Mengenal Ultrasonikasi, Teknologi Nontermal untuk Mengawetkan Jus Buah

Jus buah merupakan minuman yang kaya akan nutrisi yang baik bagi kesehatan. Di lain sisi, nutrisi yang terkandung di dalam jus buah tersebut mendukung pertumbuhan mikroorganisme yang akan menyebabkan kebusukan, mempengaruhi keamanan, serta kualitas produk.

Upaya untuk mengawetkan jus buah adalah dengan mengeliminasi mikroorganisme  yang dapat menyebabkan kebusukan sampai batas aman bagi kesehatan manusia.

Metode yang umum dilakukan adalah dengan proses termal seperti pasteurisasi, sterilisasi, atau ultra-high-temperature (UHT). Pengaplikasian proses termal konvensional ini memiliki beberapa kekurangan, yaitu dapat mempengaruhi kualitas nutrisi produk, timbulnya rasa yang tidak diinginkan, degradasi oksidatif, dan kehilangan pigmen dan vitamin yang terkandung di dalam jus buah.

Oleh karena itu dikembangkan banyak teknologi nontermal untuk mengawetkan jus buah tanpa mempengaruhi kualitas nutrisi dan sensori jus itu sendiri. Salah satu teknologi yang sudah dikembangkan adalah ultrasonikasi.

Ultrasonikasi telah dipakai untuk meningkatkan kualitas beberapa produk seperti sayur, daging, ikan, coklat, keju, produk fermentasi, emulsi, minuman karbonasi, dan jus buah. Teknologi ini memanfaatkan gelombang ultrasonik, yaitu gelombang longitudinal dengan frekuensi tinggi.

Teknologi nontermal ultrasonikasi telah diteliti untuk menginaktivasi beberapa mikroorganisme, seperti Escherichia coli, Salmonella enterica, Listeria monocytogenes, Alicyclobacillus acidiphilus, A. Acidoterestris, dan kapang pembusuk.

Ultrasonikasi merupakan teknologi nontermal yang memanfaatkan gelombang ultrasonik dengan frekuensi tinggi yang bertujuan menginaktivasi mikroorganisme yang terdapat pada produk pangan.

Skema sistem sonikasi (A) Sonikasi water bath (B) Sonikasi dengan konfigurasi probe.

Mekanisme ultrasonikasi untuk mengeliminasi mikroorganisme adalah dengan membocorkan membran sel dan memproduksi radikal bebas serta pengeluaran matriks intraseluler yang akan membunuh mikroorganisme.

Gelombang suara memproduksi tekanan dan gelembung gas. Perubahan tekanan kompresi dan depresi partikel medium membuat dinding sel mikroba bergetar (cavitation) sehingga memiliki efek bakteriosidal. Bersama dengan tekanan dan shearforce yang kuat di dalam liquid atau pelarut akan menghasilkan energi yang cukup untuk menghancurkan dinding sel.

Hasil dari metodologi ini berbeda-beda tergantung pada mikroorganisme target, komposisi produk yang akan diproses dan parameter proses. Keberhasilan inaktivasi mikroba itu sendiri tergantung pada bentuk bakteri (coccus atau bacillus), diameter mikroorganisme, ukuran sel atau luas permukaan, dan ketebalan dinding sel (gram positif atau gram negatif).

Sensitivitas sel atau kemampuan sel untuk pulih setelah diberi perlakuan juga akan mempengaruhi keberhasil dari perlakukan ini . Low intensity ultrasonication menghasilkan steady cavitation dan menyebabkan kerusakan pada mikroba yang bisa dipulihkan. High intensity ultrasonication menghasilkan kerusakan mikroba yang parah dan tidak bisa pulih sehingga sel akan mengalami lisis dan mikroba akan mati.

Teknologi nontermal ultrasonikasi telah digunakan untuk meningkatkan kualitas dan menginaktivasi mikroba pada jus jeruk, apel, blueberry, dll. Aplikasi ultrasonikasi pada jus jeruk memperoleh D-value yang tinggi. D-value merupakan waktu yang dibutuhkan untuk mereduksi jumlah mikroba sebesar 90% dari jumlah populasi mikroba awal. Tingginya D-value ini dipengaruhi oleh tingkat keasaman jus jeruk dimana bakteri E. coli yang telah beradaptasi dengan lingkungan yang asam memiliki resistensi yang tinggi terhadap perlakukan tertentu. Diketahui pula bahwa  E. coli lebih resisten terhadap perlakukan ultrasonikasi dibanding dengan bakteri lain sehingga membutuhkan waktu  yang lebih lama untuk menginaktivasi bakteri target tersebut.

Mekanisme ultrasonikasi untuk mengeliminasi mikroorganisme adalah dengan membocorkan membran sel dan memproduksi radikal bebas serta pengeluaran matriks intraseluler yang akan membunuh mikroorganisme.

Jus apel mengandung komponen bioaktif seperti antioksidan, fenol, flavonoid, dan flavanol yang akan rusak dengan pemberian perlakuan panas. Penerapan teknologi nontermal ultrasonikasi sangat potensial karena penelitian yang dilakukan oleh Abid et al. 2013 menunjukkan pengurangan jumlah sel bakteri yang signifikan. Hasil ini dicapai dengan penerapan ultrasonikasi dengan frekuensi gelombang 25 kHz selama 30, 60, atau 90 menit pada suhu 20oC.

Continous ultrasonikasi pada berbagai variasi kondisi proses telah dilakukan pada jus blueberry dan berhasil mereduksi jumlah bakteri koliform, total aerob, kapang, dan jamur sampai batas aman bagi kesehatan. Hasil ini menunjukkan bahwa perlakuan ultrasonikasi sangat efektif untuk menginaktivasi mikroorganisme tanpa mempengaruhi sifat fisikokimia jus buah. Karakteristik jus blueberry lain seperti pH, oBrix, dan warna juga tidak menunjukkan perubahan yang signifikan.

Dari beberapa penelitian yang telah dilakukan, ultrasonikasi menunjukkan hasil yang efektif untuk menginaktivasi sel vegetatif mikroorganisme. Berbeda dengan sel vegetatif, perlakuan ultrasonikasi tidak efektif untuk menginaktivasi spora bakteri tanpa dikombinasikan dengan perlakuan lain. Oleh karena itu, telah dikembangkan metode dengan kombinasi beberapa perlakuan yang disebut dengan hybrids technologies. Contoh hybrids technologies adalah monosonication (MS) yang mengkombinasikan sonikasi dengan tekanan, thermalsonication (TS) yang mengkombinasikan sonikasi dengan perlakuan panas, dan manothermosonication (MTS) yag mengkombinasikan sonikasi, tekanan, dan panas. Sejauh ini, kombinasi beberapa perlakuan tersebut lebih efektif untuk menginaktivasi mikroorganisme dibandingkan dengan hanya perlakuan panas.

 

Referensi:

  • Roobab U, Aadil RM, Madni GM, Bekhit AED. 2018. The impact of nonthermal techmologies on the microbiological quality of juices: A review. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety 00(2018): 1-21.
  • Zhou B, Feng H, Luo Y. 2009. Ultrasound enhanced sanitizer efficacy in reduction of Escherichia coli 0157:H7 population on spinach leaves. Journal of Food Science 74(6):308-313.
Artikel Berhubungan:

Sponsor Warstek.com:
Mutia Rizki

Mutia Rizki

Departemen Teknologi Hasil Peraian (THP) IPB. Menekuni bidang food safety, food canning industry, dan sterilisasi.

Yuk Ajukan Pertanyaaan atau Komentar