopi robusta  murni  dan  mengidentifikasi kemungkinan  sediaan  kopi  arabika Toraja dipalsukan dengan kopi robusta. Dalam penelitian ini
digunakan  spektroskopi  inframerah dengan Attenuated  Total  Reflectance
(ATR)  yang  lebih  murah  dan  cepat dalam proses akusisi data.

## METODE PENELITIAN

## Bahan
Biji  kopi  arabika  dikumpulkan dari  (wilayah  Indonesia):  daerah Bituang, Kalosi, dan Sapan di Toraja, Tahun  2020.  Biji  kopi  robusta  yang diperoleh dari daerah Toraja, Lampung  dan  Bandung,  Tahun  2020. Kedua biji kopi tersebut diidentifikasi oleh  ahli  botani  di  Herbarium Jatinangor,  Laboratorium  Taksonomi Tumbuhan, Departemen Biologi,
FMIPA, Universitas Padjadjaran, Jatinangor, Indonesia (Nomor Sertifikat:  66/HB/12/2019).  Etanol
96%  dan  tiga  sampel  sediaan  kopi arabika  diperoleh  dari  pasar  dengan ketentuan dikemasannya memiki klaim  sebagai  produk  kopi  Toraja arabika.

## Persiapan ekstrak
Sebanyak  masing-masing  50- gram  serbuk  kopi  (arabika  dan robusta) yang telah disangrai, dan tiga sampel kopi arabika Toraja diekstraksi dengan metode
maserasi menggunakan  150  ml  pelarut  etanol 96% selama 6 jam sambil sekali-sekali
diaduk.  Kemudian  didiamkan  selama 24  jam.  Lalu  disaring,  maserat  yang diperoleh  dipisahkan  dan  ditampung, sedangkan ampasnya dimaserasi ulang sebanyak  2  kali  dengan  perlakuan sama.  Maserat  yang  diperoleh  dari hasil  ekstraksi  disatukan  kemudian dipekatkan  dengan  penguap  putar hingga diperoleh ekstrak kental.

## Akuisisi spektrum FTIR
Semua  ekstrak  kental  yang diperoleh selanjutnya dilakukan pengukuran spektrum inframerah menggunakan  alat  Spektrofotometer Cary  630  FTIR  yang  dilengkapi Attenuated  Total  Reflectance (ATR), dengan  resolusi  4  cm -1 dan  aplikasi Microlab  Expert 1.0.0.7.  Spektrum dipindai  dalam  mode  absorbansi  dari 4000  hingga  650  cm -1 .  Analisis dilakukan pada suhu kamar. Metode analisis diskriminasi
Analisis multivariat dari spektrum  FTIR  dilakukan  dengan menggunakan analisis komponen utama (PCA) dengan fungsi prcomp di R  versi  3.6.2  dengan  platform: x86_64-w64-mingw32  /  x64  (64-bit). (Kassambara, 2017). Dalam penelitian ini,  dilakukan  enam  perulangan  dari setiap sampel ( n = 6).

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Biji kopi segar dari jenis arabika dan  robusta  yang  diperoleh  langsung dari  petani  dilakukan  sortasi  untuk memilih biji yang bagusnya saja untuk digunakan.  Biji  tersebut  kemudian disangrai/ roasting pada  suhu  195°C selama  30  menit  sehingga  diperoleh hasil roasting dalam  bentuk medium roast dan dilakukan penggilingan pada kopi  tersebut  untuk  merubah  bentuk dari  biji  menjadi  serbuk.  Untuk meningkatkan jumlah intensitas sinyal inframerah dari senyawa yang terkandung dalam kopi maka dilakukan pemekatan kandungan senyawa  melalui  proses  maserasi menggunakan etanol 96%.
Penggunaan  pelarut  etanol  96% dikarenakan sifatnya mampu
melarutkan  hampir  semua  senyawa, baik  yang  bersifat  polar,  semi  polar, dan  non  polar  (Sastrohamidjojo, 2018).

## Spektrum FTIR
Pengukuran  spektrum  FTIR menggunakan  teknik  reflektan  dan analisis direkam dalam bentuk transmitan. Spektrum inframerah pada ekstrak  kopi  arabika  Toraja  yang diambil  dari  daerah  Bituang,  Kalosi,
dan  Sapan  memberikan  beberapa serapan  yang  kuat  pada  bilangan gelombang  777-743  cm -1 (A)  adanya vibrasi ulur C-H; 1640-1560 cm -1 (B) adanya  vibrasi  dari  C=C  dan  1710-
1660  cm -1 (C)  adanya  vibrasi  C=O.
Sedangkan, spektrum inframerah untuk kopi robusta dari daerah Toraja, Lampung dan Jawa Barat memberikan serapan  yang  mirip  dengan  kopi arabika  Toraja  tetapi  kedua  spektrum tersebut  memiliki  kekuatan  intensitas sinyal  yang  berbeda.  Perbedaan mendasar dari kedua spektrum muncul pada  pita  serapan  dengan  bilangan gelombang  1350-1158  cm -1 yang mengindikasikan  adanya  vibrasi  C-N dan  pada  bilangan  gelombang  2100- 1845  cm -1 yang  mengindikasikan adanya vibrasi C=O (Gambar 1).
Gambar 1. Tumpang tindih spektrum ATR–FTIR dari kopi Toraja arabika murni [BA] dan kopi robusta murni [BR] dalam rentang bilangan gelombang 650–4000 cm -1
Hal ini sejalan dengan penelitian lainnya yang mengkonfirmasi
perbedaan intensitas dari sinyal spektrum inframerah dari kopi dikarenakan faktor dari jenis kopi dan lokasi  tumbuh  dari  kopi  (Briandet,  et al., 1996).

## Analisis Kemomerik
Kedua kelompok spektrum FTIR  dari  kopi  arabika  Toraja  dan kopi  robusta  dianalisis  lebih  lanjut menggunakan  kemometrik.  Tujuan dari  analisis  ini  adalah  untuk  dapat membedakan  secara  kualitatif  dari kedua kelompok spektrum inframerah tersebut.  Metode  kemometrik  yang digunakan adalah Principal Component  Analysis (PCA)  dimana metode  ini  menginterpretasi  data dengan  mereduksi  variabel  data, sehingga  diperoleh  variabel  baru (Ivosev, et al., 2008). Sebagai catatan,
variabel baru yang diperoleh
merupakan  komponen  utama  yang mewakili  dari  variabel  awal  secara keseluruhan.  Hasil dari analisis PCA berupa  plot  skor  dimana  tiga  skor komponen utama yaitu PC1, PC2, dan PC3 memiliki nilai skor berturut-turut adalah  60,5;  22,3;  dan  9,9.  Namun dalam skor plot hanya digunakan data PC1  terhadap  PC2  karena  diperoleh hasil pengelompokan yang sangat baik
(Gambar  2)  dan  memiliki  total  skor 82,8 yang dapat mewakili 82,8% dari keseluruhan  data.  Kurva  skor  plot digunakan  untuk  menaksir  struktur data  sebagai  dasar  perbedaan  antara ekstrak kopi arabika Toraja murni dan ekstrak kopi robusta murni berdasarkan  perbedaan  daerah  secara geografis.  Jarak  antara  titik  data menunjukkan kesamaan antar sampel. Semakin  jauh  jarak,  maka  semakin sedikit kesamaan yang dimiliki antara sampel  tersebut  (Destefanis,  et  al., 2000).
Gambar 2. Plot skor PCA dari kopi Toraja arabika murni (KTA) dan kopi robusta murni (KR). TL, TJB, dan TJT merupakan kopi Toraja arabika
murni dari daerah Bituang, Kalosi,
dan Sapan. KJT, KL, dan KJB adalah kopi robusta murni dari daerah Toraja, Lampung dan Jawa Barat.

## Pengujian Sampel
Tiga sampel sediaan kopi Toraja arabika  yang  telah  beredar  di  pasar, diuji  secara  kualitatif  kemurniannya dengan  memproyeksikan  PC1  dan
PC2  dari  sampel  ke  dalam  plot  skor kopi murni (Gambar 3).
Plot skor PC dari sampel 1 (Sa) berada lebih dekat ke plot skor PC dari kopi  arabika  Toraja  murni.  Hal  ini menunjukkan  kemungkinan  sampel  1 tidak  mengandung  kopi  robusta  dari daerah  Toraja,  Lampung,  maupun Jawa Barat.
Gambar 2. Proyeksi sampel sediaan kopi Toraja arabika (Sa, Sb, and Sc) terhadap plot skor PCA dari kopi
Toraja arabika murni (KTA) dan kopi robusta murni (KR).
Begitu  juga  dengan  sampel  3 (Sc) diduga tidak mengandung adulterant dari kopi robusta
dikarenakan  posisi  plot  skor  PC  nya masih dekat dengan plot skor PC dari kopi arabika Toraja.
Sedangkan untuk sampel 2 (Sb), memiliki plot skor PC yang lebih jauh terhadap  plot  skor  PC  dari  kopi arabika  Toraja  dibandingkan  dengan plot skor PC dari sampel 1 dan 3. Jadi patut diduga jika sampel 2
kemungkinan telah ditambahkan dengan  salah  satu  dari  jenis  kopi arabika  yang  berasal  dari  Toraja, Lampung, atau Jawa Barat.
Manfaat  dari  penelitian  ini adalah untuk mengembangkan metode analisis  yang  cepat  dan  sederhana menggunakan  spektroskopi  ATR- FTIR tandem PCA dalam mendeteksi adanya  adulteran  (bahan  tambahan lain)  berupa  kopi  robusta  dalam sediaan  kopi  arabika  Toraja  yang beredar di pasar.

## KESIMPULAN
Metode spektroskopi ATR- FTIR tandem PCA mampu
membedakan  ada  atau tidaknya
kandungan  kopi  robusta  sebagai aduteran  dalam  sampel  sediaan  kopi arabika Toraja.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Tim peneliti mengucapkan terima kasih kepada LPPM
Universitas  Bhakti  Kencana  atas pendanaan  penelitian  ini  melalui Skema  Hibah  Riset  Internal  Tahun 2020 (Nomor Kontrak: 001/01.LPPM/ UBK/III/2020).

## DAFTAR PUSTAKA
Ardiansyah, D., Tjota, H., & El Kiyat, W. (2018). Peran Enzim dalam Meningkatkan  Kualitas  Kopi. JURNAL  AGRI-TEK:  Jurnal
Penelitian  Ilmu-Ilmu  Eksakta , 19 (2).
Briandet,  R.,  Kemsley,  E.  K.,  &
Wilson, R. H. (1996).
Discrimination of Arabica and
Robusta  in  instant  coffee  by Fourier transform infrared spectroscopy and chemometrics. Journal of agricultural and food chemistry , 44 (1), 170-174.
Destefanis, G., Barge, M. T.,
Brugiapaglia,  A.,  &  Tassone, S. (2000). The use of principal component  analysis  (PCA)  to characterize beef. Meat
science , 56 (3), 255-259.
Dastjerdi, A. G., Akhgari, M., Kamali,
A.,  &  Mousavi,  Z.  (2018). Principal  component  analysis of  synthetic  adulterants  in herbal  supplements  advertised as weight loss drugs. Complementary  Therapies  in Clinical Practice , 31 , 236-241.
Emawati,  E.,  Yesinta,  Y.,  Usman,  A.
N.,  &  Asnawi,  A.  (2018). Deteksi Adulteran dalam Sediaan  Jamu  Temu  Hitam (Curcuma  aeruginosa  Roxb.) Menggunakan Metode Analisis  Sidikjari  KLT  Video Densitometri. PHARMACY: Jurnal Farmasi Indonesia (Pharmaceutical  Journal  of Indonesia) , 15 (2), 158-170. Gunning,  Y.,  Defernez,  M.,  Watson, A. D., Beadman, N.,
Colquhoun, I. J., Le Gall, G., ...
& Kemsley, E. K. (2018). 16-
O-methylcafestol  is  present  in ground  roast  Arabica  coffees: Implications  for  authenticity testing. Food  chemistry , 248 , 52-60.
Ivosev,  G.,  Burton,  L.,  &  Bonner,  R. (2008). Dimensionality reduction  and  visualization  in principal  component  analysis.
Analytical  chemistry , 80 (13), 4933-4944.
Kassambara,  A.  (2017). Practical guide  to  principal  component methods  in  R:  PCA,  M  (CA), FAMD, MFA, HCPC,
factoextra (Vol. 2). STHDA. Madi,  S.  C.  Y.,  Budiastra,  I.  W.,
Purwanto, Y. A., &
Widyotomo, S.
(2018). Analisis Pengaruh Variasi Jumlah  Lapisan  Biji  pada Akurasi  Prediksi  Kandungan Minor Biji Kopi Arabika Hijau Bondowoso dengan NIR
Spectroscopy. Jurnal  Ilmu Pertanian  Indonesia , 23 (2), 81-87.
de Moura Ribeiro, M. V., Boralle, N.,
Pezza,  H.  R.,  Pezza,  L.,  &
Toci, A. T. (2017). Authenticity  of  roasted  coffee using1H  NMR  spectroscopy.
Journal  of  Food  Composition and Analysis , 57 , 24-30.
Muttaqin, F. Z., Aida, N., & Asnawi, A.  (2018).  Deteksi  Adulteran
Pada  Bahan  Baku  Sediaan Temulawak (Curcuma xanthorrhiza  ROXB)  Instan Secara Tlc Fingerprint Analysis. PHARMACY: Jurnal Farmasi Indonesia (Pharmaceutical  Journal  of Indonesia) , 15 (1), 38-49.
Pauli, E. D., Barbieri, F., Garcia, P. S., Madeira,  T.  B.,  Junior,  V.  R. A.,  Scarminio,  I.  S.,  ...  &
Nixdorf, S. L. (2014).
Detection  of  ground  roasted coffee adulteration with roasted  soybean  and  wheat.
Food  Research  International , 61 , 112-119.
Sastrohamidjojo,  H.  (2018). Dasar- dasar spektroskopi . UGM PRESS. Stuart, B. (2000). Infrared spectroscopy. Kirk ‐ Othmer encyclopedia of chemical technology .
Winkler-Moser,  J.  K.,  Singh,  M., Rennick, K. A., Bakota, E. L.,
Jham,  G.,  Liu,  S.  X.,  &
Vaughn, S. F. (2015). Detection  of  corn  adulteration in  Brazilian  coffee  (Coffea arabica) by tocopherol
profiling  and  near-infrared (NIR) spectroscopy. Journal of agricultural
and food
chemistry , 63 (49), 10662-
10668.