Teknologi Pulsed Electric Field (PEF) untuk Memperpanjang Masa Simpan

Indonesia memiliki sumber daya alam yang bermacam-macam untuk dijadikan sebagai bahan baku proses produksi. Bahan baku yang diperoleh dari petani sayangnya memiliki masa simpan yang terbatas dan mudah rusak oleh bakteri pembusuk maupun enzim dalam bahan pangan itu sendiri. 

Penggunaan pengawet untuk memperpanjang masa simpan memberikan efek negatif bagi yang sering mengonsumsinya. 

Selain itu, penggunaan pemanasan untuk memperpanjang masa simpan, perlu dikontrol temperature agar tidak merusak kandungan bahan pangan seperti protein, vitamin dan antioksidan. 

Adanya teknologi penggunaan Pulsed Electric Field (PEF) merupakan sebuah langkah yang dapat menginaktivasi mikroba dan enzim, selain itu dapat mempertahankan kandungan bahan pangan mudah rusak karena pemanasan. Efektifitas pengaplikasian teknologi PEF pada bahan pangan bergantung pada pengaturan tegangan, frekuensi dan jenis bahan pangan. Oleh karena itu makalah ini membahas mengenai pengaplikasian PEF pada beberapa jenis bahan pangan.

Teknologi PEF ini menarik untuk dibahas karena teknologi ini menargetkan menginaktivasi mikroba dan enzim tanpa merusak kandungan yang terdapat pada bahan pangan tanpa merubah cita rasa dari pangan itu sendiri. 

Pengunaan teknologi PEF pada bahan pangan dipengaruhi oleh tegangan dan frekuensi yang diberikan. Sehingga kombinasi dari tegangan dan frekuensi berpengaruh terhadap kualitas pada bahan pangan. 

Selain itu, mengkombinasikan PEF dengan teknologi lain dapat dijadikan sebagai teknologi alternative untuk mendapatkan keamanan mikroba dan umur simpan yang sama atau lebih baik daripada teknologi sebelumnya. Selain untuk memperpanjang masa simpan, penerapan teknologi PEF dapat menjadi potensi untuk mengadakan produk makanan sehat. 

Teknologi Pulsed Electric Field (PEF) merupakan metode nontermal yang sering digunakan untuk pengawetan makanan, karena PEF berpotensi utnuk menginaktivasi mikroba tanpa mengubah cita rasa dan nutrisi yang terdapat dalam bahan pangan. PEF diproses berdasarkan pada aplikasi denyut pendek teganga tinggi (20-80 kV/cm) dengan waktu yang sangat singkat (kurang lebih 1 detik) pada makanan cair yang diposisikan diantara dua elektroda. Penurunan mikroorganisme dipengaruhi oleh waktu pasteurisasi, besar tegangan dan frekuensi (Barbosa et al., 1999).

Prinsip perlakuan PEF diantaranya sebagai sebuah tujuan eksternal yang meningkatkan efisiensi dari ekstraksi pelarut. Dengan meningkatkan difusi dan transfer massa berdasarkan fenomena yang disebut sebagai "elektroforasi" atau "elektropermeabilisasi". 

Ekstraksi dari metabolit sel vegetative memerlukan pelarut pada sel dan subskuen transfer massa dari metabolit ke dalam bubuk dari medium ekstraksi. Proses dari ekstraksi dapat diakselerasikan dengn memodifikasi property fisik dari sampel (contoh penggilingan, maserasi dan peeling) (Poojary et al., 2020).

Minuman tipe smoothie terbut dari jus dan buah segar dimana diperkenalkan pada tahun 1960 an dan muncul kembali pada tahun 2000 an sebagai bagian dari tren untuk mendukung sebagai promosi nutrisi sehat. Dalam beberapa tahun terakhir smoothies secara cepat popularitasnya meningkat (contoh pertumbuhan produk meningkat 2.93 kali dari 2002 ke 2007 berdasarkan pada pedangan makanan) dan berdasarkan konsumer setia yang berkembang (Riberio et al., 2010).

Penelitian Indriani et al.,(2017) memaparkan bahwa diantara penggunaan tegangan (20 kV, 30 kV dan 40 kV) dan frekeunsi PEF (20 kHz, 30 kHz, dan 40 kHz) menghasilkan perlakuan terbaik yakni 40 kV dengan frekuensi 40 kHz dengan parameter uji tidak berpengaruh nyata terhadap Toal Plate Count (TPC), total padatan terlarut, total gula, viskositas, dan warna sari tebu hijau (Indriani et al., 2017). 

Pemberian teknologi PEF dengan tegangan dan frekuensi memberikan efektivitas terhadap penurunan mikroba mencapai 87.48% pada sari tebu. Semakin tinggi tegangan yang diberikan menghasilkan efektivitas kematian mikroba yang semakin tinggi pula.

Teknologi PEF sering digunakan sebagai teknologi untuk memperpanjang masa simpan karena PEF dapat menginaktivasi mikroorganisme, spora dan enzim. Menginaktivasi mikroorganisme, spora, dan enzim pada beberapa produk pangan dapat dilihat pada tabel 3 berikut. Menginaktivasi produk jus apel dengan memperpanjang umur simpan 28 hari dan 21 hari untuk jus apel squeezed beku.

 Menikaktivasi mikroorganisme susu sehingga memperpanjang umur simpan hingga 2 minggu pada penyimpanan suhu 4oC. Pada susu skim mentah meningkatkan masa simpan hingga 22 hari dengan total aerobic plate count 3.6-log cfu/ml dan tidak ada koliform. 

Perlakuan teknologi PEF pada produk sup kacang hijau diperpanjang masa simpannya hingga 4 minggu dalam penyimpanan refrigerator. Juga teknologi PEF dapat menginaktivasi spora B. subtilis hingga 2 log cyle.

Tantangan selanjutnya untuk electro engineer ialah mengembangkan peralatan yang reliabel dalam generasi skala industry untuk medan pulsa listrik tinggi dan kuat. 

Menerjemahkan teknik parameter agar mudah dan efekti untuk sistem PEF dengan regulasi resmi tidak mudah. Tantangan yang ada ialah meningkatkan kapasitas perlakuan dengan sistem berkekuatan tinggi dengan mengoptimalkan keseluruhan desain sistem PEF dalam cahaya dari parameter proses kritikal. 

Menggantikan elektroda stainless steel yang umum dipakai menggunakan material lain atau memodifikasi sistem generator tegangan untuk mengurangi jumlah reaksi elektrokimia. 

Beberapa overview yang mungkin terjadi rekasi elektrokimia pada sebuah steel elektroda karena berbahaya untuk manusia. Pengaplikasian karbon elektroda mungkin menjadi solusi untuk mengatasi masalah ini. Dan aplikasi kejutan listrik atau switching system tanpa kebocoran arus untuk menghindari reaksi elektrokimia.

PEF berpotensi utnuk menginaktivasi mikroba tanpa mengubah cita rasa dan nutrisi yang terdapat dalam bahan pangan. Prinsip dasar dari PEF ialah pengaplikasian kejutan tegangan dari medan elektrik tinggi dengan durasi mikro detik dan intensitas dari 10-80 kV/cm. waktu proses dihitung dengan mengalikan angka tegangan dengan durasi tegangan efektif. 

Penggunaan hasil voltase tinggi dalam medan elektrik menyebabkan inaktivasi organisme. Tegangan dan lama waktu yang dipakai sebagai perlakuan pretreatment PEF memberikan hasil berbeda nyata terhadap analisis fisik. 

Pengaplikasian PEF pada produk pangan memberikan dampak postif dalam meningkatkan kandunga bioaktif dan memperpanjang masa simpannya. Dibutuhkannya pengembangan lebih lanjut terhadap peralatan PEF untuk menghasilkan kekuatan arus tgangan tinggi dalam skala insdustri. 

Mengkombinasikan teknologi lainnya yang sesuai dengan PEF dapat meningkatkan efisiensi dari penggunaan peralatan maupun kandungan pada produk.

Daftar Pustaka

Barbosa-Cnovas, G. V., U. R Pothakamury, E. Palou, B.G. Swanson. 1999. Preservation of Foods with Pulsed Electric Fields. Academic Press. San Diego

Indriani, S. W., Sumarlan, S. H., Cahyanti, R. N., Mulyadi, A. F., dan Barunawati, N. 2017. Aplikasi Pulsed Electric Field (PEF) Sistem Kontinyu pada Sari Tebu Hijau (Saccharum Officinarum L.) (Kajian Tegangan dan Frrekuensi). Jurnal Teknotan Vol. 11 No. 1. P-ISSN: 1978-1067; E-ISSN: 2528-6285.

Poojary, M. M., Lund, M. N., dan Barba, F. J. 2020. Pulsed Eledtric Field (PEF) as an Efficient Technlogy for Food Additives and Nutraceuticals Development. Spain. University of Copenhagen.

Riberio, M. W., Noci, F., Cronin, D. A., Lyng, J. G., Morgan, D. J. 2010. Shelf Life and Sensory Attributes of A Fruit Smoothie-type Beverage Processed with Moderate Heat and Pulsed Electric Fields. LWT-Food Science and Technology. Dublin. Ireland. doi:10.1016/j.lwt.2010.02.010.