Kajian Sifat Listrik dan Aplikasi Medan Listrik terhadap Kualitas Susu Sapi Segar.

KAJIAN SIFAT LISTRIK DAN APLIKASI MEDAN LISTRIK
TERHADAP KUALITAS SUSU SAPI SEGAR

YENI PERTIWI

SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2015

PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis berjudul Kajian Sifat Listrik dan
Aplikasi Medan Listrik terhadap Kualitas Susu Sapi Segar 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
tesis ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.

Bogor, Agustus 2015
Yeni Pertiwi
NIM G751130051

RINGKASAN
YENI PERTIWI. Kajian Sifat Listrik dan Aplikasi Medan Listrik terhadap
Kualitas Susu Sapi Segar. Dibimbing oleh IRMANSYAH, JAJANG JUANSAH,
dan MAMAT RAHMAT.
Susu sapi segar mempunyai kandungan nutrisi yang sangat banyak untuk
tubuh manusia. Namun pengolahan susu sapi secara thermal dapat merusak
kandungan nutrisinya. Untuk itu perlu diteliti lebih lanjut pengolahan susu sapi
secara non thermal untuk mengurangi kerusakan nutrisi susu sapi. Pengolahan
non thermal yang sedang dikembangkan saat ini adalah metode HPEF. Namun
metode ini belum berkembang di industri disebabkan biaya produksi dan
pemakaian energi yang tinggi.
Penelitian ini menerapkan medan listrik bertegangan rendah selama proses
pasteurisasi susu sapi segar. Penerapan medan listrik dilakukan untuk mengkaji
perubahan kualitas susu sapi segar. Besarnya medan listrik yang digunakan adalah
10 V/mm dan 25 V/mm dengan variasi frekuensi 100, 300, dan 500 kHz. Lama
perlakuan medan listrik dilakukan selama 1 jam, 3 jam, dan 5 jam. Penerapan

medan listrik dilakukan dengan menggunakan satu set generator penghasil medan
listrik. Untuk menguji efektivitas penerapan medan listrik dilakukan pengujian
pH, kadar protein, kadar lemak, dan karakteristik kelistrikkan dari susu sapi. Nilai
pH dikukur dengan alat pH meter, kadar protein diukur dengan metode titrasi
formol, dan kadar lemak dengan metode Gerber, sedangkan untuk karakteristik
kelistrikkan diukur dengan LCR meter.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa penerapan medan listrik mampu
menghambat pertumbuhan bakteri susu sapi segar yang disimpan dalam suhu
ruang. Penerapan medan listrik 25 V/mm dengan frekuensi 300 kHz selama satu
jam dapat menghambat pertumbuhan bakteri sebesar 77 %. Efek medan listrik
terhadap parameter kualitas susu tidak menunjukkan perubahan yang signifikan
terhadap kadar pH, kadar protein, dan kadar lemak. Karakteristik kelistrikan susu
sapi seperti spektrum konduktansi dan spektrum kapasitansi mengalami
peningkatan setelah adanya perlakuan medan listrik.
Kata kunci : bakteri, kapasitansi, konduktansi, lemak, medan listrik, pH, protein

SUMMARY
YENI PERTIWI. The Study of Electrical Properties and Applications of Electric
Field on Fresh Cow’s Milk Quality. Supervised by IRMANSYAH, JAJANG
JUANSAH, and MAMAT RAHMAT.

Fresh cow milk had many nutrients for the human body. However, thermal
processing to the cow’s milk can damage the nutritional content. For that it should
be done further research of non-thermal process to cow's milk to reduce the
nutritional damage. Non-thermal process which was being developed is HPEF
method. However, this method did not develop yet on industries due to high
production cost and energy consumption.
This study applied low-voltage electric field on the process of fresh cow's
milk pasteurization. Application of electric field had been conducted to assess the
changing of the quality of fresh cow's milk. The magnitude of the electric field
used was 10 V / mm and 25 V / mm with frequency variation of 100, 300, and 500
kHz. Duration of electric field treatment performed for 1 hour, 3 hours, and 5
hours. Application of electric field was done by using a set of generators produced
an electric field. To test the effectiveness of the electric field application did by
pH, protein content, fat content, and electricity characteristics testing from cow's
milk. pH value measured with pH meter, protein levels measured with formol
titration method, and the fat content measured with Gerber method, and for
electrical characteristics measured by LCR meter.
Result shown, electric field application can inhibit bacteria growth on fresh
cow's milk which was stored in temperature room. Electric field application 25
V/mm with 300 kHz frequency for an hour inhibited bacterial growth around 77%.

Electric field effect to the milk quality parameters did not show significant
changing to pH level, protein content, and fat content. Cow's milk electrical
characteristics such as conductance spectrum, and capacitance spectrum increased
after electric field treated.
Keywords: bacteria, capacitance, conductance, fats, electric field, pH, protein

© Hak Cipta Milik IPB, Tahun 2015
Hak Cipta Dilindungi Undang-Undang
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan
atau menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan,
penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau
tinjauan suatu masalah; dan pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan
IPB
Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis ini
dalam bentuk apa pun tanpa izin IPB

KAJIAN SIFAT LISTRIK DAN APLIKASI MEDAN LISTRIK
TERHADAP KUALITAS SUSU SAPI SEGAR

YENI PERTIWI

Tesis
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Magister Sains
pada
Program Studi Biofisika

SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2015

Penguji Luar Komisi pada Ujian Tesis : Dr Mersi Kurniati, MSi

PRAKATA

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah subhanahu wa ta’ala atas
segala karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tema yang
dipilih dalam penelitian dan dilaksanakan sejak bulan Februari 2014 ini ialah
Aplikasi Medan Listrik, dengan judul Kajian Sifat Listrik dan Aplikasi Medan

Listrik terhadap Kualitas Susu Sapi Segar.
Terima kasih penulis ucapkan kepada Bapak Dr Ir Irmansyah, MSi, Bapak
Dr Jajang Juansah, MSi dan Bapak Dr Mamat Rahmat, MSi selaku pembimbing,
serta Ibu Dr Mersi Kurniati, MSi yang telah banyak memberi saran. Di samping
itu, penghargaan penulis sampaikan kepada Bapak Sukma teknisi laboran kualitas
susu peternakan FAPET IPB dan Ibu Irma Febrianti teknisi mikrobiologi FAPET
IPB, yang telah membantu selama pengumpulan data. Ungkapan terima kasih juga
disampaikan kepada Suami, ayah, ibu, serta seluruh keluarga, atas segala doa dan
kasih sayangnya.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.

Bogor, Agustus 2015
Yeni Pertiwi

DAFTAR ISI

DAFTAR TABEL

vi

DAFTAR GAMBAR

vi

DAFTAR LAMPIRAN

vi

1 PENDAHULUAN
Latar Belakang
Perumusan Masalah
Tujuan Penelitian
Manfaat Penelitian
Ruang Lingkup Penelitian

1
1
2
2
2

2

2 TINJAUAN PUSTAKA
Kualitas Susu Sapi Segar
Struktur Sel Bakteri
Mekanisme Inaktivasi Bakteri dengan Metode HPEF
Mekanisme Inaktivasi Bakteri dengan Medan Listrik
Perkembangan Penelitian PEF
Spektroskopi Listrik Bahan

3
3
4
4
6
6
7

3 METODE
Waktu dan Tempat Penelitian

Bahan
Alat
Perlakuan Medan Listrik
Uji Sifat Listrik
Uji Mikrobiologi Susu Sapi
Uji Parameter Kualitas Susu Sapi
Rancangan Penelitian dan Analisis Data

9
9
9
9
9
10
10
10
11

4 HASIL DAN PEMBAHASAN
Efektivitas Penerapan Medan Listrik terhadap Laju Inaktivasi Bakteri

Pengaruh Penerapan Medan Listrik terhadap Kualitas Susu Sapi Segar
Efek Penerapan Medan Listrik terhadap Sifat Listrik Susu Sapi Segar

12
12
13
15

5 SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Saran

20
20
20

DAFTAR PUSTAKA

20

LAMPIRAN

23

RIWAYAT HIDUP

35

DAFTAR TABEL
1 Syarat mutu susu sapi segar
2 Hasil analisis ragam laju inaktivasi bakteri susu sapi terhadap faktor
frekuensi, medan listrik, dan variasi waktu
3 Laju inaktivasi rata-rata terhadap faktor frekuensi, medan listrik, dan
lama pemaparan
4 Efek treatment medan listrik (25 V/mm, 300 kHz) terhadap parameter
kualitas
5 Persamaan korelasi parameter konduktansi terhadap parameter kualitas
susu sapi
6 Persamaan korelasi parameter kapasitansi per kapasitansi maksimum
terhadap parameter kualitas susu sapi

3
12
13
13
17
19

DAFTAR GAMBAR
1
2
3
4
5
6
7

Struktur Sel Bakteri
Diagram perusakan Membran Sel dengan Electrical Breakdown
Proses elektroporasi membran sel
(a) Sel diam (b) Sel yang akan membelah
Skema pemaparan medan listrik pada susu sapi segar
Skema pengukuran sifat listrik susu sapi dengan LCR meter
Pengaruh waktu terhadap parameter kualitas susu sapi segar (a) Jumlah
Bakteri, (b) kadar keasaman (c) kadar Protein (d) Kadar Lemak setelah
perlakuan medan listrik
8 Efek frekuensi terhadap perubahan nilai Konduktansi listrik susu sapi
pada perlakuan waktu (a) 1 jam (b) 3 jam (c) 5 jam
9 Efek frekuensi terhadap perubahan nilai kapasitansi listrik susu sapi
pada perlakuan waktu (a) 1 jam (b) 3 jam (c) 5 jam

4
5
5
6
10
10

14
16
18

DAFTAR LAMPIRAN
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14

Diagram alir penelitian
Jumlah bakteri (cfu/ml) setelah perlakuan Medan Listrik
Jumlah bakteri pada suhu ruang 28°C
Kadar protein pada suhu ruang 28°C
Kadar protein setelah perlakuan medan listrik
Kadar lemak pada suhu ruang 28°C
Kadar lemak setelah perlakuan medan listrik
Kadar keasaman pH suhu ruang 28°C
Kadar keasaman (pH) setelah perlakuan medan listrik
Data konduktansi listrik susu sapi segar tanpa perlakuan medan listrik
Data kapasitansi listrik susu sapi segar tanpa perlakuan medan listrik
Data konduktansi listrik susu sapi setelah perlakuan medan listrik
Data kapasitansi listrik susu sapi setelah perlakuan medan listrik
Susu Sapi (a) tanpa perlakuan medan listrik (b) setelah perlakuan
medan listrik
15 Hasil TPC susu sapi (a) tanpa perlakuan medan listrik (b) setelah
perlakuan medan listrik
16 Riwayat hidup

23
24
24
24
24
24
25
25
25
26
28
30
32
34
34
35

1

1 PENDAHULUAN
Latar Belakang
Susu mempunyai manfaat yang penting sekali untuk tubuh manusia, seperti
vitamin B12, lemak, vitamin C, protein, kalsium, karbohidrat, magnesium,
fosfor, kalium, riboflavin, dan lain sebagainya. Susu sapi segar hasil pemerahan
harus melalui proses pengolahan sebelum dikonsumsi. Untuk mempertahankan
kandungan nutrisi susu maka diperlukan teknik pengolahan susu yang efektif, dan
relatif murah.
Dalam dunia industri proses pengolahan susu menggunakan dua metode
yaitu pengolahan thermal dan pengolahan non thermal. Proses pengolahan
thermal meliputi thermal processing, Ultra High Temperatur (UHT), frying,
microwave, radio frequensy, infrared, drying, freezing. Pengolahan non thermal
meliputi high hydrostatic presure (HHP), pulsed electric field (PEF), ultrasonik,
irradiation, electron beam, oscillating magnetic field (OMF).
Proses pengolahan secara thermal memiliki beberapa kelemahan
diantaranya penurunan kualitas keseluruhan makanan, menghancurkan beberapa
vitamin, pigmen, dan denaturasi dari beberapa protein (Bermúdez 2010).
Pengolahan secara thermal ini dapat merubah bau, rasa, warna, dan mengurangi
kandungan nutrisi dari susu terutama protein dan vitamin yang merupakan zat
tidak tahan panas (Quass 1997). Penurunan kandungan nutrisi susu ini tentunya
akan merugikan para konsumen susu. Untuk itu perlu dikembangkan proses
pengolahan susu secara non thermal. Saat ini metode non thermal yang efektif
dalam menurunkan jumlah bakteri pembusuk dalam susu adalah metode High
Pulsed Electric Field (HPEF) (Craven 2008). Penggunaan metode ini lebih sedikit
merubah rasa, warna, bau, dan kandungan nutrisi dalam susu dibandingkan
dengan metode thermal (Bendicho 2002).
Mekanisme inaktivasi mikroba melibatkan dua teori dasar yaitu elecktrical
breakdown (Zimmermann 1974) dan electroporasi (Tsong 1991). Inaktivasi
mikroba bergantung pada kuat tegangan, jumlah pulsa dan waktu yang digunakan
(Sale 1967). Dalam mekanisme inaktivasi bakteri dalam susu, teknologi HPEF ini
masih menggunakan tegangan yang sangat tinggi yaitu dalam skala kiloVolt.
Penggunaan tegangan tinggi ini memang efektif dalam menginaktivasi mikroba
pada susu, namun penggunaan metode HPEF ini membutuhkan energi yang
sangat besar. Metode HPEF ini belum berkembang dalam dunia industri
pengolahan susu. Hal ini disebabkan karena penggunaan energi listrik yang besar
dan biaya investasi awal relatif tinggi berkisar dari $450000-$2000000 (Humberto
2007). Melihat kondisi diatas, perlu dilakukan penelitian lebih lanjut tentang
penerapan medan listrik bertegangan rendah dalam proses inaktivasi mikroba susu
sapi. Penerapan medan listrik bertegangan rendah dalam mekanisme inaktivasi
mikroba pada susu sapi ini merujuk teknologi alat electro capacitive cancer
treatment (ECCT) yang ditemukan oleh Warsito (2007). Alat ini menggunakan
sumber listrik bertegangan rendah dengan penggunaan frekuensi medium. Basset
(1985) mengatakan pada frekuensi rendah (dibawah 1 kHz) medan listrik dari arus
bolak balik dapat meransang pertumbuhan tulang sedangkan pada frekuensi
medium efek stimulasi berkurang dan pada frekuensi tinggi (diatas 1 MHz) akan
mengakibatkan panas. Medan listrik yang dihasilkan dari arus bolak balik pada

2

frekuensi medium tidak menimbulkan efek fisiologi namun memiliki efek
menghambat dan menghancurkan pembelahan sel.
Selain untuk menginaktivasi bakteri penerapan sinyal listrik AC juga
dilakukan untuk mengkaji bagaimana perubahan sifat listrik susu setelah
perlakuan medan listrik dengan sebelum perlakuan. Pengukuran karakteristik
kelistrikan dari bahan memberikan peluang teknik yang sederhana, biaya rendah,
dan pengujian kualitas produk yang cepat untuk buah pisang (Soltani et al. 2011).
Parameter listrik memiliki respon yang signifikan terhadap keasaman, kekerasan,
dan indeks TTS / kosentrasi ion hydrogen pada buah jeruk keprok garut (Juansah
2012). Pengukuran karakteristik kelistrikan dari susu sapi diharapkan berkorelasi
dengan parameter kualitas susu, sehingga kedepannya dapat ditemukan parameter
baru penentuan kualitas susu sapi dari sifat listrik.

Perumusan Masalah
1.

2.
3.

Bagaimana pengaruh variasi medan listrik (10 V/mm dan 25 V/mm),
frekuensi (100, 300, dan 500 kHZ), dan waktu perlakuan 1 jam, 3 jam dan 5
jam pada tingkat inaktivasi bakteri dalam susu sapi segar?
Bagaimana perubahan kadar protein, kadar lemak, dan pH susu sapi segar
setelah perlakuan medan listrik?
Bagaimana sifat listrik susu sapi segar setelah perlakuan medan listrik?

Tujuan Penelitian
1.
2.
3.

Mengkaji efektivitas penerapan medan listrik dengan frekuensi menengah
dalam proses inaktivasi bakteri dalam susu sapi segar.
Mengkaji pengaruh medan listrik terhadap kadar protein, kadar lemak, dan
pH susu sapi segar.
Mengkaji perubahan sifat listrik susu sapi segar setelah diberi perlakuan
medan listrik.

Manfaat Penelitian
1.
2.
3.

Mengetahui tingkat inaktivasi bakteri dalam susu sapi segar akibat pengaruh
medan listrik bertegangan rendah dengan penerapan frekuensi menengah.
Mengetahui pengaruh medan listrik terhadap perubahan sifat listrik dan
parameter kualitas susu sapi segar.
Memberikan informasi untuk pengembangan proses pengolahan susu sapi
secara non thermal.
Ruang Lingkup Penelitian

Penelitian ini melingkupi kajian interaksi medan listrik bertegangan rendah
dengan frekuensi medium pada susu sapi segar, serta pengaruhnya terhadap
kualitas susu dan karakteristik kelistrikan susu.

3

2 TINJAUAN PUSTAKA
Kualitas Susu Sapi Segar
Susu segar merupakan cairan yang berasal dari ambing sapi sehat dan
bersih, yang diperoleh dengan cara pemerahan yang benar, yang kandungan
alaminya tidak dikurangi atau ditambah sesuatu apapun dan belum mendapat
perlakuan apapun kecuali pendinginan (SNI 3141.1. 2011). Susu memiliki
komposisi dan nutrisi yang ideal, sehingga susu merupakan medium yang baik untuk
pertumbuhan mikroorganisme. Penanganan susu menentukan jenis mikroorganisme
yang terbawa, sedangkan suhu penyimpanan menentukan kecepatan
perkembangbiakan mikroorganisme (Buckle et al. 2009).
Tabel 1 Syarat mutu susu sapi segar
No Karakteristik
a.
Berat jenis (pada suhu 27.5°C) minimum
b.
Kadar Lemak Minimum
c.
Kadar bahan kering tanpa lemak minimum
d.
Kadar protein minimum
e.
Warna, bau, rasa, kekentalan
f.
g.
h.
i.

Derajat asam
pH
Uji alkohol (70 %) v/v
Cemaran mikroba maksimum :
1. Total Plate Count
2. Staphylococcus aureus
3. Enterobacteriaceae
j.
Jumlah sel somatis maksimum
k.
Residu antibiotika (Golongan Penisilin,
Tetrasiklin, Aminoglikosida, Makrolida)
l.
Uji pemalsuan
m. Titik beku
n.
Uji peroksidase
o.
Cemaran logam berat maksimum :
1. Timbal (Pb)
2. Merkuri (Hg)
3. Arsen (As)
Sumber: SNI 3141.1.2011

Satuan
g/ml
%
%
%
SH
cfu/ml
cfu/ml
cfu/ml
Sel /ml
-

Syarat
1.0270
3.0
7.8
2.8
Tidak ada
perubahan
6.0-7.5
6.3-6.8
Negatif
1x
1x
1x
4x

°C
-

Negatif
Negatif
0.520-0.560
Positif

μg/ml
μg/ml
μg/ml

0.02
0.03
0.1

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). Secara umum, syarat
mutu susu segar dapat dilihat pada Tabel 1. 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 (Hariono 2012).

4

Struktur Sel Bakteri

Gambar 1 Struktur sel bakteri (Campbell 2002)
Ukuran bakteri sangat kecil berkisar antara 0.5-1.0 μm dan diameternya
berkisar 2.0-5.0 μm (Srivastava 2003). Bakteri adalah sel prokariotik yang
berbeda dari manusia yang memiliki sel eukariotik. Bakteri tidak mempunyai
organela bermembran seperti membran inti sel (nukleus), mitokondria, badan
golgi, retikulum endoplasma. Dalam Purwoko (2009) meskipun bakteri tidak
mempunyai organela bermembran aktivitas metabolisme prokariota mengalami
kompartemenisasi yang merupakan pengelompokan senyawa-senyawa dalam
suatu unit fungsional, sehingga menghasilkan kinerja metabolisme yang efisien
dan tidak overlapping. Kompartemenisasi terjadi pada enzim-enzim rantai
membran sel, sehingga arus elektron dapat terarah dan cepat sampai dari donor ke
akseptor elektron.
Gambar 1 menunjukkan bahwa bakteri terdiri dari flagela sebagai alat gerak,
pili untuk pertukaran genetik, kapsul untuk perlekatan sel ke sel lainnya dan
proteksi terhadap fagositosis, dinding sel untuk menahan tekanan air yang
menekan membran sel, sedangkan membran sel berperan sebagai aktivitas
transportasi solut, tranfer elektron dari respirasi dan fotosintetik, penghasil gradien
kimia, sintesis ATP, biosintesis lipid sel, sekresi protein sinyal dan respon
terhadap lingkungan, dan yang terakhir sitoplasma yang didefinisikan segala
sesuatu yang terbungkus membran sel(Purwoko, 2009).

Mekanisme Inaktivasi Bakteri dengan Metode HPEF
Metode penginaktivasian mikroba oleh PEF ini menggunakan dua metode.
Metode pertama yaitu electrical breakdown yaitu perusakan membran sel akibat
efek tegangan listrik. Mekanisme penginaktivasian mikroba pada makanan dengan
elecktrical breakdown ini dapat dilihat pada Gambar 2. Dimana ketika membran
sel mendapat kejutan listrik akan terjadi polarisasi ion-ion dalam membran yang
mengakibatkan penekanan pada membran sehingga membran menipis. Akibat dari
penekanan ini akan terbentuk pori pada membran. Pembentukan pori pada
membran ini membuat metabolisme dari sel terganggu sehingga sel tersebut
menjadi inaktif (Barbosa-Cánovas et al. 1999).

5

Gambar 2 Diagram Perusakan Membran Sel (a) Membran sel dengan tegangan
listrik (b) Kompresi membran sel (c) Pembentukan pori-pori (d)
Pembentukan pori yang lebih besar. Barbosa-Cánovas (1999)
Metode yang kedua adalah elektroporasi. Proses elektroporasi merupakan
penerapan listrik bertegangan tinggi. Dimana penerapan listrik bertegangan tinggi
ini akan merusak lapisan lipid dan protein dari membran sel dan akhirnya
kandungan plasma dari membran sel menjadi permeable terhadap molekul kecil.
Hal ini menyebabkan membran sel membengkak dan terjadi pembentukan pori.
Adanya pori pada membran sel akan memudahkan materi intraseluler masuk
kedalam membran sel, dan membran sel akan pecah (Barbosa-Cánovas et al
1999). Prinsip dari elektroporasi ini dapat dilihat pada Gambar 3.
Menurut Sitzmann (1990), kematian spora dengan perlakuan pengaliran
listrik dibatasi oleh kekuatan listrik yang dihasilkan, lama kejutan, jumlah kejutan
yang diterapkan dan ukuran sel. Sedangkan menurut Sakuaruchi dan Kondo di
dalam Gould (1995), pengaliran listrik dengan tegangan tinggi dalam waktu lama
memberikan pengaruh yang lebih besar dalam menurunkan jumlah spora yang
terkandung dalam media.

Gambar 3 Proses elektroporasi membran sel. Barbosa-Cánovas et al(1999)

6

Mekanisme Inaktivasi Bakteri dengan Medan Listrik

Gambar 4 (a) Sel diam (b) Sel yang akan membelah. Palti (2007)
Medan listrik yang dihasilkan dari arus bolak balik pada frekuensi
menengah (100-300 KHz) tidak menimbulkan efek biologis dan memiliki efek
menghambat dan menghancurkan pembelahan sel (palti 2007). Medan listrik
hanya berpengaruh pada sel yang sedang mengalami pembelahan. Pada saat sel
sedang membelah, sel menjadi sangat sensitif sehingga medan listrik eksternal
yang diberikan akan menggangu proses pembelahan sel dan sel anakan pun
hancur sebelum proses pembelahan selesai. Pada sel yang diam medan listrik
ekternal tidak mampu mempengaruhi medan listrik internal yang berada dalam sel.
Hal ini disebabkan karena pada sel yang diam, membran sel yang bertindak
sebagai kapasitor dengan impedansi yang tinggi pada frekuensi yang digunakan,
sehingga medan listrik eksternal tidak dapat mempenetrasi membran sel (Palti
2004).
Adapun ilustrasi efek medan listrik eksternal pada sel yang diam dan sel
yang aktif membelah dapat dilihat pada Gambar 4. Medan listrik terbesar terdapat
pada ujung antara dua sel anakan yang akan terpisah (Gambar 4.b). Hal ini
mengakibatkan turbulin dimer yang berfungsi untuk menarik kromatid menuju ke
kutub pembelahan bergerak ke arah medan listrik yang lebih besar. Sehingga
turbulin dimer tidak dapat melaksanakan fungsinya dengan baik yang
mengakibatkan hancurnya pembelahan sel.
Perkembangan Penelitian PEF

Dunn dan Pearlman (1987) melakukan percobaan pada susu yang
diinokulasi Salmonella dan dikenai listrik tegangan tinggi 36.7 kV/cm dengan
jumlah kejutan 40 pulsa selama 25 menit. Setelah susu disimpan 8 hari pada suhu
7-9 °C tidak terdapat Salmonella. Susu yang tidak dipasteurisasi jumlah total
mikroba meningkat menjadi
cfu/ml dan susu yang dipasteurisasi mempunyai
cfu/ml. Hal ini berarti mampu mengurangi jumlah total
jumlah mikroba 4 x
mikroba sebesat 5 log siklus. Hasil penelitian pada susu yang diinokulasi bakteri
E. coli menunjukkan adanya sedikit perubahan flavor susu tetapi tidak mengalami
perubahan kualitas fisik dan kimia. Pada susu yang dibuat mentega bakteri E. coli
berkurang 3 log siklus (Dunn 1996).

7

Pothakamury et al. (1995) dalam Barbosa-Cánovas et al. (1999),
melaporkan bahwa inaktivasi Escherichia coli (ATCC 11229) pada SMUF
(Simulated Milk Ultraviolet) mencapai penurunan sebesar 4-5 log setelah diberi
perlakuan 60 pulsa dan 16 kV/cm di dalam ruang proses dengan volume sebesar
0.1 ml. Aplikasi pulsa sebesar 20 pulsa pada tegangan 25 kV/cm dan suhu 25 °C
oleh Zhang et al. (1995) dalam Barbosa-Cánovas et al. (1999) diperoleh hasil
penurunan sebesar 3 log siklus dengan volume ruang proses 25 ml. Medan listrik
yang semakin tinggi, dibutuhkan pulsa yang lebih sedikit untuk mencapai tingkat
inaktivasi yang sama. Fernandez- Molina et al. (1999) melaporkan susu segar
yang dipasteurisasi dengan medan pulsa listrik tegangan tinggi sebesar 30 kV/cm,
30 pulsa, lebar pulsa 2 μs dan suhu proses tidak lebih dari 28 °C mempunyai masa
simpan 22 hari dengan kandungan total mikroba 3.6 x 10 cfu/ml dan coliform
negatif.
Sobrino-López et al. (2006) melakukan percobaan terhadap susu utuh dan
susu skim yang diinokulasi dengan Staphylococcus aureus. Inaktivasi maksimum
sebesar 4.5 log siklus dicapai dengan menggunakan 150 pulsa, waktu 8 μs dan
tegangan 35 kV/cm. Variabel jumlah pulsa, lebar pulsa, intensitas medan listrik
secara signifikan mempengaruhi jumlah populasi bakteri Staphylococcus aureus
yang terinaktivasi, namun kandungan lemak dalam susu tidak terpengaruh.
Inaktivasi TPC sebesar 0.33 log cfu/ml/jam pada suhu ruang (24-28 °C) dan
0.11 log cfu/ml dalam satu jam pada suhu dingin (4-8 °C) diperoleh dari aplikasi
tegangan listrik 0.28 kV/mm, jarak antar elektroda 3 mm dan lebar pulsa 40 μs
(Stefani 2009). Penghambatan Salmonella Typhimurium dalam susu kambing
sebesar 0,61 log siklus diperoleh dengan HPEF frekuensi 15 Hz selama 120
menit, kuat arus 0.11 A, kuat medan listrik 31.67 kV dan jarak antar elektroda 3
mm (Rostini 2010). Suheri (2012) melaporkan efektivitas aplikasi kombinasi
ultraviolet dan High Pulsed Electric Field dalam mereduksi bakteri
Staphylococcus aureus dan Escherichia coli sebesar 7.41%. Perlakuan kombinasi
ultraviolet dan High Pulsed Electric Field dilakukan pada susu kambing dengan
taraf perlakuan frekuensi 10 Hz, 15 Hz, atau 20 Hz dan spesifikasi dosis UV yang
digunakan 2.27 kGy, sedangkan perangkat HPEF memiliki kuat medan listrik
31.67 kV/cm, kuat arus 0.11 A, dan jarak antar elektroda 3 mm.
Perkembangan penerapan HPEF pada susu sapi terbukti mampu
menurunkan jumlah bakteri secara signifikan. Namun penggunaan tegangan tinggi
dalam pastuerisasi susu sapi tentunya akan menimbulkan biaya pengolahan yang
cukup mahal. Untuk itu pada penelitian ini akan diterapkan medan listrik
bertegangan rendah dengan penggunaan frekuensi medium dalam menginaktivasi
bakteri susu sapi segar. Medan listrik yang digunakan sebesar 10 V/mm dan 25
V/mm, sedangkan frekuensi yang digunakan sebesar 100 kHz, 300 kHz, dan 500
kHz.

Spektroskopi Listrik Bahan
Spektroskopi listrik merupakan tinjauan spektrum (frekuensi) dari besaran besaran listrik yang terkait dengan bahan. Hal ini terkait dengan frekuensi sinyal
eksternal yang diberikan pada bahan (Wu et al. 2008) dan kemampuan tanggapan
dari bahan terhadap kondisi tersebut (Vozáry dan Benkő 2010). Besaran-besaran

8

listrik yang terkait dengan bahan ialah resistansi, kapasitansi, reaktansi,
impedansi, induktansi, dielectric displacement, konduktansi, sudut fasa, dan
lainnya.
Resistivitas merupakan kemampuan suatu bahan untuk menghambat arus
listrik. Secara makroskopik nilai hambatan bahan dipengaruhi oleh geometri
bahan seperti luas (A) dan panjang (L) (Tipler 1991). Karakteristik lain dari sifat
listrik yang menunjukkan kebalikan dari sifat resistivitas bahan adalah
konduktivitas listrik. Konduktivitas listrik merupakan ukuran kemampuan suatu
bahan untuk menghantarkan arus listrik. Konduktivitas listrik ditentukan oleh
beberapa faktor yaitu konsentrasi atau jumlah ion, mobilitas ion, serta suhu. Semakin
tinggi konsentrasi atau jumlah ion maka konduktivitas listrik semakin tinggi.
Hubungan ini terus berlaku hingga larutan menjadi jenuh. Suhu yang tinggi
mengakibatkan viskositas air menurun dan ion-ion dalam air bergerak cepat yang
menyebabkan kenaikan konduktivitas listrik (Hendayana et al. 1995). Banach et al.
(2012) melaporkan bahwa penambahan air pada susu mengakibatkan menurunnya
admitansi dan konduktansi listrik, serta menyebabkan peningkatan impedansi dan
resistansi.
Kapasitansi menggambarkan kemampuan kapasitor untuk menyimpan energi
dan muatan listrik. Kehadiran bahan dielektrik dalam kapasitor menyebabkan
peningkatan nilai kapasitansi. Sifat kapasitif atau sifat dielektrik bahan menunjukkan
tingkat kemampuan polaritas dari molekul dalam bahan ketika diberikan beda
potensial dari luar (Juansah 2013). Dalam aplikasinya, pengukuran nilai kapasitansi
bisa dikorelasikan dengan pengukuran kadar air bahan, kelembaban (Figura dan
Teixeira 2007). Komarov et al. (2005) melaporkan bahwa kadar air yang lebih tinggi
pada makanan akan menyebabkan tingginya konstanta dielektrik dan loss faktor.
Impedansi listrik bertindak sebagai hambatan total bagi aliran muatan listrik
atau arus bolak-balik. Besaran impedansi listrik pada sirkuit dipengaruhi oleh
resistansi, frekuensi dan reaktansi. Juansah (2013) melaporkan bahwa karakteristik
sifat listrik terkait frekuensi pada Jeruk Keprok Garut menunjukan bahwa impedansi
listrik, resistansi, reaktansi, kapasitansi, induktansi per berat, per volume, dan per
jarak elektroda menunjukan fenomena yang mirip yaitu mengalami penurunan ketika
frekuensi ditingkatkan.
Bila suatu bahan dielektrik dikenai suatu medan listrik, maka elektronelektron akan mengalami gaya yang arahnya berlawanan dengan arah medan E.
Medan listrik merupakan suatu beban yang dapat menekan bahan dielektrik
sehingga dapat merubah sifat dielektrik menjadi sifat konduktor. Hal ini dapat
terjadi apabila medan listrik melebihi batas kritis ketahanan suatu bahan
dielektrik yang mengakibatkan muatan-muatan didalam bahan dielektrik terjadi
proses ionisasi berantai yang akhirnya dapat mengakibatkan adanya aliran listrik,
breakdown (Tarigan, 2009). Meskipun tidak ada migrasi muatan ketika suatu
bahan dielektrik (isolator) ditempatkan didalam medan listrik, namun umumnya
terjadi sedikit pergeseran muatan positif dan muatan negatif atau terpolarisasi
pada atom atau molekul. Akan tetapi umumnya dengan menghilangkan pengaruh
medan listrik ekternal maka atom atau molekul akan kembali ke keadaan
normalnya.

9

3

METODE

Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian ini dilakukan di laboratorium Biofisika Membran, Departemen
Fisika, FMIPA, IPB, laboratorium Uji Kualitas Susu, dan laboratorium
Mikrobiologi Departemen Ilmu Produksi dan Teknologi Perternakan, Fakultas
Peternakan IPB dari bulan Februari 2014 sampai Februari 2015.

Bahan
Bahan-bahan yang dibutuhkan dalam penelitian ini adalah susu sapi segar,
media Plate Count Agar (PCA), media Buffer Pepton Water (BPW), media
Natrium Agar (NA), media Eosin Methylen Blue Agar (EMBA), media Beird
Park Agar (BPA), telurit, kuning telur (egg yolk), NaCl fisilogis 0.85%, kristal
, alkohol 70%, alkohol 95%, spirtus,
violet, iodium gram, lugol, safranin,
aquades, alumunium foil, plastik wrap, plastik HDPE, dan kapas.

Alat
Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah seperangkat alat
pembangkit medan listrik dan LCR meter (3532-50 LCR HiTESTER, Hioki,
Tokyo, Jepang). Chamber yang digunakan dalam perlakuan medan listrik
terhadap susu sapi ini mempunyai panjang 15 cm, tinggi 10 cm, dan jarak antar
elektroda 5 mm dengan bahan stainless steel ST 304. Dimensi chamber untuk
pengukuran karakteristik sifat listrik dari susu sapi mempunyai panjang 4 cm,
lebar 0,5 cm dan tinggi 4 cm. Sedangkan Alat pendukung lainnya adalah pH
meter, labu separating funnel, vortex, mikroskop, inkubator, tabung ulir, tabung
reaksi, botol schott, termometer, pipet tetes, labu erlenmeyer, gelas piala, pipet
volumetrik, pipet mikro, penangas listrik (water bath), autoclave, bunsen, cawan
petri, lemari es, tip, stick hockey, hot plate, hitter, oven, kaca objek, jarum ose,
sentrifuge, tabung eppendorf, dan botol pengemas.

Metode Penelitian
Perlakuan Medan Listrik
Perlakuan medan listrik dilakukan dengan menghubungkan generator
penghasil medan listrik ke chamber yang telah berisi susu sapi segar. Medan
listrik yang digunakan adalah 10 V/mm dan 25 V/mm dengan variasi frekuensi
yang digunakan adalah 100, 300, 500 kHz. Lama perlakuan medan listrik
dilakukan selama 1 jam, 3 jam, dan 5 jam. Adapun desain pemaparan medan listik
pada susu sapi dapat dilihat pada Gambar 5.

10

Gambar 5 Skema pemaparan medan listrik pada susu sapi segar.
Uji Sifat Listrik Susu Sapi
Pengukuran karakteristik sifat listrik susu sapi dilakukan dengan
mengunakan alat LCR meter (3532-50 HiTESTER, Hioki, Tokyo, Jepang).
Parameter yang akan terukur dalam alat ini adalah Impedanzi (Z), Kapasitansi (C),
Resistansi (R), Induktansi (L), Reaktansi (X), Sudut fase ( ), Konduktansi (G),
fase ( ), Resistansi Polarisasi (Rp), Resistansi Larutan ( ). Metode pengukuran
sifat listrik dari susu sapi ini dilakukan ketika susu sapi masih segar dan susu sapi
yang telah diberi perlakuan medan listrik. Setiap pengukuran parameter listrik
pada susu sapi digunakan teknik penyimpanan data dengan intruksi average 4
times yang terdapat pada alat LCR, yang artinya pengukuran setiap parameter
diulangi sebanyak 4 kali.
Sistem pengukuran dilakukan dengan menempatkan susu sapi yang telah
dimasukkan dalam chamber diantara dua plat elektroda, sehingga susu sapi ini
bersifat sebagai bahan dielektrik. Dimensi chamber dan susunan elektrode yang
digunakan dalam pengukuran ini berukuran (4 x 0.5 x 4) cm. Skema pengukuran
sifat listrik dari susu sapi bisa dilihat pada Gambar 6.

Gambar 6 Skema pengukuran sifat listrik susu sapi dengan LCR meter.
Uji Parameter Kualitas Susu Sapi
Uji parameter kualitas susu sapi meliputi nilai pH, kadar protein, kadar
lemak, dan jumlah bakteri (TPC). Nilai pH yang diamati adalah nilai pH susu sapi
segar sebelum dan setelah mendapat perlakuan medan listrik. Kalibrasi pH meter
dilakukan terlebih dahulu dengan buffer pH 4 dan 7. Pengukuran dilakukan
dengan cara pencelupan elektroda pH meter ke dalam sampel susu sapi dan skala
dibaca setelah angka yang ditampilkan stabil. Kadar protein susu sapi diukur

11

dengan menggunakan metode Titrasi Formol, dan kadar lemak diukur dengan
menggunakan metode Gerber.
Perhitungan jumlah total bakteri pada susu sapi segar dilakukan dengan
mengambil 1 ml sampel susu segar kemudian dimasukkan ke dalam tabung reaksi
berisi 9 ml Buffered Peptone Water (BPW) sebagai pengenceran sepersepuluh (P1). Pengenceran desimal selanjutnya dilakukan dengan memipet sebanyak 1 ml
dari tabung P-1 untuk diencerkan lagi ke dalam 9 ml BPW sehingga didapatkan
pengenceran seperseratus (P-2). Pengenceran yang sama terus dilakukan hingga
diperoleh P-7. Pemupukan dilakukan terhadap pengenceran P-5, P-6, dan P-7
secara duplo dengan cara dipipetkan sebanyak masing-masing 1 ml ke dalam
cawan petri steril dan dipupukkan dengan media Plate Count Agar (PCA) steril
dengan suhu sekitar 37-40 °C sebanyak 12-15 ml. Campuran tersebut
dihomogenkan dengan cara cawan petri digerakkan membentuk angka delapan
sebanyak enam kali. Setelah agar mengeras, cawan petri diletakkan dalam
inkubator dengan posisi terbalik pada suhu 37±1 °C selama 24 jam. Koloni
mikroba yang terbentuk dihitung berdasarkan Standard Plate Count (SPC)(SNI
01-3141-1998).
Rancangan dan Analisis Data
Rancangan percobaan yang digunakan pada penelitian ini adalah percobaan
faktorial dua faktor dengan dasar Rancangan Acak Kelompok (RAK). Persamaan
faktorial dua faktor dengan dasar RAK dapat dilihat pada persamaan (1). Faktor
yang mempengaruhi percobaan adalah faktor medan listrik dan faktor frekuensi.
Sedangkan untuk lama perlakuan medan listrik dijadikan pengaruh kelompok.
Masing-masing perlakuan diulang sebanyak dua kali, sehingga terdapat 36 petak
percobaan. Analisis data menggunakan metode analisis data ragam (Anova)
dengan program SAS 9.1.
Yi j k = μ + αi + βj + (αβ)ij + кk + εi j k

(1)

dimana :
Yi j k
= Hasil pengamatan faktor A taraf ke i, faktor B taraf ke j kelompok ke k
Μ
= Nilai tengah umum
αi
= Pengaruh faktor A pada taraf ke i
βj
= Pengaruh faktor B pada taraf ke j
(αβ)ij = Pengaruh interaksi AB pada taraf ke i, dan taraf ke j
кk
= Pengaruh kelompok ke k
εi j k
= pengaruh acak pada taraf ke i, taraf ke j, interaksi AB ke i dan ke j
Pengukuran sifat listrik, nilai pH, kadar protein, dan kadar lemak dilakukan
sebelum dan sesudah perlakuan medan listrik. Data sifat listrik yang diperoleh
diolah dengan menggunakan program excell. Analisis data untuk nilai pH, kadar
protein dan kadar lemak dilakukan dengan membandingkan nilai pH, kadar
protein, kadar lemak sebelum perlakuan dengan setelah perlakuan medan listrik.
Sedangkan untuk sifat listrik analisis datanya dilakukan dengan membandingkan
grafik sebelum perlakuan dengan setelah perlakuan medan listrik. Untuk diagram
alir penelitian dapat dilihat pada lampiran 1.

12

4

HASIL DAN PEMBAHASAN

Efektivitas Penerapan Medan Listrik terhadap Laju Inaktivasi Bakteri
Laju inaktivasi bakteri diperoleh dengan membandingkan hasil perlakuan
medan listrik pada susu sapi dengan susu sapi segar yang disimpan dalam suhu
ruang. Hasil analisis ragam perlakuan medan listrik terhadap laju inaktivasi
bakteri susu sapi ditunjukkan pada Tabel 3. Berdasarkan hasil analisis ragam,
faktor medan listrik dan faktor interaksi antara medan listrik dengan frekuensi
tidak berpengaruh nyata terhadap laju inaktivasi bakteri pada taraf 0.05, akan
tetapi berpengaruh secara nyata pada taraf
. Hal ini kemungkinan disebabkan
keragaman data percobaan yang sangat besar.
Hasil pengujian menunjukkan bahwa dari tiga taraf waktu yang dicobakan
ternyata memberikan respon yang berbeda nyata terhadap laju inaktivasi bakteri
susu sapi. Penelusuran lebih lanjut terhadap data pada Tabel 4 menunjukkan
bahwa variasi waktu 1 jam memberikan respon laju inaktivasi rata-rata sekitar
0.93 log cfu/ml jam. Hal ini lebih tinggi dibandingkan pada variasi waktu 3 dan 5
jam. Sedangkan penerapan medan listrik dengan taraf 10 V/mm memberikan
respon laju inaktivasi rata-rata lebih tinggi dibandingkan medan listrik bertaraf 25
V/mm. Peningakatan frekuensi 100-500 kHz tidak berkorelasi terhadap
peningkatan laju inaktivasi bakteri seperti yang terlihat pada Tabel 4. Dari tiga
taraf frekuensi yang dicobakan, frekuensi 300 kHz memberikan laju inaktivasi
bakteri rata-rata 0.6161 log cfu/ml jam. Laju inaktivasi ini lebih tinggi
dibandingkan pada frekuensi 100 kHz dan 500 kHz.
Tabel 2 Hasil analisis ragam laju inaktivasi bakteri susu sapi terhadap faktor
frekuensi, medan listrik, dan variasi waktu
Sumber
Keragaman
Frekuensi (F)
Medan listrik (M)
Blok (T)
Interaksi (FM)
Galat
Total
Ket: **sangat nyata pada

DB

JK

KT

2
1
2
2
10
17

0.0437
0.2049
2.0020
0.3078
3.0141

0.0218
0.2049
1.0010
0.1539
0.1773

= 0.05 dan *nyata pada

Pr > F
0.480
4.500*
21.98**
3.380*

0.6325
0.0599
0.0002
0.0757

= 0.1

Penerapan tegangan rendah dengan frekuensi medium berhasil menghambat
pertumbuhan bakteri. Namun jika dibandingkan dengan hasil penelitian SobrinoLopez (2006) yang melaporkan medan listrik 35 kV/cm, 150 pulsa mengurangi
4,5 log siklus, laju inaktivasi bakteri yang didapatkan belum memenuhi syarat
untuk proses pasteurisasi susu sapi. Hal ini disebabkan karena pada frekuensi
medium, medan listrik arus bolak balik memiliki efek menghambat dan
menghancurkan pembelahan sel (Palti 2004). Jika dilihat dari data percobaan laju
rata-rata inaktivasi tetinggi diperoleh pada taraf medan listrik 10 v/mm, frekuensi
300 kHz, dan perlakuan satu jam. Taraf ini memberikan peluang untuk diteliti

13

lebih lanjut dalam meningkatkan laju inaktivasi bakteri pada susu sapi tanpa
adanya isolator dalam chamber perlakuan.
Tabel 3 Laju inaktivasi rata-rata terhadap faktor frekuensi, medan listrik, dan lama
pemaparan
Faktor

nilai

frekuensi
(kHz)

100
300
500

Laju rata-rata inaktivasi bakteri
(Log cfu / ml jam)
0.2952
0.6161
0.4644

Medan listrik
)
(V

10
25

0.4686
0.4339

Waktu pemaparan
(Jam)

1
3
5

0.9310
0.2350
0.1880

Pengaruh Penerapan medan listrik terhadap kualitas susu sapi segar
Tabel 4 Efek Perlakuan medan listrik (25 V/mm, 300 kHz) terhadap parameter
kualitas susu sapi
Parameter
kualitas

Waktu
(Jam)

Tanpa perlakuan
(Suhu Ruang)

Setelah Perlakuan
medan listrik

Perubahan
Parameter
kualitas (%)

Jumlah Bakteri
(10^8 cfu /ml)

0
1
3
5

0.011±0.05
1.020±0.47
2.810±0.02
17.55±0.05

0.229±0.41
0.764±0.43
2.189±1.71

77.55
72.81
87.52

Kadar Keasaman
(pH)

0
1
3
5

6.57 ± 0.06
6.43 ± 0.11
6.20 ± 0.13
6.07 ± 0.18

6.47 ± 0.04
6.40 ± 0.07
6.27 ±0.16

0.62
3.23
3.39

Kadar Lemak
(%)

0
1
3
5

3.82 ± 0.18
3.73 ± 0.67
3.40 ± 0.40
3.13 ± 0.36

3.53 ± 0.04
3.27 ± 0.16
3.13 ± 0.16

5.36
3.82
0.00

Kadar Protein
(%)

0
1
3
5

3.43 ± 0.04
3.17 ± 0.08
3.06 ± 0.00
2.83 ± 0.08

3.23 ± 0.11
3.06 ± 0.00
2.83 ± 0.08

1.89
0.00
0.00

Tabel 4 menunjukkan efek medan listrik dengan frekuensi medium
berpengaruh pada kadar protein, kadar lemak, dan pH. Namun pengaruh yang
terjadi tidak signifikan. Perlakuan medan listrik 25 V/mm dengan frekuensi 300
kHz selama 1 jam menghambat pertumbuhan bakteri sebesar 77.55%. Persentase
penurunan jumlah bakteri pada perlakuan medan listrik ini cukup besar. Sehingga

14

20

6.5
Kadar keasaman (pH)

Jumlah Bakteri (10^9 cpu/ml)

bisa disimpulkan kalau perlakuan medan listrik yang dilakukan cukup efektif
untuk menghambat perumbuhan bakteri dalam susu sapi. Untuk persentase
perubahan nilai pH, perlakuan medan listrik meningkatkan nilai pH sebesar 0.62%
dari nilai pH susu yang disimpan pada suhu ruang. Hal ini menunjukkan bahwa
perlakuan medan lisrik yang diberikan bisa mempertahankan kadar keasaman dari
susu sapi. Efek perlakuan medan listrik menurunkan kadar lemak sebesar 5.36%,
dan menurunkan kadar protein sebesar 1.89%. Hal ini berarti penerapan medan
listrik dengan frekuensi menengah tidak merusak kadar lemak dan kadar protein
secara signifikan.

15
10
5

0

6.4
6.3
6.2
6.1
6
5.9
5.8

1

3
waktu (jam)

5

1

(a)

Kadar Lemak (gr)

Kadar Protein (gram)

3.2
3.1
3
2.9
2.8
2.7
2.6
3
Waktu (jam)

3

(b)

3.3

1

2
Waktu (Jam)

5

3.8
3.7
3.6
3.5
3.4
3.3
3.2
3.1
3
2.9
2.8
1

3
Waktu (jam)

5

(c)
(d)
Gambar 16 Pengaruh waktu perlakuan medan listrik terhadap kualitas susu sapi
segar (a) Jumlah Bakteri, (b) kadar keasaman (c) kadar Protein (d)
Kadar Lemak. Tanpa perlakuan medan listrik (■), setelah perlakuan
medan listrik (□)
Pengaruh perlakuan medan listrik terhadap jumlah bakteri dalam susu sapi
dapat dilihat pada Gambar 16a. Jumlah bakteri dalam susu sapi segar tanpa
perlakuan medan listrik meningkat secara signifikan setelah dibiarkan selama 5
jam. Adanya perlakuan medan listrik yang diberikan mampu mengurangi jumlah
bakteri dalam susu sapi segar, meskipun perlakuan medan listrik dari 1 jam, 3 jam,
dan 5 jam tetap ada kenaikan jumlah bakteri dalam susu sapi. Jika dibandingkan

15

dengan kualitas susu pasteurisasi pada SNI, perlakuan medan listrik yang
diberikan belum memenuhi syarat untuk dikosumsi.
Perlakuan medan listrik yang diberikan mampu mempertahankan nilai pH
dari susu jika dibandingkan dengan susu sapi segar yang disimpan dalam suhu
ruang tanpa perlakuan medan listrik (Gambar 16.b). Kualitas susu sapi segar
setelah perlakuan medan listrik jika dilihat dari nilai pH telah memenuhi syarat
yang ditetap kan oleh SNI. Nilai pH yang didapatkan berkisar dari 6.27-6.47.
kadar protein dan kadar lemak (Gambar 16.c dan 16.d) susu sapi segar setelah
perlakuan dengan tanpa perlakuan medan listrik tidak menunjukkan perubahan
yang terlalu signifikan. Hal ini berarti perlakuan medan listrik mampu
mempertahankan kadar protein dan kadar lemak susu sapi segar.
Untuk melihat pengaruh perlakuan medan listrik pada parameter kualitas
susu (Jumlah Bakteri, pH, Kadar Protein, Kadar Lemak) maka dilakukan analisis
determinan pada susu sapi sebelum perlakuan dan setelah perlakuan medan listrik.
Korelasi jumlah bakteri sebelum treatment medan listrik terhadap variasi waktu (t)
berkorelasi secara exponensial. Hal ini dibuktikan dengan koefisien
determinannya 0,973 dan persamaan TPC=
. Sedangkan perubahan
kadar keasaman terhadap waktu berkorelasi secara linear dengan koefisien
determinannya R²= 0.986 dan persamaan pH = -0.156t + 6,689. Kadar keasaman
susu meningkat atau nilai pH menurun seiring bertambahnya waktu. Hal ini
disebabkan adanya proses produksi asam laktat oleh bakteri yang terdapat dalam
susu.
Korelasi kadar protein pada susu mempunyai hubungan yang linear terhadap
waktu dengan persamaan kadar protein= -0.182 t +3.388 dan koefisien
determinannya R²= 0.982. Korelasi kadar lemak menunjukan sifat yang linear
terhadap perubahan waktu ini dibuktikan dengan melihat koefisien determinannya
sebesar R²= 0.993 dan persamaannya kadar lemak = -0.142 t + 3.841.
Korelasi jumlah bakteri terhadap variasi waktu setelah dilakukan treatment
medan listrik menunjukkan fungsi yang linear. Hal ini dibuktikan dengan
koefisien determinannya sebesar 0.935 dengan persamaan TPC= 0.49t – 0.409.
Untuk kadar keasaman (pH), kadar protein dan kadar lemak juga menunjukkan
korelasi yang linear. koefisien determinan untuk nilai kadar keasaman adalah
0.970 dan Persamaan pH=-0.05t+ 6.53. Persamaan kadar protein Pro= -0.1t + 3.34
dengan koefisien determinannya 0.992. Koefisien determinannya kadar lemak
adalah 0.970 dan persamaannya Le = -0.1t + 3.6.

Efek penerapan medan listrik terhadap sifat listrik susu sapi
Parameter Konduktansi Listrik terhadap parameter kualitas susu sapi
Penerapan medan listrik eksternal pada susu sapi segar menimbulkan
perubahan pada nilai konduktansi listrik susu sapi segar. Gambar 17 menunjukkan
perubahan spektrum nilai konduktansi listrik susu sapi sebelum perlakuan dengan
setelah perlakuan medan listrik. Medan listrik yang diberikan sebesar 25 V/mm
dengan frekuensi perlakuan 300 kHz selama 1 jam, 3 jam, dan 5 jam. Nilai
konduktansi listrik susu meningkat setelah perlakuan. Pada waktu 1 jam (Gambar
17.a) dan 3 jam (Gambar 17.b) menunjukkan perubahan yang signifikan.

16

TP
SP

Konduktansi (Siemen)

0.3
0.25
0.2
0.15
0.1
0.05
0
1E+1

1E+2

1E+3

1E+4

1E+5

1E+6

Konduktasnsi (Siemen)

Perubahan ini terlihat pada rentangan frekuensi 1-10 kHz. Namun pada perlakuan
medan listrik selama 5 jam tidak terjadi perubahan yang cukup besar dari nilai
konduktansi sebelum perlakuan dengan sesudah perlakuan.
Adapun bentuk dari spektrum konduktansi listrik susu sapi meningkat
pada frekuensi pengukuran 0.1-5 kHz dan menurun pada frekuensi 5-100kHz.
Nilai konduktansi listrik menyatakan kemampuan gerak muatan dalam material.
Nilai konduktansi listrik bergantung pada jumlah ion dan elektron bebas dari
bahan. Elektron pada bahan konduktif lebih mudah untuk mengikuti perubahan
arus bolak balik ekternal. Dengan demikian peningkatan konduktansi listrik akan
mudah terjadi jika frekuensi meningkat (Juansah 2013). Hal ini terjadi juga pada
susu sapi, dimana nilai konduktansi listrik meningkat secara signifikan terhadap
peningkatan frekuensi. Fenomena ini menunjukkan bahwa susu sapi lebih bersifat
konduktif.
0.35

TP

0.3

SP

0.25
0.2
0.15
0.1
0.05
0
1E+1

Frekuensi (Hz)

1E+3

1E+5

Frekuensi (Hz)

(a)

(b)

Konduktansi (Siemen)

0.4

TP

0.35

SP

0.3
0.25
0.2
0.15
0.1
0.05
0

1E+1

1E+3
1E+5
Frekuensi (Hz)

(c)
Gambar 17 Efek frekuensi terhadap perubahan nilai Konduktansi listrik susu sapi
pada perlakuan waktu (a) 1 jam (b) 3 jam (c) 5 jam
Tabel 5 menunjukkan koefisien determinan tertinggi terdapat pada frekuensi
10 kHz, dimana koefisien determinan sebelum perlakuan adalah 0.916 dan setelah
perlakuan 0.974. Semakin banyak jumlah bakteri maka nilai konduktansi semakin

17

besar. Begitu juga dengan nilai kadar keasaman, semakin tinggi kadar keasaman
susu maka nilai konduktansi listriknya akan semakin meningkat. Hal ini
disebabkan karena adanya proses penguraian laktosa menjadi asam laktat oleh
bakteri. Semakin lama waktu maka jumlah bakteri dalam susu akan semakin
meningkat sehingga membuat susu menjadi semakin asam.
Semakin asam suatu larutan maka kosentrasi ion
dalam larutan akan
semakin meningkat, sehingga larutan akan bersifat asam dan konduktif. Hal ini
sesuai dengan hasil ekperimen nilai konduktansi listrik susu sapi terhadap jumlah
bakteri dan kadar keasaman. Korelasi kadar protein dan kadar lemak terhadap
nilai konduktansinya menunjukkan fungsi yang linear. Dimana penurunan kadar
protein dan kadar lemak akan meningkatkan nilai konduktansi listrik susu sapi.
Hal ini berarti nilai konduktansi listrik susu sapi berbanding terbalik dengan nilai
kadar protein dan kadar lemaknya.
Tabel 5 Persamaan korelasi parameter konduktansi terhadap parameter kualitas
susu sapi
Frekuensi
Hz
1E+03

5E+03

Persamaan Konduktansi (Siemen)
TP
SP
G=0.003TPC+0.178
G=0.012TPC+0.229
G=-0.169pH+1.253
G=-0.129pH+1.066
G=-0.172Pro+0.722
G=-0.067Pro+0.447
G=-0.095Le+0.529
G=-0.070Le+0.476

R²
TP
0.952
0.902
0.999
0.930

SP
0.758
0.826
0.886
0.992

G=0.008TPC+0.191
G=-0.422pH+2.879
G=-0.445Pro+1.597
G=-0.241Le+1.077

0.985
0.834
0.989
0.870

0.987
0.999
0.996
0.903

G=0.035TPC+0.256
G=-0.353pH+2.547
G=-0.178Pro+0.835
G=-0.167Le+0.849

TP

SP

0.946

0.866

0.919

0.971

G=0.007TPC+0.179
G=0.029TPC+0.234
0.987 0.970
G=-0.345pH+2.379
G=-0.293pH+2.139
0.827 0.992
0.916
0.974
G=-0.365Pro+1.334
G=-0.149Pro+0.718
0.987 0.999
G=-0.197Le+0.905
G=-0.142Le+0.737
0.863 0.936
Keterangan : Tanpa Perlakuan (TP), Perlakuan (SP), Jumlah Bakteri (TPC), Kadar Keasaman
(pH), Kadar Protein (Pro), Kadar Lemak (Le)
1E+04

Parameter Kapasitansi Listrik terhadap Parameter Kualitas Susu Sapi
Hasil pengukuran kapasitansi per kapasitansi maksimum pada susu sapi
segar dan susu sapi setelah perlakuan medan listrik diperlihatkan pada Gambar 18.
Secara keseluruhan hasilnya menunjukkan bahwa efek frekuensi cukup
berpengaruh terhadap nilai kapasitansi susu sapi. Peningkatan frekuensi listrik
yang diberikan menyebabkan penurunan nilai kapasitansinya. Penurunan yang
signifikan terlihat pada frekuensi 0.1-1 kHz. Parameter kapasitansi berkorelasi
dengan sifat dielektrik dan polaritas bahan. Besarnya polarisasi muatan pada
bahan akan sangat menentukan besarnya kapasitansi. Beberapa faktor yang sangat
mempengaruhi dielektrikum bahan adalah kondisi mikroskopis, mobilitas ion atau
elektron, polaritas listrik, momen dipol listrik, kandungan kimia, dielektrik, kadar
air, keasaman dan sifat internal lainnya (Juansah 2013).

18

Perlakuan medan listrik 10 v/mm dan 25 v/mm meningkatkan nilai
kapasitansi listrik susu sapi. Peningkatan terbesar terjadi ketika perlakuan medan
listrik selama 3 jam. Hal ini berarti perlakuan medan listrik 3 jam pada kapasitansi
listrik susu sapi memberikan pengaruh yang besar dalam perubahan konstanta
dielektriknya. Pada perlakuan medan listrik selama 5 jam, nilai kapasitansi listrik
susu sebelum perlakuan dan setelah perlakuan mempunyai nilai yang sama pada
frekuensi diatas 0.5 kHz.
1

TP

0.9

SP

0.8
0.7

0.7

0.6

0.6

0