Kajian spektroskopi impedansi listrik pada Udang Galah (Macrobrachium rosenbergii) berformalin

KAJIAN SPEKTROSKOPI IMPEDANSI LISTRIK PADA
UDANG GALAH (Macrobracium Rosenbergii) BERFORMALIN

LILIS SOLECHAH

DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2015

PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Kajian Spektroskopi
Impedansi Listrik Udang Galah (Macrobracium Rosenbergii) Berformalin adalah
benar 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 skripsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut

Pertanian Bogor.
Bogor, Maret 2015
Lilis Solechah
NIM G74100045

ABSTRAK
LILIS SOLECHAH. Kajian Spektroskopi Impedansi Listrik Udang Galah
(Macrobracium Rosenbergii) Berformalin. Dibimbing oleh JAJANG JUANSAH
dan MERSI KURNIATI.
Spektroskopi impedansi listrik adalah salah satu teknik yang digunakan
untuk mendeteksi sifat listrik pada bahan biologis. Semua bahan biologis secara
alami memiliki ion-ion yang dapat diidentifikasi sifat listriknya, sehingga banyak
para peneliti yang telah mengembangkan dan mengkaji teknik identifikasi sifat
listrik. Penelitian ini bertujuan mengkaji sifat listrik terhadap udang berformalin
dengan udang tidak berformalin pada frekuensi 1 - 1000 KHz, yang disimpan
selama enam hari dalam udara bebas pada suhu ruangan dan menentukan
pengaruh umur simpan, pengaruh jarak antar elektroda dan pengaruh konsentrasi
formalin terhadap sifat listriknya dengan menganalisis Impedansi, Resistansi,
Induktansi, Faktor Q dan Kapasitansi. Sifat listrik yang dihasilkan menunjukkan
bahwa jarak yang semakin jauh menyebabkan impedansi yang semakin

meningkat. Selanjutnya, meskipun belum ada standar baku yang membedakan
antara udang berformalin dengan tidak berformalin secara konsisten, hasil listrik
ini mampu menunjukkan adanya penurunan mutu udang, kerusakan membran, dan
kerusakan jaringan sel udang setelah kematian sel.
Kata kunci: formalin, frekuensi, jarak, listrik, udang

ABSTRACT
LILIS SOLECHAH. Study of Electric Impedance Spectrocopy in Formaldehyded
Galah Shrimp (Macrobrachium Rosenbergi). Supervised by JAJANG JUANSAH
and MERSI KURNIATI
Electrical impedance spectroscopy (EIS) is one of the techniques used to
detect the electrical properties of biological materials. All biological materials
naturally have ions that can be identified electrical properties, so many researchers
who have developed a technique of identifying and assessing the electrical
properties. This research aims to study the electrical properties of the shrimp with
formaldehyde and without at a frequency of 1 to 1000 KHz, which is stored for
six days in free air at a room temperature and determine the effect of shelf life, the
influence of the distance between the electrodes and the influence of the
concentration of formaldehyde on the electrical properties by analyzing
Impedance, Resistance, Inductance, Capacitance and Q factor. The resulting

electrical properties show that the farther distance causes the impedance increases.
Furthermore, although there is no standard that distinguishes between shrimp
formalin with formalin not consistently, the results of this electricity is able to
demonstrate a decrease in the quality of shrimp, membrane damage, and tissue
damage shrimp after cell death.
Keywords: electric, gap, formaldehide, frequency, shrimp.

KAJIAN SPEKTROSKOPI IMPEDANSI LISTRIK PADA
UDANG GALAH (Macrobracium Rosenbergii) BERFORMALIN

LILIS SOLECHAH

Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Sains
pada
Departemen Fisika

DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2015

PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah memberi
nikmat sehat dan iman serta memberikan Anugerah yang berlimpah sehingga
penulis dapat belajar dan menyelesaikan karya ilmiah skripsi ini.
Termakasih penulis ucapkan kepada ayah, bunda serta keluarga yang
senantiasa mendukung, memberi semangat, dan mendoakan untuk kelancaran,
kemudahan dan kebaikan bagi penulis. Terimakasih juga kepada Bpk. Dr Jajang
Juansah dan Ibu Dr Mersi Kurniati selaku dosen pembimbing yang telah
membimbing, bersedia meluangkan waktunya untuk mendidik penulis dan karena
ilmu yang bermanfaat dari bapak dan ibu semoga bisa penulis manfaatkan
dikemudian hari. Kepada seluruh Dosen Departemen Fisika dan Tenaga kerja
pendukung yang memberikan layanan terbaik. Serta ucapan termakasih kepada
teman-teman seperjuangan di Fisika, teman-teman Aliffah, teman-teman Rumah
Qur’an dan teman-teman BEM KM IPB 2014 yang selalu memberi senyum
semangat, dukungan serta doa terbaik.
Penulis menyadari masih terdapat kesalahan dan kekurangan dalam

penyusunan proposal ini, harapannya ada yang berkenan memperbaikinya dan
memanfaatkannya untuk kebaikan selanjutnya. Kritik dan saran penulis harapkan
agar bisa memperbaiki kesalahan dan terus berkarya.
Bogor, Maret 2015
Lilis Solechah
NRP: G74100045

DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL

vii

DAFTAR GAMBAR

vii

DAFTAR LAMPIRAN

viii

PENDAHULUAN

1

Latar Belakang

1

Perumusan Masalah

1

Tujuan Penelitian

2

Manfaat Penelitian

2

Ruang Lingkup Penelitian

2

TINJAUAN PUSTAKA

2

Udang

2

Formalin

4

Karakteristik Listrik

5

Sistem Pengukuran Impedansi

8

METODE

9

Bahan

11

Alat

11

Prosedur Analisis Data

12

HASIL DAN PEMBAHASAN

12

Nilai Impedansi Variasi Jarak pada Udang Segar

12

Hasil Pengamatan Visual Terhadap Udang yang Berformalin

15

Perlakuan Udang Berformalin dan Tidak Berformalin dengan Variasi Umur
Simpan
16
SIMPULAN DAN SARAN

23

Simpulan

23

Saran

23

DAFTAR PUSTAKA

24

LAMPIRAN

27

RIWAYAT HIDUP

41

DAFTAR TABEL

Data proses pembusukan udang segar dan udang berformalin dengan
variasi konsentrasi selama 6 hari
2 Data impedansi udang segar tak berformalin dengan variasi jarak
pada frekuensi rendah, frekuensi sedang dan frekuensi tinggi.
3 Data impedansi udang segar tak berformalin dengan variasi jarak.
4 Data resistansi udang segar tak berformalin dengan variasi jarak.
5 Data Induktansi L terhadap penambahan frekuensi
6 Data impedansi pada udang tak berformalin dengan variasi hari lama
penyimpanan
7 Data impedansi Z dengan penyimpanan bervariasi pada udang
berformalin (konsentrasi 1 %)
8 Data Impedansi Z pada variasi hari dalam frekuensi rendah (1 KHz),
sedang (100 KHz) dan tinggi (1 MHz)
9 Data kapasitansi seluruh udang pada frekuensi rendah, sedang dan
tinggi
10 Data faktor kualitas pada seluruh sampel di fekuensi rendah (1KHz)
11 Data Faktor Kualitas Q terhadap penambahan frekuensi pada udang
berformalin konsentrasi 2%

1

29
30
30
31
31
32
34
35
36
36
36

DAFTAR GAMBAR
Struktur morfologi pada udang galah1
Morfologi sel membran pada frekuensi rendah (A) dan Frekuensi
tinggi (B).6
3 Penambahan fasor pada R dan XL untuk memperoleh Z. Garis
impedansi pada real part (R, Resistansi) dan imaginary part (X,
Reaktansi).19
4 Simulasi proses pengukuran udang menggunakan LCR Meter dan
komputer
5 Grafik Impedansi pada udang segar tidak berformalin.
6 Grafik impedansi terhadap frekuensi pada udang segar tidak
berformalin dengan variasi jarak antar elektroda 4,3,2 dan 1 (cm).
7 Penurunan parameter listrik resistansi terhadap frekuensi
8 Grafik nilai Induktansi terhadap frekuensi dengan variasi jarak
9 Grafik impedansi udang tak berformalin terhadap frekuensi selama
enam hari penyimpanan
10 Grafik Impedansi udang berformalin konsentrasi 1% terhadap
frekuensi selama enam hari penyimpanan
11 Impedansi terhadap umur simpan (hari) pada (a)Frekuensi rendah,
(b)Frekuensi sedang dan (c)Fekuensi tinggi
12 Perubahan kapasitansi terhadap umur pernyimpanan udang untuk
sampel berformalin dan tidak berformalin pada (a) Frekuensi rendah
1 KHz, (b) Frekuensi sedang 100 KHz dan (c) Frekuensi tinggi 1
MHz.

1
2

3
4

7
10
13
14
14
15
17
17
18

20

13 Kapasitor sebagai membran yang memisahkan intraseluler dan

ekstraseluler dalam sel.36
14 Grafik Faktor kualitas Q terhadap umur simpan seluruh sampel
udang pada frekuensi rendah (1 KHz)
15 Grafik Faktor kualitas terhadap fekuensi pada udang berformalin
(konsentrasi 2%)

21
22
22

DAFTAR LAMPIRAN
1
2
3
4

Hasil Pengamatan
Foto Dokumentasi
Alat dan Bahan
Diagram alur penelitian

29
38
39
40

PENDAHULUAN
Udang mempunyai kadar air sebesar 70% dan nutrisi, sehingga menjadi
media yang sangat cocok untuk tumbuh kembang mikroba pembusuk terutama
dalam suhu ruangan.1 Keberadaan mikroba dalam udang dapat mengkibatkan
kerusakan dan penurunan mutu udang. Kerusakan visual yang tampak diantaranya
mata udang yang terlihat suram dan tenggelam, daging udang bau, berlendir, dan
lembek serta kulit mudah lepas, pucat, berwarna merah kecoklatan dan kendur.2
Udang yang dikemas dengan baik akan memberikan waktu simpan yang lebih
lama. Beberapa cara pengemasan yang dilakukan antara lain pengawetan,
pengeringan, dan fermentasi. Teknologi pengawetan bahan makanan sangat
bermanfaat namun ada juga yang merugikan. Salah satu teknik pengawetan yang
merugikan adalah penggunaan formalin.
Formaldehida yang lebih dikenal dengan nama formalin ini adalah salah
satu zat tambahan makanan yang dilarang. Bahan tersebut merupakan zat yang
digunakan untuk mengawetkan mayat. Formalin memiliki efek jangka panjang
terhadap tubuh manusia. Formalin dapat bereaksi cepat dengan lapisan lendir
saluran pencernaan dan saluran pernafasan. Di dalam tubuh cepat teroksidasi
membentuk asam format terutama di hati dan sel darah merah. Pemakaian pada
makanan dapat mengakibatkan keracunan pada tubuh manusia, yaitu rasa sakit
perut yang akut disertai muntah-muntah, timbulnya depresi susunan syaraf atau
kegagalan peredaran darah.3 Namun, sebagian orang masih menggunakan
formalin sebagai pengawet udang karena harganya yang relatif murah. 3
Sebagai konsumen, tentunya sulit membedakan udang yang berformalin dan
yang tidak. Oleh karena itu, perlu dikaji suatu metode atau teknologi yang dapat
mendeteksi secara dini hal tersebut. Berbagai metode kimia telah banyak
dikembangkan untuk medeteksi formalin dalam bahan. Namun kebanyakan
metode tersebut memiliki kekurangan diantaranya biayanya yang mahal dan
merusak bahan uji.
Penentuan adanya formalin atau tidak menggunakan sifat-sifat fisika
terutama listrik sangat jarang dilakukan. Oleh karena itu, penelitian ini dilakukan
untuk menentukan karakterisasi listrik yang mampu mendeteksi kandungan
formalin dalam Udang Galah (Macrobrachium rosenbergii). Teknik ini dipilih
karena relatif murah dan tidak merusak bahan.
Latar Belakang
Hal yang mendasari penelitian ini adalah mengamati dan mengkaji
karakteristik impedansi listrik dalam mendeteksi kandungan formalin pada udang
galah. Dewasa ini pendeteksian kandungan formalin pada bahan terfokus dengan
metode kimiawi, padahal metode listrik memliki potensi untuk melihat kaitan
formalin dengan listrik pada suatu bahan biologis. Selain itu, metode listrik efektif
dan efisien karena tidak perlu menghabiskan biaya yang terlalu mahal dan waktu
yang lama.
Perumusan Masalah
a. Apakah dengan informasi parameter listrik mampu membedakan udang yang
berformalin dengan yang tidak?

2
b. Bagaimana karakteristik kelistrikan udang selama penyimpanan yang
bervariasi?
c. Bagaimana karakteristik kelistrikan udang dengan variasi kandungan
formalin?
Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini adalah menganalisis sifat kelistrikan udang galah
dengan impedansi listrik. Adapun tujuan khususnya untuk
a. Menganalisis perbandingan antara udang tak berformalin dengan udang
berformalin
b. Melihat perbedaan sifat listrik pada udang dengan variasi konsentrasi
formalin
c. Mengukur sifat listrik udang segar dan udang berformalin dalam variasi lama
penyimpanan
Manfaat Penelitian
Penelitian ini merupakan penelitian awalan dan sangat mendasar, berguna
sebagai data awal untuk mengetahui karakteristik listrik dari pengaruh jarak antar
elektroda, pembusukan daging, perbedaan udang tidak berformalin dengan udang
berformalin, dan kerusakan sel pada udang. Standar ini dalam jangka panjang
diharapkan bisa digunakan untuk pembuatan alat yang dapat mendeteksi formalin
pada suatu bahan dan besar kadarnya dengan pendekatan parameter listrik
terutama impedansi (Z), kapasitansi (C), konduktansi (G), resistansi (R),
induktansi (L) dan faktor Q.
Ruang Lingkup Penelitian
Ruang lingkup penelitian ini adalah sebagai berikut:
a. Jenis udang yang digunakan adalah udang galah (Microbrachium
Rosenbergii) air tawar yang berasal dari BBPBAT (Balai Besar Perairan
Budidaya Air Tawar) Sukabumi Jawa Barat.
b. Parameter listrik yang dianalisis adalah impedansi (Z), kapasitansi (C),
konduktansi (G), resistansi (R), induktansi (L) dan faktor Q.
c. Pengukuran variasi jarak pada udang tak berformalin saja dan tanpa variasi
waktu penyimpanan.

TINJAUAN PUSTAKA
Udang
Permintaan produk makanan laut dan kesadaran konsumen akan kualitas
produk makanan laut semakin meningkat, namun produk makanan laut ini sangat
mudah rusak.4 Ciri umum udang galah adalah aktif pada malam hari terutama
aktivitas makan, sedangkan pada siang hari udang galah lebih senang berbenam
karena mereka tidak suka sinar matahari dan cenderung menjauhi cahaya. Udang
termasuk omnivora yaitu pemakan segala. Beberapa pakan udang: fitoplankton,

3
copepoda, polichaeta dan udang kecil (rebon). Udang galah juga bersifat kanibal
jika tidak ada makanan yang tersedia. Tubuh udang galah dan struktur
morfologinya secara jelas dapat dilihat pada Gambar 1.

Gambar 1. Struktur morfologi pada udang galah1
Setiap bahan biologi memiliki sejumlah ion yang terkandung di dalamnya,
yaitu ion positif dan ion negatif. partikel ini berperan aktif dalam proses
metabolisme dalam sel, salah satunya adalah fenomena trasnport. Fenomena
transport adalah proses saat partikel pada suatu bahan berpindah dari satu tempat
ke tempat lainnya. Kategori dari fenomena trasnport diantaranya; 1) Transfer
energi, 2) Trasnfer masa, dan 3) Transfer momentum atau fluida dinamik. Ion
yang terdapat di dalam suatu bahan biologis sangat mempengaruhi adanya
aktivitas listrik di dalamnya. Adanya listrik dalam bahan biologi dinamakan
Biolistrik. Energi ini bersumber dari ATP (Adenosine Tri Posphate) yang
dihasilkan oleh mitokondria melalui proses respirasi sel. Sel-sel mampu
menghasilkan potensial listrik yang merupakan lapisan tipis muatan positif pada
permukaan luar dan lapisan tipis muatan negatif pada permukaan dalam bidang
batas/membran.
Hukum dan rumus yang berkaitan dengan biolistrik yaitu hukum Ohm,
berikut adalah rumus hukum Ohm:

V = IR................................................................................................. (1)
Keterangan:
V = Tegangan (volt); I = Kuat arus (A); R = Hambatan (O)
Sama seperti bahan biologi, udang galah memiliki sejumlah ion dalam
tubuhnya, sehingga terjadi perpindahan ion dan aktivitas listrik. Oleh karena itu,
sifat listrik udang dapat diamati. Saat dialirkan listrik dari luar, sel-sel dan ion-ion
akan meneruskannya sehingga aktivitas listrik dapat diamati. Berkaitan dengan
sifat sel, cairan intraseluler dan ekstraseluler yang dibatasi oleh suatu membran,
terdapat aktivitas ion yang masuk ataupun keluar sel. Aktivitas ini yang
menyebabkan adanya mobilisasi ion.

4
Membran yang membatasi intraseluler dengan ekstraseluler dibaratkan
sebagai kapasitansi, resistif paralel diibaratkan ekstraseluer dan resistif seri
diibaratkan intraseluler.5 Saat arus melewati jaringan biologis, maka ditentukan
oleh frekuensi. Frekuensi rendah hanya bisa melewati sekitar sel membran tanpa
bisa menembusnya sedangkan dengan menggunakan frekuensi tinggi, sel
membran dapat ditembus sehingga dapat mendeteksi ekstraseluler dan
intraseluler. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.

Gambar 2. Morfologi sel membran pada frekuensi rendah (A) dan Frekuensi
tinggi (B).6
Adanya mobilisasi ion yang berbeda juga karena adanya polarisasi sekitar
elektroda menyebabkan terjadinya polarisasi, dan juga terjadi elektrolisis parsial,
sehingga muncul impedansi kapasitif parasit saat kontak elektroda dengan sampel.
Untuk menghilangkan hal ini bisa digunakan metode quadipolar atau pengaturan
jarak pisah yang teratur antara kedua elektroda.5

Formalin
Menurut Peraturan Menteri Kesehatan No. 1168/MenKes/PER/X/1999,
formalin merupakan bahan kimia yang penggunaannya dilarang untuk produk
makanan. Formalin adalah nama dagang larutan Formaldehida dalam air dengan
kadar 30 - 40 %. Di pasaran formalin dapat diperoleh dalam bentuk sudah
diencerkan, yaitu dengan kadar formaldehidnya 40, 30, 20 dan 10%, serta dalam
bentuk tablet yang beratnya masing-masing sekitar 5 gram. Formalin ini biasanya
digunakan sebagai bahan baku industri lem, playwood dan resin; disinfektan
untuk pembersih lantai, kapal, gudang dan pakaian; germisida dan fungisida pada
tanaman sayuran; serta pembasmi lalat dan serangga lainnya. Larutan dari
formaldehida sering dipakai untuk membalsem, mematikan sel bakteri atau
mengawetkan bangkai.7
Bahan makanan berformalin dapat membahayakan tubuh, bukan saja
sebagai akibat paparan langsung formalin yang terbawa bahan makanan, tetapi
juga sebagai akibat kerusakan zat gizi bahan makanan. Formalin merupakan
senyawa reaktif yang dapat berikatan dengan senyawa di dalam bahan makanan,
seperti protein, lemak dan karbohidrat.8 Formaldehid mampu memodifikasi atau

5
mendenaturasi protein dan asam nukleat melalui proses alkilasi antara gugus NH2
dan OH dari protein dan asam nukleat dengan gugus hidroksimetil dari
formaldehid.9 Ikatan antara formaldehid dan protein, di antaranya membentuk
ikatan metilol dan suatu ikatan silang (crosslinks) yang sulit dipecah.10 Formalin
pada konsentrasi rendah (4%) dapat mengeraskan jaringan, sedangkan pada
konsentrasi tinggi (40%), selain akan mengeraskan jaringan, juga dapat
mengendapkan protein.8 Pengerasan jaringan pada bahan makanan menyebabkan
sulit dicerna dan diserap.11 Bahan makanan yang sulit dicerna, akan mengganggu
penyediaan kebutuhan protein dan asam amino tubuh. Kegagalan absorpsi
(malabsorpsi) zat gizi menjadi salah satu penyebab kekurangan gizi sekunder.12
Selain itu, protein bahan makanan yang tidak dapat dicerna akan menjadi bahan
asing (antigen) bagi tubuh, sehingga menimbulkan respon imun.13
Ciri Udang yang Berformalin
Ada beberapa ciri-ciri udang yang diformalin, mudah diamati yaitu dari
warna, bau, mata dan tekstur udang:
1. Warna: udang yang direndam formalin kulitnya menjadi berwarna putih
pucat. Tapi akan kembali seperti sediakala jika sudah beberapa jam
diangkat dari cairan formalin.
2. Bau: bau amisnya hilang dan berganti bau formalin yang tidak terlalu
menyengat.
3. Tekstur: kulitnya menjadi mengeras dan dagingnya menjadi kenyal.
4. Mata: mata udang yang sudah direndam formalin akan berwarna hitam
pucat, tidak jernih.
Karakteristik Listrik
Setiap bahan akan memiliki sifat kelistrikan. Bahan tersebut dapat termasuk
dalam konduktor, isolator, semikonduktor atau superkonduktor. Bahan organik
pada umumnya bersifat konduktor karena memiliki kadar air yang cukup tinggi.14
Bahan konduktor memiliki sifat kelistrikan seperti pada umumnya terdapat
kapasitansi, induktansi, impedansi dan resistansi.
Faktor Q
Faktor Q atau “figure of merit” merupakan sebuah ukuran yang diberikan
pada sebuah komponen atau rangkaian lengkap. Faktor Q itu sendiri didefinisikan
sebagai
Q = 2π

............................................... (2)

yang merupakan besaran tanpa dimensi.16
Kapasitansi
Kapasitansi adalah sifat dari bahan yang ditandai dengan untuk menyimpan
muatan listrik. Kapasitansi dalam suatu bahan biologis dapat diibaratkan sebagai
membran yang memisahkan jaringan dalam sel dengan jaringan luar sel.6
Membran tidak dapat ditembus oleh listrik pada frekuensi rendah, sehingga

6
melalui parameter listrik mampu menganalisis bentuk membran dan cairan
ekstrasluler.
Kapasitansi memili satuan Coulomb/Volt (SI) atau satuan khususnya Farad
(F). Hubungan antara farad dengan coulomb dan volt dinyatakan sebagai:
1 farad = 1 coulomb/volt
Persamaan matematika dari kapasitansi adalah:
........................................................................................... (3)
Keterangan:
C = Kapasitansi (farad)
q = kuantitas muatan listrik (Coulomb)
V = beda potensial (Volt)
Resistansi
Resistansi atau hambatan didefinisikan sebagai rasio sumber tegangan V
dengan kuat arus I.17 Satuan resistansi adalah Ohm. Semakin besar hambatan
suatu bahan akan menyebabkan arus kecil yang melalui bahan tersebut. Gambaran
hambatan dalam kawat, listrik yang diberikan mengalirkan elektron yang akan
berinteraksi dengan atom pada kawat. Atom pada kawat inilah yang merupakan
hambatan bagi elektron sehingga semakin banyak atom pada kawat maka arus
yang mengalir semakin kecil.
Induktansi
Induktansi adalah rasio ikatan fluks terhadap arus yang dilingkari oleh fluks
itu, arus I mengalir di dalam N lilitan menghasilkan fluks total sebesar Ф dan
ikatan fluks sebanyak N Ф dengan asumsi fluks mengelilingi kumparan lilitan.16
.......................................................................................................... (4)
Keterangan:
L = Induktansi (Henry/H)
N = Jumlah lilitan
Ф = Fluks (Tesla)
Konduktansi
Konduktansi (G) didefinisikan sebagai kebalikan dari resistansi/hambatan
R, yaitu G=1/R. Satan konduktansi adalah mho (ohm-1) yang juga disebut siemens
(S).17
Impedansi
Jika suatu kapasitor dirangkai dengan resistor dan induktor pada rangkaian
arus bolak-balik, maka hambatan total rangkaian itu dikenal dengan impedansi.
Secara formulasi hukum Ohm untuk impedansi didapatkan dengan perbandingan
tegangan total dengan arus total dalam rangkaian.14 Seperti persamaan berikut:
....................................................................................................... (5)
Keterangan:
Z = Impedansi (Ω); ΔV = Beda potensial (V); I = Arus Listrik (A)
Impedansi adalah hambatan pengganti dari hambatan total karena pengaruh
resistor R, induktor XL, kapasitor Xc, dalam rangkaian arus bolak-balik.18

7
Impedansi merupaka perlawanan total terhadap aliran arus.17 Berikut adalah
rumus untuk mencari impedansi19:
Z=√
............................................................................................. (6)
Keterangan:
Z = Impedansi (Ω)
R = Resistnasi (Ohm)
XL = Induktor (H/henry)

Gambar 3. Penambahan fasor pada R dan XL untuk memperoleh Z. Garis
impedansi pada real part (R, Resistansi) dan imaginary part (X,
Reaktansi).19
Prinsip impedansi didasarkan pada kemampuan media untuk dapat dilalui
arus listrik bolak-balik. Bila impedansi tidak bergantung pada frekuensi, sistem ini
bekerja sebagai media resistif, jika tidak, seperti dalam jaringan biologis dan
sistem koloid. Impedansi terdiri dari komponen resistif, kapasitif, dan induktif.20
Jaringan daging terdiri dari sel-sel dengan fase cair internal (sitoplasma),
dikelilingi oleh fase cair eksternal dengan komposisi yang berbeda dengan fase
cair internal, dimana mebran sel adalah pembatas kedua fase.21 Membran sel
adalah bahan dielektrik, bekerja pada frekuensi rendah sebagai sebuah isolator,
bersifat seperti sebuah kapasitor.5
Studi baru-baru ini berhasil menunjukan bahwa Impedansi listrik mampu
menghasilkan pengukuran analitik pada karakterisasi material makanan.22
Impedansi juga mampu memberikan informasi tentang konsentrasi garam dengan
pengukuran resistansinya. Spektroskopi impedansi listrik juga digunakan untuk
psikologi buah kiwi, meskipun impedansi tidak terlihat berubah secara signifikan
selama pematangan buah kiwi.23 Spektrosopi impedansi listrik dengan frekuensi
0,1-100 kHz juga telah berhasil diaplikasikan pada jaringan otot ikan untuk
menjelaskan kesegaran dari ikan tersebut8 dan menganalisis kualitas kontrol
daging babi.24
Analisis struktur impedansi telah banyak dikembangkan sejak tahun 1936an oleh Callow, orang pertama yang menggambarkan dasar listrik sidat daging.
Kekhawatiran penggunaan variabel ini untuk memantau penurunan pH atau untuk
mengevaluasi pH akhir terutama dalam daging babi dan daging sapi.5 sifat listrik
dari jaringan biologi sudah diteliti sejak lama, umur simpan daging dan
pembusukan suatu bahan juga bisa diteliti dengan menggunakan listrik. Mayoritas
sifat struktural dan fungsional jaringan biologi dapat ditentukan dengan
menafsirkan data listrik dan sifat dielektrik.5 Selanjutnya spektroskopi dielektrik

8
semakin berkembang dengan munculnya microwave dielectric spectroscopy yang
digunakan untuk menganalisis perbedaan sifat daging dan produk daging.25
Selanjutnya impedansi (Z) dapat digunakan sebagai indikator kesegaran
ikan, karena dengan meningkatnya pembusukan oleh mikroorganisme atau enzim,
konsentrasi dari produk metabolisme ion terlarut akan meningkat, sehingga
diduga dapat meningkatkan konduktivitas atau penurunan impedansi system.26
Penelitian yang bertujuan untuk mengetahui hubungan nilai impedansi dengan
parameter mikrobiologi, sensori dan nilai pH pada daging udang menjelaskan
bahwa pengukuran impedansi udang berhubungan langsung dengan tingkat bau
daging yang merupakan hasil dari pertumbuhan aktivitas bakteri.27
Sistem Pengukuran Impedansi
Untuk mendapatkan impedansi, perlu proses pengukuran paling sedikit dua
nilai karena impedansi adalah quantitas komplek. Banyak alat pengukuran
impedansi modern yang mengukur bagian real dan bagian imajiner pada vektor
impedansi kemudian merubahnya menjadi bentuk lain, seperti impedansi |Z|, fasa
Ө, admitansi |Y| (admittance), resistansi R, induktansi X, konduktansi G,
induktansi L, kapasitansi C dan Kerentanan/ susceptance B.28
Pengukuran impedansi dengan penaikan frekuensi
disebabkan oleh
perubahan membran konduktivitas dan mobilitas ion-ion. Ada banyak metode
untuk memanfaatkan listrik sebagai instrumen ukur sprektrokopi impedansi listrik
pada berbagai jaringan biologis. Salah satunya model frike itu dapat digambarkan
seperti berikut: Resistif paralel mewakili cairan ekstraseluler sedangankan resistif
seri mewakili intraseluler, kemudian membran selnya adalah kapasitansi. Hal ini
bisa menjelaskan pengukuran impedansi. Pada frekueni rendah, arus listrik hanya
melewati sekitar sel-sel tanpa bisa menembusnya karena sel terisolasi oleh suatu
membran yang memisahkan antara intraseluler dan ekstraseluler. Namun semakin
tua umur daging sapi menyebabkan membran rusak dan sel tidak terisolasi lagi
sehingga intraseluler dan ekstraseluler tercampur. Hal inilah yang menyebabkan
hambatan menurun dan impedansipun menurun.
Selanjutnya berkaitan dengan konstanta dielektrik atau permitivitas listrik
relatif. Konstanta dielektrik menggambarkan kerapatan fluks elektrostatik dalam
suatu bahan jika dikenai potensial listrik. Konstanta dielektrik merupakan
perbandingan energi listrik yang tersimpan pada bahan tersebut jika diberi
potensial dan relatif terhadap vakum.29 Beberapa faktor yang mempengaruhi
konstanta dielektrik, diantaranya karena jenis bahan, kondisi saat electroheating
diterapkan misalnya suhu dan frekuensi, dan masa simpan atau kemasakan dari
suatu bahan.3 Suhu yang tinggi dapat meningkatkan mobilitas air terikat dan akan
mengurangi tingkat kelembaban.30 Karena kelembaban yang tinggi akan
menyebabkan nilai konstanta dielektrik yang tinggi pada makanan.31 Selain itu
komposisi bahan kimia juga memperngaruhi konstanta dielektrik terutama air,
yang umumnya merupakan komponen yang sering terkandung dalam makanan,
kandungan garam dan mineral serta tergantung pada besar dan cara terikat semua
bahan tersebut.3
Saat terjadi polarisasi disekitar elektroda dan juga mobilisasi ion yang
berbeda, akan menyebabkan beban dan kerusakan pada bahan. Sehingga muncul
impedansi kapasitif parasit saat kontak elektroda dengan sampel. Untuk

9
menghilangkan hal ini bisa digunakan metode quadipolar atau pengaturan jarak
pisah yang teratur antara kedua elektroda. Syaratnya sampel homogen impedansi
untuk satuan panjang.5
Metode lainnnya untuk mengetahui karakteristik atau sifat listrik dari suatu
jaringan biologi adalah dengan mengamati sifat listrik dari membran sel pada
jaringan biologis tersebut. Hal ini diterapkan pada analisis daging sapi untuk
mengukur kualitas daging sapi.32 Dalam penelitiannya daging sapi yang disimpan
selama penyimpanan tertentu diukur sifat dielektriknya dengan cara yang
sederhana. Melihat pada faktor kualitas pada membran tersebut menunjukkan nilai
Q (faktor kualitas bahan) yang semakin menurun. Menurunnya nilai Q berarti
fungsi membran semakin menurun karena kerusakan pada membran, sehingga
tidak mampu menjadi pembatas antara ECF (ekstraseluler) dengan ICF
(intraseluler). Terjadilah pencampuran antara ECF dan ICF.

METODE
Preparasi Sampel
Untuk mencapai tujuan penelitian yang telah ditetapkan maka dalam
pelaksanaannya mengikuti tahapan-tahapan kegiatan yang telah dirancang yaitu :
1. Menyiapkan udang segar yang siap konsumsi.
2. Persiapkan alat dan bahannya.
3. Formalin dan udang ditimbang
4. Perendaman udang selama 2 jam dengan formalin
5. Pengukuran spektroskopi impedansi untuk mengetahui perbedaan
karakteristik udang segar dan udang berformalin.
Udang Galah segar diperoleh dari BBPBAT Sukabumi sebanyak 25 ekor
udang yang berukuran sedang dan siap konsumsi dilakukan beberapa
karakteristik, udang segar tanpa pemberian formalin diukur untuk mengetahui
sifat listrik yang terkandung dalam udang segar. Beberapa tahap menuju proses
pengukuran listrik, udang segar akan mengalami proses penimbangan,
pemotongan dengan jarak yang sudah ditentukan dan penimbangan ulang hingga
akhirnya udang diukur menggunakan LCR Meter.
Udang yang akan diukur harus dalam keadaan kering, dengan kata lain
udang perlu ditiriskan terlebih dahulu sebelum dan sesudah perendaman dengan
cairan formalin. Hal tersebut ditujukan, agar saat proses pengukuran
menghasilkan data sifat listrik dari udangnya saja tanpa ada air atau cairan lain
yang turut terukur.
Selanjutnya adalah udang yang telah diberi formalin dengan kadar 1,2,3,4
dan 5 (dalam %). Tahapan perlakuan pada udang berformalin sama seperti
perlakuan pada udang segar melalui proses penimbangan, pemotongan dan
pengukuran. Untuk lebih jelas proses penimbangan dan pengukuran dapat dilihat
di gambar 4.
Variasi Jarak Elektroda
Pengukuran dengan variasi jarak ini hanya untuk udang tak berformalin.
Udang galah yang sudah diperoleh dari BBPBAT (Balai Besar Perairan Budidaya
Air Tawar) Sukabumi kemudian diproses dan diukur sifat listriknya dengan jarak

10
elektroda yang berbeda-beda. Hal ini bertujuan untuk melihat karakter listrik
terutama impedansi pada jarak elektroda yang divariasikan. Beberapa tahap
menuju proses pengukuran, diantatanya proses penimbangan, pemotongan sesuai
dengan panjang yang sudah ditentukan dan akhirnya pengukuran menggunakan
alat LCR Meter. Panjang udang ditentukan dengan memotong tubuh udang bagian
perut dan ekor, dan mengukur panjang menggunakan penggaris sejauh 4cm, 3cm,
2cm, 1cm. Potongan udang dengan jarak yang sudah ditentukan tersebut bertujuan
untuk menentukan jarak antar elektroda saat pengukuran sifat listrik. Elektroda
dikontakkan pada sisi kanan dan sisi kiri udang yang telah dipotong sehingga
panjang udang tersebut menjadi jarak antar elektroda, seperti pada Gambar 4.
Jarak elektroda = panjang udang

Komputer

LCR Meter Hioki-Japan

Gambar 4. Simulasi proses pengukuran udang menggunakan LCR Meter dan
komputer
Saat udang kontak dengan elektroda, arus akan mulai mengalir dari kedua
elektroda menyebar ke sel-sel udang. Saat frekuensi rendah, arus tidak mampu
menembus membran sel sehingga hanya mampu mendeteksi cairan ekstraseluler
dan bentuk sel. Selanjutnya saat frekuensi tinggi, arus mampu menembus
membran sel dan mendeteksi seluruh bagian intraseluler. Arus yang mengalir
adalah arus bolak-balik, dengan tujuan agar tidak terjadi polarisasi listrik yang
dapat menyebabkan kerusakan pada bahan.
Penambahan Formalin pada Udang
Selanjutnya perlakuan pada udang yang diberi formalin dengan konsentrasi
yang bervariasi. Kadar formalin yang diberikan pada udang adalah di atas batas
minimum yang boleh dikonsumsi manusia.
Proses pengukuran, udang berformalin melalui beberapa tahapan, yaitu
tahap (a)perendaman dalam formalin yang sudah diencerkan dengan konsentrasi
berbeda-beda selama 2 jam, tahap (b)penirisan udang, hingga permukaan udang
tidak lembab. Tahap (c)penimbangan udang utuh, yang belum dipotong, tahap
(d)pemotongan panjang tubuh udang bagian perut sepanjang 3 cm, tahap
(e)penimbangan ulang setelah udang dipotong sepanjang 3 cm, tahap
(f)pengukuran menggunakan LCR Meter.

11
Pegukuran dan Uji Formalin dengan Spektroskopi Impedansi Listrik
Pengukuran kadar formalin yang terkandung dalam udang menggunakan
alat LCR meter (3532-50 LCR HITESTER, Hioki, Tokyo, Japan) yang telah
tersedia di Laboratorum Biofisika. LCR meter akan di set dengan frekuensi dari 1
KHz hingga 1 M Hz, tegangan 1 volt, menggunakan jenis arus AC, pengambilan
data 100 titik dengan rentang frekuensi dari 1KHz – 1MHz. Menggunakan arus
listrik bolak-balik AC, karena saat menggunakan arus bolak-balik terjadi
keseimbangan arus yang melewat bahan, tidak terpolasrisasi pada salah satu
konsentrasi saja. Sedangkan jika menggunakan arus searah DC menyebabkan
polarisasi terus-menerus pada bahan dalam waktu yang lama sehingga dapat
menyebabkan kerusakan pada bahan. Pada akhirnya tidak akan muncul fasa pada
bahan yang dialirkan arus DC.
Parameter yang diukur adalah Faktor Q, Impedansi Z, Kapasitansi C,
Induktansi L dan Resistansi R. Bagian udang yang diukur adalah bagian badan
yang dipotong sepanjang 3 cm sebagai jarak elektroda. Sampel udang yang
berformalin terhubung dengan dua elektroda untuk mengukur sifat listriknya.
Elektroda yang digunakan terbuat dari platina yang merupakan logam paling
stabil (inert), hal ini bertujuan agar saat mengalirkan arus elektroda tidak ikut
bereaksi sehingga tidak ada faktor yang mempengaruhi pengukuran serta menjaga
bahan agar tidak terkontaminasi logamnya.
Proses pengukuran listrik dilakukan selama penyimpanan hingga 6 hari.
Setiap hari dilakukan pengukuran ke - 6 parameter listrik tersebut pada seluruh
udang termasuk udang yang tidak diberi formalin sebagai kontrol. Sehingga akan
didapat data parameter listrik dengan variasi waktu penyimpanan (1 - 6 hari) dan
variasi konsentrasi formalin (0% - 5%). Pengukurannya menggunakan program
LCR studio akan secara otomatis menyimpan data frekuensi dan parameter listrik
yang diperlukan di komputer, kemudian dibuka dalam bentuk Microsoft excel.
Data yang sudah diperoleh akan diolah dalam bentuk grafik dan dilihat kaitan satu
dengan yang lainnya. Bagan alur penelitian tersedia pada Lampiran 4 halaman 40
dan Foto Dokumenttasi kegatan penelitian terdapat pada Lampiran 2 halaman 38.

Bahan
Bahan yang digunakan adalah udang Galah segar yang diperoleh dari Balai
Besar Perairan Budidaya Air Tawar (BBPBAT) Sukabumi, aquades, air dan
formalin.
Alat
Alat-alat yang digunakan pada penelitian ini adalah cutter/ pisau, LCR
meter (3532-50 LCR HITESTER, Hioki, Tokyo, Japan), cawan, elektroda platina,
sumber listrik, box continer, selang, aerator, 1 unit komputer, program Microsoft
Excel, dan program LCR Studio. Alat dan bahan tersedia dalam bentuk gambar
pada Lampiran 3 halaman 39.

12
Prosedur Analisis Data
Data yang diperoleh dari alat LCR Meter (Hioki, Japan) berupa data
frekuensi dan nilai seluruh parameter listrik yang harus dikonversi dalam bentuk
angka di Excel. Program dalam excel yang dibuat khusus untuk mengkonversi
data dari LCR Meter ke dalam bentuk angka di Excel. Kemudian seluruh data
diolah menjadi grafik yang selanjutnya dianalisis keteraturan dan kaitannya.

HASIL DAN PEMBAHASAN
Nilai Impedansi Variasi Jarak pada Udang Tak Berformalin
Impedansi semakin tinggi jika jarak antar elektroda yang semakin jauh, hal
ini sesuai dengan pendapat yang dikemukakan oleh Jean-Louis Damez et al
(2008) yang menyatakan tentang metoda quardipol. Pengaturan jarak yang teratur
pada dua elektroda atau metoda quardipol bertujuan agar tidak terjadi polarisasi
pada bahan yang dikenai elektroda. Polarisasi pada bahan diakibatkan karena
mobilisasi ion yang berbeda dan juga elektrolisis parsial, sehingga muncul
impedansi kapasitif parasit saat kontak elektroda dengan sampel. Metode ini akan
menghasilkan nilai impedansi yang bertambah besar seiring pertambahan jarak.20
Impedansi pada frekuensi rendah, sedang dan tinggi memiliki nilai yang
berbeda (Gambar 5). Meskipun demikian, grafik menunjukkan garis yang terus
naik terhadap jarak antar elektroda (panjang tubuh udang).
Mengacu pada teori hasil penelitian Jean-Louis Damez et al di atas, jarak
elektroda mempengaruhi harga impedansi. Semakin jauh jarak antar elektroda
menyebabkan nilai impedansi yang semakin tinggi, terlihat pada grafik yang
ditunjukkan oleh Gambar 5. Untuk semua frekuensi, impedansi cenderung naik
jika jarak antar elektroda bertambah. Kenaikan impedansi ini disebabkan karena
posisi antar elektroda yang semakin jauh maka mobilisasi elektron dalam bahan
menempuh jarak yang jauh pula, oleh karena itu hambatan (impedansi) semakin
meningkat. Sehingga arus yang mengalir pada bahan semakin kecil. Pola grafik
pada frekuensi rendah dan frekuensi sedang hampir mirip, sedang pada frekuensi
tinggi grafiknya lebih curam. Hal ini terjadi karena listrik mampu menembus
membran dan mendeteksi komponen pada bagian dalam sel sehingga hambatan
yang dilalui semakin besar.

13

(a)

Impedansi (104 ohm)

3900

Fkuensi Rendah = 1 KHz

3700
3500
3300
3100
2900
0

1

2

3

4

5

4

5

4

5

56

Frekuensi Sedang = 100 KHz

(b)

Impedansi (104 ohm)

54
52
50
48
46
44
42
0

1

2

3

1,4

Frekuensi Tinggi = 1000 KHz

(c)

Impedansi (104 ohm)

1,35
1,3
1,25
1,2
1,15
1,1
1,05
1
0

1

2

3

Jarak (cm)
Gambar 5. Grafik Impedansi pada udang segar tidak berformalin (a) Frekuensi
Rendah, (b) Frekuensi Sedang dan (c) Frekuensi Tinggi.
Berikut penjelasan secara visualisasi sifat listrik impedansi pada udang segar
tak berformalin melalui grafik pada Gambar 6.

14

Impedansi (106 ohm)

40
4 cm

35

1 cm
30

2 cm

25

3 cm

20
15
10
9

14

19

24

29

Frekuensi (102 Hz)

Gambar 6. Grafik impedansi terhadap frekuensi pada udang segar tidak
berformalin dengan variasi jarak antar elektroda 4,3,2 dan 1 (cm).

Resistansi Rs (106 ohm)

Impedansi semakin menurun setiap penambahan frekuensi pada udang segar
tak berformalin, terlihat pada seluruh jarak pola impedansi cenderung serupa
(Gambar 6). Frekuensi rendah hanya bisa melewati sekitar sel membran tanpa bisa
menembusnya sedangkan dengan menggunakan frekuensi tinggi, sel membran
dapat ditembus sehingga dapat mendeteksi ekstraseluler dan intraseluler.36 Artinya
pada frekuensi rendah, terekam hambatan-hambatan yang terdapat pada
kandungan dalam cairan ekstraseluler dan impedansi semakin menurun saat
frekuensi terus meningkat yang berarti hambatan pada komponen terdalam
membran semakin kecil. Hingga kondisi jenuh, impedansi akan berjumlah sama
terus-menerus meskipun frekuensi terus bertambah.
20
18
16
14
12
10
8
6
4
2

4 cm
1 cm
2 cm
3 cm

1

1,5

2

2,5

3

3,5
3

Frekuensi (10 Hz)

Gambar 7. Penurunan parameter listrik resistansi terhadap frekuensi
Resistansi didefinisikan sebagai hambatan, semakin besar hambatan pada
suatu bahan maka arus yang melaluinya semakin kecil. Karena sesungguhnya
resistansi itu erat kaitanya dengan impedansi, sehingga pola grafik impedansi
dengan resistansi mirip. Gambar 7 menunjukkan grafik yang semakin turun
sepanjang penambahan frekuensi.

Induktansi (102 H)

15
51
4 cm
41

1 cm
2 cm

31

3 cm
21
11
1
9

14

19

24

29

34

39

Frekuensi (102 Hz)

Gambar 8. Grafik nilai Induktansi terhadap frekuensi dengan variasi jarak
Berkaitan dengan impedansi, hubungan antara resistansi dengan impedansi
adalah serupa karena impedansi merupakan hambatan pengganti yang di
dalamnya terdapat komponen resistansi R dan induktansi L. Sehingga pola grafik
pada resistansi akan menurun seiring pertambahan frekuensi serupa dengan
impedansi (Gambar 7). Satuan pada resistansi adalah ohm sama dengan
impedansi. Begitupun seperti yang terlihat pada grafik dalam Gambar 8,
induktansi (L) yang menurun setiap pertambahan frekuensi.
Hasil Pengamatan Visual Terhadap Udang yang Berformalin
Dalam pengamatan ciri-ciri udang berformalin dan tidak berformalin selama
variasi penyimpanan waktu menunjukkan bahwa semakin banyak konsentrasi
udang yang diberikan, semakin tahan udang tersebut dari pembusukan dan
kerusakan membran. Untuk data lebih jelasnya bisa dilihat di Tabel 1 pada
Lampiran 1 halaman 29. Formalin dalam bahan makanan bersifat karsinogenik,
karena gugus aldehid pada formalin bereaksi dengan protein dan menyebabkan
protein berubah pada makanan sehingga kandungan vitamin pada bahan makanan
berkurang. Hal ini terlihat dari ciri-ciri fisik udang, terutama pada bau, warna
daging dan kulit serta tekstur daging. Semakin lama waktu penyimpanan pada
udara bebas menyebabkan udang dihinggapi lalat yang membawa bakteri untuk
tumbuh kembangnya belatung pada udang. Konsentrasi formalin yang berbeda
memberikan efek yang berbeda pula pada udang, konsentrasi formalin paling
tinggi menyebabkan udang lebih tahan dibandingkan konsentrasi yang lebih
rendah. Terbukti belatung cenderung muncul pada hari ke-2 dan ke-3 pada kontrol
(konsentrasi 0%) dan konsentrasi formalin yang rendah (konsentrasi 1% dan 2%),
sedangkan pada formalin dengan konsentrasi 5% belatung muncul di hari ke-6.
Foto dokumentasi dapat dilihat pada Lampiran 2 halaman 39.

16
Perlakuan Udang Berformalin dan Tidak Berformalin dengan Variasi Umur
Simpan
Pengenceran formalin dan pengukuran sifat listrik
Menurut National Institude for Occupational Safety and Health (NIOSH),
ambang batas formalin yaitu 0,016 ppm selama periode 8 jam dan 0.1 ppm selama
25 periode 15 menit. Menurut American Conference of Govermental and
industrial Hygienist (ACGIH), Formalin yang masih dapat ditolerir oleh tubuh
manusia yaitu diambang batas 0,4 ppm. Sedangkan Ambang batas formalin
menurut International Programme on Chemical safety (IPCS) adalah 0,1 mg/liter
atau 0,2 mg/hr dalam air minum dan 1,5 mg – 14 mg perhari dalam makanan33.
Perendaman menggunakan formalin pada udang dapat mempengaruhi
kandungan protein dan merusak kandungan gizi dalam udang. Formalin
merupakan larutan formaldehid dalam air.
Umur simpan daging udang
Setelah melakukan pengukuran pada udang tak berformalin dan berformalin
menggunakan LCR meter, pada frekuensi mulai dari 1 KHz hingga 1 MHz
diketahui beberapa sifat listrik yang memiliki karakter berbeda-beda. Berikut
kajian dalam beberapa parameter listrik.
Impedansi Z
Pada frekuensi 1-5 KHz pada saat ini hampir tidak dapat menembus sel
membran. Praktis arus hanya melalui bagian ekstraseluler dari jaringan tersebut,
sehinga cocok digunakan secara selektif untuk menghitung volume air
ekstraseluler. Sedangkan frekuensi tinggi berkisar di atas 100 KHz dapat
dimanfaatkan untuk mendeteksi komponen di bagian dalam sel (intraseluler).6
Gambar 9 dan Gambar 10 menunjukkan pola hubungan impedansi dengan
udang berformalin dan tak berformalin selama 6 hari. Gambar 9 dan Gambar 10
menunjukkan pola grafik yang terus menurun seiring penambahan frekuensi. Pada
hari pertama tidak terlalu terlihat perbedaannya dengan hari kedua, dengan kata
lain dianggap sama. Kemudian impedansi pada hari ke tiga dan empat yang terus
turun nilainya, namun hari ke - 6 lebih tinggi nilainya dibandingkan dengan hari
yang ke 5. Penurunan impedansi diduga disebabkan oleh makin besarnya
konsentrasi dari hasil metabolisme ion terlarut pada ikan, dan akan meningkat
selama proses kemunduran mutu atau pembusukan ikan.26 Komponen ikan dan
udang mirip, sehingga kemunduran mutu, metabolisme ion, dan pembusukkan
mempengaruhi pola grafik pada udang.

Impedansi (106 ohm)

17

47
hari 1
hari 2
hari 3
hari 4
hari 5
hari 6

42
37
32
27
22
17
9

12

15

18

21

24

27

30

Frekuensi (102 Hz)

Impedansi

(106

ohm)

Gambar 9. Grafik impedansi udang tak berformalin terhadap frekuensi selama
enam hari penyimpanan
45
hari 1
40

hari 2

35

hari 3
hari 4

30

hari 5
hari 6

25
20
15
9

14

19

24

29

Frekuensi (102 Hz)

Gambar 10. Grafik Impedansi udang berformalin konsentrasi 1% terhadap
frekuensi selama enam hari penyimpanan
Jika ditinjau satu persatu Gambar 11 (a) konsentrasi 1% mengalami kenaikan
nilai impedansi pada hari ke enam, sedangkan pada konsentrasi lainnya cenderung
mengalami penrunan. Impedansi terlihat semakin menurun pada konsentrasi yang
semakin meningkat, maksudnya semakin tinggi konsentrasi formalin nilai
impedansi semakin menurun. Sedangkan pada Gambar 11 (b) dan (c) nilai
impedansi cenderung naik terhadap penambahan hari. Jika diperhatikan, nilai
impedansi cenderung semakin menurun juga saat konsentrasi formalin bertambah.
Sehingga dapat diasumsikan nilai impedansi akan menurun pada udang yang
tingkat konsentrasinya bertambah. Hal ini menunjukkan bahwa pada waktu yang
sama, nilai impedansi pada udang berformalin 0% lebih tinggi dibandingkan
udang berformalin 5%. Kemungkinan hal ini terjadi karena faktor-faktor
penghambat listrik pada udang yang berformalin lebih sedikit dibandingkan udang
yang tak berformalin. Karena sifat formalin yang mampu mengendapkan protein 6

18

(a)

Impedansi (106 ohm)

maka kemungkinan mikroba yang tumbuh juga kecil. Sehingga faktor
penghambat juga kecil.
6,5
6

5%

5,5

0%

5

1%
2%

4,5

3%
4
0

1

2

3

4

5

6

4%

(b)

Impedansi (105 ohm)

Waktu (hari)
6,1
6
5,9
5,8
5,7
5,6
5,5
5,4
5,3
5,2
5,1

0%
1%
2%
3%
4%
5%
0

1

2

3

4

5

6

(c)

Impedansi (103 ohm)

Waktu (hari)
14
13,8
13,6

0%

13,4

1%

13,2

2%

13
12,8

3%

12,6

4%

12,4

5%
0

1

2

3

4

5

6

Waktu (hari)

Gambar 11. Impedansi terhadap umur simpan (hari) pada (a)Frekuensi rendah,
(b)Frekuensi sedang dan (c)Fekuensi tinggi
Terdapat perbedaan yang signifikan antara impedansi pada frekuensi rendah
dengan frekuensi sedang dan tingi. Pola grafik pada frekuensi rendah cenderung
turun seiring pertambahan umur simpan (hari) sedangkan pada fekuensi sedang

19
dan tinggi cenderung meningkat (Gambar 11). Pada frekuensi sangat rendah,
listrik tidak mampu menembus membran4 sehingga yang terukur adalah hambatan
yang terdapat pada bagian luar membran. Penurunan impedansi pada bagian luar
sel membran ini mungkin disebabkan karena cairan yang semakin berkurang
akibat proses oksidasi oleh lingkungan dalam suhu kamar. Hal ini dikuatkan juga
dengan hasil pengamatan secara manual, terlihat tekstur kulit dan daging udang
yang semakin kering selama penambahan umur simpan. Data hasil pengamatan
secara manual dapat dilihat pada Lampiran 1 Tabel 1.
Namun umur simpan pada daging yang membusuk menyebabkan sel-sel
tersebut rusak sehingga menyebabkan fungsi membran berkurang, untuk
memisahkan dan mengisolasi ekstraseluler dari intraseluler (Gambar 11). Selain
itu faktor pertumbuhan bakteri juga mempengaruhi nilai karakteristik impedansi,
khususnya jumlah vektor konduktansi dan kapasitansi.35
Peningkatan impedansi diduga juga dipengaruhi oleh pembentukkan beberapa
jenis ion selama proses pembusukkan udang. Proses perubahan fase kemunduran
mutu ikan dari fase prerigor ke fase rigor mortis terdapat peningkatan ion Ca2+
yang sangat signifikan.18 Selain itu jugaada hal yang mempengaruhi impedansi
yaitu proses oksidasi yang juga dihasilkan degradasi berupa ion dan Cu.34
Selanjutnya peningakatan impedansi diduga karena semakin meningkatnya
bakteri yang tumbuh dalam daging udang selama penyimpanan. Hal ini
dibuktikan dengan tumbuhnya belatung di daging udang setelah beberapa hari
penyimpanan, kecenderungan dalam waktu 4 hari daging udang sudah ditumbuhi
oleh belatung. Impedansi mampu digunakan untuk memprediksi jumlah bakteri
yang terkandu dalam bahan dengan melihat hubungan linier antara keduanya,
dengan semakin banyak jumlah bakteri maka nilai impedansinya semakin kecil.4
Kapasitansi Cs
Penelitian tentang deteksi umur simpan pada daging sapi menggunakan
spektroskopi impedansi yang sudah dilakukan oleh Jean Louis Dames dkk (2007)
menunjukkan kriteria yang mirip dengan hasil penelitian pada udang ini.
Menggambarkan kapasitansi sebagai membran yang membatasi intraseluler
dengan ekstraseluler, resistif paralel diibaratkan ekstraseluer dan resistif seri
diibaratkan intraseluler. Saat arus listrik melewati jaringan biologis akan
dipengaruhi oleh tingkat frekuensi, menurut pendapat dari J.L Damez et al.
Selanjutnya sifat listrik yang ditinjau dari seluruh sampel udang tak
berformalin dan berformalin dengan variasi konsentrasi formalin menunjukkan
nilai kapasitansi yang cenderung menurun selama variasi umur simpan. Grafik
yang menggambarkan kondisi tersebut tertuang pada Gambar 12.

20
5E-12

(a)

Kapasitansi (farad)

4,8E-12
0%

4,6E-12

1%
4,4E-12

2%

4,2E-12

3%

4E-12

4%

3,8E-12

5%
0

1

2

3

4

5

6

7

Waktu (hari)

(b)

Kapasitansi (farad)

3,33E-12
3,23E-12

0%

3,13E-12

1%

3,03E-12

2%

2,93E-12

3%

2,83E-12

4%

2,73E-12
5%

2,63E-12
0

2

4

6

8

waktu (hari)

(c)

Kapasitansi (farad)

2,5E-11
2,4E-11

0%

2,3E-11

1%

2,2E-11

2%

2,1E-11

3%

2E-11

4%

1,9E-11

5%

1,8E-11
0

2

4
waktu (hari)

6

8

Gambar 12. Perubahan kapasitansi terhadap umur pernyimpanan udang untuk
sampel berformalin dan tidak berformalin pada (a) Frekuensi rendah
1 KHz, (b) Frekuensi sedang 100 KHz dan (c) Frekuensi tinggi 1
MHz.
Kapasistansi diibaratkan sebagai membran pada suatu sel. Membran
memiliki peran yang sangat penting pada suatu sel, yaitu untuk memisahkan
instraseluler dengan ekstraseululer.36 Pada Gambar 12 menunjukkan
kecenderungan penurunan nilai kapasitansi pada setiap penambahan hari untuk
yang berformalin maupun yang tak berformalin. Penurunan kapasitansi dalam

21
proses umur simpan daging udang terjadi karena adanya proses lisis dan
kemunduran mutu udang. Artinya sifat listrik ini menunjukkan informasi bahwa
membran mengalami kerusakan sehingga kemampuannya untuk memisahkan
komponen pengisi intraseluler dan ekstraseluler semakin menurun.36 Dengan kata
lain dengan adanya kebo