PENGARUH SUHU TERHADAP LAJU RESPIRASI DAN PRODUKSI ETILENA PADA PASCAPANEN BUAH MANGGIS (Garcinia mangostana L)
STANLEY SWADIANTO
PENGARUH SUHU TERHADAP LAJU RESPIRASI DAN PRODUKSI ETILENA PADA PASCAPANEN BUAH MANGGIS (Garcinia mangostana L)
STANLEY SWADIANTO
PENGARUH SUHU TERHADAP LAJU RESPIRASI DAN PRODUKSI ETILENA PADA PASCAPANEN BUAH MANGGIS (Garcinia mangostana L)
STANLEY SWADIANTO
Judul
: Pengaruh Suhu Terhadap Laju Respirasi dan Produksi Etilena pada Pascapanen Buah Manggis ( Garcinia mangostana L) Nama : Stanley Swadianto NIM : G84051911
Disetujui Komisi Pembimbing
Prof. Dr. drh. Maria Bintang, MS. Ketua
Prof. Dr. Ir. Roedhy Poerwanto, M.Sc. Anggota
RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan di Jakarta pada tanggal 31 Januari 1987 dari pasangan Ayub Kurniawan dan Swacahayani. Penulis merupakan anak pertama dari tiga bersaudara. Tahun 2005 penulis lulus dari SMU Negeri 4 Tangerang dan masuk Institut Pertanian Bogor (IPB) melalui jalur Seleksi Penerimaan Mahasiswa Baru (SPMB) pada Departemen Biokimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam. Selama mengikuti Perkuliahan, penulis menjadi asisten Agama Kristen Protestan pada tahun ajaran 2008/2009. Penulis aktif di unit kegiatan mahasiswa Persekutuan Mahasiswa Kristen (PMK) di Komisi Pelayanan Anak sebagai koordinator (2007/2008) dan pemimpin kelompok kecil, Community of Research and Education in Biochemistry (CREBs) pada tahun 2008/2009 sebagai pengurus. Penulis melakukan Praktik Kerja Lapang (PKL) di Laboratorium Analitik, Balai Pengkajian Bioteknologi, Balai Pengkajian dan Penerapan Teknologi (BPPT), Kawasan Puspitek Serpong, Tangerang dari bulan Juli sampai Agustus 2008.
PRAKATA Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yesus karena berkat dan kasih karunia-NYA sehingga penulis dapat menyelesaikan penelitian ini. Penelitian ini berjudul Pengaruh Suhu Terhadap Laju Respirasi dan Produksi Etilena pada Pascapanen Buah Manggis ( Garcinia mangostana L). Kegiatan penelitian dilakukan dari bulan Februari hingga April 2009, bertempat di Laboratorium Teknik dan Pengolahan Pangan Hasil Pertanian dan Laboratorium Lingkungan Bangunan Pertanian, Departemen Teknik Pertanian, Institut Pertanian Bogor. Penulis mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu dalam penyelesaian ini, antara lain kepada Prof. Dr. drh. Maria Bintang, MS selaku pembimbing utama, Prof. Dr. Ir. Roedhy Poerwanto, M.Sc selaku pembimbing kedua, Bapak Ismadi dan Pusat Kajian Buah Tropis (PKBT) yang telah memberikan dana untuk penelitian ini. Ucapan terima kasih juga penulis sampaikan kepada kedua orang tuaku, adek-adekku (Standy, Steffy) atas dukungan dan doanya selama ini. Tak lupa penulis juga mengucapkan terima kasih buat teman-temanku KPA 42 (Oliv, Lili, Evi, Isak, Dmitry, Ester), adek kelompok kecilku (Juli, Janu, Hadi, Satya), Kak Andri, Kezhia, adek-adek asistensiku (Dian, Leo, Desi, Feri, Chris, Kurnia, Sintong, Herlina, Helma, Rido, Ana), teman-teman KPA 43, pengurus KPA 44, serta teman-teman seperjuangan Departemen Biokimia angkatan 42. Penulis menyadari masih banyak kekurangan dan kesalahan yang harus diperbaiki, namun harapan penulis semoga penelitian ini dapat memberikan manfaat bagi semua orang yang membacanya.
ABSTRAK
STANLEY SWADIANTO. Pengaruh Suhu Terhadap Laju Respirasi dan Produksi Etilena pada Pascapanen Buah Manggis ( Garcinia mangostana L). Dibimbing oleh MARIA BINTANG dan ROEDHY POERWANTO. Manggis merupakan salah satu tanaman buah klimakterik yang mempunyai kulit buah tebal, mudah pecah, daging buahnya berwarna putih, kandungan gizi serta penampilan buahnya yang berwarna merah keunguan dan menarik. Buah yang memiliki laju respirasi cepat dan produksi etilenanya tinggi biasanya memiliki umur simpan yang pendek dan berpengaruh terhadap pascapanen buah. Tujuan penelitian ini mengkaji pengaruh suhu terhadap laju respirasi dan produksi etilena buah manggis. Pada penelitian ini laju respirasi CO2 dan O2 diukur menggunakan alat gas analyzer dan produksi etilena menggunakan alat kromatografi gas. Hasil penelitian menunjukkan puncak klimakterik pada suhu ruang terjadi pada hari ke-11 dengan laju respirasi sebesar 54.56 ml/kg.jam dan untuk suhu dingin terjadi pada hari ke-22 dengan laju respirasi sebesar 36.68 ml/kg.jam. Hasil pengukuran konsentrasi etilena tertinggi pada suhu ruang sebesar 247.29 ppm (hari ke-11). Hasil pengukuran konsentrasi etilena tertinggi pada suhu 0 dingin (15 C) sebesar 50.44 ppm (hari ke-21). Pada suhu ruang buah manggis akan lebih cepat matang dan masa simpannya tidak akan lama jika dibandingkan 0 dengan buah manggis yang disimpan pada suhu dingin (15 C)
ABSTRACT STANLEY SWADIANTO. Effects of Temperature on Respiration Rate and Ethylene Production in Postharvest of Mangosteen Fruit ( Garcinia mangostana L). Under the direction of MARIA BINTANG and ROEDHY POERWANTO. The Mangosteen is one of climacteric fruit plant that has thick and fragile rind, the kernel is white color, nutrient content and of presenting it’s red-purple colored fruit and interesting. The fruit which has a fast respiration rate and high ethylene production usually has short shelf-life. The purpose of this research was to evaluate affect of temperature on respiration rate and ethylene production of mangosteen fruit. Respiration rate CO2 and O2 were measured by gas analyzer and ethylene production was analyzed gas chromatography. The results of this research revealed that the peak of climacteric at room temperature occured on 11th day with respiration rate of 54.56 ml/kg.hour and for cold temperature happened on 22nd day with respiration rate of 36.68 ml/kg.hour. The research showed that the highest ethylene on the room temperature pointed on 247.29 ppm (11th day). The research showed that the highest ethylene on the cold temperature 0 pointed on 50.44 ppm (21st day). At room temperature (27-30 C), mangosteen will be faster ripend and has a shorter shelf-life compare to the mangosteen which stored on the cold temperature (150C).
DAFTAR ISI Halaman
DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... vi DAFTAR LAMPIRAN ...................................................................................... vi PENDAHULUAN .............................................................................................
1
TINJAUAN PUSTAKA Manggis (Garcinia mangostana L)......................................................... Laju Respirasi ........................................................................................ Etilena .................................................................................................... Fisiologi Pascapanen ..............................................................................
2 2 3 4
BAHAN DAN METODE Alat dan Bahan ....................................................................................... Metode Penelitian ..................................................................................
5 5
HASIL DAN PEMBAHASAN Laju Respirasi ......................................................................................... Produksi Etilena ......................................................................................
6 8
SIMPULAN DAN SARAN ............................................................................... 10 DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................ 10 LAMPIRAN ....................................................................................................... 13
DAFTAR GAMBAR Halaman
1 Manggis .........................................................................................................
2
2 Kurva laju respirasi C02 buah klimakterik dan nonklimakterik .....................
3
0
3 Laju respirasi pada suhu ruang (27-30 C) .....................................................
7
0
4 Laju respirasi pada suhu dingin15 C ............................................................. 7 0
5 Konsentrasi etilena pada suhu ruang (27-30 C) ............................................ 0
6 Konsentrasi etilena pada suhu dingin 15 C ...................................................
9 9
7 Biosintesis etilena .......................................................................................... 10
DAFTAR LAMPIRAN Halaman
1 Tahapan pengukuran laju respirasi ................................................................ 14 2 Tahapan pengukuran produksi etilena ........................................................... 15 0
3 Hasil pengukuran produksi etilena pada suhu ruang (27-30 C) .................... 16 0
4 Hasil pengukuran produksi etilena pada suhu dingin 15 C ........................... 16
PENDAHULUAN Manggis (Garcinia mangostana L) merupakan salah satu tanaman buah yang mempunyai potensi tinggi untuk dikembangkan. Rasa buahnya yang khas, daging buahnya berwarna putih, kandungan gizi serta penampilan kulit buahnya yang menarik membuat manggis menjadi salah satu buah yang banyak diminati oleh masyarakat. Masalah yang terjadi pada pascapanen adalah produk mudah mengalami kerusakan akibat proses fisiologis seperti respirasi, transpirasi, produksi etilena, dan pengerasan kulit buah (Reza & Tuherkih 1994). Pada tahun 1999 ekspor buah manggis Indonesia sebesar 4.743.494 kg dengan nilai US$ 3.887.816 dan pada tahun 2005 meningkat menjadi 8.472.770 kg dengan nilai US$ 6.386.091. Nilai ekspor manggis jauh lebih tinggi dari alpukat, durian, jeruk mangga, nenas, dan pepaya. Panen manggis berlangsung pada bulan November-April dengan puncak produksi pada bulan FebruariMaret. Ekspor manggis Indonesia sebagian besar ditujukan ke Taiwan, Cina, Hongkong. Buah manggis seperti buah pada umumnya mudah mengalami kerusakan setelah dipanen yang disebabkan oleh faktor fisiologis, mekanis, hama dan penyakit. Diperkirakan tingkat kerusakan dan kehilangan pascapanen buah-buahan dan sayur-sayuran mencapai 525% di negara maju dan 20-50% di negara berkembang, tergantung jenis komoditasnya
penanganan yang tepat sehingga kerusakan dapat ditekan serendah mungkin. Keberhasilan memperpanjang masa simpan buah-buahan segar ditunjukkan dengan menurunnya laju pematangan atau tertundanya awal pematangan sehingga kesegaran buah dapat dipertahankan serta dapat diterima oleh konsumen. Hal ini dapat dicapai dengan mengubah lingkungan produk setelah panen, yaitu dengan cara penurunan suhu, penggunaan bahan kimia, memodifikasi atmosfir di sekitar produk atau kombinasi dari perlakuan-perlakuan tersebut (Irving 1984). Laju respirasi merupakan indeks yang baik untuk menentukan umur simpan buah-buahan setelah dipanen. Intensitas respirasi merupakan ukuran kecepatan metabolisme dan seringkali digunakan sebagai indikasi umur simpan buah-buahan. Penyimpanan pada suhu dingin merupakan cara yang paling efektif dan bermanfaat untuk memperlambat perkembangan pembusukan pascapanen pada buah-buahan dan sayur-sayuran. Tiap-tiap buah dan sayuran memiliki suhu optimum penyimpanan untuk menghambat penuaan dan pematangan proses-proses fisiologis (Winarno & Aman 1981) Pola respirasi buah dibedakan menjadi 2 jenis, yaitu respirasi klimakterik dan nonklimakterik. Respirasi buah klimakterik mempunyai karakteristik yaitu laju respirasinya pada saat awal setelah pemetikan akan menurun, secara tiba-tiba laju respirasi akan naik mencapai titik maksimum. Setelah
TINJAUAN PUSTAKA Manggis
Manggis (Garcinia mangostana L) merupakan tanaman buah berupa pohon yang berasal dari hutan tropis yang teduh di kawasan Asia Tenggara, yaitu hutan belantara Malaysia atau Indonesia. Kemudian dari Asia Tenggara tanaman ini menyebar ke Amerika Tengah dan daerah tropis lainnya seperti Srilanka, Malagasi, Karibia, dan Australia. Buah ini berwarna coklat, merah, hingga keunguan bila telah matang dan bergetah, semakin tua buah, getah semakin berkurang (Gambar 1). Buahnya berbentuk bulat dengan diameter 6 cm dan sebagian besar kulitnya mengandung tanin dan xantones (Pantastico 1986). Pada bagian dalam buah manggis terdapat daging buah manggis sebanyak 4 hingga 7 juring dengan ukuran yang berbeda-beda (Gambar 1). Juring dicirikan terdiri atas daging buah berwarna putih susu, lunak, manis, dan segar (Martin 1980). Pohon manggis dapat tumbuh hingga ketinggian 600 meter di atas permukaan laut, dengan curah hujan 1500-2500 mm/tahun. Sifat tumbuh tanaman ini selain dipengaruhi oleh ketinggian tanah tempat tanaman tumbuh, juga dipengaruhi oleh suhu udara. Tanaman manggis tidak dapat tumbuh di daerah yang bersuhu kurang dari 5 0C atau suhu lebih dari 380C. Suhu optimum untuk
Thalamiflora,
Genus
Garcinia,
Spesies
mangostana.
Komponen kimia terbesar dari buah manggis yaitu karbohidrat sebesar 81-83%. Kalori yang dihasilkan oleh 100 gram buah manggis yang dapat dimakan adalah 63%. Manggis juga mengandung komponen protein dan lemak tetapi dalam jumlah kecil (Martin 1980). Dalam proses pematangan, buah-buahan akan mengalami perubahan fisik. Hal ini bisa terlihat dari perubahan warna kulit buah. Buah manggis yang masih muda berwarna hijau, sedangkan yang sudah matang biasanya berwarna merah keunguan (Tabel 1).
Gambar 1 Manggis. . Tabel 1 Indeks kematangan buah manggis Indeks warna
Warna Kulit
3
terakhir maka akan diubah menjadi energi dan air. Hasil berupa energi dalam bentuk ATP yang akan digunakan untuk kegiatan sel di dalam buah. Setelah dipanen ternyata sayuran dan buah-buahan juga masih melangsungkan proses respirasi. Terdapat tiga fase dalam respirasi yaitu perombakan polisakarida menjadi gula-gula sederhana, oksidasi gulagula sederhana menjadi asam piruvat, dan perubahan aerobik dari piruvat menjadi karbon dioksida, air, dan energi. Laju respirasi dari suatu buah merupakan indikator yang baik bagi aktivitas metabolik jaringan. Oleh karena itu, respirasi dapat digunakan sebagai petunjuk terhadap potensi umur simpan. Kecepatan respirasi yang tinggi biasanya berhubungan dengan tingkat umur simpan yang pendek (Goldsmidt 1997). Respirasi biasanya juga dipengaruhi oleh faktor internal yaitu tingkat perkembangan, susunan kimiawi jaringan, ukuran produk, pelapisan alami dan jenis jaringan serta faktor eksternal yaitu suhu, zat pengatur pertumbuhan dan konsentrasi O2, CO2 di lingkungan sekitarnya. Berdasarkan pola respirasinya, buah dikelompokkan menjadi dua kelompok yaitu buah klimakterik dan buah nonklimakterik. Buah klimakterik adalah buah yang proses pematangannya terjadi setelah laju respirasi mencapai puncaknya. Buah-buahan yang termasuk golongan klimakterik ialah pisang, mangga, pepaya, alpokat, tomat, sawo dan
Tahapan pertumbuhan dalam kehidupan buah dan sayuran meliputi pembelahan sel, pembesaran sel, pendewasaan sel (maturation), kematangan (ripening), kelayuan (senescence), dan pembusukan (deterioration) (Winarno & Aman 1981). Pada buah pembelahan sel langsung terjadi pada pembuahan yang diikuti dengan pembesaran sel sampai volume yang maksimal. Setelah itu akan mengikuti pendewasaan sel, kematangan, kelayuan, dan pembusukan sel. Laju respirasi dapat diukur dengan menentukan jumlah substrat yang hilang, jumlah O2 yang diserap, CO2 yang dikeluarkan, panas yang dihasilkan dan energi yang terbentuk. Pengukuran laju respirasi biasanya hanya ditentukan dengan mengukur O2 dan CO2, yaitu dengan mengukur laju penggunaan O2 atau pengeluaran CO2 (Pantastico 1986). Pengukuran laju respirasi dapat dilakukan dengan sistem tertutup dan sistem terbuka. Dalam sistem tertutup, bahan ditempatkan dalam suatu wadah tertutup sehingga gas CO2 yang dihasilkan terakumulasi dan gas O2 yang dikonsumsi menjadi berkurang konsentrasinya. Laju respirasi dihitung dengan mengetahui berat bahan, volume bebas wadah dan selisih konsentrasi gas antara masuk dan yang keluar (Rokhani et al 1996). Laju respirasi merupakan indeks yang baik untuk menentukan umur simpan buah-buahan setelah dipanen.
4
sederhana sekali. Etilena yang terdapat di alam akan berperan jika terjadi perubahan secara fisiologis pada suatu tanaman. Hormon ini akan berperan dalam proses pematangan buah dalam fase klimakterik. Produksi etilena erat hubungannya dengan proses respirasi, yaitu banyaknya penggunaan oksigen pada saat respirasi berlangsung. Apabila produksi etilena banyak biasanya aktivitas respirasi itu meningkat ditandai dengan meningkatnya penyerapan oksigen. Oksigen sangat dibutuhkan dalam proses sintesis etilena dan reaksi-reaksi lainnya dalam pematangan. Konsentrasi yang rendah oksigen akan menghambat produksi etilena (Kartasapoetra 1989). Peranan etilena tidak hanya pada pemasakan buah tetapi juga ada pertumbuhan, oleh karena itu etilena juga disebut zat pengatur tumbuh pada tumbuhan, terutama pada buah-buahan. Etilena merupakan pembangkit kemasakan buah dan peranannya tidak dapat digantikan oleh gas lain. Dengan adanya etilena, proses respirasi akan segera berlangsung dan ikut berperan dalam pemasakan. Fungsi etilena pada pemasakan buah klimakterik hanya sebagai pemacu dalam meningkatkan proses respirasi dan besarnya respon terhadap level endogenus bervariasi terhadap besar kecilnya konsentrasi dan sifat autokatalitiknya bersifat nyata (Wang 1998). Etilena pada buah klimakterik hanya berpengaruh pada saat fase praklimakterik,
Fisiologi Pascapanen
Produk utama dari tanaman manggis adalah buahnya. Pada waktu masih muda permukaan kulitnya berwarna hijau. Warna ini perlahan-lahan berubah sesuai dengan bertambah tuanya buah menjadi merah kekuningan, kemerahan, coklat kemerahan, ungu kemerahan, dan akhirnya menjadi ungu kehitaman. Selama pematangan buah-buahan akan terjadi perubahan-perubahan secara fisik dan kimia. Perubahan yang terjadi pada umumnya adalah perubahan warna, tekstur, pH, kandungan gula, kandungan vitamin C dan asam-asam organik. Perubahan warna merupakan perubahan yang paling menonjol pada waktu pematangan. Perubahan warna yang terjadi yaitu sintesis dari pigmen tertentu seperti karotenoid dan antosianin, di samping itu terjadinya perombakan klorofil. Perombakan klorofil menyebabkan pigmen karotenoid yang sudah ada namun tidak nyata menjadi nampak. Perubahan warna yang terjadi pada buahbuahan sering dijadikan sebagai kriteria utama bagi konsumen untuk menentukan mentah dan matangnya suatu buah. Warna buah-buahan disebabkan oleh pigmen, yang umumnya dibedakan atas 4 kelompok, yaitu klorofil, antosianin, flavonoid, dan karotenoid (Winarno & Aman 1981). Warna hijau yang dominan tersebut
5
menyebabkan sel menjadi tegang (Pantastico 1986). Salah satu masalah dalam mempertahankan mutu manggis adalah terjadinya pengerasan kulit buah pada manggis yang disimpan dalam jangka waktu yang lama. Suhu penyimpanan manggis yang pernah diteliti adalah 4-8oC. Pada suhu ini manggis dapat disimpan sampai 44 hari, namun mengalami pengerasan kulit yang menyebabkan buah sulit untuk dibuka. Hasil penelitian menunjukkan bahwa kekerasan kulit buah manggis yang mengalami perlakuan kasar akan meningkat dengan cepat pada suhu ruang (Ketsa & Atantee 1998) Kulit buah manggis yang mengeras sehingga manggis sulit untuk dibuka kemungkinan disebabkan oleh dehidrasi yang tinggi dipermukaan kulit atau kerusakan jaringan kulit buah, sehingga terjadi desikasi. Keempukan kulit buah manggis dipengaruhi oleh rongga jaringan kulit (Muchtadi 1992). Pengerasan perikarp dapat juga terjadi karena terjadi benturan mekanis sehingga terjadi peningkatan kandungan lignin dan kekerasan kulit. Peningkatan lignin pada perikap merupakan salah satu alasan mengapa terjadi pengerasan pada kulit manggis, dan ini terjadi pada saat disimpan pada suhu rendah (Zheng & Wolff 2000).
BAHAN DAN METODE Bahan dan Alat
(270-300C) yang memiliki berat total 1 kg dimasukkan ke dalam stoples gelas yang tertutup, kemudian ditutup dengan lilin untuk mencegah keluar masuknya gas O2 dan CO2. Untuk pengukuran konsentrasi dalam stoples dibuat lubang yang dihubungkan dengan pipa plastik. Pengukuran Laju Respirasi. Laju respirasi pada buah manggis dilakukan dengan mengambil gas dalam stoples gelas yang berisi manggis dan dimasukkan ke dalam selang plastik yang telah dihubungkan dengan alat Gas analyzer . Setiap pengukuran dilakukan rata-rata setiap 3 jam sampai kurva menunjukkan penurunan. Tiap-tiap pengukuran dilakukan sebanyak tiga kali ulangan. Besarnya laju respirasi yang terukur dinyatakan dalam jumlah CO2 yang dihasilkan (ml/kg.jam). Persamaan yang digunakan untuk menghitung laju respirasi adalah sebagai berikut:
R =
dx
V x dt W
R = Laju respirasi (ml/kg.jam) x = konsentrasi gas CO2 (%) t = waktu (jam) V = Volume bebas respiratory chamber (ml) W = berat produk (kg) Produksi Etilena
6
2000C. Kromatografi gas yang dipakai menggunakan detektor FID (Flame Ionization Detector ) yang telah dilengkapi dengan sistem komputerisasi. Tiap-tiap pengukuran dilakukan sebanyak tiga kali ulangan. Besarnya laju produksi etilena yang terukur dinyatakan dalam jumlah etilena yang diproduksi (ppm).
Etilena =
Area sampel Area standar
x 500 ppm (standar)
Analisis Data Rancangan percobaan yang digunakan adalah rancangan acak lengkap (RAL). Percobaan ini terdiri atas 2 perlakuan dan 3 kali ulangan. Model percobaan yang digunakan adalah sebagai berikut :
Yij=µ + αi + εij keterangan : Yij = pengamatan pada perlakuan ke-i dan ulangan ke-j µ = rataan umum αi = pengaruh perlakuan ke-i εij = pengaruh acak pada perlakuan ke-i, ulangan ke-j Analisis data dilakukan dengan uji beda nyata terkecil (BNT) dengan selang kepercayaan 95%. Data yang diperoleh dianalisis dengan menggunakan uji F. Bila hasil yang diperoleh berbeda nyata pada taraf 5%, maka dilakukan uji lanjut dengan
akan meningkat yang menunjukkan laju respirasi dari buah manggis tersebut juga meningkat (Winarno & Aman 1981). Proses klimakterik dapat dibagi menjadi beberapa tahap, yaitu praklimakterik, klimakterik menaik, puncak klimakterik, dan klimakterik menurun. Setelah mengalami proses klimakterik maka buah telah menjadi matang yang disertai dengan adanya penurunan proses respirasi dan mulainya proses pelayuan (senescene) pada sayuran atau buah-buahan (Winarno & Aman 1981). Klimakterik terjadi apabila buah belum matang dan apabila buah tersebut telah matang, maka klimakterik tidak akan terjadi. Buah diperkirakan hanya mengalami satu kali klimakterik selama pematangan. Tahap praklimakterik pada suhu ruang dimulai pada jam ke-177 (hari ke-7) dengan laju respirasi sebesar 20.36 ml/kg.jam, kemudian laju respirasi mulai mengalami peningkatan pada tahap klimakterik menaik yang dimulai pada jam ke-184(hari ke-8) dengan laju respirasi sebesar 31.80 ml/kg.jam. Puncak klimakterik terjadi pada jam ke-263 (hari ke-11) dengan laju respirasi sebesar 54.56 ml/kg.jam. Kemudian laju respirasi akan mengalami tahap klimakterik menurun pada jam ke-269 (hari ke-12). Laju respirasi CO2 tertinggi sebesar 64.38 ml/kg.jam pada jam ke-477(hari ke-20), sedangkan terendah sebesar 20.36 ml/kg.jam pada jam ke-177(hari ke-7). Hasil pengamatan grafik laju respirasi 0
7
nyata terhadap laju respirasi. Dari hasil uji lanjut Duncan diketahui bahwa kondisi suhu penyimpanan pada hari pertama telah menunjukkan laju respirasi berbeda secara signifikan antara buah manggis yang disimpan pada suhu 150C dengan buah manggis yang disimpan pada suhu ruang. Terdapat dua teori yang dapat digunakan untuk menerangkan terjadinya klimakterik, yaitu teori perubahan fisik dan perubahan secara kimia. Proses klimakterik karena perubahan fisik disebabkan karena adanya perubahan permeabilitas dari selnya. Perubahan permeabilitas tersebut akan menyebabkan enzim-enzim dan substrat dalam sel yang dalam keadaan normal terpisah dan akan bergabung serta bereaksi satu dengan yang lainnya. Perubahan secara kimia disebabkan karena adanya perubahan aktivitas dari selnya yang meningkat. Perubahan secara kimia yang terjadi yaitu kegiatan yang berlangsung di dalam sel meningkat sehingga diperlukan energi yang diperoleh dari ATP. Kebutuhan ATP meningkat, maka mitokondria harus bekerja lebih berat untuk meningkatkan produksi ATP yang akan digunakan dalam aktivitas sel. Meningkatnya kegiatan mitokondria menyebabkan meningkatnya proses respirasi sehingga terjadi proses klimakterik (Pech 2007). Selain itu kenaikan laju respirasi CO2 yang terjadi pada buah ketika mengalami klimaterik dapat terjadi akibat proses dekarboksilasi asam malat. Dekarboksilasi
tetap utuh. Kemudian pada tahap-tahap selanjutnya mitokondria akan rusak dan penyediaan untuk energi metabolisme juga akan terhambat akibatnya lama-kelamaan laju respirasi pada tumbuhan akan menurun (Giovannoni 2004). Perubahan-perubahan lain yang terjadi sebagai tanda terjadinya kelayuan ialah hilangnya pigmen klorofil dari tanaman dan meningkatnya pigmen karoten. Hal ini bisa dilihat ketika buah manggis masih muda akan berwarna hijau kemudian berubah menjadi kemerahan. Selain itu turunnya kandungan protein juga dapat menyebabkan terjadinya proses kelayuan. Tetapi perlu diketahui bahwa selama proses pematangan (sebelum proses pelayuan terjadi) kandungan protein menunjukkan jumlah yang meningkat. Selain itu, apabila buah menjadi matang, maka kandungan gulanya akan meningkat, tetapi kandungan asamnya akan menurun. (Alexander & Grierson 2002).
8
Pada saat proses kelayuan kegiatan respirasi dan fotosintesis pada umumnya juga akan menurun. Hal ini disebabkan karena adanya kerusakan mitokondria. Hal ini dapat dibuktikan dengan menghitung harga perbandingan antara produksi fosfat (ATP) dengan jumlah O2 yang dikonsumsi (PO rasio). Sebagai contoh pada buah pisang harga PO rasio pada saat praklimakterik adalah 2.32 tetapi setelah klimakterik berlangsung PO rasionya menjadi 0.66 (Suhardi 1989). Kemudian selain perubahan di atas, maka akan terjadi juga perubahan permeabilitas dari membran sel. Hal ini disebabkan karena jaringan-jaringan sel terus melemah sehingga sifat permeabilitas membran sel juga akan ikut berubah akibatnya volume ruang antar sel akan makin sempit sehingga gas yang berdifusi juga akan berkurang (Agravante & Kitagawa 1990). Terdapat berbagai faktor yang dapat menyebabkan laju respirasi naik atau turun yaitu faktor internal dan eksternal. Faktor internal yaitu ketersediaan substrat, susunan kimiawi jaringan, ukuran produk, dll. Faktor eksternal yaitu suhu, ketersediaan O2, jumlah CO2, zat-zat pengatur tumbuhan, kerusakan buah, dan lain-lain. Perbandingan grafik laju respirasi CO2 pada suhu ruang (27-300C) dengan suhu 15OC didapatkan bahwa pada awal laju respirasi keduanya mengalami penurunan, tetapi dengan bertambahnya waktu penyimpanan, laju respirasi pada suhu ruang (27-30 0C) lebih
Produksi Etilena
Pada buah-buahan klimakterik, semakin besar konsentrasi etilena pada batas tertentu maka semakin cepat stimulasi terhadap proses respirasi terjadi, tetapi penggunaan etilena untuk pematangan buah akan lebih efektif bila digunakan selama fase praklimakterik dan pada suhu relatif tinggi (Yang & Hofman 1984). Etilena diukur masing-masing sebanyak 5 kali pada jam yang berbeda sehingga dihasilkan kurva yang terdiri dari 5 titik yang berbeda. Pada awal pengukuran etilena yang dihasilkan pada suhu ruang cukup tinggi dan pengukuran ke-2 konsentrasi etilena yang dihasilkan mengalami penurunan yang cukup tajam, kemudian pengukuran ke-3 mengalami peningkatan yang tajam. Selanjutnya pada pengukuran ke-4 dan ke-5 mengalami penurunan (Gambar 5). Konsentrasi etilena yang dihasilkan secara berturut-turut yaitu 64.97 ppm (hari ke-0), 15.13 ppm (hari ke10), 247.29 ppm (hari ke-11), 19.29 ppm (hari ke-21), 2.02 ppm (hari ke-21). Konsentrasi etilena tertinggi terjadi pada pengukuran ke-3 jam ke-260 (hari ke-11) sebesar 247.29 ppm sedangkan konsentrasi terendah pada pengukuran ke-5 jam ke-509 (hari ke-21) sebesar 2.02 ppm. Hal ini disebabkan karena pada jam ke-260 (hari ke11) buah manggis mengalami puncak klimakterik sehingga konsentrasi etilena yang dihasilkan tinggi. 0
9
etilena terendah pada jam ke-632 (hari ke-26) sebesar 7.27 ppm. Konsentrasi etilena yang dihasilkan secara berturut-turut yaitu 26.23 ppm (hari ke-0), 13.04 ppm (hari ke-10), 28.12 ppm (hari ke-11), 50.44 ppm (hari ke21), 7.27 ppm (hari ke-26). Perbandingan kedua grafik didapatkan bahwa pengukuran produksi etilena pada suhu ruang dihasilkan konsentrasi etilena yang lebih besar daripada suhu dingin. Oleh karena itu terbukti pada suhu ruang buah manggis akan cepat matang dan masa simpannya tidak akan lama jika dibandingkan dengan buah manggis yang disimpan pada suhu dingin 150C. Hal ini karena produksi etilena pada buah manggis yang disimpan pada suhu ruang akan menghasilkan etilena lebih cepat yang membuat buah akan cepat matang dan masa simpannya akan lebih pendek. Penelitian ini sejalan dengan penelitian pada buah mangga ketika disimpan pada suhu dingin 100C produksi etilenanya lebih rendah dibandingkan dengan suhu ruang 27-300C (Mejsa 1998). Etilena memiliki sifat autokatalitik, yaitu pemberian konsentrasi etilena yang sedikit pada buah akan mempercepat proses produksi etilena. Produksi etilena yang cepat juga akan mempercepat laju respirasi tetapi perbandingan respirasi dengan etilena tidak tetap sehingga ada suatu fase dimana semakin matang buah, produksi etilenanya akan semakin menurun (Winarno & Aman 1981). Kemudian pembentukan etilena pada jaringan
buah hanyalah merangsang pembentukan etilen (Brady 1987). Kemudian apabila buah disimpan dalam suatu ruangan yang konsentrasi CO2 ditingkatkan, kemudian diturunkan kembali maka proses pematangan akan terhambat. Hal ini disebabkan dalam keadaan normal, etilena akan aktif berikatan secara kompleks dengan metalo-enzim dan oksigen. Apabila konsentrasi CO2 ditingkatkan dari keadaan normal, maka metalo-enzim tersebut akan melepaskan etilena yang terikat,dan metaloenzim tersebut akan mengikat CO2 menggantikan posisi etilena yang terlepas sehingga pada saat konsentrasi CO2 tinggi, maka etilena yang dihasilkan juga tinggi (Seymour 1993). Produksi etilena erat kaitannya dengan aktivitas respirasi, yaitu dengan adanya etilena, maka laju respirasi akan berjalan dengan cepat dan diikuti oleh pematangan (Augustin & Azudin 1986).
10
Hipotesis yang lain menjelaskan hubungan antara etilena dengan laju respirasi yaitu etilena memiliki peranan penting dalam merangsang aktivitas ATP sintase dalam penyediaan energi yang dibutuhkan dalam metabolisme. ATP sintase merupakan suatu enzim yang dibutuhkan untuk sintesis ATP. Energi yang dibebaskan selama transpor elektron dari NADH menuju oksigen digunakan untuk melangsungkan proses sintesis ATP dari ADP dan fosfat melalui proses fosforilasi oksidatif. Laju respirasi membutuhkan energi sehingga saat laju respirasi naik, maka kebutuhan energi juga akan meningkat. etilena yang dihasilkan akan meningkat, etilena tersebut akan merangsang aktivitas ATP sintase untuk menghasilkan energi yang dibutuhkan dalam proses respirasi sehingga aktivitas laju respirasi juga akan ikut meningkat (Yang & miyazaki 1987). Proses yang terjadi dalam biosintesis etilena yaitu perubahan L-metionina yang Sdiaktifkan oleh ATP menjadi adenosylmethionine (SAM) yang dikatalisis oleh enzim SAM sintase. Kemudian senyawa 1SAM dikonversi menjadi aminocyclopropane-1carbolic acid (ACC) dan 5-methylthioribose yang dikatalisis oleh enzim ACC sintase (Gambar 7). Setelah itu ACC akan diubah menjadi etilena menghasilkan CO2, HCN dan H2O. Perubahan ACC menjadi etilena dikatalisis oleh enzim ACC oksidase dan dalam proses ini enzim ACC oksidase membutuhkan O2 (Yang &
SIMPULAN DAN SARAN Simpulan
Hasil pengukuran laju respirasi pada suhu ruang dan suhu dingin menunjukkan bahwa buah manggis terbukti sebagai buah klimakterik. Suhu dingin 150C dapat memperlambat laju respirasi buah manggis. Puncak klimakterik pada suhu ruang terjadi pada jam ke-263 (hari ke-11) dengan laju respirasi sebesar 54.56 ml/kg.jam. Puncak klimakterik pada suhu 150C terjadi pada jam ke-519 (hari ke-22) dengan laju respirasi sebesar 36.68 ml/kg.jam. Hasil pengukuran konsentrasi etilena tertinggi pada suhu ruang sebesar 247.29 ppm (hari ke-11). Hasil pengukuran konsentrasi etilena tertinggi pada suhu dingin (150C) sebesar 50.44 ppm (hari ke-21). Saran Perlu dilakukan uji kekerasan, organoleptik dan perubahan warna pada kelopak dan kulit manggis agar bisa mengetahui tingkat kesegaran dan kematangan buah manggis secara fisik. Pengukuran etilena dilakukan tiap 3 jam sekali untuk mengetahui laju produksi etilenanya.
DAFTAR PUSTAKA Adams PL, Barry C, Giovannoni J. 2004. Signal transduction systems regulating
11
Bleecker AB, Kende H. 2000. Ethylene is gaseous signal molecule in plants. Biol 16:1-18. Ecker JR. 1995. The transduction pathway 268:667-675.
ethylene signal in plants. Sci
Giovannoni JJ. 2004. Genetic regulation of fruit development and ripening. Plant cell supplement 16:170-180. Goldsmidt EE. 1997. Ripening of citrus and other nonclimacteric fruit: a role for ethylene. Acta Hotict 463:335-340. Holger H, Oliver K. 2004. Current understanding of the regulation of methionine biosynthesis in plants. Jxb 55:1799-1808. Irving AR. 1984. Transport of fresh hortikultura produce under modified atmosphere. J CSIRO Food Res Q. 44:2533. Kader AA. 1992. Postharvest Technology of Horticultural Croups. Amerika Serikat: Publication. Kader AA. 1980. Prevention of ripening in fruits by the use of controlled atmosphere. J Food Technol 34:51-54.
Miyazaki JH, Yang SF. 1987. The methionine salvage pathway in relation to ethylene and polyamine biosynthesis. Plant Physiol 69:366-370. Muchtadi D. 1992. Fisiologi Pascapanen Sayuran dan Buah-buahan. Bogor: IPB Pr. Pantastico EB. 1986. Fisiologi Pascapanen, Penanganan dan Pemanfaatan Buahbuahan, Sayur-sayuran Tropika dan Subtropika. Penerjemah: Kamaryani.
Yogyakarta: UGM Pr. Pech JC. 2007. Climacteric fruit ripening: Ethylene-dependent and independent regulation of ripening pathways in melon fruit. Plant Physiol 32:115-119 Reza M, Tuherkih E. 1994. Pembibitan dan Pembudidayaan Manggis. Jakarta: Penebar Swadaya. Rokhani H. 1996. Rancang bangun sistem pencampuran gas dan pengukuran laju respirasi pada penyimpanan secara atmosfer terkendali. [tesis]. Bogor: Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor. Rukmana R. 1995. Budidaya Yogyakarta: Kanisius.
Manggis.
Salunkhe DK.. 1976. Storage, Processing and
12
Winarno FG. 1988. Kimia Pangan dan Gizi. Jakarta: Gramedia. Yang SF, Hoffman NE. 1987. Ethylene biosynthesis and it is regulation in higher plants. Plant Physiol 35:155–189. Zheng XY, Wolff DW. 2000. Ethylene production, shelf-life and evidence of RFLP polymorphisms linked to ethylene genes in melon (Cucumis melo L.). Genet 101:613-624.
LAMPIRAN
14
Lampiran 1 Tahapan pengukuran laju respirasi Buah manggis disortasi
Volume dan berat manggis diukur
Dimasukkan ke dalam stoples, kemudian ditutup rapat dengan lilin
Diukur tiap 3 jam sekali dengan gas analyzer
15
Lampiran 2 Tahapan pengukuran produksi etilena Buah manggis disortasi
Volume dan berat manggis diukur
Dimasukkan ke dalam stoples, kemudian ditutup rapat dengan lilin
Sampel gas diambil dengan menggunakan syringe
16 0
Lampiran 3 Pengukuran produksi etilena pada suhu ruang (27-30 C) Pengukuran
Hari ke-
1 2 3 4 5
0 (jam ke-11) 10 (jam ke-236) 11 (jam ke-260) 21 (jam ke-490) 21 (jam ke-509)
Konsentrasi etilena (ppm) Ulangan 1 Ulangan 2 Ulangan 3 Rata-rata 64,65 33,16 97,11 64,97 29,08 6,47 9,84 15,13 104,48 73,05 564,33 247,29 21,14 22,88 13,86 19,29 2,59 0,00 3,48 2,02
0
Lampiran 4 Pengukuran produksi etilena pada suhu dingin (15 C) Pengukuran
Hari ke-
1 2 3 4 5
0 (jam ke-11) 10 (jam ke-236) 11 (jam ke-260) 21 (jam ke-509) 26 (jam ke-632)
Konsentrasi etilena (ppm) Ulangan 1 Ulangan 2 Ulangan 3 Rata-rata 22,56 26,85 29,28 26,23 15,83 7,62 15,68 13,04 19,65 7,21 57,51 28,12 74,14 12,12 65,06 50,44 8,90 7,42 5,50 7,27
17
Lampiran 7 Analisis keragaman laju respirasi CO2 Class Level Information
Class
perlakuan
Levels
Values
2
15 27
Number of Observations Read
6
Number of Observations Used
6
Output tersebut menunjukkan observasi yang dilakukan software SAS ketika membaca nilai input yang diberikan. Interpretasinya bahwa terdapat 2 perlakuan yaitu 15 (suhu 15 oC) dan suhu ruang jumlah amatan seluruhnya yang diperiksa sebanyak 6 amatan.
Dependent Variable: respon Source
DF
Sum of Squares
Mean Square
F Value
Pr > F
Model
1
453.7920667
453.7920667
123.42
0.0004
18
Lanjutan lampiran 7 Analisis keragaman laju respirasi CO2
Source
perlakuan
Source
perlakuan
DF
Type I SS
Mean Square
F Value
Pr > F
1
453.7920667
453.7920667
123.42
0.0004*
DF
Type III SS
Mean Square
F Value
Pr > F
1
453.7920667
453.7920667
123.42
0.0004*
Interpretasi: H0 : α1= α2 = 0 (perlakuan tidak berpengaruh terhadap respon yang diamati ) H1 : paling sedikit ada satu i dimana αi ≠ 0 (perlakuan berpengaruh terhadap respon yang diamati ) * = berbeda nyata Karena p-value = 0.0004 < alpha (0.05) maka perlakuan berpengaruh nyata terhadap respon. Nilai RSquare sebesar 0.968607 atau sebesar 96.8607% yang dapat diartikan bahwa sebesar 96.8607% keragaman respon yang diamati dapat dijelaskan oleh faktor model sedangkan sisanya dijelaskan oleh faktor-faktor lain di luar model.
