Preparasi sampel merupakan prosedur paling penting dari keseluruhan proses analisis. Sebab, membantu mencegah kontaminasi, meningkatkan akurasi, dan meminimalkan risiko hasil terdistorsi. Berbeda matriks, berbeda juga teknik preparasi sampel. Sama halnya dengan matriks, preparasi sampel juga mengikuti metode analisis yang digunakan.
Bagi analis yang menggunakan metode kromatografi, tersedia beberapa metode preparasi sampel. Misalnya, ekstraksi cair-cair (LLE), ekstraksi fase padat (SPE), ekstraksi padat cair (SLE), dan lain-lain. Teknik preparasi tersebut ditentukan oleh jenis dan sifat senyawa yang akan diekstraksi. Sebab, analit harus kompatibel secara analitis agar batas deteksi yang dibutuhkan dapat tercapai.
Simak penjelasan beberapa metode preparasi sampel yang dapat Anda pilih.
Metode Preparasi Sampel
Liquid-liquid Extraction (LLE)
Preparasi sampel LLE (ekstraksi cair-cair) merupakan metode preparasi yang paling terkenal dan banyak digunakan dibanding preparasi lainnya. Kebanyakan pengguna teknik kromatografi sudah mengenal proses preparasi ini sejak kuliah. LLE digunakan untuk mendapatkan analit dari matriks yang berupa cairan dengan bantuan pelarut cair.
Prinsip kerja LLE yaitu memisahkan senyawa yang mempunyai perbedaan kelarutan pada dua pelarut (solven) yang berbeda. Pemisahan tersebut menggunakan corong pisah (separated funnel). Corong pemisah akan memisahkan senyawa dengan kepolaran yang berbeda. Proses preparasi ini bisa diaplikasikan jika, distilasi tidak memungkinkan untuk dilakukan. Hal ini disebabkan oleh adanya pembentukan azeotrope yang dapat menghambat proses distilasi.
Sampel seperti antibiotik, vitamin, bahan penyedap, garam, dan produk minyak bumi, bisa dipreparasi menggunakan metode LLE. Selaras dengan itu, LLE dapat diaplikasikan pada instrumen GC atau HPLC. Beberapa keunggulan metode LLE di antaranya: cara ekstraksi cukup sederhana, glassware yang digunakan tidak mahal, pelarut organik dapat diidaur ulang, dan asam-asam karboksilat hasil ekstraksi memiliki kemurnian yang tinggi. Sedangkan, kelemahan metode ini, yaitu menghabiskan banyak waktu untuk melarutkan sampel.
Baca juga : Mikroskop digital
Karena adanya proses pengocokan, jika terlalu kuat, akan membentuk emulsi yang semakin sulit dipecah. Di samping itu, banyak mengkonsumsi solven organik, penggunaan glassware yang banyak, serta menghasilkan limbah yang cukup besar.
Solid-Liquid Extraction (SLE)
SLE atau ekstraksi padat-cair merupakan proses pemisahan yang melarutkan matriks padat dengan solven cair. Prinsip kerja SLE sama seperti ketika kita sedang menyeduh kopi, di mana bubuk kopi dilarutkan dengan air panas untuk memperoleh senyawa kafein. Sedangkan di lab, ekstraktor soxhlet digunakan untuk mendapatkan analit pada sampel. Sama seperti preparasi sampel LLE, SLE juga dapat dipakai untuk HPLC atau GC.
Umumnya, preparasi ini digunakan oleh industri makanan, farmasi, dan kimia. Selain itu, juga dipakai untuk memperoleh minyak dari biji minyak dan pencucian garam logam dari bijih (ores). Keunggulan preparasi sampel SLE adalah tidak adanya pengocokan selama proses pelarutan, sehingga emulsi tidak mungkin terbentuk. Selaras dengan itu, biaya reagen yang rendah, recovery tinggi, hasil akurat, throughput sampel yang tinggi, pemakaian solven dan glassware lebih sedikit dibandingkan LLE juga, dan tidak ada pencucian corong pemisah (separated funnel) yang rumit. Namun, SLE memiliki beberapa kelemahan, yaitu tidak bisa dipakai pada sampel dengan tekstur keras, prosesnya juga cenderung rumit dan lama karena harus diupakan di rotavapor untuk memperoleh ekstrak yang kental.
Solid-Phase Extraction (SPE)
Kemunculan metode preparasi sampel SPE (ekstraksi fase padat) memperbarui metode LLE. Prinsip pemisahan analit pada SPE adalah analit yang terkandung dalam larutan, tertahan dalam fase diam yang ada dalam kolom SPE. Analit tersebut kemudian diambil kembali menggunakan solven untuk didapatkan konsentrasi yang lebih pekat. Pemisahan senyawa menggunakan cartridge.
Beberapa keunggulan preparasi sampel SPE diantaranya: waktu yang dibutuhkan untuk ektraksi SPE relatif cepat, hanya sekitar 30 menit, pengoperasiannya juga mudah dan sistem sudah otomatis. Kelebihan lainnya adalah recovery yang lebih baik dibandingkan LLE, peniadaan pembentukan emulsi, penggunaan pelarut organik yang lebih sedikit, serta peningkatan selektivitas dan reproduktifitas.
SPE berbeda dari LLE dalam hal pemisahan analit. Pada SPE, analit dipisahkan melalui interaksi dengan fase diam padat. SPE tersedia dalam tiga jenis, yaitu fase normal, fase terbalik, dan pertukaran ion. Ketiga fase tersebut berguna untuk analisis senyawa polar, non-polar, dan charged compounds. SPE dapat digunakan untuk analisis di bidang linkungan, industrial, farmasi, makanan, dan kelautan. Biasanya, diaplikasikan untuk pemisahan dalam matriks urin, darah, telur, madu, asi, dan red wine. Ekstraksi ini, bisa digunakan sebelum dilakukan analisis lebih lanjut menggunakan instrumen GC atau HPLC. Beberapa peniliti menyatakan bahwa kelemahan prosedur SPE antara lain, memakan waktu, prosedur rumit, dan penggantian cartridge juga menjadi hal yang tidak menyenangkan. Di samping itu, pengembangan metodenya pun terlalu kompleks.
QuEChERS
Kekhawatiran terhadap penggunaan glassware yang berlebihan, kebutuhan tenaga kerja yang tinggi, dan hasil sampel (throughput) yang rendah, membuat para peniliti terpacu untuk menemukan metode ekstraksi yang lebih efisien. Muncul lah ekstraksi QuEChERS sekitar tahun 2003. QuEChERS singkatan dari Quick (cepat), Easy (mudah), Cheap (murah), Effective (efektif), Rugged (tangguh), dan Safe (aman). Metode ini merupakan SPE dispersif yang mengatasi permasalahan dari SPE, terutama biaya cartridge.
QuEChERS memberikan beberapa keuntungan, seperti recovery yang tinggi, hasil yang akurat, throughput sampel yang tinggi, penggunaan solven dan glassware yang rendah, pengurangan tenaga kerja dan biaya reagen yang lebih rendah. Tapi, untuk sampel dengan kadar air rendah atau kadar lemak tinggi, efek pemurniannya tidak ideal, efisiensi ekstraksi rendah, dan proses pemurnian memiliki kerugian besar. Preparasi sampel ini digunakan untuk mendeteksi sisa pestisida di dalam makanan, olive oil, sereal, susu, ikan, dan obat di dalam darah. QuEChERS digunakan untuk analisis pada GC.
Accelerated Solvent Extraction (ASE)
ASE adalah teknik ekstraksi yang mengekstrak senyawa organik dari matriks padat atau semi-padat dengan solven cair. Sampel yang cocok menggunakan ekstraksi ini antara lain madu, pestisida di daun, TPH, hesperidin dalam kulit jeruk, dan sampel yang mengandung dioxin.
Keunggulan preparasi sampel ASE, yaitu sistem otomatis, waktu ekstraksi yang lebih cepat dibandingkan ekstraksi Soxhlet dan Sonikasi, mudah digunakan, membutuhkan 50 – 90% solven yang lebih sedikit dari metode ekstraksi lain, dan tidak sumber daya manusia.
Preparasi untuk Zat Mudah Menguap
Static Headspace (SHS)
Headspace adalah fase gas atau bagian uap dari sampel dalam vial kromatografi tertutup. SHS digunakan untuk ekstraksi analit yang mudah menguap dan semi-volatil dalam cairan. Preparasi sampel SHS bisa diaplikasikan pada sampel padat atau cair dengan instrumen GC. Pada SHS, sampel ditempatkan dalam vial yang disegel dan dipanaskan. Komponen volatil bermigrasi keluar matriks sampel dan masuk ke bagian headspace vial. Sebagian dari headspace kemudian, sampelnya diambil dan dipindahkan ke GC untuk dianalisis.
Contoh aplikasinya antara lain alkohol dalam darah, pelarut residu dalam obat-obatan, rasa dalam makanan dan minuman, serta wewangian dalam parfum dan deterjen. Di sisi lain, SHS sering digunakan sebagai metode penyaringan komplementaritas untuk sampel konsentrasi tinggi. Preparasi sampel ini, mudah dan cepat. Selaras dengan itu, solven dan reagen yang digunakan relatif rendah.
Purge and Trap (P+T)
Preparasi sampel Purge and Trap dipakai untuk menganalisis senyawa organik yang mudah menguap (volatile organic) menggunakan instrumen GC. P+T dikembangkan pada tahun 1970an di Cincinnati. Ada tiga proses utama dalam P+T, yaitu ekstraksi (purging), adsorpsi simultan (trapping), dan desorpsi subsequent (heating).
P+T melibatkan pembersihan gas inert melalui sampel yang mengandung senyawa organik volatil (VOC) ke perangkap adsorben. VOC kemudian diserap dari trap, dengan memanaskan dan memindahkan analit ke kolom GC. Teknik ini sangat ideal untuk mengekstraksi dan mengkonsentrasikan VOC dari air, tanah, dan lumpur. P+T lebih sensitif dibandingkan SHS dan jumlah sampel yang bisa dianalisis besar. Karenanya, cocok untuk analisis jejak dengan batas deteksi pada ppb hingga ppt. Tapi, hardware P+T lebih kompleks daripada SHS.
Solid-Phase Micro Extraction (SPME)
SPME ditemukan pada tahun 1987 oleh Pawliszyn dan Liu. Preparasi sampel SPME merupakan modifikasi dari preparasi SLE. SPME merupakan preparasi sampel bebas solven. Berdasarkan prinsip adsorpsi dan desorpsi, SPME menggunakan lapis serat silica untuk menargetkan senyawa volatile dan semi-volatil dari sampel. Misalnya, darah, serum, air limbah, air tanah, dan daging.
Aplikasi metode ekstraksi ini meliputi lingkup lingkungan, biologi, farmasi, makanan dan minuman, rasa dan parfum, forensik dan toksikologi. Beberapa keunggulan metode ekstraksi ini antara lain bebas pelarut, mudah diotomisasi, tidak merusak sampel, berlaku hampir untuk semua matriks, serat yang digunakan dapat digunakan kembali dan murah, ukuran serat yang kecil membuatnya cocok untuk pekerjaan lapangan, dan kompatibel dengan instrumen GC atau HPLC.