Pulsed electric field-assisted extraction (PEF)

Teknologi PEF secaraluas digunakan oleh industri pangan sebagai teknologi prosesnon-thermal. Total spesifik energi yang digunakan kurang dari 20 kJ/kg.Prinsip penggunaan teknologi PEF ialah memberikan kejutan listrik pada bahan dengan meletakkan sampel berupa biomaterial diantara dua elektroda pada pulse amplitude antara 0,1 kV/cm hingga 20 kV/cm (Gambar 1). Penggunaan medan listrik terhadap sel biomaterial menyebabkan perubahan struktur membran dan membuat ukuran pori sel membesar. Fenomena ini disebut electroporation atau electropermeabilisation yang mengakibatkan keluarnya kandungan intra seluler sel (Gambar 2). Keunggulan teknologi PEF yaitu pertama dengan adanya efek electroporation, larutan pengekstrak biomaterial akan lebih mudah berekasi dengan senyawa target sehingga akan diperoleh rendemen lebih tinggi. Kedua, PEF sesuai untuk ekstraksi material yang sensitive terhadap panas, sehingga sifat fungsional dari limbah seafood tetap terjaga.

Gambar 1. Ilustrasi teknologi PEF (Sumber : Meriem Bouras, 2015)

Contoh aplikasi PEF, adalah untuk ekstraksi chondroitin sulphate dari tulang ikan. Laporan He, G. dalam jurnal Food Chemistry tahun 2014, menyebutkan berhasil didapatkan rendemen chondroitin sulphate sebesar 6,92 g/L dengan rasio bahan dan pelarut (1:15 g/ml), intensitas medan listrik 16,88 kV/cm, jumlah pulse 9 dan konsentrasi NaOH 3,24% selama 5 menit. Sedangkan untuk ekstraksi yang sama dengan metode enzimatis dibutuhkan waktu 4 jam menghasilkan rendemen 3,43 g/L, dengan metode alkali selama 2 jam diperoleh rendemen 3,76 g/L, dan dengan metode ultrasonic 23 menit rendemen 4,87 g/L.

Gambar 2. Mekanisme pelepasan manoprotein dari biomaterial menggunakan PEF (Sumber :Juan Manuel Martínez and Javier Raso, 2016)

Pada skala Laboratorium, teknologi PEF telah menunjukkan hasil yang baik dalam proses pengolahan pangan. Namun tantangan terbesar dalam pengembangan teknologi ini ialah besarnya investasi yang harus dikeluarkan untuk aplikasinya pada skala industri. Efek negatif lain ialah ada kemungkinan terjadinya reaksi elektrokimia pada elektroda dengan medium sehingga dikhawatirkan korosi elektroda akan masuk dalam produk pangan.

Penulis : Arif Rahman Hakim