KAJIAN SPEKTROSKOPI IMPEDANSI LISTRIK PADA
UDANG GALAH (Macrobracium Rosenbergii) BERFORMALIN
LILIS SOLECHAH
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR
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.
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.
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains
pada
Departemen Fisika
KAJIAN SPEKTROSKOPI IMPEDANSI LISTRIK PADA
UDANG GALAH (Macrobracium Rosenbergii) BERFORMALIN
LILIS SOLECHAH
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR
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.
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
DAFTAR TABEL
1 Data proses pembusukan udang segar dan udang berformalin dengan
variasi konsentrasi selama 6 hari 29
2 Data impedansi udang segar tak berformalin dengan variasi jarak pada frekuensi rendah, frekuensi sedang dan frekuensi tinggi. 30
3 Data impedansi udang segar tak berformalin dengan variasi jarak. 30
4 Data resistansi udang segar tak berformalin dengan variasi jarak. 31
5 Data Induktansi L terhadap penambahan frekuensi 31
6 Data impedansi pada udang tak berformalin dengan variasi hari lama
penyimpanan 32
7 Data impedansi Z dengan penyimpanan bervariasi pada udang
berformalin (konsentrasi 1 %) 34
8 Data Impedansi Z pada variasi hari dalam frekuensi rendah (1 KHz),
sedang (100 KHz) dan tinggi (1 MHz) 35
9 Data kapasitansi seluruh udang pada frekuensi rendah, sedang dan
tinggi 36
10 Data faktor kualitas pada seluruh sampel di fekuensi rendah (1KHz) 36 11 Data Faktor Kualitas Q terhadap penambahan frekuensi pada udang
berformalin konsentrasi 2% 36
DAFTAR GAMBAR
1 Struktur morfologi pada udang galah1 3
2 Morfologi sel membran pada frekuensi rendah (A) dan Frekuensi
tinggi (B).6 4
3 Penambahan fasor pada R dan XL untuk memperoleh Z. Garis
impedansi pada real part (R, Resistansi) dan imaginary part (X,
Reaktansi).19 7
4 Simulasi proses pengukuran udang menggunakan LCR Meter dan
komputer 10
5 Grafik Impedansi pada udang segar tidak berformalin. 13
6 Grafik impedansi terhadap frekuensi pada udang segar tidak berformalin dengan variasi jarak antar elektroda 4,3,2 dan 1 (cm). 14
7 Penurunan parameter listrik resistansi terhadap frekuensi 14
8 Grafik nilai Induktansi terhadap frekuensi dengan variasi jarak 15
9 Grafik impedansi udang tak berformalin terhadap frekuensi selama
enam hari penyimpanan 17
10 Grafik Impedansi udang berformalin konsentrasi 1% terhadap
frekuensi selama enam hari penyimpanan 17
11 Impedansi terhadap umur simpan (hari) pada (a)Frekuensi rendah,
(b)Frekuensi sedang dan (c)Fekuensi tinggi 18
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
13 Kapasitor sebagai membran yang memisahkan intraseluler dan
ekstraseluler dalam sel.36 21
14 Grafik Faktor kualitas Q terhadap umur simpan seluruh sampel
udang pada frekuensi rendah (1 KHz) 22
15 Grafik Faktor kualitas terhadap fekuensi pada udang berformalin
(konsentrasi 2%) 22
DAFTAR LAMPIRAN
1 Hasil Pengamatan 29
2 Foto Dokumentasi 38
3 Alat dan Bahan 39
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
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
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)
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
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
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)
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
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
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
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.
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.
Komputer
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
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).
13 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.
2900
Frekuensi Sedang = 100 KHz
14
Gambar 6. Grafik impedansi terhadap frekuensi pada udang segar tidak berformalin dengan variasi jarak antar elektroda 4,3,2 dan 1 (cm). 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.
Gambar 7. Penurunan parameter listrik resistansi terhadap frekuensi
15
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
17
Gambar 9. Grafik impedansi udang tak berformalin terhadap frekuensi selama enam hari penyimpanan
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 protein6
18
maka kemungkinan mikroba yang tumbuh juga kecil. Sehingga faktor penghambat juga kecil.
(a)
(b)
(c)
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.
20
(a)
(b)
(c)
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 kebocoran atau kerusakan membran dapat menyebabkan bagian yang berada pada intraseluler bercampur dengan bagian yang ada pada ekstraseluler, sehingga sel tidak terisolasi lagi dan berakibat lebih jauh lagi pada arus yang lewat semakin besar atau berefek pada nilai impedansi yang menurun. Beberapa faktor yang menyebabkan rusaknya jaringan biologis pada udang terutama pada membran adalah adanya proses lisis, oksidasi yang diakibatkan karena terpapar udara secara bebas dan aktivitas mikroba yang tumbuh baik pada bahan yang mengandung protein tinggi (seperti udang). Informasi ini diperkuat dengan hasil data pada Gambar 11.
Gambar 13. Kapasitor sebagai membran yang memisahkan intraseluler dan ekstraseluler dalam sel.36
Gambar 13 menunjukkan kaitan antara parameter listrik dengan bahan biologis. Kapasitansi sebagai membran yang memisahkan intraseluler (Resistansi yang dirangkai seri terhadap kapasitansi) dan ekstrseluler (Resistansi yang dirangkai parallel terhadap kapasitansi).
Faktor Q
Faktor Q menunjukkan kualitas udang yang cenderung menurun setiap penambahan hari setelah kematian sel. Hal ini juga diakibatkan karena adanya oksidasi lapisan membran fosfolipid dan terjadi lisis setelah kematian membran. Membran yang terisolasi akan semakin berkurang isolasinya selama penambahan umur simpan udang karena adanya oksidasi lapisan membran fosfolipid dan lisis setelah kematian sel. Hal ini dikuatkan dengan perilaku faktor Q yang ditunjukkan grafik faktor Q terhadap penambahan hari pada Gambar 14. Nilai Q cenderung menurun untuk beberapa sampel udang yang berformalin dengan variasi konsentrasi dan udang yang tidak diberi formalin setelah kematian sel. Kematian sel ini menyebabkan ion Na+, K+ dan Cl- terus menerus lepas sehingga timbul kerusakan pada sel terutama pecahnya dekomposisi protein.25
22
besar kapasitansi. Hal ini menunjukkan bahwa kapasitansi tidak mampu membedakan zat yang sudah terpapar formalin atau tidak.
Saat ditinjau dari faktor Q, menunjukkan gambaran yang cenderung menurun seperti pada Gambar 15. Faktor kualitas pada daging akan semakin menurun selama penambahan hari pada proses umur simpan daging sapi.32 Referensi penelitian tersebut memperkuat hasil data pada grafik, bahwa kualitas daging udang yang semakin menurun setiap penambahan hari selama 6 hari pada proses umur simpan udang (Gambar 14).
Gambar 14. Grafik Faktor kualitas Q terhadap umur simpan seluruh sampel udang pada frekuensi rendah (1 KHz)
Ditinjau secara detail Gambar 15
23
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Kajian spektroskopi impedansi listrik pada Udang Galah (Macribrachium rosenbergii) menunjukkan nilai impedansi yang semakin tinggi pada jarak antar elektroda yang semakin jauh, karena dipengaruhi oleh mobilisasi elektron dan jarak. Namun impedansi semakin turun secara eksponensial setiap penambahan frekuensi.
Ditinjau dari impedansi, kapasitansi, dan faktor Q menunjukkan bahwa terdapat perbedaan antara udang berformalin dengan udang yang tidak berformalin, meskipun belum ada keteraturan dan standar baku yang terbentuk. Grafik Kapasitansi dan Faktor Q semakin menurun terhadap penambahan frekuensi, sehingga menunjukkan fungsi membran semakin menurun karena kerusakan membran, tumbuhnya bakteri, dan kemunduran mutu udang. Namun hasil pengukuran sifat listrik ini belum mampu mendeteksi keteraturan nilai impedansi yang dipengaruhi oleh variasi konsentrasi formalin. Udang yang disimpan secara terbuka di udara bebas dengan suhu ruangan menyebabkan jaringan udang rusak dan cepat membusuk. Hasil kajian impedansi listrik terhadap pengaruh penyimpanan udang galah selama 6 hari menunjukan nilai impedansi yang semakin menurun secara eksponensial terhadap penambahan frekuensi. Penurunan impedansi ini disebabkan karena pembusukan, perkembangan bakteri, dan mobilisasi ion.
Saran
24
DAFTAR PUSTAKA
1. Saksono, L. Pengantar sanitasi makanan: untuk keluarga, industri, makanan dan industri pelayanan makanan. Koleksi buku 1986.
2. Buckle, K.A. Ilmu Pangan: Penerjemah: Hari Purnomo dan Afiono. Jakarta: Erlangga. 1985.
3. Hastuti, S. Analisi Kualitatif dan Kuantitatif Formaldehid pada Ikan Asin di Madura. Universitas Trunojoyo. Kamal-Bangkalan. 2010
4. Azizah, F. Kajian sifat listrik membran selulosa asetat yang direndam dalam larutan asam klorida dan kalium hidroksida. Bogor: Institut Pertanian Bogor. 2008. Hlm.4
5. Damez, J.L., Sylvie C., Said A., Jeckues L., et al. Beef meat elekctrical impedance spectroscopy and anisotropy sensing for non-invasive early assesment of meat ageing. Sciense Direct Journal of Food Enginering 85 (2008), 116-122.
6. Yang Y., Zhong Y.W., Qiang D., Lan H., Cheng W., Da-Zhou Z., et al. Moisture content prediction of porcine meat by biolectrical impedancy spectroscopy. Journal of Mathematical and Computer Modelling, No. 17. 2012. Beijing 100083, China.
7. Aprilianti, A. Studi Kasus Penggunan Formalin pada Tahu Takwa di Kotamadya Kediri. Universitas Muhammadiyah Malang. Kediri. 2007 8. Suntoro, S. H. Metode Pewarnaan. Dalam penelitian Wikanta, Wiwi dkk.
Pengaruh Penambahan Belimbing Wuluh dan Perebusan Terhadap Kadar Residu Formalin dan Profil Protein Udang Putih Berformalin serta Pemanfaatannya sebagai Sumber Pendidikan Gizi dan Keamanan Pangan pada Masyarakat. Surabaya: FKIP UMSurabaya. 1983
9. Levins, W. E. and Jawetz, E. Medical Microbiology & Immunology: Examination and Board Review. Dalam penelitian Wikanta, Wiwi dkk. Pengaruh Penambahan Belimbing Wuluh dan Perebusan Terhadap Kadar Residu Formalin dan Profil Protein Udang Putih Berformalin serta Pemanfaatannya sebagai Sumber Pendidikan Gizi dan Keamanan Pangan pada Masyarakat. Surabaya: FKIP UMSurabaya. 1989
10. Marquie, C. Chemical Reactions in Cottonseed Protein Cross-Linking by Formaldehyde, Glutaraldehyde, and Glyoxal for the Formation of Protein Films with Enhanced Mechanical Properties. Dalam penelitian Wikanta, Wiwi dkk. Pengaruh Penambahan Belimbing Wuluh dan Perebusan Terhadap Kadar Residu Formalin dan Profil Protein Udang Putih Berformalin serta Pemanfaatannya sebagai Sumber Pendidikan Gizi dan Keamanan Pangan pada Masyarakat. Surabaya: FKIP UMSurabaya. 2001 11. Hove, E.L and Lohrey, E. The effect of Formaldehyde on the Nutritive
25 12. Chandrasoma, P. dan Taylor, C.R. Ringkasan Patologi anatomi. Ed. 2. Penerjemah: Roem Soedoko, Lydia I. Mander dan Vivi Sadikin. Jakarta: EGC. 2006.
13. Brody, T. Nutritional Biochemitry. San Diego California: Academic Press, Inc. Dalam penelitian Wikanta, Wiwi dkk. Pengaruh Penambahan Belimbing Wuluh dan Perebusan Terhadap Kadar Residu Formalin dan Profil Protein Udang Putih Berformalin serta Pemanfaatannya sebagai Sumber Pendidikan Gizi dan Keamanan Pangan pada Masyarakat. Surabaya: FKIP UMSurabaya. 1994.
14. Rika, P. Kajian sifat listrik buah manggis (Garcinia mangostana L.) pada tingkat kematangan berbeda. Bogor: Institut Pertanian Bogor. 2007. Hlm.3-5
15. Efendi R, Slamet S, Sinambela W, Soemarto. Medan Elektromagnetik Terapan. Jakarta: Erlangga. 2007. Hal. 91
16. Nahvi M, Edminister J. Schaum’s Outline of Theory and Problems of Electric Circuit Fourt Edition, ISBN 0-07-139307-2. Jakarta: Erlangga. 2004. Hal.191-192
17. Giancoli, C. Douglas. Fisika Edisi ke-5: Jilid 2. Jakarta: Erlangga. 2001. hal. 76-77
18. Kramajaya. Fisika. Jakarta: Grafindo Media Pratama. 2008. Hal. 112 19. Schaum. Dasar-dasar Teknik Listrik. Jakarta: Erlangga. 2004. hal.83
20. Damez JL, S Clerjon. Meat quality assesment using biophyisical methods related to meat structure. Journal Meat Science. 2008. 80 (1): 132-149 21. Chenoll C, N Betoret, PJ Fito. Aplication of SAFES (Systematic Approach
to Food Engineering System) methodology to the sorption of water by salted proteins. Journal of Food Engineering. 2007. 83: 250-257.
22. Dominique C, Frederict O, Charless G. Development of a non-destructive salt and moisture measurement method in salmon (Salmo salar) fillets using impedance technology. Journal of Food Control 17 (2006): 342-347.
23. Bauchot, A. D., Harker, F. R., & Arnold, W. M. The use of electrical impedance spectroscopy to assess the physiological condition of kiwifruit. Postharvest Biology and Technology, 2000. 18, 9–18.
24. Oliver, M. A., Gobantes, I., Arnau, J., Elvira, J., Riu, P., Gre`bol, N., et al. Evaluation of the electrical impedance spectroscopy (EIS) equipment for ham meat quality selection. Meat Science, 58(3) 2001, 305–312.
25. Castro M., Laura D, Fidel T, Pedro F. Development of dielectric spectroscopy technique for the determination of key biochemical markers of meat quality. Journal of Food Chemistry 127 (2011): 228-233.
26. Niu, J., & Lee, J. Y. A new approach for the determination of fish freshness by electrochemical impedance spectroscopy. Journal of Food Science, 65(5) 2000, 780–785.
27. Marshall DL, PL Wiese-Lehigh. Comparison of Impedance, Microbial, Sensory, and pH Methods to Determine Shrimp Quality. Journal of Aquatic Food Product Technology 6 (2) 1997: 17-31
26
29. Sosa-Morales ME, L Valerio-Junco, A Lopez-Malo, HS Garcia. Dielectric propertis of food: reorted data ini the 21st century and their potential applications. Journal Food Science and Technology 43(2010) : 1169-1179. 30. Komarov V, S Wang, J Tang. Permitivity and measurements. Di dalam:
Supriyanto. 2010. Pendeteksian tingkat kesegaran fillet ikan nila melalui pengukuran sifat biolistrik. Bogor: Insitut Pertanian Bogor. 2005
31. Lide DR. Handbook of Chemistry ad Physic 85th. Boca Rotan: CRC Press. 2004. Hlm 8-141.
32. Z F Ghattas, MM Solimon, MM Mohamed. Dielectric technique for quality control of beef meat in the range 10 KHz - 1MHz. American-Eurasian Journal of Scientific Research 3 (1): 62-69, 2008
33. Lu, F&Kacew,S.Lu’s Basic Toxicology. Informa Healthcare dalam skripsi berjudul Pengaruh formalin peroral dosis bertingkat selama 12 minggu terhadap gambaran histopatologis duodenum tikus wistar (Rhido Abdi Wahab, 2012). New York: Informa Healthcare. 2009
34. Huss H H. Quality and quality changes in fresh fish. Rome: FAO Fisheries Technical Paper, No. 348. 1995
35. Tang J. Dielectric propertis of food. Di dalam: Supriyanto. 2010. Pendeteksian tingkat kesegaran fillet ikan nila melalui pengukuran sifat biolistrik. Bogor: Insitut Pertanian Bogor. 2005
27
29 Lampiran 1 Hasil Pengamatan
Tabel 1. Data proses pembusukan udang segar dan udang berformalin dengan variasi konsentrasi selama 6 hari
No Konsentrasi
1 0% (kontrol) 19 Amis Daging: putih segar, Kulit: krem kecoklatan, Mata: hitam segar Lembek agak kenyal dan lengket dagingnya -
21 Amis menyengat Daging: kuning , Kulit: oren di tengah dan hitam kecoklatan di ruas Sangat lembek dan terdapat bolongan bekas
tusukan elektroda
Mulai dihinggapi lalat
22 Busuk dan bau menyengat Daging: kuning , Kulit: oren di tengah dan hitam kecoklatan di ruas Semakin lembek dan kulitnya kering Dihinggapi lalat dan
tumbuh belatung
24 Busuk dan bau sangat
menyengat
Daging dan kulit berwarna coklat menghitam dan kering Lembek, rusak dimakan belatung dan kering
bagian kulit
-
2 1% 19 Tidak terlalu amis Daging: putih ke-abuan bagian tengah; Kulit: Abu, coklat dan krem ruas kenyal -
21 Tidak terlalu amis Daging: kuning kecoklatan bagian tengah; Kulit: coklat di ruas dan oren ruas Lebih lembek dari sebelumnya -
22 Sudah mulai busuk dan
bau amis
Daging: kuning kecoklatan bagian tengah;Kulit: coklat di ruas dan oren ruas Semakin lembek dari sebelumnya Mulai dihingapi lalat
dan tumbuh belatung
24 Menyengat dan mulai
busuk
Daging: kering bagian luar dan warnanya coklat malal di razia Kulit: coklat hitam dan mengering bagian luar
lembek, rusak, dimakan belatung -
3 2% 19 Tidak amis Daging: putih ke-abuan bagian tengah
Kulit: putih semi coklat dan abu di ruas
Lebih lembek dibandingkan F1 tapi tidak lengket -
21 Tidak amis Daging: putih gading kecoklatan bagian tengah. Kering bagian luar
Kulit: coklat kehitaman dan kering
Lebih lembek -
22 Busuk dan mulai bau amis
(tidak lebih bau dari
kontrol)
Daging: putih gading kecoklatan bagian tengah. Kering bagian luar Kulit: coklat kehitaman dan kering dan mengeras
Lebih lembek Tumbuh belatung
24 Baunya mulai menyengat Daging: mulai kecoklatan dan keras karena mengering
Kulit: coklat menghitam
Lembek, rusak dan dimakan oleh belatung Tumbuh belatung
4 3% 19 Tidak terlalu menyengat Daging: putih ke-abuan
Kulit: kuning ditengah dan hitam di gelang ruasnya
lebih kenyal dibandingkan F1 dan F2 Bertelur (indukan)
21 Tidak terlalu menyengat Daging: putih ke-abuan
Kulit: kuning ke-orenan ditengah dan hitam di gelang ruasnya
Masih kenyal Telurnya kering
22 Tidak terlalu menyengat Daging: putih ke-abuan, Kulit: kuning ke-orenan ditengah dan hitam di gelang
ruasnya
Lebih lembek Tumbuh belatung
24 Menyengat bau busuk Daging: putih ke-abuan dan mengeras karena kering di bagian luar, Kulit:
kuning ke-orenan ditengah dan hitam di gelang ruasnya dan mengering
Lembek dan sudah berlubang karena belatung Sudah banyak
belatung
5 4% 19 Tidak berbau Daging: lebih cerah dibandingkan F3, Kulit: kuning di tengah dan abu di ruas Lebih kenyal dibandingkan F3 dan agak lengket Bertelur (indukan)
21 Mulai berbau Daging: putih ke-orenan dan kering bagian luar
Kulit: oren muda ditengah dan hitam di gelang ruasnya
Lembek tapi lebih keras dari F3 -
22 Berbau (tapi tidak lebih
bau dari kontrol)
Daging: putih ke-orenan dan kering bagian luar. Berlubang dan berongga Kulit: oren muda ditengah dan hitam di gelang ruasnya
Mulai busuk Belum ada belatung
24 Menyengat bau busuk Daging: putih ke-abuan dan mengeras karena kering di bagian luar
Kulit: kuning ke-orenan ditengah dan hitam di gelang ruasnya dan mengering
Lembek dan sudah berlubang karena belatung Sudah banyak
belatung
6 5% 19 Tidak berbau Daging: putih ke-abuan;Kulit: kuning di tengah dan abu di ruas Lebih kenyal dibandingkan F4 -
21 Tidak bau < Formalin 4% Daging: putih ke-abuan;Kulit: putih gading ke-abuan Masih keras/kenyal -
22 Berbau (tapi tidak lebih
bau dari kontrol)
Daging: putih ke-abuan;Kulit: putih gading ke-abuan dan masih muda warnanya
Kenyal dan keras, dagingnya masih padat Tidak ada belatung
yang tumbuh
24 Menyengat bau busuk Daging: putih ke-abuan dan mengeras karena kering di bagian luar, Kulit:;
kuning ke-orenan ditengah dan hitam di gelang ruasnya dan mengering
Lembek dan sudah berlubang karena belatung Sudah banyak
30
Tabel 2. Data impedansi udang segar tak berformalin dengan variasi jarak pada frekuensi rendah, frekuensi sedang dan frekuensi tinggi.
Jarak (cm) Frekuensi
Rendah Sedang Tinggi
1 29226000 421530 10421
2 36703000 521360 11530
3 37205000 531090 12845
4 38612000 547530 13646
Tabel 3. Data impedansi udang segar tak berformalin dengan variasi jarak.
Frekuensi 1 cm Impedansi pada jarak 2 cm 3 cm 4 cm
1000 34771000 35993000 37054000 37168000
1072,267 34275000 33698000 35745000 34315000
1149,757 30946000 32747000 33762000 33700000
1232,847 30491000 30440000 32218000 31123000
1321,941 29036000 28998000 31841000 29570000
1417,474 27709000 26947000 29641000 28059000
1519,911 26824000 25995000 28637000 26608000
1629,751 24939000 24632000 27157000 25480000
1747,528 22104000 23892000 24661000 22879000
1873,817 22100000 22407000 24236000 22680000
2009,233 21198000 20758000 22979000 21510000
2154,435 19851000 19764000 21724000 20176000
2310,13 18822000 18579000 20717000 19253000
2477,076 17645000 18058000 19224000 18123000
2656,088 16282000 16801000 18349000 17276000
2848,036 15763000 15613000 17041000 16037000
3053,856 7871100 18524000 16727000 11669000
3274,549 3349300 5572800 6793300 21979000
3511,192 7209400 6155800 16360000 11460000
3764,936 7688000 6313900 12522000 15480000
4037,017 7865100 4520800 1810500 12837000
4328,761 7462400 6091900 9059600 36255000
4641,589 6940900 54034000 2478300 22124000
4977,024 7230600 25094000 7136200 22601000
5336,699 963090 5736400 17425000 6157900
5722,368 5753200 4862400 6324900 7878700
6135,907 5484300 6767500 6308400 7148300
6579,332 51169000 4931700 5644900 6852200
7054,802 4433800 6413800 11843000 6669900
7564,633 4634600 12384000 5364400 7043800
8111,308 5430100 3837700 5413100 6699700
8697,49 5983700 4225000 6663700 6114800
9326,033 6231500 4208000 6538700 5615500
10000 4815400 6183600 5624900 5334500
10722,67 5261400 4636500 5931400 5258700
11497,57 3559100 4946200 5366700 3958600
12328,47 4157600 4212400 3398200 3421300
13219,41 2541000 2386500 4051900 3634100
14174,74 4876200 1803500 3111100 3755500
15199,11 3198400 3443000 3718100 3436400
16297,51 3419300 3281900 3628700 3241600
17475,28 3408600 2939300 3303000 3205700
18738,17 2766200 2648000 3148300 3050500
20092,33 2474400 2570200 2973800 2804300
21544,35 2283900 2459600 2590700 2548800
23101,3 1957400 2652100 2688700 2436000
24770,76 2154700 1877000 2371300 2083000
26560,88 1934600 1983600 2189400 2071500
28480,36 1694100 1795900 1945800 1966700
30538,56 1750300 1715200 1924900 1758200
Frekuensi 1 cm Impedansi pada jarak 2 cm 3 cm 4 cm
32745,49 1234700 1504400 1680000 1752900
35111,92 1517500 1438300 1601200 1712500
37649,36 1186800 2775800 1422900 1274700
40370,17 1223800 1252600 1402200 1223900
43287,61 1144800 1148400 1319600 1194300
46415,89 1085100 1109600 1171900 1027600
49770,24 1033300 1027200 1131300 1054900
53366,99 704650 1059100 1052400 912210
57223,68 846300 896880 986610 916310
61359,07 746910 814570 910320 865920
65793,32 735610 768370 845380 784940
70548,02 678960 711650 774830 727340
75646,33 629660 657810 725290 674660
81113,08 581550 608930 668860 622420
86974,9 534440 556520 623370 573860
93260,33 566400 504970 582050 532310
100000 458200 475740 527540 489630
107226,7 381360 471560 478240 460800
114975,7 400070 350110 474620 412420
123284,7 371850 472460 454460 391330
132194,1 335700 326420 353470 325320
141747,4 287380 321220 381720 312040
151991,1 266640 289410 293620 298030
162975,1 262710 263010 293930 262720
174752,8 221110 224460 263260 248360
187381,7 198980 208430 217690 219250
200923,3 181020 195310 210760 197950
215443,5 163510 171170 190060 176050
231013 140170 155620 174050 161820
247707,6 135080 139910 153920 143950
265608,8 116570 124280 138080 126160
284803,6 108140 110230 123360 109030
31
Tabel 4. Data resistansi udang segar tak berformalin dengan variasi jarak.
Frekuensi 1 cm Resistansi secara seri pada jarak 2cm 3cm 4cm
1000 14441000 18949000 19781000 20064000
1072,267 13189000 16744000 18173000 17780000
1149,757 12361000 16022000 15937000 16914000
1232,847 10904000 14410000 15367000 15179000
1321,941 10038000 13286000 13861000 14081000
1417,474 9060800 12076000 12900000 12692000
1519,911 8232700 11121000 12162000 11595000
1629,751 7462000 10197000 10783000 10555000
1747,528 6656400 8962200 9813700 9554700
1873,817 5832300 8508600 9018200 8595800
2009,233 5513100 7684600 8206500 7865700
2154,435 4901100 7072800 7531400 7208400
2310,13 4436900 6503800 6741000 6548200
2477,076 4128700 5803000 6065700 5977300
2656,088 3651800 5367200 5660400 5361100
2848,036 3177400 4819500 5075800 4874600
3053,856 3656500 5109700 2686100 782230
3274,549 3057400 3254300 3215800 8906400
3511,192 1433400 1158500 4162200 1941100
3764,936 2570300 3586800 2264100 3647700
4037,017 1948600 2850200 702970 3425400
4328,761 1298500 2407100 1538100 2402400
4641,589 1452700 2197200 1102100 1791500
4977,024 1280200 2184500 18599 2005900
5336,699 1161300 2423700 4361900 1582700
5722,368 897080 3495900 2555700 107830
6135,907 1280200 527860 2900100 326350
6579,332 183800 2237800 1688600 260240
7054,802 1074400 1280400 695200 1450300
7564,633 756700 1570300 892990 706350
8111,308 668970 947870 992590 1000400
8697,49 496640 1720900 555660 1524500
9326,033 342580 770390 509770 770690
10000 174860 576650 701110 630940
10722,67 418720 924010 575990 24627
11497,57 92652 286420 153000 13844
12328,47 2838500 610840 1336800 714250
13219,41 388670 419930 178270 784480
14174,74 214830 358460 171550 210210
15199,11 6570,7 20098 105660 189460
28480,36 148640 257140 92632 118410
30538,56 114960 92418 136490 94626
32745,49 100940 46983 1556300 138000
35111,92 164080 146610 180770 167920
37649,36 230020 145960 344140 435880
40370,17 155400 174600 170170 208190
Frekuensi 1 cm Resistansi secara seri pada jarak 2cm 3cm 4cm
43287,61 159240 172300 180150 179480
46415,89 141160 147880 185560 184500
49770,24 155150 171010 189460 187640
53366,99 176850 137700 168880 164670
57223,68 163960 178270 191430 197520
61359,07 164430 178930 197290 201900
65793,32 169370 187480 199060 201200
70548,02 165700 183820 202320 210280
75646,33 166600 189870 204140 205900
81113,08 165480 190170 204080 206100
86974,9 162630 186370 206290 206750
93260,33 162820 216310 138430 207120
100000 158590 183810 198620 199830
107226,7 160460 207420 177430 194400
114975,7 163530 164840 220520 188340
123284,7 144380 190120 190110 192290
132194,1 127050 167800 195070 183480
141747,4 134450 165550 186480 187490
151991,1 137240 158460 175920 167630
162975,1 128240 158230 174440 158570
174752,8 121340 140910 154110 149220
187381,7 113270 141400 148680 145520
200923,3 108450 129560 133380 133150
215443,5 95762 119800 125050 128470
231013 89586 117430 124300 114740
247707,6 85640 102140 107710 110640
265608,8 79681 97859 105230 101130
Tabel 5. Data Induktansi L terhadap penambahan frekuensi
Frekuensi Induktansi pada jarak
1 cm 2 cm 3 cm 4 cm
Frekuensi Induktansi pada jarak
