Pengembangan sistem pasteurisasi berbasis kombinasi Ultraviolet (UV) dan Medan Pulsa Listrik Tegangan Tinggi (HPEF) untuk susu kambing

(1)

i

PENGEMBANGAN SISTEM PASTEURISASI BERBASIS

KOMBINASI ULTRAVIOLET (

UV

) DAN MEDAN

PULSA LISTRIK TEGANGAN TINGGI (

HPEF

)

UNTUK SUSU KAMBING

BUDI HARIONO

SEKOLAH PASCASARJANA

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

BOGOR

2012


(2)

(3)

iii

PERNYATAAN MENGENAI DISERTASI

DAN SUMBER INFORMASI

Dengan ini saya menyatakan bahwa disertasi Pengembangan Sistem Pasteurisasi Berbasis Kombinasi Ultraviolet (UV) dan Medan Pulsa Listrik Tegangan Tinggi (HPEF) untuk Susu Kambing adalah karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir disertasi ini.

Bogor, Mei 2012

Budi Hariono NIM F164070131


(4)

(5)

v

ABSTRACT

BUDI HARIONO. Development Ultraviolet (UV) and High Pulsed Electric Field (HPEF) Combination Pasteurization System for Goat’s Milk. Under Supervision of SUTRISNO, KUDANG BORO SEMINAR and RARAH RATIH ADJIE MAHESWARI.

Some efforts have been addressed in order to fulfill the demand of consumers towards goat’s milk products to produce a high quality and effective process for inactivating pathogenic bacteria without damaging the physical, chemical properties of milk, has minimal affects which causes quality and nutritional degradation and reduce, sensory acceptance value. One of alternative method is combination of the ultraviolet (UV) and high pulsed electric field (HPEF). The UV pasteurization instrument uses three reactors constructed in series system at UV-C 10 W and 253.7 nm wavelength with specification 1.80 J/cm2 dose per reactor. The specification of HPEF instrument is 31.67 kV/cm, 0.11 mA, oscilatory and 7.0 pulses for high electric field voltage, electrical current, pulse form and number of pulses, respectively with goat’s milk rate at 4.32 ± 0.71 cc/second. The material for the experiment was fresh goat’s milk sterilized using autoclave at 115oC for 3 minutes and ready for recontamination using Salmonella Typhimurium ATCC 14028, Staphylococcus aureus ATCC 25923 and Escherichia coli ATCC 25922. The bacteria were obtained from Integrated Laboratory of Faculty Animal Science, Bogor Agricultural University which had been grown in 105 cfu/ml concentration. The statistical analysis was conducted using Complete Randomized Design. Observed variables were total bacteria, pathogenic bacteria (S. Typhimurium, E. coli dan S. aureus) and physical, chemical properties before and after treatment. The result showed that the inactivation reduction rate using series system of UV series-HPEF at 5.50, 7.00 and 10.00 pulses were 70.00%; 89.49% and 85.67% respectively. The statistical analysis showed that the physical, chemical properties among treatments were insignificantly different (P>0.05). Inactivation rate was 0.52; 0.98 and 0.84 log cycle or 11.78; 22.04 and 19.01 log cfu/ml/hour, respectively; D value was 0.09; 0.05 and 0.05 hour, respectively. Whereas bacteria pathogen inactivation rate of Salmonella Typhimurium ATCC 14028, Escherichia coli ATCC 25922 and Staphylococcus aureus ATCC 25923 was 0.28; 0.07 and 0.19 log cycle, respectively. The observation of cell damage using SEM (Scanning Electron Microscopy) showed that Salmonella Typhimurium ATCC 14028 and Staphylococcus aureus ATCC 25923 cell had formation changes.

Keywords: Pathogenic bacteria, HPEF, physical, chemical properties, goat’s milk, ultraviolet


(6)

(7)

vii

RINGKASAN

BUDI HARIONO. Pengembangan Sistem Pasteurisasi Berbasis Kombinasi Ultraviolet (UV) dan Medan Pulsa Listrik Tegangan Tinggi (HPEF) untuk Susu Kambing. Dibimbing oleh SUTRISNO, KUDANG BORO SEMINAR dan RARAH RATIH ADJIE MAHESWARI.

Jaminan keamanan produk pangan susu kambing segar perlu mendapat perhatian khusus terkait dengan kepercayaan masyarakat akan khasiat susu kambing bagi kesehatan jika dikonsumsi dalam keadaan segar. Teknologi penanganan dan pengolahan susu yang aplikatif dan tepat guna, serta mengikuti tata cara pengolahan yang baik dan benar (Good Manufacturing Practices) dengan mempraktekkan kaidah-kaidah higien dan sanitasi (Sanitation Standar Operating Procedures), perlu ditekankan kepada pelaku pengolahan untuk memberikan jaminan keamanan dan kualitas produk olahan asal susu.

Kerusakan susu baik secara fisik maupun kimia sangat merugikan. Kualitas susu yang menurun menyebabkan timbulnya masalah dalam hal pengolahan susu untuk menjadi produk olahan susu dan juga tidak layak dikonsumsi secara langsung sebagai susu segar. Oleh karena itu, kualitas susu perlu diperhatikan dan terjamin sampai susu tersebut siap dikonsumsi.

Upaya untuk memenuhi permintaan konsumen terhadap produk susu kambing yang berkualitas, efektif dalam menginaktivasi bakteri patogen tanpa merusak sifat fisik dan kimia susu, memberikan pengaruh minimal terhadap penurunan kualitas dan nutrisi susu, serta organoleptiknya merupakan tantangan yang harus segera di atasi. Salah satu metode alternatif untuk mengatasi masalah di atas adalah penerapan metode kombinasi Ultra Violet (UV) dan Medan Pulsa Listrik Tegangan Tinggi (HPEF).

Penelitian dengan judul Pengembangan Sistem Pasteurisasi Berbasis Kombinasi UV dan HPEF Untuk Susu Kambing ini, terdiri dari beberapa tahapan penelitian sebagai berikut. Tahap I, dihasilkan alat pasteurisasi metode High Pulsed Electric Field aliran kontinyu, dengan spesifikasi beda tegangan maksimal (Vmaks), nilai kuat medan, kuat arus, bentuk pulsa, dan jumlah pulsa berturut-turut

9.50 kV, 31.67 kV/cm, 0.11 mA, bentuk pulsa osilator, 5.50 hingga 10.00 pulsa. Unit pasteurisasi ini telah memenuhi persyaratan USFDA (2000) dan Gauri (2009) dengan nilai kuat medan 20 - 80 kV/cm dan 10 - 100 kV/cm. Tahap II, pada reaktor UV sistem seri menunjukkan sifat fisik dan kimia tidak berbeda dengan kontrol pada taraf nyata (P>0.05). Laju inaktivasi mikroorganisme, pada reaktor UV sistem seri untuk reaktor ke-satu, reaktor ke-dua dan reaktor ke-tiga berturut-turut adalah 0.11, 0.25 dan 0.51 log-siklus atau 7.75; 8.31 dan 11.48 log cfu/ml/jam, nilai D berturut-turut 0.13; 0.12 dan 0.09 jam, dengan dosis UV per reaktor, waktu perlakuan, dan laju aliran berturut-turut 1.80 J/cm2; 53.24 detik dan 4.32 ± 0.71 cc/detik, sedangkan pada reaktor UV sistem sirkulasi dengan debit, dosis dan waktu perlakuan per reaktor berturut-turut 10.52 cc/detik, 1.56 J/cm2 dan 23 detik menunjukkan bahwa perlakuan dua, empat dan enam sirkulasi pada perlakuan viskositas dan kadar protein memberikan pengaruh sangat berbeda dari kontrol (P<0.01), sedangkan perlakuan lainnya tidak berbeda (P>0.05). Perlakuan


(8)

viii

terbaik diperoleh pada pasteurisasi reaktor ketiga UV seri. Tahap III, perlakuan kombinasi UV seri-HPEF 31.67 kV/cm pada jumlah pulsa 5.50, 7.00, 10.00 dengan waktu perlakuan berturut-turut 0.32 μs; 0.48 μs; 0.64 μs diperoleh nilai reduksi inaktivasi mikroorganisme berturut-turut adalah 70.00%; 89.49% dan 85.67% dengan uji statistik sifat fisik dan kimia susu kambing tidak berbeda (P>0.05). Laju inaktivasi berturut-turut adalah 0.52; 0.98 dan 0.84 log siklus atau 11.78; 22.04 dan 19.01 log cfu/ml/jam, nilai D berturut-turut adalah 0.09; 0.05 dan 0.05 jam. Perlakuan terbaik diperoleh dengan perlakuan UV seri-HPEF 31.67 kV/cm 7.00 pulsa. Tahap IV, menunjukkan laju inaktivasi bakteri patogen Salmonella enteridis subsp. Typhimurium ATCC 14028, Escherichia coli ATCC 25922 dan Staphylococcus aureus ATCC 25923 berturut-turut adalah 0.28; 0.07 dan 0.19 log siklus atau 6.35, 1.66; dan 4.34 log cfu/ml/jam, nilai D berturut-turut 0.16; 0.60 dan 0.23 jam. Pengamatan kerusakan sel dengan SEM (Scanning Electron Microscopy) menunjukkan sel Salmonella Typhimurium ATCC 14028 dan Staphylococcus aureus ATCC 25923 mengalami perubahan bentuk.

Pasteurisasi non termal kombinasi UV dan HPEF terbukti dapat menurunkan total mikroorganisme dan bakteri patogen pada susu kambing tanpa menyebabkan perubahan pada sifat fisik dan kimianya. Metode pasteurisasi kombinasi UV dan HPEF mempunyai potensi untuk diteliti lebih lanjut dengan cara meningkatkan efektifitas HPEF dengan memvariasikan dengan berbagai faktor kritis, mengkombinasikan dengan teknologi non termal lainnya seperti OMF (Oscillating Magnetic Field), Ozon, HHP (High Hydrostatic Pressure) serta zat antimikroorganisme alami (natural antimicroorganism). Sistem kombinasi UV seri dan HPEF merupakan kebaharuan dari penelitian ini dan direkomendasikan untuk diteliti lebih lanjut pada skala produksi.

Kata kunci: Bakteri patogen, HPEF, sifat fisik dan kimia, susu kambing, ultraviolet


(9)

ix

©Hak Cipta milik IPB, tahun 2012

Hak Cipta dilindungi Undang-undang

Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan atau menyebutkan sumber. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau tinjauan suatu masalah; dan pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan yang wajar IPB.

Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh Karya tulis dalam bentuk laporan apa pun tanpa seizin IPB


(10)

(11)

xi

PENGEMBANGAN SISTEM PASTEURISASI BERBASIS

KOMBINASI ULTRAVIOLET (

UV

) DAN MEDAN

PULSA LISTRIK TEGANGAN TINGGI (

HPEF

)

UNTUK SUSU KAMBING

BUDI HARIONO

Disertasi

sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Doktor pada

Program Studi Ilmu Keteknikan Pertanian

SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR

BOGOR 2012


(12)

xii

Penguji pada Ujian Tertutup : Prof. Dr. Ir. Endang Gumbira Said Dr. Ir. Usman Ahmad, M.Agr

Penguji pada Ujian Terbuka : Prof (R) Dr. Ir. Bambang Haryanto, MS Dr. Ir. I Made Dewa Subrata, M. Agr


(13)

xiii

Judul Disertasi : Pengembangan Sistem Pasteurisasi Berbasis Kombinasi Ultraviolet (UV) dan Medan Pulsa Listrik Tegangan Tinggi (HPEF) untuk Susu Kambing

Nama : Budi Hariono

NIM : F164070131

Disetujui Komisi Pembimbing

Dr. Ir. Sutrisno, M.Agr. Ketua

Prof. Dr. Ir. Kudang Boro Seminar, M.Sc. Dr. Ir. Rarah RA Maheswari, DEA. Anggota Anggota

Mengetahui,

Ketua Program Studi Dekan Sekolah Pascasarjana Ilmu Keteknikan Pertanian

Dr. Ir. Wawan Hermawan, M.S. Dr. Ir. Dahrul Syah, M.Sc.Agr.


(14)

(15)

xv

PRAKATA

Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas segala karunia-Nya, sehingga karya ilmiah ini dapat diselesaikan. Tema yang dipilih dalam penelitian ini adalah pengawetan pangan non termal dengan judul Pengembangan Sistem Pasteurisasi Berbasis Kombinasi Ultraviolet (UV) dan Medan Pulsa Listrik Tegangan Tinggi (HPEF) untuk Susu Kambing, merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar doktor pada Program Studi Ilmu Keteknikan Pertanian, Sekolah Pascasarjana, Institut Pertanian Bogor.

Penulis menyampaikan terimakasih dan penghargaan kepada Bapak Dr. Ir. Sutrisno, M.Agr selaku ketua komisi pembimbing, Prof Dr. Ir. Kudang Boro Seminar, MSc, dan Dr. Ir. Rarah Ratih Adjie Maheswari, DEA selaku anggota komisi pembimbing atas segala perhatian, kepercayaan, kesabaran, bimbingan, arahan, wawasan ilmu yang diberikan, kritik, saran, serta waktu yang disediakan selama penulisan proposal, pelaksanaan penelitian, penulisan disertasi, mempersiapkan seminar dan ujian hingga akhirnya penulis dapat menyelesaikan karya disertasi serta menyelesaian studi program doktor di Institut Pertanian Bogor.

Ucapan terima kasih disampaikan kepada Direktur Politeknik Negeri Jember, Ketua Jurusan Teknologi Pertanian, Ketua Program Studi Ilmu Keteknikan Pertanian, atas izin yang diberikan kepada penulis untuk melanjutkan program doktor di Program Studi Ilmu Keteknikan, Sekolah Pascasarjana, Institut Pertanian Bogor. Terima kasih kepada Dr. Ir. Usman Ahmad, M.Agr, Dr. Ir. Wayan Budiastra, M.Agr dan Dr. Ir. Dyah Wulandani, M.Si, yang telah memberikan surat rekomendasi sebagai persyaratan mendaftar di IPB. Terima kasih kepada Prof. Dr. Ir. Endang Gumbira Said dan Dr. Ir. Usman Ahmad, M. Agr sebagai Penguji Ujian Tertutup. Terima kasih kepada Prof (R) Dr. Ir. Bambang Haryanto, M.S serta Dr. Ir. I Dewa Made Subrata, M. Agr sebagai Penguji Ujian Terbuka. Terima kasih kepada Ida Ayu Ratih Stefani, Lia Rostini, Kasih Febriana Suheri, Muhammad Sarwar Khan, Dedy Nurachmanto, STp, M.Si serta Deddy Wirawan Soedibyo, STp, M.Si yang telah berperan besar membantu dalam penelitian ini. Terima kasih juga kami sampaikan kepada kepala dan staf Laboratorium Terpadu Fakultas Peternakan IPB atas segala fasilitas dan bahan yang penulis gunakan selama penelitian.

Akhirnya kepada keluarga tercinta, anak, istri dan keluarga besar, penulis menyampaikan terima kasih atas pengorbanan, pengertian, dorongan dan doanya yang tak pernah putus. Semoga karya ilmiah ini bermanfaat bagi pengembangan ilmu dan teknologi.

Bogor, Mei 2012 Budi Hariono


(16)

(17)

xvii

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Jember, Jawa Timur pada tanggal 19 Mei 1966, anak ke 4 dari pasangan Bapak Ponidjo Atmo Harsono (Alm) dan Ibu Sri Sumiati. Menikah pada tahun 1994 dengan Imas Parnika Winata, dan sekarang dikarunia dua orang putra yaitu Muhammad Fikri Alauddin dan Muhammad Luthfi Fakhruddin. Pendidikan sarjana ditempuh di Jurusan Teknologi Pertanian Fakultas Pertanian Universitas Jember dari tahun 1985-1990. Pada tahun 1992, penulis diangkat menjadi staf pengajar di Politeknik Negeri Jember. Pada tahun 2000 penulis mendapat kesempatan melanjutkan pendidikan S2 di Sekolah Pascasarjana Institut Pertanian Bogor (IPB) Program Studi Ilmu Keteknikan Pertanian dari Beasiswa Program Pascasarjana (BPPS-DIKTI), dan selesai pada tahun 2002. Pada tahun 2007 penulis mendapat kesempatan melanjutkan pendidikan S3 di tempat yang sama dengan Beasiswa IMHERE Politeknik Negeri Jember. Beberapa karya ilmiah yang berkaitan dengan disertasi, telah diterbitkan di antaranya:

a. Hariono B, Sutrisno, Kudang BS dan Rarah RAM. 2009. Laju inaktivasi mikroorganisme pada berbagai perlakuan jarak elektrode pada teknologi medan pulsa listrik tegangan tinggi sistem sirkulasi. J Agro-Techno 8:471-477. Diterbitkan di Jurusan Teknologi Pertanian, Politeknik Negeri Jember. b. Hariono B, Sutrisno, Kudang BS dan Rarah RAM. 2010. Penerapan teknologi

medan pulsa listrik tegangan tinggi dalam proses pasteurisasi bahan pangan cair : Sebuah Kajian Teoritis. J Agro-Techno 9:621-629. Diterbitkan di Jurusan Teknologi Pertanian, Politeknik Negeri Jember.

c. Hariono B, Sutrisno, Kudang BS dan Rarah RAM. 2010. Karakteristik sifat fisik, kimia dan mikrobiologis susu kambing yang dipasteurisasi dengan sinar ultraviolet sistem kontinyu. J Agro Teknologi 4:160-168. Diterbitkan di Jurusan Teknologi Hasil Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Universitas Jember.


(18)

(19)

xix

DAFTAR ISI

Halaman

DAFTAR TABEL ... xxi

DAFTAR GAMBAR ... xxiii

DAFTAR LAMPIRAN ... xxv

I PENDAHULUAN ... 1

Latar Belakang ... 1

Tujuan Penelitian ... 6

Manfaat Penelitian ... 6

Ruang Lingkup Penelitian ... 7

Daftar Pustaka ……….. 8

II TINJAUAN PUSTAKA ... 11

Susu Kambing ... 11

Pasteurisasi ... 13

Bakteri Patogen ... 14

Struktur Sel Bakteri ... 15

Bakteri Gram Positif ... 17

Bakteri Gram Negatif ... 17

Salmonella enteridis subsp. Typhimurium ……….. 18

Staphylococcus aureus ... 19

Escherichia coli ... 20

Ultraviolet ... 20

Permasalahan Iradiasi Pangan ………. 22

Estimasi Dosis UV ... 24

Model Mekanisme Inaktivasi Mikrorganisme pada UV ... 25

Sensitivitas Mikroorganisme Patogen dalam Bahan Pangan oleh UV ... 26

Model Kinetika Inaktivasi Mikroorganisme pada UV ... 27

Model Inaktivasi Mikroorganisme pada UV secara Seri ... 28

Keuntungan Aplikasi UV ... 29

High Pulsed Electric Field (HPEF) ... 30

Model Mekanisme Inaktivasi Mikroorganisme pada HPEF 31

Model Kinetika Inaktivasi Mikroorganisme pada HPEF… 33 Jenis-jenis Ruang Proses (Treatment Chamber) ………….. 39

Beberapa Hasil Penelitian Penerapan HPEF pada Susu ….. 43

Daftar Pustaka ……….. 44

III RANCANGBANGUN ALAT PASTEURISASI METODE HIGH PULSED ELECTRIC FIELD ALIRAN KONTINYU … 51

Abstrak ... 51

Abstract ... 51

Pendahuluan ... 52

Bahan dan Alat Penelitian ... 53


(20)

xx

Halaman

Hasil dan Pembahasan ... 54

Simpulan dan Saran ... 67

Daftar Pustaka ………. 68

IV STUDI KOMPARATIF PASTEURISASI SUSU KAMBING METODE ULTRAVIOLET SISTEM SERI DAN SIRKULASI SERTA PENGUJIAN SIFAT FISIK, KIMIA DAN MIKROBIOLOGIS... 71

Abstrak ... 71

Abstract... 71

Pendahuluan ... 72

Bahan dan Metode ... 74

Hasil dan Pembahasan ... 79

Simpulan dan Saran …... 88

Daftar Pustaka ……… 89

V PENGUJIAN SIFAT FISIK, KIMIA DAN MIKRO-BIOLOGIS SUSU KAMBING SEGAR YANG DIPASTEURISASI METODE KOMBINASI ULTRA-VIOLET DAN MEDAN LISTRIK TEGANGAN TINGGI …. 93 Abstrak ... 93

Abstract ... 93

Pendahuluan ... 94

Bahan dan Metode ... 95

Hasil dan Pembahasan ... 100

Simpulan dan Saran ... 106

Daftar Pustaka ……… 107

VI INAKTIVASI BAKTERI PATOGEN S. aureus ATCC 25923, S. Typhimurium ATCC 14028, E. coli ATCC 25922 DENGAN METODE UV SERI-HPEF SERTA PENGARUH-NYA TERHADAP KERUSAKAN SEL BAKTERI ………… 109

Abstrak ... 109

Abstract... 109

Pendahuluan ... 110

Bahan dan Metode ... 112

Hasil dan Pembahasan ... 118

Simpulan dan Saran ... 128

Daftar Pustaka ……… 129

VII PEMBAHASAN UMUM ... 133

Daftar Pustaka ………... 142

VIII SIMPULAN DAN SARAN ... 145


(21)

xxi

DAFTAR TABEL

Halaman 1.1 Penurunan kadar vitamin susu karena perlakuan metode

termal ……….. 4 1.2 Penurunan kadar protein (lysine) dalam susu karena

perlakuan metode termal ………. 4

2.1 Komposisi susu kambing ... 11 2.2 Perbandingan komposisi susu kambing dengan susu

domba, sapi dan manusia ... 12 2.3 Sifat fisik susu sapi dan susu kambing ... 12 2.4 Komposisi susu kambing ... 12 2.5 Aplikasi suhu dan waktu pada berbagai proses

pasteurisasi ……….. 14 2.6 Perbandingan komposisi susu segar dan susu

pasteurisasi ……….. 14 2.7 Aplikasi dosis UV-C (mJ/cm2) pada berbagai

mikroorganisme ……….. 24

2.8 Koefisien penyerapan bahan pangan cair pada UV-C

254 nm ……… 25 2.9 Konstanta model kinetika Hülshelger untuk berbagai

jenis mikroorganisme dalam suspensi larutan

Na2HPO4/KH2PO4 pada pH 7.0 ... 35

2.10 Konstanta model kinetika... 36 3.1 Estimasi biaya pembuatan HPEF aliran kontinyu

metode tidak langsung ……… 55 3.2 Nilai konduktivitas dan resistivitas susu pada berbagai

suhu pengukuran ... 56 3.3 Luas permukaan elektrode pada berbagai tahanan ruang

berdasarkan tahanan susu pada suhu 25oC ... 57 3.4 Ukuran sel dan nilai TMP pada berbagai

mikro-organisme ... 59 3.5 Hasil perhitungan waktu perlakuan pada berbagai

frekuensi (Hz) ... 61 3.6 Nilai energi kapasitor, energi ruang perlakuan dan ΔT .. 62 3.7 Nilai P dan E pada rancangan metode HPEF tidak

langsung ……….. 62 3.8 Peralatan switch dan spesifikasinya ... 62 3.9 Komponen dan fungsi dari unit HPEF metode langsung 64 3.10 Hasil pengukuran pada unit HPEFfly back dan coil ... 65 3.11 Estimasi biaya pembuatan HPEF aliran kontinyu

metode tidak langsung ……… 66

4.1 Spesifikasi lampu UV-C………. 75

4.2 Nilai dosis UV-C aktual dan prediksi ……… 77 4.3 Sifat fisik dan kimia susu kambing yang dipapar sinar


(22)

xxii

Halaman 4.4 Sifat fisik dan kimia susu kambing yang telah dipapar

sinar UV-C 253.7 nm sistem sirkulasi ... 80 4.5 Nilai laju inaktivasi dan nilai D metode UV-seri ……… 87 5.1 Sifat fisik susu kambing yang dipapar sinar UV-C 253.7

nm sistem kombinasi UV seri-HPEF ... 100 5.2 Sifat kimia susu kambing yang dipapar sinar UV-C

253.7 nm sistem kombinasi UV seri-HPEF ... 100 5.3 Bilangan peroksida susu kambing yang diperlakukan

UV seri-HPEF……… 101

5.4 Karakteristik utama protein susu kambing ………. 102

5.5 Berat molekul marker………. 103

5.6 Perbandingan reduksi total mikroorganisme dan nilai D pada susu kambing yang diberi perlakuan UV seri dan

UV seri –HPEF ... 105 6.1 Mekanisme senyawa antimikroorganisme ……….. 122 6.2 Laju inaktivasi, nilai D bakteri patogen dengan

perlakuan metode UV seri-HPEF………... 122 7.1 Nilai laju inaktivasi S. Typhimurium ATCC 14208 dan

nilai D pada metode HPEF dan UV seri-HPEF……… 135 7.2 Nilai laju inaktivasi dan nilai D total mikroorganisme

pada metode UV dan UV seri-HPEF……… 136 7.3 Nilai reduksi, laju inaktivasi bakteri patogen dan nilai D 138


(23)

xxiii

DAFTAR GAMBAR

Halaman 2.1 Struktur sel bakteri ... 15 2.2 (a) Koloni S. Typhimurium pada SSA dan (b) sel S.

Typhimurium ... 18 2.3 Kelompok kisaran radiasi UV ... 21 2.4 Skematik (a) lampu UV tipe LP; (b) LPHO dan (c) MP 22 2.5 Struktur DNA yang pecah karena terpapar sinar UV .... 26 2.6 Efek sinar UV-C pada DNA ... 26 2.7 Inaktivasi mikroorganisme dengan UV yang disusun

seri ………. 28

2.8 Diagram skematik kerusakan elektrik (electrical

breakdown) ... 31 2.9 Bentuk sel S. aureus, E. coli dan S. Cerevisae ... 32 2.10 Elektroporasi membran sel ... 33 2.11 Treatment chamber statik model U ... 39 2.12 Treatment chamberstatik tipe aliran menyilang ……... 39 2.13 Treatment chamberstatik tipe aliran menyilang ……... 40 2.14 Chamber statik dengan kumparan kaca mengelilingi

anoda ... 40 2.15 Treatment chamber kontinyu yang dilengkapi dengan

dilapisi membran konduksi ………... 41 2.16 Chamber kontinyu dengan baffle……….. 41 2.17 Chamber kontinyu tipe Co-field……….. 42

2.18 Chamber kontinyu tipe Coaxial……… 42

3.1 Desain rancangan HPEF sistem tidak langsung ... 54 3.2 Hubungan antara nilai tahanan dengan luas permukaan

ruang perlakuan (tretment chamber) ... 58 3.3 Kalibrasi rpm switch ke tegangan (Volt) ………... 63 3.4 Blok diagram rancangan HPEF sistem langsung ... 64 3.5 Blok diagram pembangkit pulsa tegangan tinggi ... 67 4.1 Skematik peralatan pengujian sistem seri ... 75 4.2 Skematik peralatan pengujian sistem sirkulasi ... 76 4.3 Inaktivasi mikroorganisme yang dipapar reaktor UV

253.7 nm disusun secara seri ... 87 5.1 Skematik peralatan uji kombinasi UV seri –HPEF ... 96 5.2 Hasil uji elektroforesis ... 103 6.1 Skematik peralatan pengujian UV seri – HPEF ... 113 6.2 Prosedur pemupukan bakteri uji ... 117 6.3 Morfologi bakteri S. aureus ATCC 25923 ... 118 6.4 Morfologi bakteri E. coli ATCC 25922 ... 119 6.5 Koloni pada media SSA (a), Morfologi sel secara

mikroskopis (b) dan Katalase positif (c) ... 121 6.6 Bentuk sel normal S. Typhimurium (a) dan sel siap


(24)

xxiv

Halaman 6.7 Pengaruh perlakuan UV seri-HPEF terhadap morfologi

sel S. Typhimurium a) terdapat lekukan, b) ukuran sel membesar, c) cairan sitoplasma keluar. Perbesaran (7

500 X) ……… 125

6.8 Sel S. aureus normal dalam susunan (a) berpasangan, (b) anggur (perbesaran 10 000 X) dan sel membelah diri (c) dengan perbesaran 10 000 X atau (d) dengan perbesaran

15 000 X ………... 126 6.9 S. aureus (a) berlubang, (b) terdapat tonjolan, (c) cairan

sitoplasma keluar setelah mendapat perlakuan UV seri

-HPEF……… 127 6.10 S. aureus dengan permukaan berlubang besar (tanda

panah) hasil perbesaran 10 000 X dan 15 000 X ……….. 128 7.1 Perbandingan laju inaktivasi dan nilai D metode UV seri


(25)

xxv

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman 1.1 Standar kualitas susu kambing (Thai Agricultural

Standar TAS 6006 2008) ... 163 2.1 Energi yang dibutuhkan (dosis UV) untuk

menginaktivasi mikroorganisme sebesar 90% dan 99 % 164 2.2 Inaktivasi E. coli dengan metode HPEF ... 166 2.3 InaktivasiSalmonella dengan metode HPEF ... 168 2.4 InaktivasiS. aureus dengan metode HPEF ... 168 3.1 Unit HPEF dengan muatan listrik disimpan dalam

kapasitor ... 169 3.2 Unit HPEF dengan sumber pembangkit tegangan tinggi

flyback ... 171 3.3 Unit HPEF dengan sumber pembangkit tegangan tinggi

coil ... 172 3.4 Peralatan utama yang digunakan dalam penelitian ... 173 4.1 Hasil sidik ragam pengaruh dosis UV terhadap kadar

lemak pada sistem UVseri ………... 174 4.2 Hasil sidik ragam pengaruh dosis UV terhadap kadar

protein pada sistem UVseri ………. 174 4.3 Hasil sidik ragam pengaruh dosis UV terhadap kadar

laktosa pada sistem UVseri ……….. 174 4.4 Hasil sidik ragam pengaruh dosis UV terhadap kadar

BKTL pada sistem UVseri ……….. 174

4.5 Hasil sidik ragam pengaruh dosis UV terhadap bobot

jenis pada sistem UVseri ………. 175

4.6 Hasil sidik ragam pengaruh dosis UV terhadap titik beku

pada sistem UVseri ……….. 175

4.7 Hasil sidik ragam pengaruh dosis UV terhadap nilai pH

pada sistem UVseri ……….. 175

4.8 Hasil sidik ragam pengaruh dosis UV terhadap

konduktivitas pada sistem UVseri ………... 175 4.9 Hasil sidik ragam pengaruh dosis UV terhadap bobot

kering pada sistem UVseri ………... 176 4.10 Hasil sidik ragam pengaruh dosis UV terhadap kadar air

pada sistem UVseri ……….. 176

4.11 Hasil sidik ragam pengaruh dosis UV terhadap panas

spesifik pada sistem UV seri ……… 176 4.12 Hasil sidik ragam pengaruh dosis UV terhadap viskositas

pada sistem UVseri ……….. 176

4.13 Hasil sidik ragam pengaruh dosis UV terhadap kadar

lemak pada sistem UVsirkulasi ………... 177 4.14 Hasil sidik ragam pengaruh dosis UV terhadap kadar


(26)

xxvi

Halaman 4.15 Hasil sidik ragam pengaruh dosis UV terhadap kadar

laktosa pada sistem UVsirkulasi ……….. 177 4.16 Hasil sidik ragam pengaruh dosis UV terhadap kadar

BKTL pada sistem UVsirkulasi ………... 177 4.17 Hasil sidik ragam pengaruh dosis UV terhadap bobot

jenis pada sistem UVsirkulasi ……….. 178 4.18 Hasil sidik ragam pengaruh dosis UV terhadap titik beku

pada sistem UVsirkulasi ……….. 178

4.19 Hasil sidik ragam pengaruh dosis UV terhadap nilai pH

pada sistem UVsirkulasi ……….. 178

4.20 Hasil sidik ragam pengaruh dosis UV terhadap

konduktivitas pada sistem UVsirkulasi ………... 178 4.21 Hasil sidik ragam pengaruh dosis UV terhadap bobot

kering pada sistem UVsirkulasi ………... 179 4.22 Hasil sidik ragam pengaruh dosis UV terhadap kadar air

pada sistem UVsirkulasi ……….. 179

4.23 Hasil sidik ragam pengaruh dosis UV terhadap panas

spesifik pada sistem UV sirkulasi ……… 179 4.24 Hasil sidik ragam pengaruh dosis UV terhadap viskositas

pada sistem UVsirkulasi ……….. 179

4.25 Nilai laju inaktivasi dan nilai D pada perlakuan

pengaruh dosis UV pada UV sistem seri ... 180 5.1 Laju inaktivasi total mikroorganisme pada perlakuan

kombinasi UV seri-HPEF ... 180 5.2 Hasil sidik ragam pengaruh perlakuan kombinasi UV

seri-HPEF terhadap kadar lemak ... 180 5.3 Hasil sidik ragam pengaruh perlakuan kombinasi UV

seri-HPEF terhadap kadar protein ... 180 5.4 Hasil sidik ragam pengaruh perlakuan kombinasi UV

seri-HPEF terhadap kadar laktosa ... 181 5.5 Hasil sidik ragam pengaruh perlakuan kombinasi UV

seri-HPEF terhadap kadar BKTL ... 181 5.6 Hasil sidik ragam pengaruh perlakuan kombinasi UV

seri-HPEF terhadap bobot jenis……….. 181 5.7 Hasil sidik ragam pengaruh perlakuan kombinasi UV

seri-HPEF terhadap titik beku ……… 181 5.8 Hasil sidik ragam pengaruh perlakuan kombinasi UV

seri-HPEF terhadap kadar pH ……… 182

5.9 Hasil sidik ragam pengaruh perlakuan kombinasi UV

seri-HPEF terhadap konduktivitas ………... 182 5.10 Hasil sidik ragam pengaruh perlakuan kombinasi UV

seri-HPEF terhadap bobot kering ……….. 182 5.11 Hasil sidik ragam pengaruh perlakuan kombinasi UV

seri-HPEF terhadap kadar air ………. 182 5.12 Hasil sidik ragam pengaruh perlakuan kombinasi UV


(27)

xxvii

Halaman 5.13 Hasil sidik ragam pengaruh perlakuan kombinasi UV

seri-HPEF terhadap viskositas ………... 183 6.1 Prosedur uji bilangan peroksida ……….. 184 6.2 Hasil analisa protein dengan elektroforesis ……….. 185


(28)

(29)

xxix NOTASI A Luas permukaan elektrode (cm2) ao Jari-jari luar dari sel (μm)

C Kapasitansi efektif susu pada ruang perlakuan (μF) Co Energi yang tersimpan dalam kapasitor (μF)

Cp Panas spesifik susu dalam ruang perlakuan (3.85 kJ/kgoC)

D Waktu pengurangan desimal (jam)

d Jarak antara dua elektrode pada ruang perlakuan paralel plate (cm) E Kuat medan listrik tegangan tinggi aktual (kV/cm)

Ec Kuat medan listrik tegangan tinggi kritis (kV/cm)

Ed Kuat medan listrik tegangan tinggi dimana 50% mikroorganisme mampu

bertahan hidup f Frekuensi (Hz)

fm Faktor bentuk mikroorganisme

fa Tetapan bentuk bakteri, tanpa dimensi

fl Frekeunsi listrik PLN (50 Hz)

F Debit aliran susu (cm3/detik) I Kuat arus (kA)

Ir Intensitas lampu UV (mW/cm2) pada jarak r dari lampu (cm)

k Nilai konstanta kepekaan mikroorganisme (jam-1)

kSE Konstanta inaktivasi mikroorganisme model UV yang disusun seri

l Rata-rata panjang mikroorganisme (μm) m Bobot sampel (g)

N Jumlah mikroorganisme sebelum perlakuan (awal) No Jumlah mikroorganisme setelah perlakuan (akhir)

n Jumlah pulsa (tanpa dimensi)

P Daya listrik untuk proses HPEF (W)

PL Daya lampu UV yang dipancarkan per unit panjang reaktor yang terkena

lampu (mW/cm)

Q Muatan listrik yang tersimpan dalam kapasitor (J/cm3) QC Muatan listrik pada ruang perlakuan (J/cm3)

R Jari-jari mikroorganisme (μm) RCH Tahanan ruang perlakuan (Ω)

RS Tahanan efektif susu pada ruang perlakuan (Ω)

RT Tahanan sistem (Ω)

r Jarak radial dari lampu (cm) t Waktu perlakuan (detik)


(30)

xxx v Volume ruang perlakuan (cm3)

vm Rata-rata volume mikroorganisme (μm3)

V Tegangan maksimum – Vmaks (kV)

Vo Tegangan awal yang disimpan dalam kapasitor (kV)

Vout Nilai Transmembran Potensial (TMP) pada ruang perlakuan (treatment

chamber) (V)

Vc Tegangan puncak kritis (kV)

V1 Volume natrium tiosulfat untuk titrasi sampel (ml)

V0 Volume natrium tiosulfat untuk titrasi blanko (ml)

W Energi spesifik (kJ/L)

XC Nilai impedansi optimum (Ω)

 koefisien absorbsi (cm-1), dimana nilai e  2.303 x A254 o

 Nilai permititivitas udara = 8.854 x 10-12 F/m r

 Nilai relatif permititivitas susu skim pada 30oC = 60, tanpa dimensi  Resistivitas susu pada suhu 25o

C (220 (Ω) cm) f Densitas susu (980 g/cm3)

 Konduktifitas susu pada suhu 25oC (0.455 S/m)  Lebar pulsa (μs)

T


(31)

1 I. PENDAHULUAN

Latar Belakang

Susu merupakan bahan makanan yang sempurna karena nilai gizinya yang tinggi dibandingkan dengan nilai gizi makanan lain, juga dikenal sebagai bahan pangan yang tidak tahan lama dan mudah rusak (perishable food) serta sebagai bahan pangan yang berpotensi mengandung bahaya (potentially hazardous food/PHF). Komponen penting dalam susu adalah protein, lemak, vitamin, mineral, laktosa, enzim-enzim dan beberapa mikroorganisme (Lamport 1980). Kandungan protein dan lemak dalam susu dijadikan sebagai tolok ukur mutu susu, semakin tinggi kandungannya akan memberikan insentif harga yang lebih tinggi pula.

Susu merupakan medium yang baik untuk pertumbuhan mikroorganisme, dikarenakan komposisi nutrisinya sangat ideal. Sebagai gambaran, susu pada ambing ternak yang sehat tidak bebas dari mikroorganisme dan mengandung sampai 500 mikroorganisme/ml, jika ambing sakit jumlah mikroorganisme dapat meningkat menjadi lebih besar yaitu 20 000 mikroorganisme/ml (Buckle et al. 2009). Puting susu juga dapat menyebabkan pencemaran mikroorganisme, karena mikroorganisme dapat tumbuh sedikit agak jauh ke dalam puting yang tidak tertutup dan biasanya dalam kondisi basah. Mikroorganisme terbawa sebagai sumber pencemaran, ketika susu mulai diperah, bagian pertama dari pemerahan biasanya dibuang karena dapat mengandung hingga 50 000 mikroorganisme/ml.

Sumber-sumber pencemaran lain seperti lingkungan kandang (lantai, udara, debu dan air), tubuh dan kotoran kambing, pakan, peralatan pemerahan, pekerja, pencemaran selama penyimpanan dan pemasaran. Kandungan mikroorganisme pada susu merupakan fungsi dari waktu. Penanganan susu menentukan jenis mikroorganisme yang terbawa, sedangkan suhu penyimpanan menentukan kecepatan perkembangbiakan mikroorganisme (Buckle et al. 2009). Jumlah mikroorganisme dalam susu umumnya sangat tinggi sehingga perlu persyaratan khusus agar layak dikonsumsi. Syarat jumlah maksimal bakteri yang terkandung dalam susu kambing segar untuk kualitas premium, good dan standard


(32)

berturut-2

turut adalah < 5 x 104; 5 x 104hingga105 dan > 105hingga 2 x 105 organisme/ml susu (Thai Agricultural Standar TAS 6006 2008).

Jaminan keamanan produk pangan susu kambing segar perlu mendapat perhatian khusus terkait dengan kepercayaan masyarakat akan khasiat susu kambing bagi kesehatan jika dikonsumsi dalam keadaan segar. Taufik et al. (2008) mendapatkan hasil bahwa kualitas susu kambing segar memiliki kandungan bakteri Staphylococcus spp, Staphylococcus koagulase positif, Staphylococcus koagulase negatif dan coliform berturut-turut dengan rata-rata 78.7%, 37.7%, 66% dan 46.3%. Adanya bakteri patogen pada susu kambing segar dapat menyebabkan susu menjadi tidak layak untuk dikonsumsi dan membahayakan konsumen. Beberapa bakteri patogen penyebab utama keracunan yang sering ditemukan dalam susu adalah Salmonella sp, Staphylococcus, dan Escherichia coli (USFDA 1999). Kejadian luar biasa keracunan karena Salmonella (salmonelosis) masih terjadi di banyak negara. Survey terhadap susu segar di USA dan di Inggris ditemukan Salmonella berturut-turut sebesar 4.7% dan 0.06% (Anon 1998).

Masalah keamanan pangan masih merupakan hal yang penting dalam bidang pangan di Indonesia, dan perlu mendapat perhatian khusus dalam program pengawasan pangan. Di Indonesia, penyakit dan kematian yang ditimbulkan melalui makanan hingga saat ini masih tinggi, walaupun prinsip-prinsip pengendalian untuk berbagai penyakit pada umumnya telah diketahui. Pengawasan pangan yang mengandalkan pada uji produk akhir tidak dapat mengimbangi kemajuan yang pesat dalam industri pangan dan tidak dapat menjamin keamanan produk pangan yang beredar di pasaran. Pendekatan tradisional yang selama ini dilakukan dapat dianggap telah gagal untuk mengatasi masalah tersebut.

Membantu peternak untuk menjaga kualitas susu segar dan memperpanjang umur simpan susu segar merupakan tantangan dan permasalahan yang harus diselesaikan saat ini. Teknologi penanganan dan pengolahan susu yang aplikatif dan tepat guna, serta mengikuti tata cara pengolahan yang baik dan benar (Good Manufacturing Practices) dengan mempraktekkan kaidah-kaidah higien dan sanitasi (Sanitation Standar Operating Procedures), perlu ditekankan kepada


(33)

3 pelaku pengolahan untuk memberikan jaminan keamanan dan kualitas produk olahan asal susu.

Kerusakan susu baik secara fisik maupun kimia sangat merugikan. Kualitas susu yang menurun menyebabkan timbulnya masalah dalam hal pengolahan susu untuk menjadi produk lain dan juga tidak layak dikonsumsi secara langsung sebagai susu segar (Muchtadi dan Sugiyono 1992). Oleh karena itu, kualitas susu perlu diperhatikan dan terjamin sampai susu tersebut siap dikonsumsi. Kriteria yang sangat berpengaruh terhadap kualitas susu, salah satunya adalah pencemaran mikroorganisme di dalam susu. Menurut UU tentang pangan No.7 tahun 1996, pengertian keamanan pangan adalah kondisi dan upaya yang diperlukan untuk mencegah pangan dari kemungkinan cemaran biologis, kimia dan benda-benda lain yang dapat mengganggu, merugikan dan membahayakan kesehatan manusia.

Sejalan dengan perkembangan industri susu, parameter untuk menentukan kualitas susu tidak lagi didasarkan pada kandungan protein dan lemak saja, akan tetapi mulai tahun 2010 ditambah dengan parameter kandungan mikroorganisme dalam susu (hasil wawancara pribadi dengan Abubakar 2009). Oleh karena itu menjadi sangat penting untuk mempertahankan kualitas susu segar ditinjau dari aspek fisik, kimia dan mikrobiologis.

Metode termal merupakan cara umum yang dilakukan untuk membunuh mikroorganisme patogen sehingga dihasilkan susu yang aman untuk dikonsumsi. Pemanasan tidak hanya membunuh mikroorganisme berbahaya, tetapi juga mengakibatkan perubahan rasa, adanya rasa masak atau gosong (cooked flavor), serta kehilangan sebagian vitamin dan protein (Quass 1997). Penurunan kadar vitamin dan protein (lysine) pada susu karena perlakuan metode termal bila dibandingkan dengan susu segar diperlihatkan pada Tabel 1.1 dan 1.2.

Upaya memenuhi permintaan konsumen, diperlukan metode alternatif yang dapat menginaktivasi bakteri patogen tanpa merusak sifat fisik dan kimia susu sehingga memberikan pengaruh minimal terhadap penurunan kualitas dan nutrisi susu, serta organoleptiknya. Salah satu metode alternatif tersebut adalah metode kombinasinon termal Ultra Violet dan High Pulsed Electric Field (UV-HPEF).


(34)

4

Tabel 1.1 Penurunan kadar vitamin susu karena perlakuan metode termal Vitamin susu

Susu segar (kadar/100

ml)

Kehilangan (%)

HTST*) Ster*) UHT*) LTLT**) HTST**)

Thiamin 45 μg <10 30 10 6.8 10

Riboflavin 180 μg ns ns ns tad Tad

Nicotinic acid 80 μg ns ns ns tad Tad

Vitamin B1 40 μg <10 20 10 tad Tad

Vitamin B12 0.3 μg <10 <90 10 0 10

Pantothenic acid 350 μg ns ns ns tad Tad

Biotin 2.0 μg ns ns ns tad Tad

Folic acid 5.0 μg <10 50 15 tad Tad

Ascorbic acid 2.0 mg 20 90 25 tad Tad

Vitamin A 30 μg ns ns ns tad Tad

Vitamin D 22 ng ns ns ns tad Tad

Vitamin E 86 μg ns ns ns tad Tad

β-carotene 17 μg ns ns ns tad Tad

Vitamin C tad tad tad tad 10 20

Sumber: *) Ford dan Thompson (1981) dalam Burton (1988)

**) Ford et al (1969) dalam Fellow (2000)

Tabel 1.2 Penurunan kadar protein (lysine) dalam susu karena perlakuan metode termal

Kehilangan lysine (%)

Pasteurisasi UHT langsung UHT tidak langsung Sterilisasi

0.7 – 1.1 1.1 1.7 6.2

0.61 – 0.74 0.49 0.86 tad

2.0 4.3 6.5 9.9

1 – 2 3 - 4 3 - 4 6 - 10

tad 3 4 tad

1.9 tad tad 3.3

tad 0 tad 11-13

Sumber: Burton (1988) Keterangan:

ns : tidak signifikan

tad : tidak ada data

HTST*) : susu mendapatkan proses pemanasan pada suhu 72oC selama 15 detik

Ster*) : susu mendapatkan proses sterilisasi pada suhu 115oC selama 30 menit

UHT*) : susu mendapatkan pemanasan pada suhu 138oC selama 2 detik

LTLT**) : susu mendapatkan proses pasteurisasi pada suhu 63oC selama 30 menit

Penggunaan UV-C diijinkan di beberapa negara untuk aplikasi pada produk makanan, tetapi dapat dengan mudah menyebabkan perubahan warna dan cita rasa


(35)

5 yang menyimpang (off flavor), jika penggunaan dosis dan lama perlakuan tidak tepat (Koutchma et al. 2009). Aplikasi cahaya UV-C dengan efek germisidal saat ini luas digunakan pada disinfeksi udara, sterilisasi bahan pangan cair dan penghambatan mikroorganisme pada permukaan bahan (Binstsis et al. 2000).

Di industri pangan, iradiasi UV-C telah diaplikasikan pada berbagai proses dan produk seperti disinfeksi udara pada produk daging, sayuran dan air yang akan digunakan pada proses pengolahan bahan pangan, sedangkan penghambatan bakteri di permukaan telah banyak dikembangkan untuk produk segar seperti karkas ayam, ikan, telur dan berbagai bahan pangan cair seperti jus jeruk dan cider (Basaran et al. 2004; Duffy et al. 2000; Hadjock et al. 2008; Liltved dan Landfald 2000; Quintero-Ramos et al. (2004). Iradiasi UV-C berhasil diterapkan untuk pasteurisasi pada susu kambing (Lodi et al. 1996) yang mampu mereduksi total bakteri antara 50% - 60%, dan bakteri coliform 80% - 90%, Matak (2004), melakukan perlakuan sebanyak 12 kali sirkulasi melewati lampu UV-C dengan dosis 15.8 +/- 1.6 mJ/cm2 dengan waktu perlakuan 18 detik menghasilkan rata-rata kadar lemak dan kadar protein berturut-turut sebesar 4.1 ± 0.09% dan 2.9 ± 0.03%. Krishnamurthy et al. (2004) pada produk susu sapi yang diinokulasi dengan bakteri S. aureus dengan perlakuan dosis 5.6 J/cm2 dengan volume, jarak sampel dari UV dan waktu perlakuan berturut-turut sebesar 30 ml, 8 cm dan 180 detik menghasilkan inaktivasi S. aureus sebesar 8.55 log-siklus.

Metode HPEF lebih efektif dan unggul dibanding metode termal, karena mampu menghindari kerusakan sifat fisik dan sensori bahan pangan (Quass 1997). Beberapa penelitian telah dilakukan dalam pasteurisasi susu oleh Qin et al. (1995), Dunn (1996) dan Fernandez-Molina et al. (1999). Hasil penelitian menunjukkan bahwa HPEF mampu menurunkan sejumlah mikroorganisme sebesar tiga log-siklus dan tidak mempengaruhi sifat fisik dan kimia bahan. Konsumsi energi dari perlakuan HPEF pada jus apel dilaporkan 90% lebih rendah dibanding metode HTST (High Temperatur Short Time) (Qin et al. 1996), pada jus jeruk dan cuka apel sebesar 7 J/ml (EPRI 1998), biaya proses HPEF sekitar $0.03–$0.07/L (Ramaswamy et al. 2005).

Penelitian ini menjadi penting karena penerapan teknologi UV-HPEF akan sangat membantu dalam menciptakan masyarakat yang sehat karena ketersediaan


(36)

6

susu atau produk olahannya yang aman, sehat, utuh dan halal (ASUH), meningkatan nilai ekonomis susu serta dapat memperpanjang kesegaran susu.

Tujuan Penelitian

Tujuan umum penelitian adalah mendapatkan produk susu kambing yang ASUH dengan metode kombinasi non termal UV-HPEF. Sedangkan tujuan khusus dari penelitian ini adalah sebagai berikut:

1. Mendapatkan prototipe sistem pasteurisasi metode kombinasi non termal UV-HPEF.

2. Menguji kinerja alat pasteurisasi metode kombinasi non termal UV-HPEF. 3. Menetapkan kondisi optimal proses pasteurisasi metoda kombinasi non termal

UV-HPEF terhadap sifat fisik, kimia dan mikrobiologis pada susu kambing. 4. Mendapatkan informasi laju kinetika inaktivasi mikroorganisme patogen yang

dipasteurisasi UV-HPEF (Escherichia coli ATCC 25922, Staphylococcus aureus ATCC 25923 dan Salmonella enteridis subsp. Typhimurium ATCC 14028).

5. Mengkaji perubahan atau kerusakan morfologi sel bakteri Gram positif (S. aureus ATCC 25923) dan bakteri Gram negatif (S. Typhimurium ATCC 14028) menggunakan SEM (Scanning Eelectron Microscope).

Manfaat Penelitian

1. Tersedianya pilihan metode pasteurisasi non termal kombinasi UV seri-HPEF dan model peralatannya.

2. Tersedianya produk susu kambing yang ASUH dan siap dikonsumsi dalam keadaan segar.

3. Memperoleh bukti-bukti ilmiah pengaruh metode pasteurisasi kombinasi non termal UV seri-HPEF sebagai upaya mempertahankan kualitas fisik, kimia dan mikrobiologis pada susu kambing segar.


(37)

7 Ruang Lingkup Penelitian

Penelitian ini dilakukan dalam lima topik penelitian yaitu sebagai berikut: 1. Merancang unit pasteurisasi metode UV yang memenuhi persyaratan dosis

sesuai rekomendasi WHO dan Permenkes No. 701/Menkes/Per/VIII/2009 tentang pangan iradiasi serta unit HPEF dengan nilai kuat medan listrik tegangan tinggi 10-100 kV/cm (Gauri 2009); 20-80 kV/cm (Barbosa-Canovas et al. 1999); 30-70 kV/cm (Picart et al. 2002); 20-60 kV/cm (Fox et al. 2005) dengan durasi waktu mikrosekon hingga milisekon (Barbosa-Canovas et al. 1999).

2. Menentukan kondisi optimum pasteurisasi susu kambing segar dengan metode UV sistem sirkulasi dan kontinyu sebagai upaya mempertahankan kualitas fisik, kimia dan mikrobiologis susu kambing segar.

3. Menentukan kondisi optimum pasteurisasi susu kambing segar dengan metode UV seri-HPEF sebagai upaya mempertahankan kualitas fisik, kimia dan mikrobiologis susu kambing segar.

4. Menentukan laju kinetika inaktivasi mikroorganisme patogen (E. coli, S. Typhimurium, dan S. aureus) dengan metode kombinasi UV seri-HPEF. 5. Melakukan kajian kerusakan mikroorganisme patogen (S.Typhimurium, dan

S. aureus) dengan metode Scanning Electron Microscope (SEM).

Penelitian tahap pertama, diperoleh unit HPEF sesuai persyaratan yang selanjutnya dikombinasikan dengan teknologi pasteurisasi metode UV. Penelitian kedua, memberikan informasi tentang optimasi aplikasi UV sistem sirkulasi dan sistem kontinyu. Penelitian ketiga, memberikan informasi tentang optimasi aplikasi metode kombinasi non termal UV seri-HPEF pada susu kambing. Penelitian keempat, memberikan informasi laju inaktivasi mikroorganisme patogen (E. coli, S. Thyphimurium, dan S. aureus) dari perlakuan terbaik yang diperoleh pada penelitian tahap ketiga, serta memberikan informasi kerusakan bakteri patogen Gram negatif (S. Thyphimurium) dan bakteri Gram positif (S. aureus) menggunakan metode SEM.


(38)

8

Daftar Pustaka

Anon. 1998. Surveillance of the microbiological status of raw cows milk on retail sale. Microbiological food safety surveillance. London: Departement of Health. Barbosa-Cánovas GV, Gongora-Nieto MM, Pothakamury UR, Swanson BG.

1999. Preservation of Foods with Pulsed Electric Fields. USA: Acad Pr. Basaran N, Quintero-Ramos A, Moake MM, Churey JJ, Worobo RW. 2004.

Influence of apple cultivar son inactivation of different strains of Escherichia coli O157:H7 in apple cider by UV irradiation. J Appl Environ Microbiol 70:6061-6065.

Binstsis T, Litopoulou-Tzanetaki E, Robinson R. 2000. Existing and potential applications of ultraviolet light in the food industry a critical review. J Sci Food Agric 80:637-645.

Buckle KA, Edwads RA, Fleet GH, Wooton M. 2009. Ilmu Pangan. Hari Purnomo dan Adiono, penerjemah. Jakarta: UI Pr. Terjemahan dari Food Scince.

Burton M. 1988. Ultra High Temperature Processing of Milk and Milk Product. England: Elsevier Appl Sci Publ.

Duffy S, Churey JJ, Worobo RW, Schaffner DW. 2000. Analysis and modeling of the variability associated with UV inactivation of Escherichia coli in apple cider. J Food Protect 63:1587-1590.

Dunn JE. 1996. Pulsed light and pulsed electric field for foods and eggs. Poult Sci 75:1133-1136.

[EPRI]. Electric Power Research Institute. 1998. Pulsed electric field processing in the food industry: A status report on PEF: Report CR-109742. Palo Alto. California: Industrial and Agricultural Technologies and Services.

Fellow PJ. 2000. Food Processing Technology Principles and Practice. England: Woodhead Publ.

Fernández-Molina JJ, Barkström E, Tortensson P, Barbosa-Cánovas GV, Swanson BG. 1999. Shelf-life extension of raw skim milk by combined heat and pulsed electric fields (PEF). Di dalam Barbosa-Cánovas GV dan Lombardo S. The 6th Conference of Food Engineering., Eds. AIChE, Dallas: hlm 349-355.

Ford JE, Thompson SY. 1981. In New Monograph on UHT Milk. Brussels: International Dairy Federation.

Ford JE, Porter JWG, Thompson SY, Toothill J dan Edwards-Webb J. 1969. Effects of UHT processing and of subsequent storage on the vitamin content of milk. J Dairy Res 36:447–454.

Fox M, Erik E, Regina L, Remko B. 2005. A new pulsed electric field microreactor: comparison between the laboratory and microtechnology scale. J Royal Soc Chem 5: 943-948.


(39)

9 Gauri M. 2009. Non-thermal food processing with pulsed electric field

technology. Food safety series. [Maret 2009].

Hadjock C, Mittal GS, Warriner K. 2008. Inactivation of human pathogens and spoilage bacteria on the surface and internalized within fresh produce by using a combination of ultraviolet light and hydrogen peroxide. J Appl Microbiol 104:1014-1024.

Koutchma TN, Larry JF, Carmen IM. 2009. Ultraviolet Light In Food Technology: Principles and Application. Boca Raton USA: CRC Pr.

Krishnamurthy K, Demirci A, Irudayaraj J. 2004. Milk pasteurization by pulsed UV-light treatment. ASAE/CSAE Annual International Meeting. Ottawa, Ontario. Canada. 1-4 August 2004.

Lamport LM. 1980. Modern Dairy Product. New York: Chemical Publ.

Liltved H, Landfald B. 2000. Effects of high intensity light on ultraviolet-irradiated and non-ultraviolet-irradiated fish pathogenic bacteria. J Water Res 34:481-486. Lodi R, Brasca M, Mañaspina P, Nicosia P. 1996. Improvement of the

microbiological quality of goat milk by UV treatment. J Dairy Sci Abstr. 58:484.

Matak KE. 2004. Effects of UV irradiation on the reduction of bacterial pathogens and chemical indicators of milk [Disertasi]. Blacksburg. Virginia: Graduate Faculty of Virginia Polytechnic Institute and State Univ.

Muchtadi TR, Sugiyono. 1992. Ilmu Pengetahuan Bahan Pangan. Petunjuk Laboratorium. PAU Pangan dan Gizi. Bogor: Institut Pertanian Bogor.

Picart L, Eliane D, Cheftel JC. 2002. Inactivation of Listeria innocua in dairy fluids by pulsed electric fields: influence of electric parameters and food composition. J Innov Food Sci Emerg Technol 3:357-369.

Qin BL, Pothakamury UR, Barbosa-Canovas GV, Swanson BG. 1996. Nonthermal pasteurization of liquid foods using high intensity pulsed electric fields. Critic Rev Food Sci Nutr 36:603-627.

Qin BL, Pothakamury UR, Vega H, Martin O, Barbosa-Canovas GV, Swanson BG. 1995. Food pasteurization using high-intensity pulsed electric fields. J Food Technol 49:55-60

Quass DW. 1997. Pulsed electric field processing in the food industry. A status report on PEF. Palo Alto CA. Electric Power Research Institute.

Quintero-Ramos A, Churey JJ, Hartman P, Barnard J, Worobo RW. 2004. Modeling of Escherichia coli inactivation by UV irradiation a different pH values in apple cider. J Food Protect 67:1153-1156.


(40)

10

Ramaswamy R, Jin T, Balasubramaniam VM, Zhang H. 2005. Pulsed Electric Field Processing: Fact Sheet for Food Processors. Department of Food Science and Technology. College of Food, Agricultural, and Environmental Sciences. Ohio State University.

[TAS] Thai Agricultural Standar TAS 6006. 2008. Raw Goat Milk. Thailand: National Bureau of Agricultural Commodity and Food Standars. Ministry of Agriculture and Cooperativies.

Taufik E, Wirjantoro TI, Kreusukon K, Hildebrandt G. 2008. Microbiological investigation of raw goat milk from commercial dairy goat farms in Bogor, Indonesia. OIE Joint Symposium on Emerging Diseases. Bangkok, Thailand. [USFDA]. United State Food and Drug Administration. 1999. Bad Bug Book:

Foodborne Pathogenic Microorganism and Natural Toxic Handbook. http://www.cfsan.fda.gov/ mow/intro.html [8 Mei 2009]


(41)

11

II. TINJAUAN PUSTAKA

Susu Kambing

Susu segar didefinisikan sebagai cairan yang berasal dari ambing sehat yang bersih, diperoleh dengan cara pemerahan yang benar dengan kandungan alaminya tidak dikurangi atau ditambah suatu apapun dan tidak mendapat perlakuan apapun, kecuali proses pendinginan tanpa mempengaruhi kemurniannya (SNI 01-3141-1998). Susu merupakan cairan dalam bentuk emulsi berwarna putih yang berasal dari hasil pemerahan hewan menyusui yang dapat diminum dan digunakan sebagai produk pangan yang aman untuk dikonsumsi.

Sifat kimia susu kambing meliputi kadar lemak, kadar protein, kadar laktosa, kadar abu, bahan kering tanpa lemak (BKTL) serta total bobot kering (BK) diperlihatkan pada Tabel 2.1, komposisi kimia susu kambing bila dibandingkan dengan domba, sapi dan manusia diperlihatkan pada Tabel 2.2, dan sifat fisik susu kambing dan susu sapi diperlihatkan pada Tabel 2.3. Menurut Thai Agricultural Standar (2008) sifat kimia susu kambing diklasifikasikan dalam tiga kriteria, yaitu kualitas premium, baik dan standar seperti diperlihatkan pada Tabel 2.4.

Tabel 2.1 Komposisi susu kambing

Lemak Protein Laktosa Abu BKTL BK

Sumber ---(%)---

4.21 3.52 4.27 0.86 8.79 13.00 Blakely dan Blade (1991) 4.21 3.75 4.76 0.82 9.33 13.54 Devandra dan

Burns (1994)

4.10 3.60 4.70 0.80 9.10 13.20 Fox (2003)

4.50 2.90 4.10 0.80 8.70 13.20 Chandan et al. (2007)

Energi total yang terkandung dalam susu kambing sebanyak 50% berasal dari lemak dan masing-masing 25% dari laktosa dan protein sedangkan proporsi dalam susu manusia adalah 55% dari lemak, 38% dari laktosa dan hanya 7% dari protein (Devendra dan Burn 1994).


(42)

12

Tabel 2.2 Perbandingan komposisi susu kambing dengan susu domba, sapi dan manusia

Komposisi Kambing Dombaa Sapi Manusia

Lemak (%) BKTL (%) Laktosa (%) Protein (%) Kasein (%)

Albumin, globulin (%) Non-protein – N (%) Abu (%) Kalori/100 ml 3.8 8.9 4.1 3.4 2.4 0.6 0.4 0.8 70 7.9 12.0 4.9 6.2 4.2 1.0 0.8 0.9 105 3.6 9.0 4.7 3.2 2.6 0.6 0.2 0.7 69 4.0 8.9 6.9 1.2 0.4 0.7 0.5 0.3 68 Sumber : Posati dan Orr (1976); Jennes (1999); Larson dan Smith (1974); Haenlein dan Caccese

(1984)

a Anifantakis et al. (1980)

Tabel 2.3 Sifat fisik susu sapi dan susu kambing

Sifat Susu Sapi a) Susu Kambing b)

Bobot jenis (g/cm3) 1.0231-1.0398 1.029-1.039

Viskositas (cP) 2.0 2.12

Konduktivitas (Ώ-1 cm-1) 0.0040-0.0055 0.0043-0.0139 Titik beku (oC) -0.530 sampai -0.570 - 0.540 sampai -0.573

pH 6.65-6.71 6.50-6.80

a)

Jennes et al. (1974) b)

Juarez dan Ramos 1986

Tabel 2.4 Komposisi susu kambing

Keterangan Premium Baik Standar

Protein (%) >3.70 >3.40-3.70 3.10-3.40

Lemak (%) >4.00 3.50-4.00 3.25-3.50

Bobot kering (%) >13.00 >12.00-13.00 11.70-12.00

Sumber : Thai Agricultural Standar (2008)

Devendra dan Burns (1994) menyatakan bahwa susu kambing memiliki nilai nutrisi yang tinggi karena sifat metaboliknya yang unik sehingga dapat dikonsumsi manusia dengan baik. Karakteristik susu kambing adalah : (1) warnanya lebih putih; (2) globula lemak lebih kecil dan beremulsi dengan susu; (3) lemak susu kambing lebih mudah dicerna (4) susu kambing mengandung


(43)

13 vitamin dalam jumlah memadai atau berlebih, kecuali vitamin C, D, piridoksin dan asam folat. Blakely dan Blade (1998) mengatakan susu kambing memiliki perbedaan karakteristik dibandingkan dengan susu sapi, yaitu warna lebih putih, lemaknya lebih mudah dicerna, curd proteinnya lebih lunak sehingga memungkinkan untuk dibuat keju yang spesial, mengandung mineral (kalium, fosfor, vitamin A, vitamin E dan B komplek) yang tinggi dan aman dikonsumsi penderita alergi terhadap susu sapi.

Pasteurisasi

Susu pasteurisasi adalah susu segar, susu rekonstitusi atau susu rekombinasi yang telah mengalami proses pemanasan pada temperatur 63-66oC minimum selama 30 menit atau pemanasan 72oC minimum selama 15 detik, kemudian segera didinginkan sampai 10oC, selanjutnya diperlakukan secara aseptis dan disimpan pada suhu maksimum 4.4oC. Susu rekonstitusi adalah susu yang diperoleh dari penyatuan kembali bagian-bagian daripada susu yang sudah dipisahkan, sedangkan susu rekombinasi adalah susu yang diperoleh dari kombinasi bahan baku susu segar dengan rekonstitusi.

Tujuan pasteurisasi adalah membunuh bakteri patogen dan non patogen dengan tetap mempertahankan spora bakteri (Fardiaz 1989; Gaman dan Sherington 1992), juga untuk memperpanjang umur simpan susu. Hubbert dan Hagstad (1991) menjelaskan suhu proses pasteurisasi susu berdasarkan rekomendasi Public Health Service (PHS) USA seperti diperlihatkan pada Tabel 2.5, sedangkan perbandingan komposisi antara susu sapi segar dan susu sapi pasteurisasi diperlihatkan pada Tabel 2.6.

Penentuan waktu dan suhu dimaksudkan untuk dapat membunuh bakteri patogen terutama penyebab tuberkulosis, yaitu Mycobacterium tuberculosis, S. aureus, Salmonella sp, E. coli, Yersinia enterolitica dan Listeria monocytogens (Gao et al. 2002).


(44)

14

Tabel 2.5 Aplikasi suhu dan waktu pada berbagai proses pasteurisasi Suhu

Waktu (detik) Istilah Umum

o

C oF

63 145 1800 Long Time Holding (LTH)

72 161 15 High Temperature Short Time (HTST)

89 191 1

90 194 0.5

94 201 0.1

96 204 0.05

100 212 0.01

138 286 2 Ultra Hight Temperature (UHT)

Sumber: Hubbert dan Hagstad (1991)

Tabel 2.6 Perbandingan komposisi susu segar dan susu pasteurisasi

Komposisi Susu segar (%) Susu pasteurisasi (%)

Air 87.25 87.31 – 88.61

Protein 3.50 2.73 – 2.90

Lemak 3.80 3.00 – 3.40

Laktosa 4.80 4.80 – 4.91

Mineral 0.65 0.16 – 0.18

Sumber: Muchtadi dan Sugiyono (1992)

Bakteri Patogen

Bakteri pencemar dalam susu dibedakan menjadi dua golongan, yaitu bakteri patogen dan bakteri pembusuk. Keduanya dapat menimbulkan penyakit yang dikenal dengan Tmilkborne diseasesT seperti tuberkulosis, demam tipoid/Ttyphoid feverT dan bruselosis (Shiddieqy 2009). Menurut USFDA (1999), bakteri patogen

penyebab utama keracunan dikarenakan kemampuannya untuk berpenetrasi, bertahan hidup dan bermultiplikasi pada sel inang di antaranya adalah Salmonella sp., Staphylococcus aureus, Clostridium perfringens, Bacillus cereus, Camphylobacter sp., Shigella sp., Clostridium botulinum dan Escherichia coli. Tingkat bahaya bakteri tersebut bergantung pada beberapa faktor antara lain lingkungan (komposisi makanan, suhu) dan faktor bakteri seperti galur dan jenis toksin (Stewart et al. 2003).

Beberapa bakteri patogen yang berhubungan dengan susu segar antara lain Campylobacter jejuni, E. coli, L. monocytogenes, Brucella, Mycobacterium,


(45)

15 Staphylococcus, Salmonella serovar dan Y. enterocolitica. Bakteri patogen ini berbahaya bagi wanita hamil, anak-anak, orang tua dan orang yang memiliki sistem kekebalan tubuh yang lemah. Peningkatan sanitasi dan inovasi pasteurisasi mampu meminimalkan resiko infeksi penyakit yang disebabkan oleh susu yang terkontaminasi (Jayarao et al. 2006).

Struktur Sel Bakteri

Bakteri mempunyai ukuran yang bervariasi dengan panjang 0.2 – 60 µm dengan diameter satu hingga beberapa mikron. Kebanyakan bakteri yang menginfeksi manusia mempunyai ukuran panjang 1 – 3 µm (Boyd 1995), morfologi bakteri mempunyai struktur yang tidak sempurna, tidak mempunyai dinding inti (membran nukleus), mitokondria dan retikulum endoplasma (Davis et al. 1976). Struktur sel bakteri diperlihatkan pada Gambar 2.1.

Gambar 2.1 Struktur sel bakteri (http://biobakteri.wordpress.com/2009)

Dinding sel bakteri relatif tebal dan kaku terletak di sebelah luar membran sitoplasma, berfungsi melindungi membran sitoplasma yang rapuh dan menjaga bentuk sel bakteri. Semua dinding sel bakteri mempunyai komponen struktural yang sama dinamakan mukopolisakarida dinding sel yaitu peptidoglikan (muriein) (Moat dan Foster 1988). Komponen dinding sel memberikan kekakuan yang diperlukan untuk mempertahankan keutuhan sel. Peptidoglikan adalah molekul yang sangat besar meliputi seluruh sel, tersusun dari N-asetilglukosamin dan asam N-asetilmuramat serta beberapa asam amino L-alanin, D-alanin, D-glutamat dan lisin atau asam diamino pimelat (ADP). Asam amino ini menempel pada


(46)

N-16

asetilmuramat yang bisa berbeda untuk setiap organisme. Struktur peptidoglikan ini hanya terdapat pada sel prokariot, N-asetilmuramat tidak pernah ditemukan pada sel eukariot (Fardiaz 1989).

Membran sitoplasma terletak di antara sitoplasma dan dinding sel dengan ketebalan berkisar 7.5 nm (Fardiaz 1989). Membran ini rapuh tepat terletak di bawah dinding sel yang kaku dengan kandungan 8-10% dari bobot kering sel (Volk dan Wheeler 1988). Membran sitoplasma baik pada bakteri Gram positif dan Gram negatif terdiri dari dua lapis lipid (lipid bilayer) disusun dari unsur dasar yang sama yaitu fosfolipid, glikolipid dan bermacam-macam protein (Moat dan Foster 1998). Protein merupakan komponen utama dari dinding sel (60-80%), yang dikelompokkan menjadi protein periferal (protein dekat membran berikatan secara elektrostatik atau interaksi hidrofobik) dan protein integral (protein yang sebagian melekat pada membran dan sebagian muncul pada permukaan membran (Beuchat 1978). Di dalam membran sel terdapat enzim-enzim yang terlibat dalam pemasangan komponen dinding sel.

Ribosoma merupakan komponen penting untuk proses sintesa protein dalam sel, terdiri 60% RNA dan 40% protein (Fardiaz 1989). Ribosom terletak di dalam sel dan mengisi sitoplasma dengan bobot mencapai 50% dari bobot sel. Kapsul merupakan komponen berlendir yang kompak mengelilingi permukaan sel, jika komponen tersebut tidak terlalu kompak dan mudah lepas disebut lapisan lendir. Kapsul dan lapisan lendir ini terdiri dari polisakarida, polipeptida atau kompleks polisakarida protein. Pembentukan kapsul oleh bakteri dipengaruhi medium pertumbuhan dan kondisi lingkungan. Pembentukan kapsul oleh bakteri dapat meningkatkan ketahanan bakteri terhadap panas, bahan kimia maupun sel fagosit jika sel tersebut masuk ke dalam tubuh (Fardiaz 1989).

Bakteri dibedakan menjadi dua kelompok berdasarkan komposisi dinding sel dan pewarnaan, yaitu bakteri Gram positif dan bakteri Gram negatif (Fardiaz 1989). Pemberian zat warna yang sama pada kedua bakteri ini memberikan hasil yang berbeda. Bakteri Gram positif dan bakteri Gram negatif sama-sama diberi zat warna kristal violet, kelebihan zat warna dicuci dengan air kemudian diberi larutan yodium (lugol), kompleks kristal violet dengan yodium yang terbentuk berwarna violet biru. Setelah dilakukan pencucian dengan alkohol, pada Gram


(47)

17 negatif dinding sel menjadi tidak berwarna dan diberi pewarna safranin warnanya berubah menjadi merah sedangkan pada bakteri Gram positif setelah dicuci dengan alkohol tetap berwarna violet biru dengan penambahan safranin dan tidak berpengaruh terhadap warna biru.

Bakteri Gram Positif

Dinding sel bakteri Gram positif (20 – 80 µm) (Volk dan Wheeler 1988), 90% dinding selnya terdiri dari lapisan peptidoglikan dan sisanya asam teikoat dan asam teikuronat (Roger et al. 1980). Kebanyakan bakteri Gram positif berbentuk kokus (bulat) mengandung lisin sebagai pengganti ADP, sedangkan Gram poistif lainnya mengandung asam amino (Fardiaz 1989). Bakteri S. aureus rantai peptida yang menempel pada asam muramat adalah L-alanin, D-glutamat, L-lisin dan D-alanin, antar tetrapeptida terdapat ikatan silang yang terdiri 5 unit glisin membentuk jembatan dari D-alanin pada posisi 4 dari suatu tetrapeptida ke asam amino pada posisi 2 atau 3 pada peptida tetangga (Moat dan Foster 1988). Derajat ikatan silang antar peptida pada bakteri S. aureus berdekatan sangat tinggi (100%), berlawanan dengan E. coli derajat silangnya rendah kira-kira 30%. Menurut Franklin dan Snow (1989), dinding sel bakteri Gram positif banyak mengandung asam amino alanin yang bersifat hidrofobik.

Bakteri Gram positif mengandung asam teikoat yang tidak terdapat pada bakteri Gram negatif (Moat dan Foster 1988). Asam teikoat mencakup semua polimer yang mengandung gliserol yang terdapat pada dinding sel, membran dan kapsul. Asam teikoat ini bermuatan negatif yang dapat mempengaruhi muatan pada permukaan sel (Volk dan Wheeler 1988).

Bakteri Gram Negatif

Dinding sel bakteri Gram negatif mempunyai susunan kimia yang lebih rumit daripada Gram positif. Dinding selnya berlapis-lapis dengan lapisan peptidoglikan hanya 5-20% dari dinding sel, lapisan lainnya terdiri dari protein, lipopolisakarida dan lipoprotein (Fardiaz 1989).


(48)

18

Bagian luar peptidolikan terdapat lapisan dinding sel yang kompleks, disebut membran sel (outer membrane) (Boyd 1995). Membran luar ini menempel pada peptidoglikan dan dihubungkan molekul lipoprotein, disusun oleh fosfolipid 20-30%, liposakarida 30% dan protein 40-50%. Rongga antar membran luar dan lapisan peptidoglikan disebut ruang periplasma berisi enzim-enzim periplasma yang tergolong dalam enzim ekstraseluler (Fardiaz 1989), ruang ini merupakan tempat lewatnya bermacam-macam enzim dan protein (Moat dan Foster 1988).

Fosofolipid dari membran luar susunannya mirip dengan membran bilayer pada membran sitoplasma. Protein yang terdapat pada fosfolipid berupa saluran yang disebut porin, dimana protein ini berfungsi sebagai pengangkut zat makanan (Boyd 1995). Permukaan luar Gram negatif mengandung lemak lebih banyak dibandingkan bakteri Gram positif, dalam bentuk lipopolisakarida yang melekat pada fosfolipid sementara bagian polisakarida muncul pada permukaan sel. Komponen lipid dari lipopolisakarida disebut lipid A yang bersifat toksik (Moat dan Foster 1988).

Salmonella enteridis subsp. Typhimurium

Klasifikasi S. Typhimurium termasuk dalam kTingdom TTTEubacteriaT, filum

TTT

ProteobacteriaT, kelas Gamma ProteobacteriaT, ordo EnterobacterialesT, famili

T

EnterobacteriaceaeT, genus TSalmonellaT, spesies S. enterica, subspesies enteritica,

serotipe Typhimurium. Koloni S. Typhimurium pada media Salmonella dan Shigella Agar dan sel bakteri Salmonella secara mikroskopis diperlihatkan pada Gambar 2.2.

(a) (b)

Gambar 2.2 (a) Koloni S. Typhimurium pada SSA dan (b) sel S. Typhimurium (Todar 2009)


(49)

19 S. Typhimurium merupakan bakteri Gram negatif, berbentuk batang dan bersifat motil dengan flagel peritrikus. Salmonella tidak membentuk spora, tidak berkapsul, bersifat motil (kecuali S. pullorum dan S. gallinarum). S. Typhimurium mempunyai ukuran panjang 2-3 µm dan lebar 0.6-0.7 µm dan mampu tumbuh pada kondisi anaerobik maupun aerobik. Bakteri ini tumbuh pada kisaran suhu 2-47oC dengan kisaran pH 3.6-9.5 (pH optimum pertumbuhan 6.5-7.5). Nilai aBw

B

optimum untuk pertumbuhan adalah 0.94-0.99. Bakteri ini merupakan bakteri patogen berbahaya, selain dapat menyebabkan gejala gastrointestinal, juga dapat menyebabkan demam tifus (Fardiaz 1992). S. Typhimurium dengan jumlah 11 000 sel/ml sudah dapat menimbulkan gejala keracunan.

Staphylococcus aureus

S. aureus merupakan bakteri Gram positif, berbentuk kokus dengan diameter 0.7-0.9 µm, nonmotil, tidak membentuk spora dan fermentatif. Bakteri kokus ini bersifat aerob fakultatif tetapi pada keadaan anaerobik pertumbuhannya sangat lambat (Lay dan Hastowo 1992). Kisaran pH untuk pertumbuhannya di antara 4.2-9.3 dan optimum pada 7.0 (Lopez dan Belloso 2005). Suhu optimum pertumbuhan bakteri ini adalah 35-37oC, suhu minimal 6.7oC dan maksimal 45.5oC (Suriawiria 2005). Bakteri ini hidup pada aw serendah-rendahnya 0.83

hingga lebih dari 0.99 (USFDA 2003).

Pertumbuhan S. aureus dipengaruhi oleh kondisi yang bervariasi, namun secara umum pertumbuhan terjadi pada suhu 7-47.8oC dan enterotoksin diproduksi pada suhu antara 10oC dan 46oC dengan suhu optimum 40-45oC (Jay 2000). Konsentrasi S. aureus sekitar 107 cfu/g dalam bahan pangan dapat memproduksi cukup enterotoksin yang dapat menyebabkan keracunan makanan. S. aureus dalam susu segar dan produk pangan dapat menyebabkan toxic shock syndrome sebagai akibat dari keracunan pangan. Staphylococcal enterotoxin (SE) merupakan agen yang menyebabkan sindrom keracunan dalam makanan baik pada manusia maupun hewan (Dinges et al.2000).

Jumlah sel yang diperlukan oleh bakteri S. aureus untuk dapat menghasilkan racun enterotoksin yang cukup sehingga bersifat meracuni adalah 106 cfu/g (Jay et al. 2005). Shapton dan Shapton (1993) menyatakan bahwa populasi S. aureus


(50)

20

yang diperlukan untuk menghasilkan toksin yang cukup serius adalah 5 x 106 cfu/g dimana toksin yang dihasilkan tersebut bersifat tahan panas. Jumlah enterotoksin yang dapat menyebabkan penyakit serius adalah apabila dikonsumsi sebanyak 1 mg/g. Menurut USFDA (1999), bila jumlah bakteri S. aureus telah mencapai 105 cfu/g akan dihasilkan toksin sebanyak < 1 mikro gram yang merupakan jumlah batas aman sehingga tidak menyebabkan terjadinya penyakit.

Escherichia coli

E. coli merupakan bakteri Gram negatif yang berbentuk batang, termasuk dalam famili enterobakteria, anaerobik fakultatif, cenderung bersifat patogen bagi hewan dan manusia, tidak membentuk spora, fermentatif serta biasanya motil (Lay dan Hastowo 1992). E. coli berukuran 1.1-1.5 x 2.0-6.0 µm (Rhea 2008), motil, hidup secara anaerobik fakultatif, cenderung bersifat patogen bagi manusia, hewan dan tumbuhan. Kisaran suhu pertumbuhan E. coli adalah antara 10-40oC dengan suhu optimum 30oC. Kisaran pH antara 7.0-7.5 dengan nilai aw minimum

untuk pertumbuhan adalah 0.96. Bakteri ini sangat sensitif terhadap panas sehingga inaktif pada suhu pasteurisasi 70 sampai 80oC (Fardiaz 1992).

E. coli merupakan agen penyakit pada hewan yang peka yaitu hewan menyusui dan hewan muda terutama yang berumur kurang dari satu minggu. E. coli mempunyai habitat normal yang berada di saluran pencernaan hewan berdarah panas dan biasa digunakan sebagai indikator kualitas air. Mikroorganisme ini dapat ditemukan di tumbuhan, tanah dan air, saluran pencernaan hewan, produk-produk hewani dan makanan siap saji yang ditangani secara langsung (Barbosa-Cánovas et al. 1999).

Ultraviolet (UV)

Aplikasi UV pada produk bahan pangan merupakan salah satu teknik iradiasi non pengion. Iradiasi adalah proses aplikasi radiasi energi pada produk bahan pangan. Menurut Maha (1985), iradiasi adalah suatu teknik yang digunakan untuk pemakaian energi radiasi secara sengaja dan terarah, sedangkan Winarno et al. (1980) menyatakan bahwa iradiasi adalah teknik penggunaan energi untuk penyinaran bahan pangan dengan menggunakan sumber radiasi buatan.


(51)

21 Cahaya UV mempunyai panjang gelombang antara 100 sampai 400 nm, dimana UV-A (315 – 400 nm) yang dapat mengakibatkan perubahan warna pada kulit menjadi hitam yang disebut dengan “tanning”, UV-B (280 – 315 nm) yang menyebabkan kulit terbakar dan sering digunakan untuk penyinaran penyakit kanker, UV-C (200 – 280 nm) yang disebut wilayah germicidal yang efektif untuk inaktivasi bakteri dan virus, serta UV-vakum (100 – 200 nm) yang dapat diserap oleh semua bahan dan dapat diteruskan hanya pada kondisi vakum (Koutchma et al. 2009). Kisaran panjang gelombang 253-264 nm merupakan panjang gelombang yang mempunyai efek puncak germisidal yang dikenal sebagai spektrum germisidal, diperlihatkan pada Gambar 2.3.

Gambar 2.3 Kelompok kisaran radiasi UV (Atilgan 2007)

Sumber cahaya UV umumya digolongkan dalam tiga tipe yaitu: a) Low Pressure (LP); b) Low Pressure High Output (LPHO); dan c) Medium Pressure (MP). Tipe lampu UV didasarkan pada tekanan gas merkuri ketika lampu UV dioperasikan seperti diperlihatkan pada Gambar 2.4.


(52)

22

Gambar 2.4 Skematik (a) lampu UV tipe LP; (b) LPHO dan (c) MP (Koutchma et al. 2009)

UV-C sering digunakan secara komersial untuk disinfektan partikel penyaring udara dan dekontaminasi permukaan setelah pembersihan. Cahaya UV memiliki sifat kedalaman penetrasi yang rendah sehingga UV lebih cocok digunakan pada perlakuan permukaan. Penggunaan UV diijinkan di beberapa negara untuk aplikasi pada produk makanan, tetapi dapat dengan mudah menyebabkan perubahan warna dan off flavor (cita rasa yang menyimpang) jika penggunaan dosis dan lama perlakuan yang tidak tepat (Koutchma et al. 2009).

Permasalahan Iradiasi Pangan

Permasalahan yang menyangkut kesehatan pada produk pangan yang diiradiasi adalah permasalahan tentang gizi, mikrobiologis, toksikologi dan persepsi masyarakat.

(a)

(b)


(53)

23 a) Aspek Gizi

Masalah gizi produk pangan yang diiradiasi adalah kekhawatiran adanya perubahan kimia yang mengakibatkan penurunan nilai gizi, menyangkut perubahan komposisi protein dan vitamin (Glubrecht 1987). Aplikasi dosis iradiasi hingga 1 kGy pada produk tidak menimbulkan perubahan yang nyata, sedangkan pada dosis 1-10 kGy, bila udara pada saat iradiasi dan penyimpanan tidak dihilangkan, mengakibatkan penurunan beberapa jenis vitamin. Kondisi iradiasi yang tepat, tidak menyebabkan perubahan nilai gizi pada produk pangan, terutama makronutrisi seperti karbohidrat, lemak dan protein (Purwanto dan Maha 1993).

b) Aspek Mikrobiologis

Masalah yang mungkin ditimbulkan dari aplikasi iradiasi pada produk pangan adalah sifat resistensi atau efek mutagenik dan peningkatan patogenitas mikroorganisme (WHO 1991; Simatupang 1983).

c) Aspek Toksikologi

Iradiasi pada produk pangan yang mengandung air menyebabkan ionisasi dari bagian molekul-molekul air dengan pembentukan hidrogen dan radikal hidroksil yang sangat reaktif. Radikal-radikal ini berperan terhadap pengaruh biologis iradiasi pengion. Kekhawatiran ini terjawab berdasarkan penelitian yang dilakukan dan tidak ditemukan bukti yang menunjukkan bahwa makanan iradiasi berbahaya bagi kesehatan konsumen. Pakar FAO, WHO IAEA pada tahun 1981 yang tergabung dalam JECFI (Joint Expert Committee on Food Irradiation) memberikan rekomendasi yang menyatakan bahwa semua jenis bahan pangan yang diiradiasi sampai batas 10 kGy adalah aman dikonsumsi (Hasbullah 2011). d) Faktor Persepsi Masyarakat

Proses iradiasi dilaksanakan dengan melewatkan/pemaparan pangan pada radiasi ionisasi dalam jumlah dan waktu yang terkontrol. Proses ini tidak akan meningkatkan tingkat radioaktivitas pangan. Gelombang energi yang dilepas selama proses dapat mencegah pembelahan mikroorganisme penyebab pembusukan bahan pangan seperti bakteri dan jamur melalui perubahan struktur molekul (Hasbullah 2011). Persyaratan penting yang harus dipenuhi dalam proses


(1)

(%) (log cfu/ml) (log cfu/ml/jam)

UV 1 23.12 0.11 7.75 0.13

UV 2 37.04 0.25 8.31 0.12

UV 3 69.55 0.51 11.48 0.09

Lampiran 5.1 Laju inaktivasi total mikroorganisme pada perlakuan kombinasi UV

seri-HPEF

Perlakuan UV seri – HPEF 31.67

kV/cm

log cfu/ml Laju inaktivasi

(log cfu/ml/jam)

log cfu/ml/jam

Nilai D (jam) Kontrol UV seri

-HPEF

5.5 pulsa 4.30 3.78 0.52 11.78 0.09

7.0 pulsa 5.20 4.22 0.98 22.04 0.05

10.0 pulsa 5.20 4.35 0.84 19.01 0.05

Lampiran 5.2 Hasil sidik ragam pengaruh perlakuan kombinasi UV seri-HPEF terhadap kadar lemak

Sumber Keragaman Derajat Bebas

Jumlah Kuadrat

Kuadrat

Tengah F P

Perlakuan 3 0.05 0.02 0.02 1.00

Error/GALAT 8 8.06 1.01

Total 11 8.11

Lampiran 5.3 Hasil sidik ragam pengaruh perlakuan kombinasi UV seri-HPEF terhadap kadar protein

Sumber Keragaman Derajat Bebas

Jumlah Kuadrat

Kuadrat

Tengah F P

Perlakuan 3 0.02 5.56E-3 0.13 0.94

Error/GALAT 8 0.35 4.42E-2


(2)

Lampiran 5.4 Hasil sidik ragam pengaruh perlakuan kombinasi UV seri-HPEF terhadap kadar laktosa

Sumber Keragaman Derajat Bebas

Jumlah Kuadrat

Kuadrat

Tengah F P

Perlakuan 3 8.30E-2 2.80E-2 0.04 0.99

Error/GALAT 8 0.51 0.06

Total 11 0.51

Lampiran 5.5 Hasil sidik ragam pengaruh perlakuan kombinasi UV seri-HPEF terhadap kadar BKTL

Sumber Keragaman Derajat Bebas

Jumlah Kuadrat

Kuadrat

Tengah F P

Perlakuan 3 0.05 0.02 0.08 0.97

Error/GALAT 8 1.92 0.24

Total 11 1.98

Lampiran 5.6 Hasil sidik ragam pengaruh perlakuan kombinasi UV seri-HPEF terhadap bobot jenis

Sumber Keragaman

Derajat Bebas

Jumlah Kuadrat

Kuadrat

Tengah F P

Perlakuan 3 6.00E-7 2.00E-7 0.05 0.99

Error/GALAT 8 3.55E-5 4.4E-6

Total 11 3.61E-5

Lampiran 5.7 Hasil sidik ragam pengaruh perlakuan kombinasi UV seri-HPEF terhadap titik beku

Sumber Keragaman Derajat Bebas

Jumlah Kuadrat

Kuadrat

Tengah F P

Perlakuan 3 1.98E-4 6.60E-5 0.07 0.98

Error/GALAT 8 7.81E-3 9.77E-4


(3)

Perlakuan 3 2.10E-3 6.90E-4 0.25 0.86

Error/GALAT 8 2.17E-2 2.72E-3

Total 11 2.38E-2

Lampiran 5.9 Hasil sidik ragam pengaruh perlakuan kombinasi UV seri-HPEF terhadap konduktivitas

Sumber Keragaman Derajat Bebas

Jumlah Kuadrat

Kuadrat

Tengah F P

Perlakuan 3 0.01 4.30E-3 0.06 0.98

Error/GALAT 8 0.53 0.07

Total 11 0.54

Lampiran 5.10 Hasil sidik ragam pengaruh perlakuan kombinasi UV seri-HPEF terhadap bobot kering

Sumber Keragaman Derajat Bebas

Jumlah Kuadrat

Kuadrat

Tengah F P

Perlakuan 3 0.18 0.06 0.09 0.96

Error/GALAT 8 5.12 0.64

Total 11 5.29

Lampiran 5.11 Hasil sidik ragam pengaruh perlakuan kombinasi UV seri-HPEF terhadap kadar air

Sumber Keragaman Derajat Bebas

Jumlah Kuadrat

Kuadrat

Tengah F P

Perlakuan 3 0.18 0.06 0.09 0.96

Error/GALAT 8 5.12 0.64


(4)

Lampiran 5.12 Hasil sidik ragam pengaruh perlakuan kombinasi UV seri-HPEF terhadap panas spesifik

Sumber Keragaman Derajat Bebas

Jumlah Kuadrat

Kuadrat

Tengah F P

Perlakuan 3 1.20E-4 3.9E-5 0.09 0.96

Error/GALAT 8 3.27E-3 4.09E-4

Total 11 3.39E-3

Lampiran 5.13 Hasil sidik ragam pengaruh perlakuan kombinasi UV seri-HPEF terhadap viskositas

Sumber Keragaman Derajat Bebas

Jumlah Kuadrat

Kuadrat

Tengah F P

Perlakuan 3 3.00E-3 1.00E-3 0.02 1.00

Error/GALAT 4 0.18 0.05


(5)

tambahkan 30 ml larutan asam asetat chloroform (3:2). Goyangkan larutan sampai bahan terlarut semua. Tambahkan 0.5 ml larutan jenuh KI

b. Diamkan selama satu menit dengan kadangkala digoyang kemudian tambahkan 30 ml aquadest.

c. Titrasilah dengan 0.1 N Na2S2O3 (Keterangan 1) sampai warna kuning

hampir hilang. Tambahkan 0.5 ml larutan pati 1% (Keterangan 2). Lanjutkan titrasi sampai warna biru mulai hilang.

d. Angka peroksida dinyatakan dalam mili-equivalen dari peroksida dalam 1 000 g contoh

e. Angka peroksida =

) (

1000 3

2 2

g contoh berat

x thio N x O S Na ml

2. Keterangan 1. Larutan Na2S2O3

Untuk menyiapkan larutan 0.1 N Na2S2O3, timbanglah 25 g Na2S2O3.5H2O,

pindahkan ke dalam labu ukur satu liter dan tambahkan 0.3 g Na2CO3 dan

encerkan dengan aquades sampai tanda. Larutan ini disimpan tertutup untuk distandarisasi dan dipakai.

a. Timbang 140-150 mg Kalium yodat (KIO3, BM = 214.016. Berat ekivalen

35.67) dan pindahkan ke dalam labu erlenmeyer 300 ml. Larutkan dengan aquadest secukupnya. Tambahkan kurang lebih 2 g KI (padat atau sebagai larutan 10-20 %). Buatlah tiga ulangan.

b. Tambahkan 10 ml 2 N HCl. Peringatan : Titrasi harus segera dijalankan setelah penambahan HCl ini.

c. Titrasilah larutan yodat ini dengan larutan Na2S2O3 (dalam buret) yang akan

distandarisasi sampai warna merah berubah dari merah bata menjadi kuning pucat.

d. Kemudian tambahkan 1-2 ml larutan pati dan lanjutkan titrasi sampai warna biru hilang.

e. Hitunglah normalisasi larutan Na2S2O3 dari hasil rata-rata tiga kali ulangan

Na2S2O3 =

3 2 2 3 03567

,

0 xml Na S O KIO

g

3. Keterangan 2. Larutan Pati 1%

10 g pati yang dapat larut dicampur dengan 10 mg Hgl dan 30 ml aquades, ditambahkan pada 1 liter aquadest yang sedang mendidih.


(6)

Tabel 6.2 Hasil analisa protein dengan elektroforesis

Unstained Protein Molekuler Weitght Marker dari Fermentas

Pita M Rf marker

BM marker

log BM

Sampel 1

Rf sample

1 log BM BM

Sampel 2

Rf Sampel

2

log BM BM

Sampel 3

Rf Sampel

3

log BM Bm

Sampel 4

Rf Sampel

4

log BM Bm jarak pita 1 0.40 0.06 116 2.06 3.40 0.52 1.48 29.87 3.40 0.52 1.48 29.87 3.40 0.52 1.48 29.87 3.40 0.52 1.48 29.87 jarak pita 2 1.20 0.18 66.2 1.82 5.10 0.77 1.18 15.07 4.00 0.61 1.37 23.46 4.00 0.61 1.37 23.46 4.00 0.61 1.37 23.46 jarak pita 3 2.10 0.32 45 1.65 5.30 0.80 1.14 13.90 4.40 0.67 1.30 19.97 4.40 0.67 1.30 19.97 4.40 0.67 1.30 19.97 jarak pita 4 2.90 0.44 35 1.54 5.10 0.77 1.18 15.07 5.10 0.77 1.18 15.07 5.10 0.77 1.18 15.07 jarak pita 5 4.00 0.61 25 1.40 5.30 0.80 1.14 13.90 5.30 0.80 1.14 13.90 5.30 0.80 1.14 13.90 jarak pita 6 4.70 0.71 18.4 1.26

jarak pita 7 5.20 0.79 14.4 1.16

y = -1,15x + 2,07 R² = 0,98

0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50

0,00 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80

lo

g

b

m

Rf