APLIKASI MEDAN PULSA LISTRIK TEGANGAN TINGGI (HIGH PULSE ELECTRIC C FIELD) SEBAGAI SALAH SATU CARA MEMPERTAHANKAN KUALITAS FISIK, KIMIA DAN MIKROBIOLOGIS SUSU SEGAR Tim Peneliti : Dr. Ir. Rarah R. A. Maheswari, DEA Dr. Ir. Sutrisno, MAgr Ir. Abu Bakar, MS Kerja sama Kemitraan Penelitian Pertanian dengan Perguruan Tinggi (KKP3T) 2009
I. PENDAHULUAN Klasifikasi i Mutu Susu Segar Berdasarkan Jumlah Mikroba No Mutu susu segar Perkiraan jumlah bakteri/ml 1. Baik <5x10 5 2. Cukup baik 10 6 4 x 10 6 3. Kurang 4 x 10 6 2x10 7 4. Rendah > 2 x 10 7
PETERNAK Waktu tunggu KOPERASI Log Jumlah Sel yang hidup Waktu Kurva Pertumbuhan Mikroba N = No x 2 n Dimana : N adalah jumlah mikroba akhir No adalah jumlah mikroba awal n adalah waktu generasi
EFEK PEMANASAN TEKNOLOGI PENANGANAN SUSU ALTERNATIF (HPEF) 1. Penurunan kandungan nutrisi (komponen yang tidak tahan panas : protein dan vitamin) 2. Penurunan kualitas sensori (bau, rasa, warna) 3. Memerlukan energi yang besar 1. Tidak melibatkan panas 2. Kandungan nutrisi dan sensory tidak berubah 1. KUD 2. Industri kecil/menengah 3. Peternak
TINJAUAN PUSTAKA PRINSIP KERJA HPEF I ti i Inactivasi mikroorganisme
PENDEKATAN TEORI INAKTIVASI MIKROORGANISME 1. Electrical l breakdown, Zimmermann (1986) 2. Electroporasi (Vega Mercado et al., 1996)
BAHAN DAN METODE PENELITIAN ALAT : multimeter Merk Sanwa DMM CD 771, threatment chamber tipe batch pararel plate dari stainless steel ST 316, osiloscope merk ATTEN, probe tegangan tinggi tipe PD 28, cold storage, termocouple, cawan petri, tabung reaksi, oven, digital colony counter tipe DC-3, vortex mixer, kaca objek, mikroskop, k inkubator, tabung reaksi, botol Schott, jarum Öse, labu erlenmeyer, pipet volumetrik, panci, penangas listrik, autoklaf,,pembakar spirtus dan cawan petri BAHAN : susu kambing, bakteri uji yang terdiri atas E. coli ATCC 25922, S. aureus ATCC 25923 dan S. Typhimurium ATCC 14028, safranin, spirtus, iodium Gram, alkohol l 70%, etanol 95%, kristal violet, nutrient agar (NA), nutrient broth (NB), NaCl fisiologis, aquades, Eosin Methylen Blue Agar (EMBA), Salmonella and Shigella Agar (SSA) dan Staphylococcus Agar (SA).
METODE PENELITIAN Persiapan bakteri uji 1. Pemeriksaan kemurnian kultur - morfologi koloni - morfologi sel keseragaman sel (pewarnaan) Susu Segar Uji kualitas Bakteri murni Sterilisai 115 o C 3 menit Ditumbuhkan ke NB 30 ml dan diinkubasi selama 24 jam pada suhu 37 o C 2. Spektrofotometer (kekeruhan) OD 3. Pemupukan Populasi Dibuat populasi uji ±10 6 Suspensi di running di HPEF Pengujian jumlah mikroba dalam selang waktu tertentu
HASIL DAN PEMBAHASAN Perlakuan Jarak elektrode : 3, 4, 5 mm Suhu proses : suhu ruang (27±1 o C); suhu dingin (4-8 o C) ml) Jumlah mikro oba (log 10 cfu/ 5,5 5,3 5,1 4,9 4,7 4,5 43 4,3 4,1 3,9 3,7 3,5 0 1 2 3 4 5 6 Jarak elektrode 3 mm Jarak elektrode 4 mm Jarak elektrode 5 mm Vpp = 1,36 kv Vmax = 0,83 kv 3 mm 1,62 log siklus 4mm1 1,1717 log siklus 5 mm 0,5 log siklus Waktu (jam) Total Mikroba dengan Jarak Electrode yang Berbeda Total Mikroba dengan Jarak Electrode yang Berbeda pada Suhu Ruang (27o±1 o C)
fu/ml) roba (log 10 cf Jumlah mik 4,9 4,7 4,5 4,3 4,1 3,9 3,7 3,5 0 1 2 3 4 5 6 Waktu (jam) Jarak elektrode 3 mm Jarak elektrode 4 mm Jarak elektrode 5 mm 3 mm 0,6 log siklus 4 mm 0,2 log siklus 5 mm 0,02 log siklus Total Mikroba dengan Jarak Electrode yang Total Mikroba dengan Jarak Electrode yang Berbeda pada Suhu Dingin (4-8 o C)
u/m l) l n m ikroba (cf 13 12 11 10 9 8 7 y = -0,6415x + 12,257 y = -0,4303x + 11,948 y = -0,1752x + 11,776 R 2 = 0,8334 R 2 = 0,6826 R 2 = 0,7657 0 1 2 3 4 5 6 Jarak elektrode 3 mm Jarak elektrode 4 mm Jarak elektrode 5 mm Linear (Jarak elektrode 3 mm) Linear (Jarak elektrode 4 mm) Linear (Jarak elektrode 5 mm) Nilai μ 3 mm 0,6415 4 mm 0,4303 5 mm 0,1752 Waktu (jam) Koefisien Inaktivasi Mikroba dengan Jarak g Electrode yang Berbeda pada Suhu Ruang (27o±1 o C)
ln m ikro ba (cfu/m l) 11 10,5 10 9,5 9 8,5 8 7,5 y = -0,204x + 9,2347 y = -0,0556x + 10,001 y = 0,017x + 9,8113 R 2 = 0,3848 R 2 = 0,1448 R 2 = 0,0036 7 0 1 2 3 4 5 6 Waktu (jam) Jarak elektrode 3 mm Jarak elektrode 4 mm Jarak elektrode 5 mm Linear (Jarak elektrode 3 mm) Linear (Jarak elektrode 4 mm) Linear (Jarak elektrode 5 mm) Nilai μ 3 mm 0,204 4mm 0,05560556 5 mm 0,017 Koefisien Inaktivasi Mikroba dengan Jarak Electrode yang Berbeda pada Suhu Dingin (4-8 o C) Kesimpulan : Perlakuan suhu ruang dan jarak treatment chamber 3 mm terbaik
Inaktivasi Mikroba Pathogen Pada Berbagai Kondisi Log E. coli (cfu/ml) 6,8 6,6 6,4 6,2 6 5,8 5,6 5,4 5,2 5 4,8 0 15 30 45 60 Waktu (menit) 7,4 7,2 7 6,8 E Coli (pada suhu kamar) 6,6 E Coli (pada suhu dingin) 6,4 E Coli (Perlakuan Coil) 6,2 6 5,8 5,6 5,4 Penurunan E. Coli ATCC 25922 ococus aureus(cfu/ml) Log Staphyl 0 15 30 45 60 Waktu (menit) Staphylococcus (pada suhu kamar) Staphylococcus (pada suhu dingin) Staphylococcus (Perlakuan Coil) Penurunan Staphylococcus aureus ATCC 25923 6,5 mpenurunan mikroba 6 almonella Typhimurium (log 10 cfu/ml) S a 5,5 5 4,5 4 0 50 100 150 200 Waktu (menit) Salmonella Typhimurium perlakuan Salmonella Typhimurium Kontrol E coli 1,09 log siklus S aureus 0,54 log siklus S Typhimurium 0,91 log siklus P B kt i S l ll Penurunan Bakteri Salmonella Typhimurium ATCC 14028
ln Populasi E. coli (c cfu/ml) 14 13,8 13,6 13,4 13,2 13 12,8 y = -0,0194x + 13,787 R 2 = 0,8683 12,6 12,4 0 10 20 30 40 50 60 70 Waktu (menit) 14 13,8 13,6 13,4 E Coli (Coil) Linear (E Coli (Coil)) 13,2 y = -0,0112x + 13,804 13 R 2 = 0,3472 ln Populasi S. aureu us(cfu/ml) 12,8 12,6 0 10 20 30 40 50 60 70 Waktu (menit) Staphylococcus Linear (Staphylococcus) ln Populasi S. Ty yphimurium (cfu/m l) Koefisien (u) kinetika E. Coli ATCC 25922 14,5 14 13,5 13 12,5 12 y = -0,0063x + 13,844 R 2 = 0,3091 11,5 0 50 100 150 200 Waktu (Menit) Salmonella ll (Coil) Linear (Salmonella (Coil)) Koefisien (u) kinetika Salmonella Typhimurium ATCC 14028 Koefisien (u) kinetika Staphylococcus aureus ATCC 25923 Nilai u E coli 0,02; S aureus 0,01 S Typhimurium i 001 0,01
Uji Kimia Susu HPEF 3,3 3,5 3,2 3 Kad ar Lem ak ( % ) 3,1 3 2,9 2,8 2,7 SNI Susu Pasteurisasi Susu Segar Susu PEF (30') Susu PEF (60') ar P rotein ( % ) Kad 2,5 2 1,5 1 SNI Susu Pasteurisasi Susu Segar Susu PEF (30') Susu PEF (60') 2,6 0,5 2,5 1 0 1 Kadar Lemak Susu Segar, SNI Susu Pasteurisasi dan Susu Pasteurisasi dengan Metode PEF 30 dan 60 Kadar Protein Susu Segar, SNI Susu Pasteurisasi dan Susu Pasteurisasi dengan Metode PEF 30 dan 60
Uji Kimia Susu HPEF 1,03 8,5 1,026 8 BJ (g/cm 3) 1,022 1,018 Susu Segar Susu PEF (30') BKTL (% ) 7,5 Susu PEF (60') 7 SNI Susu Pasteurisasi Susu Segar Susu PEF (30') Susu PEF (60') 1,014 6,5 1,01 6 1 1 Pengujian Berat Jenis Susu Segar dan Susu Pasteurisasi PEF 30 dan 60 Kadar SNF Susu Segar, SNI Susu Pasteurisasi dan Susu Pasteurisasi dengan metode PEF 30 dan 60
Kesimpulan 1. Inaktivasi mikroba pada suhu ruang (27±1 o C) lebih tinggi dibandingkan suhu dingin 2. Inaktivasi mikroba tertinggi dicapai dengan gap elektorode terpendek 3. Semakin kecil nilai koefisien (u) inaktivasi mikroba menunjukkan rendahnya sensitifitas iifi mikroba terhadap pengaruh medan pulsa listrik tegangan tinggi. 4. Mikroba pahtogen yang peka (mudah diinaktivasi) terhadap pengaruh medan listrik berturut-turut adalah E. coli, Staphylococcus aureus dan Salmonlla Typhimurium