Residu dan Analisis Residu

Pengertian

Residu adalah sisa insektisida yang ditinggalkan sesudah perlakuan dalam jangka waktu yang telah menyebabkan terjadinya peristiwa-peristiwa khemis dan fisis mulai bekerja. Ini untuk membedakan pengertian residu dengan deposit. Deposit adalah bahan insektisida yang ditinggalkan segera sesudah perlakuan. Karena residu mempunyai pengertian bahan sisa yang telah dtinggal cukup lama, maka bahan residu sudah tak efektif lagi sebagai racun langsung, namun masih berbahaya karena dapat terakumulasi. Oleh karena itu diperlukan suatu cara untuk mendeteksi atau menganalisisnya, menggunakan metode-metode tertentu yang umumnya telah dibakukan.

Tujuan analisis residu adalah untuk mengidentifikasi dan mengukur kuantitas (sangat) kecil residu pestisida dalam suatu ukuran bahan (sampai derajat ppb atau ppt, 1 bagian residu dalam 1.000.000.000 atau 1.000.000.000.000 bagian sampel/bahan). Residu merupakan suatu campuran senyawa yang memiliki sifat-sifat fisis dan khemis yang berbeda-beda dalam hal polaritas, volatilitas dan reaktivitas seorang ahli analisis residu pestisida harus menguasai kimia analisis + kimia organik (sintesis metabolit-metabolit baku), biokimia (pendugaan jalur metabolik, analisis biokhemis) dan toksikologi (berbagai uji in vivo).

Sejarah analisis residu pestisida berhubungan dengan perkembangan instrumentasi kimia analisis, sampai akhirnya saat ini telah dicapai analisis-analisis menggunakan alat yang demikian canggih sehingga aras yang sangat kecil pun dengan mudah dapat dideteksi.

Proses analisis residu: Sampling prosesing/ekstraksi pemurnian ekstrak analisis kuantitatif/kualitatif.

Sampling. Keterandalan hasil analisis dengan penggunaan taknik-teknik analisis mutakhir diukur dengan seberapa terpercayanya sampling di lapangan, mengumpulkan sejumlah koleksi sampel kemudian dilakukan randomisasi -- setiap unit mendapat peluang yang sama untuk dipilih sebagai sampel (tidak acak-acakan atau bias), representatif -- proporsi sampel yang dipilih secara random harus identik dengan sampel yang semula dipilih, ulangan -- agar ketepatannya memadai dengan menggunakan estimasi harga rerata dan varians. Semua sampel yang diambil harus dianalisis secepatnya, karena ada bahan yang tak stabil, misalnya piretroid, atau disimpan dalam kontainer gelas pada suhu di bawah nol.

Prosesing sampel seringkali juga berarti melakukan ekstraksi pada saat itu juga. Buah-buahan dan syuran berdaun diblender sesudah dipotong kecil-kecil dalam pelarut ekstraktan (bisa satu jenis senyawa, bisa campuran beberapa jenis). Bahan kering (butiran, gabah, biji-bijian) ditumbuk/dihancurkan pada lumpang/mortar kemudian diesktraksi.sampel cair diekstrak langsung dengan pelarut.

Ekstraksi atau pemisahan residu pestisida dari bahan utama yang dianalisis (bagian tumbuhan, tanah, air dll.) dilakukan dengan melarutkan bahan ke dalam suatu pelarut atau campuran pelarut. Pelarut harus mampu mengekstraksi residu dalam jumlah maksimum dengan bahan-bahan sertaan sesedikit-dikitnya, supaya tidak mengganggu hasil dan proses analisis. Komponen utama yang sering mengganggu adalah lemak, pigmen dan gula. Pelarut yang sering dipergunakan: asetonitril, dimetilsulfoksida, aseton, air (untuk pestisida polar); ligroin/petroleum-eter, dietil-eter, n-heksan, atau kombinasi dari pelarut-pelarut tersebut. Ekstraksi yang dilakukan biasanya menggunakan blender atau homogenizer kecepatan tinggi, kemudian difiltrasi atau sentrifugasi untuk menghilangkan bahan-bahan padat, minyak dll. Ekstrak kemudian disimpan dalam kontainer gelas yang terlindung dari cahaya dan pada suhu di bawah nol.

Pemurnian ekstrak dilakukan untuk menyingkirkan bahan-bahan sisa/pengganggu seperti misalnya lemak, lilin, pigmen. Residu kemudian dapat juga difraksinasi. Prosesnya misalnya partisi antara dua cairan kalis (ekstraksi cairan -- cairan). Untuk ini penting diketahui koefisien partisi (sedapat mungkin berselisih cukup besar antara residu dengan bahan penyertanya). Dilakukan dengan menggunakan corong pemisah atau "separatory funnel", kemudian dilakukan pemekatan ekstrak dengan menguapkan pelarutnya. Pemisahan lilin/lemak dengan kristalisasi suhu rendah dapat dilakukan untuk ekstrak yang kandungan lemaknya tinggi dan tidak dapat dihilangkan hanya dengan ekstraksi. Sampel yang dilarutkan dalam aseton dingin (- 70 C) lilin/lemak yang terpresipitasi kemudian dipisahkan dengan filtrasi. Metode-metode kromatografi dilakukan dengan memperhatikan mekanismenya (adsorpsi, pertukaran ion) atau kedudukan alatnya (vertikal/kolom, horisontal atau datar). Kromatografi kolom kapsitasnya besar dan relatif murah, banyak digunakan. Kromatografi adsorpsi dilakukan dengan meneteskan sampel yang dilarutkan dalam suatu jenis pelarut pada kolom dan kemudian dielusi menggunakan pelarut kromatografis (dengan memperhatikan polaritas) bahan pengganggu akan mudah terserap ke dalam bahan sorbent (silika gel, alumina, florisil) residu terelusi pada kolom dideteksi pada eluant (secara spektrofotmetrik, GLC, HPLC, enzimatik, TLC atau uji biologis). Kromatografi pertukaran ion untuk fraksionasi senyawa-senyawa ionik (metabolit asam untuk pestisida organofosfat, misalnya) dengan menggunakan penukar kation atau anion. Fraksi haruslah terkonsentrasi. Kromatografi lapisan tipis (TLC) sebagian besar merupakan proses adsorpsi, ada juga yang partisi (fase balik--partisi antara fasa gerak dan fasa diam). Kapasitas kecil tetapi resolusinya lebih baik, dapat dilanjutkan dengan deteksi dan pengukuran semikuantitaif, direaksikan secara khemis maupun biokhemis, atau memisahkan residu untuk uji-uji yang lain.

Analisis kualitatif dan kuantitatif. Terutama analisis kimia dan biokimia/bioassay. Metode "screening"--identifikasi tipe-tipe tertentu suatu senyawa (mis. OP sebagai penghambat enzim asetilkholinesterase). Perlu diperhatikan sensitivitas atau batas deteksi assay final dan instrumennya, dalam hubungannya dengan keseluruhan proses determinasi residu dari sampel. Beberapa metode dapat dilanjutkan ke arah pemurnian dan fraksionasi sampel, misalnya GLC, HPLC.

Error yang mungkin terjadi dapat disebabkan oleh berbagai variasi karena proses sampling, hilangnya residu karena evaporasi, ekstraksi atau pada waktu ditentukan kandungannya melalui instrumentasi. Karenanya sangat penting untuk menyertakan juga blank analysis, analisis tanpa residu untuk melihat ada atau tidaknya kontaminasi, kemudian juga fortified analysis, analisis dengan sejumlah residu yang telah ditentukan besarnya untuk menentukan efisiensi metode yang dipakai.

Kromatografi antara lain menggunakan metode-metode:

Kromatografi Cairan-Gas (KCG) atau Gas-Liquid Chromatography (GLC) merupakan metode yang paling umum dipakai, proses pemisahannya berdasar pada partisi senyawa yang diuapkan melalui suatu fasa stasioner (cairan non-volatil pada suatu bahan padat pendukung) dengan fasa gerak berupa gas inert/gas mulia. Fasa diam terdapat di dalam kolom dengan diameter 2 - 4 mm, panjang 1000 - 2000 mm (baja tak berkarat, gelas atau teflon), terdapat juga kolom kapiler (dapat mencapai panjang 50 m). Bahan penyangga fasa diam harus memiliki situs adsorpsi minimum, luas permukaan besar, stabilitas yang baik (tanah diatomae, teflon). Dalam menentukan fasa cair harus diperhatikan polaritas senyawa yang dipisahkan. Setelah komponen yang dipisahkan melewati kolom, dilakukan deteksi dengan detektor. Jenis yang banyak dipakai untuk analisis residu:

Flame ionization detector (FID), detektor non-spesifik untuk molekul-molekul yang mengandung karbon. Dapat mendeteksi sampai tingkat 50 pikogram.

Electron-capture detector (ECD), senyawa yang memiliki kemampuan menagkap elektron, yang dieksitasi melalui radiasi ionisasi (sumbernya biasanya isotop Ni), sensitivitasnya lebih tinggi dari FID, mencapai 0.35 pikogram.

Flame photometric detector (FPD), untuk senyawa dengan kandungan S atau P. Spesifisitas tinggi dan peka (sampai nanogram).

Alkali flame ionization detector (AFID), spesifik untuk OP dan insektisida yang mengandung N, dengan sensitiviats yang lebih tinggi dibanding FID (sampai sekitar 1000 kali lipat).

Electrochemical detectors - detektor-detektor elektrokhemis, memanfaatkan konduktivitas elektrolit, titrasi mikrokolumetrik--sepsifik untuk senyawa yang mengandung N, halogen dan S. Sensitivitas mencapai sekitar 10 ng untuk senyawa-senyawa N.

Mass spectrometric detector (MSD) - alat identifikasi utama, senyawa diionisasikan oleh elektron dari alat EI (electron impact ionization) atau ion berasal dari gas-gas seperti CH4 atau isobutana (prosesnya: CI, chemical ionization). Sangat spesifik, terutama untuk konfirmasi mutlak.

Respons detektor dicatat dalam bentuk kromatogram, kemudian dapat dihitung secara kuantitatif. Perhitungan kualitatif dilakukan dengan membandingkan puncak kromatogram terhadap puncak baku suatu senyawa yang telah diketahui.

Kromatografi cair kinerja tinggi (High Performance Liquid Chromatography, HPLC)

Metode pemisahannya didasarkan pada perbedaan keseimbangan distribusi komponen sampel antara dua fasa: diam (kolom) dan gerak (sistem pelarut yang mengalir). Tekanan tinggi diperoleh dari pompa, meningkatkan mobilitas eluant. Tipe-tipenya adalah absorpsi, partisi, pertukaran ion dan permeasi gel. Deteksi yang digunakan al. spektrofotometrik (absorpsi sinar UV atau "tampak", fluorometri, penggunaan senyawa pendar/fluoresen, senyawa elektrokhemis yang dapat teroksidasi atau tereduksi). Senyawa yang tak dapat terdeteksi dapat ditransformasi menjadi senyawa aktif dengan derivatisasi. Analisis data dilakukan seperti pada GLC.

Spektrofotometri antara lain absorpsi cahaya UV dan tampak. Sesuai dengan hukum Lambert-Beer :

A = log Io/I = (.c)/d

A adalah absorbansi, Io dan I adalah intensitas cahaya sebelum dan sesudah melalui sampel, adalah koefisien ekstinsi, c konsentrasi dan d adalah jarak tempuh cahaya dalam substansi sampel. Absorbansi merupakan fungsi konsentrasi dari senyawa yang dianalisis.

Fluorometri senyawa yang menyerap cahaya dengan panjang gelombang rendah dan kemudian memancarkan/memendarkan tenaganya dalam bentuk radiasi (fluoresensi dan fosforesensi). Intensitas cahayanya kemudian dapat diukur. Sensitivitas dan slektivitasnya lebih baik dibanding spektrofotometri UV/Vis.

Metode biokimiawi. Metode enzimatik dilakukan dengan pengukuran perubahan aktivitaa enzim yang disebabkan oleh interaksi (inkubasi, eksposure) menggunakan insektisida. Metode ini menunjukkan adanya "aktivitas biologis" residu yang dianalisis. Pengukuran OP atau karbamat misalnya dilakukan dengan menghitung tingkat hambatannya terhadap asetilkholinesterase, psedokholinesterase atau karboksilesterase. Sumber enzim diperoleh secara komersial atau dari eritrosit (asetilkholin esterase), serum kuda, manusia (psedokholin esterase) atau homogenat hati (karboksilesterase). Kurva penghambatannya kemudian dapat disusun untuk masing-masing senyawa, sensitivitasnya tergantung pada tipe masing-masing insektisida.

Uji biologis, bioassay. Ekstrak sampel yang dianalisis dipergunakan untuk uji in vivo dengan menggunakan serangga atau mamalia. Menunjukkan aktivitas biologis, tetapi sulit menyusun dan memperoleh kondisi baku (terutama dalam mencari kemurnian sampel). Konsentrasi residu dilihat dari kurva respons (mis. LD50). Identitas residu harus diketahui terlebih dahulu.

Uji konfirmasi. Identifikasi dengan salah satu metode pada kondisi yang terlalu spesifik tidaklah cukup untuk memberikan identifikasi positif terhadap suatu residu. GLC biasanya dipergunakan dengan dua sistem kromatografi yang berbeda (fasa diam dan gerak yang dua-duanya atau salah satunya berbeda, kondisi yang diubah, kombinasi dari beberapa detektor, derivatisasi dll.). HPLC juga demikian. TLC dilakukan pada sistem solven dan reagen deteksi yang berbeda-beda. Sebaliknya GC/MS memberikan hasil yang hampir 100% dapat diandalkan.

Metode multiresidu. Permintaan yang umum untuk suatu penelitian studi lingkungan atau deteksi kandungan bahan pangan/pakan adalah deteksi dan analisis sampel yang mengandung kontaminan lebih dari satu (bahan aktif, jenis, golongan/kelas) pestisida. GLC, HPLC, dan TLC dapat mendeteksi campuran residu multikomponen. Metode skreeningnya menggunakan TLC, menggunakan agensia spesifik dan dapat dilanjutkan ke masing-masing komponen residu.