MODEL PENDUGAAN LAJU RESPIRASI BROKOLI (Brassica oleracea L. var. italic) PADA BERBAGAI SUHU PENYIMPANAN

Transkripsi

1 SKRIPSI MODEL PENDUGAAN LAJU RESPIRASI BROKOLI (Brassica oleracea L. var. italic) PADA BERBAGAI SUHU PENYIMPANAN Oleh: DWI JAYANTI AGUSTINA F DEPARTEMEN TEKNIK PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR

2 MODEL PENDUGAAN LAJU RESPIRASI BROKOLI (Brassica oleracea L. var. italic) PADA BERBAGAI SUHU PENYIMPANAN SKRIPSI Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN pada jurusan Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor. Oleh: DWI JAYANTI AGUSTINA F DEPARTEMEN TEKNIK PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR i

3 Judul Skripsi : Model Pendugaan Laju Respirasi Brokoli (Brassica oleracea L. var. italic) pada Berbagai Suhu Penyimpanan Nama : Dwi Jayanti Agustina NIM : F Menyetujui Bogor, Oktober 2010 Dosen Pembimbing, Dr. Ir. Rokhani Hasbullah, M.Si NIP: Mengetahui: Ketua Departemen, Dr. Ir. Desrial, M.Eng NIP: Tanggal Lulus:... ii

4 RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan pada tanggal 1 September 1988 di Kabupaten Cirebon, Jawa Barat. Orang tua penulis adalah Yanto Sunarto dan Sopiyah. Penulis memulai pendidikan formalnya pada tahun di SDN III Kertawinangun, tahun di SLTPN 1 Cirebon Barat, tahun di SMAN 2 Cirebon, tahun di Institut Pertanian Bogor. Selama perkuliahan penulis pernah aktif di beberapa organisasi kemahasiswaan yaitu: LDK DKM Al Hurriyyah pada tahun 2007, BEM KM IPB pada tahun 2008, HIMATETA IPB pada tahun 2008 dan 2009, ROHIS departemen TEP IPB, dan berbagai kepanitiaan lainnya. Penulis pernah melaksanakan Praktik Lapangan tahun 2009 di PT. PG Rajawali II Unit PG Sindang laut Cirebon dengan judul Mempelajari Aspek Keteknikan pada Produksi Gula di PT. PG Rajawali II Unit PG Sindanglaut Cirebon. Penulis menyelasaikan Tugas Akhir pada tahun 2010 dan lulus dengan Tugas Akhir yang berjudul Model Pendugaan Laju Respirasi Brokoli (Brassica oleracea L. var. italic) di Berbagai Suhu Penyimpanan dibawah bimbingan Dr. Ir. Rokhani Hasbullah, M.Si. iii

5 Dwi Jayanti Agustina. F Model Pendugaan Laju Respirasi Brokoli (Brassica oleracea L. var. italic) di Berbagai Suhu Penyimpanan. Dosen Pembimbing: Dr. Ir. Rokhani Hasbullah,M.Si RINGKASAN Karakteristik penting hasil pertanian salah satunya masih melakukan aktivitas respirasi. Respirasi adalah suatu proses metabolisme dengan cara menggunakan oksigen dalam pembakaran senyawa yang lebih kompleks seperti pati, gula, protein, lemak, dan asam organik, sehingga menghasilkan molekul yang sederhana seperti CO 2, air serta energi dan molekul lain yang dapat digunakan oleh sel untuk reaksi sintesa. Laju respirasi buah dan sayuran dipengaruhi oleh faktor luar dan faktor dalam. Faktor dalam yang mempengaruhi respirasi adalah tingkat perkembangan, ukuran produk, lapisan alamiah dan jenis jaringan. Faktor-faktor luar yang mempengaruhi adalah suhu, konsentrasi gas O 2 dan CO 2 yang tersedia, zat-zat pengatur tumbuh dan kerusakan yang ada pada buah dan sayuran. Tujuan dari penelitian ini adalah mengkaji pengaruh suhu penyimpanan terhadap laju respirasi brokoli, mengkaji pola respirasi brokoli selama penyimpanan, membuat model pendugaan respirasi brokoli pada berbagai suhu penyimpanan. Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah brokoli (Brassica oleracea L. var. italic) yang didapat di daerah sekitar Bogor. Sedangkan peralatan yang digunakan adalah unit pencampur gas, stoples, inkubator, gas analyzerira- 107 untuk mengukur konsentrisi CO 2 dan portable oxygen tester POT-101 untuk mengukur konsentrasi O 2, timbangan dan alat penunjang lainnya. Metode penelitian ini terdiri dari pengukuran laju respirasi (konsumsi O 2 dan produksi CO 2 ) diukur pada suhu 5 o C, 10 o C, 15 o C, 20 o C, dan 27 o C serta pendugaan laju respirasi dengan empat model. Hasil penelitian menunjukkan bahwa pada suhu penyimpanan 5 o C memiliki laju respirasi yang paling rendah (konsumsi O 2 dan produksi CO 2 yang paling rendah dibandingkan dengan perlakuan suhu lainnya). Pada suhu 5 o C konsumsi O 2 pada hari pertama adalah 33.5±7.4 ml/kg jam sampai 28.2±1.7 ml/kg jam pada hari ke tujuh. Sedangkan produksi CO 2 pada hari pertama adalah 28.9±9.5 ml/kg jam sampai 18.2±4.7 ml/kg jam pada hari ketujuh. Laju respirasi semakin menurun dengan semakin rendahnya suhu penyimpanan dan penyimpanan dingin dapat menghambat aktivitas respirasi. Respirasi brokoli menunjukkan pola yang menurun dan tidak terdapat kenaikan konsumsi O 2 dan produksi CO 2 yang tajam. Nilai RQ brokoli yang disimpan pada lima suhu penyimpanan yang berbeda. Nilai RQ brokoli berkisar antara atau mendekati 1.0, hal ini menunjukkan bahwa proses metabolisme berlangsung secara normal menggunakan substrat karbohidrat, protein atau lemak dengan ketersediaan oksigen yang cukup. Nilai Q 10 brokoli hasil pendugaan laju respirasi dengan menggunakan model berkisar antara yang berarti bahwa setiap iv

6 kenaikan suhu sebesar 10 o C laju respirasi akan meningkat sebanyak kali. Beberapa model matematika telah digunakan untuk mendeskripsikan laju respirasi brokoli pada berbagai suhu penyimpanan. Model logaritmik cukup baik untuk menggambarkan laju respirasi di berbagai suhu dengan koefisien determinasi untuk laju konsumsi O 2 dan untuk laju produksi CO 2. Perlu dilakukan penelitian lanjutan mengenai pendugaan laju respirasi brokoli pada kondisi atmosfer terkendali menggunakan sistem terbuka (open system). v

7 KATA PENGANTAR Puji syukur penulis ucapkan kehadirat Allah SWT atas berkat, rahmat dan karunia-nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi Model Pendugaan Laju Respirasi Brokoli (Brassica oleracea L. var. italic) pada Berbagai Suhu Penyimpanan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknologi Pertanian di Institut Pertanian Bogor. Model pendugaan digunakan untuk mengenali perilaku suatu objek dengan cara mencari keterkaitan antara unsur-unsurnya untuk mengadakan optimalisasi dalam objek dan untuk mengadakan pendugaan atau prediksi untuk memperbaiki keadaan objek. Dari model matematika dapat diperoleh gambaran mengenai jumlah dari gas O 2 dan CO 2 dari suatu produk pertanian untuk menentukan penanganan pasca panen. Pada kesempatan kali ini penulis menyampaikan ucapan terima kasih antara lain kepada: 1. Dr. Ir. Rokhani Hasbullah, M.Si. selaku dosen pembimbing akademik yang telah memberikan bimbingan kepada penulis, sehingga dapat menyelesaikan skripsi ini. 2. Dr. Ir. Lilik Pujantoro, M. Agr. dan Ir. Susilo Sarwono selaku dosen penguji yang telah memberikan masukan dalam penyelesaian skripsi ini. 3. Ayahanda dan Ibunda serta kakak dan adik tercinta yang selalu memberikan dorongan motivasi dan do a selama ini. 4. Teman teman etoser, etoser 43, pendamping etos, keluarga wisma nurul fitri, segenap pengurus Dompet Dhuafa Republika, LPI (Lembaga Pengembangan Insani), dan pengurus beasiswa KSE. 5. Pak Aminudin dan Pak Sulyaden yang banyak membantu selama penelitian. 6. Rachmat Aditya, Azzah Khairunnisa dan Herina yang telah memberikan motivasi dan seluruh teman TEP 43. Akhirnya penulis mengharapkan saran dan kritik dari semua pihak untuk penyempurnaan tulisan ini agar penelitian ini lebih bermanfat bagi pengguna. Bogor, Oktober 2010 Penulis vi

8 DAFTAR ISI Halaman KATA PENGANTAR... VI DAFTAR ISI...VII DAFTAR TABEL...VIII DAFTAR GAMBAR...IIX DAFTAR LAMPIRAN...X I. PENDAHULUAN A. Latar Belakang...1 B. Tujuan...2 II. TINJAUAN PUSTAKA A. Brokoli (Brassica oleracea L. var. italic)...3 B. Karakteristik Respirasi...5 C. Teknik Pengukuran Laju Respirasi...10 D. Model Pendugaan...12 III. METODE PENELITIAN A. Waktu dan Tempat Penelitian...14 B. Bahan dan Alat...14 C. Metode Penelitian...14 IV. HASIL DAN PEMBAHASAN A. Pengaruh Suhu pada Respirasi Brokoli...18 B. Karakteristik Respirasi...19 C. Model Pendugaan Respirasi...24 V. KESIMPULAN DAN SARAN A. Kesimpulan...28 B. Saran...28 DAFTAR PUSTAKA...29 LAMPIRAN...32 vii

9 DAFTAR TABEL Nomor Halaman 1. Nilai nutrisi brokoli per 100 g bagian yang dapat dimakan Sifat-sifat respirasi berdasarkan tipe substrat yang digunakan Perlakuan-perlakuan penelitian Hasil uji Duncan laju respirasi dan respiratory quotient (RQ) brokoli Nilai Q 10 berdasarkan perhitungan model Nilai Q 10 pada 3 skala suhu Model perhitungan hasil transformasi untuk konsumsi O Model perhitungan hasil transformasi untuk konsumsi CO viii

10 DAFTAR GAMBAR Nomor Halaman 1. Brokoli (Brasicca oleracea L.var. italic) Visualisasi susunan dalam stoples Skema kegiatan pengukuran laju respirasi Grafik laju konsumsi O 2 pada 7 hari penyimpanan Grafik laju produksi CO 2 pada 7 hari penyimpanan Grafik laju konsumsi O 2 dan laju produksi CO 2 pada berbagai suhu penyimpanan hasil uji model linear sederhana Grafik laju konsumsi O 2 dan laju produksi CO 2 pada berbagai suhu penyimpanan hasil uji model eksponensial Grafik laju konsumsi O 2 dan laju produksi CO 2 pada berbagai suhu penyimpanan hasil uji model logaritmik Grafik laju konsumsi O 2 dan laju produksi CO 2 pada berbagai suhu penyimpanan hasil uji model Arrhenius...27 ix

11 DAFTAR LAMPIRAN Nomor Halaman 1. Tabel perubahan konsentrasi O 2 dan CO 2 brokoli selama 7 hari Laju respirasi brokoli selama 7 hari Hasil analisis sidik ragam dan uji lanjut Duncan laju konsumsi O Hasil analisis sidik ragam dan uji lanjut Duncan laju konsumsi CO Grafik laju respirasi brokoli metode regresi linear sederhana Grafik laju respirasi brokoli metode regresi eksponensial Grafik laju respirasi brokoli metode regresi logaritmik Grafik laju respirasi brokoli metode Arrhenius Grafik Laju respirasi brokoli rata-rata empat model Tabel hasil perhitungan 4 model analisis regresi konsumsi O Tabel hasil perhitungan 4 model analisis regresi konsumsi CO Laju respirasi brokoli pada berbagai suhu penyimpanan hasil uji 4 model matematika Data perhitungan laju respirasi brokoli...50 x

12 I. PENDAHULUAN A. Latar Belakang Karakteristik penting hasil pertanian salah satunya masih melakukan aktivitas respirasi. Akan tetapi respirasi yang terjadi tidak sama dengan tanaman induknya yang tumbuh dengan lingkungan aslinya, karena bahan hasil pertanian mengalami berbagai bentuk kejutan seperti hilangnya suplai nutrisi, proses panen, pengemasan dan transportasi dapat menimbulkan kerusakan mekanis. Hal ini akan mengakibatkan menurunnya kualitas bahkan kuantitas produk tersebut. Aktivitas metabolisme pada buah dan sayuran segar dicirikan dengan adanya proses respirasi. Laju respirasi produk hortikultura selain dipengaruhi oleh suhu dan kelembaban, juga dipengaruhi oleh komposisi gas, terutama O 2 dan CO 2 di sekitar produk. Laju respirasi dapat ditekan dengan menurunkan konsentrasi O 2 dan menaikkan CO 2 di sekitar produk. Komposisi gas di sekitar produk tersebut dikendalikan melalui pencampuran dari dua atau lebih gas-gas seperti udara, N 2, O 2 dan CO 2 (Rokhani, 2007). Respirasi menghasilkan panas yang menyebabkan terjadinya peningkatan panas. Sehingga proses kemunduran seperti kehilangan air, pelayuan, dan pertumbuhan mikroorganisme akan semakin meningkat. Model pendugaan digunakan untuk mengenali perilaku suatu objek dengan cara mencari keterkaitan antara unsur-unsurnya untuk mengadakan optimalisasi dalam objek dan untuk mengadakan pendugaan atau prediksi untuk memperbaiki keadaan objek. Dari model matematika dapat diperoleh gambaran mengenai jumlah dari gas O 2 dan CO 2 dari suatu produk pertanian untuk menentukan penanganan pasca panen. Bahan hasil pertanian yang digunakan adalah brokoli (Brasicca oleracea L. var. italic), sayuran ini sangat digemari masyarakat karena mengandung vitamin A, B dan C mineral dan kalsium serta besi, sehingga permintaannya bertambah. Oleh karena itu petani perlu mengimbangi dengan menaikkan produksi dan kualitasnya (Rahardi dkk, 1994). Untuk menaikkan kualitas brokoli penanganan pascapanen yang harus dilakukan dengan hati-hati agar penurunan mutu dapat diperkecil.

13 B. Tujuan Tujuan dari penelitian ini adalah: 1. Mengkaji pengaruh suhu penyimpanan terhadap laju respirasi brokoli. 2. Mengkaji karakteristik respirasi brokoli selama penyimpanan. 3. Membuat model pendugaan respirasi brokoli pada berbagai suhu penyimpanan. 2

14 II. TINJAUAN PUSTAKA A. Brokoli (Brassica oleracea L. var. italic) Brokoli merupakan sayuran subtropik yang termasuk dalam golongan tanaman kubis-kubisan dan sering dikenal dengan nama kubis bunga hijau. Pemanenan brokoli dilakukan pada saat bunga mencapai ukuran maksimal dan telah padat (kompak), tetapi kuncup bunganya belum mekar. Umur panen adalah hari setelah tanam. Waktu panen yang paling tepat adalah pagi dan sore hari, dengan cara memotong tangkai bunga bersama sebagian batang dan daundaunnya sepanjang 25 cm dengan menggunakan pisau. Untuk pemasaran jarak jauh sebaiknya disertakan enam helai daun. Sedangkan untuk tujuan pemasaran dekat, hanya disertakan 3-4 helai daun, dan ujung-ujung daunnya dipotong (Rukmana, 1994). Brokoli mempunyai tingkat taksonomi sebagai berikut: Divisi Sub divisi Famili Genus Spesies : Spermatophyta : Dycotyledonae : Cruciferae : Brassica : Brassica oleracea L. var italic Gambar 1. Brokoli (Brassica oleracea L. var. italic) 3

15 Tabel 1. Nilai nutrisi brokoli per 100 g bagian yang dapat dimakan Komposisi Nilai Kandungan Air (%) 89.1 Energi (Kal) 32 Protein (%) 3.6 Lemak (%) 0.3 Karbohidrat (%) 5.9 Kalsium (mg) 103 Fosfor (mg) 78 Besi (mg) 1.1 Sodium (mg) 15 Potasium (mg) 382 Magnesium (mg) 24 Vitamin A (IU) 2500 Thiamin (mg) 0.1 Riboflavin mg) 0.23 Niasin (mg) 0.9 Vitamin C (mg) 113 Sumber: Agricultural Handbook No.8, USDA (1963) dalam Salunke, Pao dan Dull (1976) Rukmana (1994) menyebutkan kualitas brokoli dapat dilihat dari kekompakan bunga (curd density), kehijauannya, cacatnya, serta diameter bunganya. Menurut Susila (2006) pengelompokkan (grading) brokoli dilihat dari ukuran bunganya, yaitu: - Grade 1 : diameter bunga 30 cm - Grade 2 : diameter bunga cm - Grade 3 : diameter bunga cm - Grade 4 : diameter cm Brokoli merupakan komoditi yang mudah rusak (perishable) karena memiliki kandungan air yang tinggi (90 %), dan kelas laju respirasi yang terlalu tinggi. Pada suhu 5 o C serta lebih tinggi dibandingkan asparagus, bayam dan jagung manis (Utama, 2001). Potensi masa simpan brokoli kurang dari 2 minggu dalam udara dengan suhu dan RH optimum (Kader, 1993). Oleh karena itu setelah dipanen brokoli harus segera ditangani dengan baik dengan melakukan pra pendinginan untuk menurunkan laju respirasi dan mencegah terjadinya pelayuan 4

16 dan pembusukan (Rokhani, 1995). Pra pendinginan dapat dilakukan dengan cara hydrocooling atau dengan menggunakan es, jika kondisinya baik dan sirkulasi udara pada ruang penyimpanan sesuai maka brokoli dapat bertahan hari pada suhu 0 o C (Rokhani, 1995). Brokoli memiliki umur simpan yang pendek, yaitu 1-2 hari pada kondisi suhu 20 o C, RH 60 70%; 2-6 hari pada kondisi suhu 4 o C, RH %; 1-2 minggu pada kondisi suhu 0 o C, RH % dan dikemas dalam kotak polystyrene yang diberi es (Tan, 2005 dalam Bafdal, et al., 2007). Menurut Bafdal, et al., (2007) bahwa jika 15 kg brokoli yang setelah dipanen diberi perlakuan hydrocooling kemudian dimuat dalam kontainer yang diberi bongkahan es (ice crushed) sebanyak 3 kg dapat menjaga suhu di dalam kontainer o C selama 22 jam. B. Karakteristik Respirasi Menurut Winarno dan Kartakusuma (1981), respirasi adalah suatu proses metabolisme dengan cara menggunakan oksigen dalam pembakaran senyawa yang lebih kompleks seperti pati, gula, protein, lemak, dan asam organik, sehingga menghasilkan molekul yang sederhana seperti CO 2, air serta energi dan molekul lain yang dapat digunakan oleh sel untuk reaksi sintesa. Energi yang dikeluarkan berupa panas akibat respirasi (dikenal sebagai panas vital atau vital heat) mempengaruhi penerapan teknologi pasca panen, seperti memperkirakan kebutuhan sistem pendingin dan ventilasi (Kader, 1993). Menurut (Hardenburg, Watada dan Wang, 1968), reaksi kimia sederhana untuk proses respirasi dapat dituliskan sebagai berikut: C 6 H 12 O 6 + 6O 2 6CO 2 + 6H 2 O kcal Pada persamaan di atas terlihat bahwa sumber utama penghasil energi adalah glukosa. Besar kecilnya respirasi dapat diukur dengan menentukan substrat yang hilang, O 2 yang diserap, CO 2 yang dikeluarkan, panas yang dihasilkan, dan energi yang ditimbulkan. 5

17 Menurut Phan et al., 1986 dalam Ananta, 1997 laju respirasi buah dan sayuran dipengaruhi oleh faktor luar dan faktor dalam. Faktor dalam yang mempengaruhi respirasi adalah tingkat perkembangan organ tanaman, ukuran produk, lapisan alamiah dan jenis jaringan. Faktor luar yang mempengaruhi adalah suhu, konsentrasi gas O 2 dan CO 2 yang tersedia, zat-zat pengatur tumbuh dan kerusakan yang ada pada buah dan sayuran. Laju respirasi brokoli termasuk sangat tinggi (Kader, 1987; Hardenburg, Walada dan Wang, 1968). Semakin cepat laju respirasi maka semakin besar jumlah panas yang dilepaskan per satuan waktu. Laju respirasi besarnya bervariasi tergantung jenis komoditi, akan tetapi terutama dipengaruhi oleh suhu dan komposisi gas di sekitar komoditi tersebut (Kader, 1989; Saltveit, 1989; Manapperuma and Singh, 1987 dalam Rokhani, 1995). B.1. Pengaruh Suhu Laju respirasi brokoli dipengaruhi secara nyata oleh suhu penyimpanan, yaitu semakin tinggi suhu penyimpanan, laju respirasinya semakin besar; juga sebaliknya, laju respirasi semakin menurun dengan semakin rendahnya suhu penyimpanan; melalui pengaturan suhu dan kelembaban serta komposisi gas ruang penyimpanan, mutu produk hortikultura yang disimpan dapat dipertahankan (Rokhani, 1995). Laju respirasi brokoli yang digambarkan sebagai laju produksi CO 2 (mg/kg jam) pada suhu penyimpanan 0 o C, 4-5 o C, 10 o C, o C, dan o C adalah berturut-turut (mg/kg jam) 19-21, 32 37, 75-87, , dan (Hardenburg, Watada dan Wang, 1986). Laju respirasi brokoli juga dipengaruhi oleh ukuran floret (Tian, et al. dalamfinger, et al., 1999) dan jenis kultivarnya (Finger, et al., 1999). Respirasi membutuhkan O 2 dan menghasilkan zat sisa metabolisme berupa uap air, CO 2, dan panas sebagai entropi (energi panas yang tidak termanfaatkan). Kuosien respirasi (respiratory quotient) merupakan perbandingan CO 2 terhadap O 2. Kuosien respirasi berguna untuk mendeduksi sifat substrat yang digunakan dalam respirasi sejauh mana respirasi telah berlangsung, sejauh mana reaksi 6

18 respirasi telah berlangsung, dan sejauh mana proses itu bersifat aerobik atau anaerobik (Phan et al.,1986). Tabel 2. Sifat-sifat respirasi berdasarkan tipe substrat yang digunakan Tipe Substrat Substrat Reaksi Respirasi RQ (CO 2 /O 2 ) Karbohidrat Glukosa C 6 H O 2 6CO 2 + H 2 O 1.00 Lemak Asam palmitik C 16 H 32 O O 2 C 12 H 22 O CO 2 + 5H 2 O 0.36 Asam organik Malic acid C 4 H 6 O 5 + 3O 2 4CO 2 + 3H 2 O 1.33 Sumber: Kays (1991) Phan et al., (1986) menyatakan bila kuosien respirasi sama dengan satu, gulalah yang dioksidasi. Jika nilai kuosien respirasi lebih besar dari satu, menunjukkan bahwa yang digunakan dalam respirasi itu suatu substrat yang mengandung oksigen, yaitu asam-asam organik. Bila kuosien respirasi kurang dari satu, maka ada beberapa kemungkinan, yaitu (a) substrat mempunyai perbandingan oksigen terhadap karbon yang lebih kecil daripada heksosa, (b) oksidasi belum tuntas, misalnya terhenti pada pembentukan asam suksinat atau zat antara lain; (c) CO 2 yang dikeluarkan digunakan dalam proses-proses sintesis, misalnya pembentukan asam oksalat dan asam malat dari piruvat. Suhu menimbulkan efek yang menentukan dalam laju metabolisme produk pasca panen (Kays, 1991 dan Nobel, 1991). Karakter perubahan pada laju reaksi akibat suhu tersebut biasanya ditentukan dengan kuosien suhu (Q 10 ), yaitu rasio laju reaksi tertentu pada suatu tingkat suhu (T 1 ) terhadap laju reaksi tersebut saat suhu naik 10 o C (T o C). Menurut Kays (1991), pada kebanyakan produk, nilai Q 10 berkisar antara saat suhu 5 o C hingga 25 o C. Dengan kata lain, setiap peningkatan suhu 10 o C, maka laju respirasi dapat meningkat kali lipat. Namun pada skala suhu o C nilai Q 10 dapat menurun dan laju reaksi 7

19 cenderung terhambat dikarenakan denaturasi enzim. Sedangkan suhu buah atau sayuran umumnya lebih tinggi dari ruang penyimpanan akibat panas respirasi. Perbedaan suhu tersebut cukup kritis dalam penentuan laju metabolisme produk. Penjelasan tentang penurunan Q 10 pada suhu yang tinggi adalah bahwa laju penetrasi O 2 ke dalam sel lewat kutikula atau periderma mulai menghambat respirasi saat reaksi kimia berlangsung dengan cepat. Difusi O 2 dan CO 2 juga dipercepat dengan peningkatan suhu, tapi Q 10 untuk proses fisika ini hanya 1.1 ; jadi suhu tidak mempercepat secara nyata difusi larutan lewat air. Peningkatan suhu sampai 40 C atau lebih, laju respirasi malahan menurun, khususnya bila tumbuhan berada pada keadaan ini dalam jangka waktu yang lama. Enzim yang diperlukan mulai mengalami denaturasi dengan cepat pada suhu yang tinggi, mencegah peningkatan metabolik yang semestinya terjadi. Pada kecambah kacang kapri, peningkatan suhu dari 25 menjadi 45 C mula-mula meningkatkan respirasi dengan cepat, tapi setelah dua jam laju respirasinya mulai berkurang. Kemungkinan penjelasannya ialah jangka waktu dua jam sudah cukup lama untuk merusak sebagian enzim respirasi (Salisbury & Ross, 1995). B.2. Pengaruh Komposisi Gas Komposisi gas yang utama dalam mempengaruhi respirasi adalah oksigen, karbondioksida, dan etilen (Kays, 1991). Beberapa penelitian telah menunjukkan bahwa komposisi O 2 rendah dan CO 2 tinggi akan menghambat laju respirasi. Pantastico et al., 1986 menyatakan bahwa etilen dapat mempercepat proses respirasi dan pembentukannya sekaligus didorong oleh laju respirasi. Dengan mengubah konsentrasi gas O 2 menjadi 3 % dari 22 % dan meningkatkan konsentrasi CO 2 menjadi 4 % dari keadaan normal, buah dan sayuran tidak mengalami efek kerusakan dan memperlambat proses pematangan selama beberapa hari (Liyod Ryall et al., 1982 dalam Tubagus, 1993). Komposisi udara normal terdiri atas oksigen (20.95 %), karbondioksida (0.03 %), dan nitrogen (78.08 %) serta gas-gas lain dengan jumlah yang lebih sedikit. Agar buah-buahan dan sayuran dapat disimpan dalam jangka waktu yang lebih lama maka perlu dilakukan modifikasi komposisi udara di sekitar 8

20 komoditas. Penyimpanan dengan atmosfir termodifikasi dapat dilakukan dengan penyimpanan atmosfer terkendali (controlled atmosphere, CA) atau atmosfir modifikasi (modified atmosphere, MA) Rokhani (1996) mengemukakan bahwa pada sistem CA komposisi gas dalam ruang penyimpanan diukur secara terus menerus dan perlu menginjeksikan gas atau campuran gas tertentu untuk mempertahankan komposisi gas yang diinginkan. Sedangkan sistem MA merupakan sistem statis tanpa melakukan monitoring komposisi gas selama penyimpanan. Komposisi gas pada penyimpanan sistem MA ditentukan dari komposisi gas awal yang terdapat dalam kemasan, laju konsumsi oksigen dan laju produksi karbondioksida oleh komoditas, sifatnya permeabelitas dari kemasan dan suhu penyimpanan. Komposisi gas yang diinginkan pada sistem CA lebih teliti dibandingkan MA. Dalam praktiknya sistem CA memerlukan gas-gas pengendali seperti oksigen, karbondioksida dan nitrogen serta sejumlah peralatan untuk pengaturan dan pengendalian komposisi gas yang secara praktis diterapkan untuk penyimpanan dalam bentuk curah. Menurut Wang dan Hruscha (1977) dalam Tubagus (1993) bahwa pada suhu penyimpanan 10 o C dengan modified atmosphere, brokoli yang tidak dikemas dapat bertahan selama 3 hari dan setelah hari ketujuh bahan akan menguning. Selanjutnya brokoli yang dikemas dengan film tertutup dapat dipertahankan mutunya sampai 14 hari. Pada penyimpanan 20 o C brokoli yang tidak dikemas hanya bertahan selama 2 hari dengan kemasan tertutup sampai hari kedua warna dapat dipertahankan tetapi mengalami kerusakan fisik. Menurut Ballantyne et al., (1988) dalam Tubagus (1993) melaporkan bahwa penyimpanan brokoli dengan sistem modified atmosphere (CO 2 tinggi dan O 2 rendah) pada suhu 0 dan 5 o C akan mengalami kondisi aerobik dan diikuti dengan pembusukan setelah 4 5 hari penyimpanan menggunakan plastik PE, dan 6 8 hari dengan menggunakan film PVC. Kondisi optimun untuk penyimpanan brokoli pada suhu 5 o C menggunakan film VA adalah kombinasi dari O % dan CO % dimana kondisi ini akan tercapai setelah 2-3 hari 9

21 penyimpanan. Pada kondisi ini kerusakan dan pembusukan akan tejadi setelah 10 hari penyimpanan. B.3. Pola Respirasi Buah-buahan dan sayuran dapat diklasifikasikan berdasarkan pola respirasi selama pematangan sebagi klimakterik dan non klimakterik. Istilah klimakterik dicetuskan oleh Kidd dan West (1925) dalam Pantastico (1986), yang pertama kali menguraikan gejala tersebut pada saat meneliti fisiologi pasca panen apel Bramley Seedling (diukur dengan produksi CO 2 ) pada suhu 12.2 o C adalah lambat dan konstan pada waktu tertentu, lalu sesudah itu meningkat sampai puncak (klimaks). Oleh karena itu mereka menamakan fenomena tersebut dengan kenaikan klimakterik. Hal ini menyimpulkan bahwa ciri dari proses klimakterik adalah kenaikan produksi CO 2 yang mendadak. Menurut Biale (1954) dalam Kays (1991), buah non klimakterik akan bereaksi terhadap pemberian C 2 H 4 pada tingkat manapun dengan kenaikan laju konsumsi O 2 yang tergantung pada konsentrasi etilen sedangkan pada buah klimakterik, peningkatan konsentrasi C 2 H 4 hanya akan menggeser pola respirasi secara horizontal. Buah klimakterik mengadakan reaksi respiratik bila C 2 H 4 diberikan dalam keadaan pra klimakterik, dan tidak lagi peka terhadap C 2 H 4 setelah masa kenaikan klimakterik terlampaui. C. Teknik Pengukuran Laju Respirasi Dalam proses respirasi beberapa senyawa penting yang dapat digunakan untuk mengukur laju respirasi adalah perubahan kandungan glukosa, jumlah ATP, CO 2 yang diproduksi dan O 2 yang dikonsumsi. Dari keempat cara tersebut, pengukuran dengan menghitung produksi CO 2 lebih sederhana dan lebih praktis. Sedangkan menentukan jumlah O 2 yang dikonsumsi dapat dilakukan dengan alat yang mempunyai kepekaan tinggi seperti kromatografi gas karena jumlahnya relatif sedikit (Winarno dan Kartakusuma, 1981). Untuk pengukuran laju respirasi tersebut diperlukan sampel gas sebagai hasil dari kegiatan respirasi. Sampel gas dapat diperoleh dari gas di dalam 10

22 jaringan (internal) atau dari gas yang ditimbulkan oleh jaringan (eksternal). Pengukuran laju respirasi dengan mengambil sampel gas secara internal telah dilakukan oleh Saltveit (1982). Dibandingkan cara internal, pengambilan sampel gas secara eksternal lebih sederhana dan tidak merusak bahan. Terdapat dua metode dalam pengambilan sampel gas secara eksternal, yaitu metode statis atau sistem tertutup (closed system) dan metode dinamis atau sistem terbuka (open system). Dalam metode sistem tertutup bahan ditempatkan dalam suatu wadah tertutup dimana gas CO 2 yang dihasilkan terakumulasi dan gas O 2 yang dikonsumsi menjadi berkurang konsentrasinya. Laju respirasi dihitung dengan mengetahui berat bahan, volume bebas wadah, dan perbedaan konsentrasi setelah waktu tertentu (Rokhani, 1996). Mannapperuma dan Singh (1990) menyatakan persamaan laju respirasi sistem tertutup pada suhu tertentu dengan satuan ml/kgjam seperti pada persamaan (1) dan (2). R 1 (1) R 2 (2) dimana R = laju respirasi (ml/kg jam) x = konsentrasi gas (desimal) t = waktu (jam) V = volume bebas (ml) W = berat produk (kg) subskrip 1, 2 = masing-masing menyatakan gas O 2 dan CO 2. Dalam metode sistem terbuka, campuran gas yang diketahui konsentrasinya dialirkan melalui respiration chamber. Setelah kondisi kesetimbangan tercapai, produksi CO 2 atau konsumsi O 2 dihitung dengan mengetahui berat bahan, laju aliran dan perbedaan konsentrasi antara inlet dan 11

23 outlet gas pada respiration chamber. Mannapperuma dan Singh (1990) menentukan laju respirasi pada sistem terbuka berdasarkan kesetimbangan massa oksigen dan karbondioksida. Sedangkan kesetimbangan massa nitrogen digunakan untuk menghitung laju aliran gas masuk. Persamaan kesetimbangan untuk oksigen, karbondioksida, dan nitrogen ditunjukkan dalam persamaan berikut: Kesetimbangan O 2 : R 1 = (Gx 1 Qy 1 ) /W (3) Kesetimbangan CO 2 : R 2 = (Gx 2 Qy 2 ) /W (4) Kesetimbangan N 2 : G = Q(y 3 /x 3 ) (5) dimana R = laju respirasi (ml/kg jam) G = laju respirasi gas masuk (ml/jam) Q = laju aliran gas keluar (ml/jam) W = berat produk (kg) x = konsentrasi gas masuk (desimal) y = konsentrasi gas keluar (desimal) subskrip 1, 2, dan 3 masing-masing menyatakan gas O 2, CO 2, dan N 2. D. Model Pendugaan Pengertian model menurut Mayer (1984) adalah suatu objek atau konsep yang digunakan untuk mewakili suatu hal yang menyatakan skala kecil dan mengubahnya kebentuk yang dapat dimengerti. Jadi model merupakan penggambaran suatu objek yang disusun berdasarkan tujuan tertentu. Sedangkan model matematika merupakan suatu model yang memuat konsep-konsep matematika seperti konstanta, variabel, fungsi, persamaan, dan lain-lain. Tujuan dari penyusunan model matematika adalah untuk mengenali perilaku suatu objek dengan cara mencari keterkaitan antara unsur-unsurnya untuk mengadakan 12

24 optimalisasi dalam objek dan untuk mengadakan pendugaan atau prediksi untuk memperbaiki keadaan objek. Dari model matematika dapat diperoleh gambaran yang lebih jelas mengenai objek tanpa harus mengganggu keberadaan objek. Pengembangan model matematika merupakan suatu siklus fenomena yang berdasarkan konsep model verbal. yaitu: Metode pengkorelasian yang akan digunakan adalah metode regresi linear Linear sederhana : R = a + bt (6) Eksponensial : R = ae bt (7) Logaritmik : R = at b (8) Untuk menyatakan laju respirasi sebagai fungsi suhu dapat digunakan persamaan Arrhenius: R = Ro e E/RT (9) dimana R = konstanta penurunan konsentrasi R o = konstanta E = energi aktivasi T = suhu mutlak (C+273) R = konstanta gas, kal/mol 13

25 III.METODE PENELITIAN A. Waktu dan Tempat Penelitian Penelitian ini dilakukan pada bulan Maret 2010 di Laboratorium Teknologi Pengolahan Hasil Pertanian (TPPHP) Departemen Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor. B. Bahan dan Alat Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah brokoli (Brassica oleracea L. var. italic) yang didapat di daerah sekitar Bogor. Sedangkan peralatan yang digunakan adalah unit pencampur gas, stoples, inkubator, gas analyzer IRA- 107 untuk mengukur konsentrasi CO 2 dan portable oxygen tester POT-101 untuk mengukur konsentrasi O 2, timbangan dan alat penunjang lainnya. C. Metode Penelitian C.1. Pengukuran laju respirasi Pengukuran laju respirasi dengan menggunakan sistem tertutup, yaitu: tutup stoples yang digunakan dilubangi dengan diameter 1 cm sebanyak dua buah dan pada lubang tersebut dimasukkan selang plastik sepanjang 30 cm. Pada pertemuan selang plastik dengan penutup stoples diberi lem dan lilin malam untuk menghindari kebocoran gas. Gambar 2. Visualisasi susunan dalam stoples 14

26 Brokoli segar dibersihkan dan dipilih bunga (floret) yang memiliki bentuk fisik yang baik dan seragam, kemudian ditimbang dan dimasukkan ke dalam stoples dan ditutup rapat. Untuk menghindari kebocoran gas, antara penutup dan leher stoples diberi lilin malam dan selang plastiknya ditekuk dan dijepit. Pengukuran kandungan gas dilakukan tiap 24 jam, dan diukur dengan 3 kali ulangan masing-masing berjarak 3 jam. Pengukuran dilakukan setiap hari sampai brokoli busuk. Setelah dilakukan pengukuran, stoples dibuka untuk mengembalikan udara ke kondisi normal. Gambar 3. Skema kegiatan pengukuran laju respirasi C.2. Rancangan percobaan Percobaan dirancang dalam rancangan acak lengkap (RAL) dengan 5 perlakuan suhu penyimpanan (5 o C, 10 o C, 15 o C, 20 o C dan 27 o C) masingmasing 2 ulangan, sehingga akan diperoleh 5 x 2 = 10 unit percobaan. Perubahan konsentrasi gas (O 2 dan CO 2 ) dalam stoples diukur dengan gas analyzer setiap 6 jam sampai laju respirasi konstan. Gas yang diisap pada setiap pengukuran dikembalikan lagi ke dalam stoples, pengamatan dilakukan selama satu minggu. Data yang akan diambil adalah perubahan konsentrasi O 2 dan CO 2. Laju respirasi 15

27 dihitung berdasarkan konsentrasi gas O 2 atau CO 2, volume bebas, interval waktu dan berat sampel seperti pada persamaan (1) dan (2). Berikut perlakuan-perlakuan dalam penelitian (Tabel 2). Tabel 3. Perlakuan-perlakuan penelitian Perlakuan Suhu ( o C) Ulangan Berat per Jumlah sampel (g) brokoli (g) Model aditif RAL yang digunakan adalah: (10) dimana Y ij = nilai pengamatan dari perlakuan ke-i dan ulangan ke-j µ = nilai tengah umum = tambahan akibat perlakuan ke-i = tambahan akibat acak galat percobaan dari percobaan dari perlakuan ke-i pada ulangan ke-j Analisis data yang digunakan adalah uji GLM untuk menguji keragaman dan dilanjutkan dengan uji Duncan. C.3. Model pendugaan respirasi Setelah dilakukan pengukuran konsentrasi gas O 2 dan gas CO 2 kemudian dilakukan perhitungan untuk menentukan laju respirasi dari brokoli. Kemudian langkah selanjutnya adalah memprediksi laju respirasi brokoli terhadap suhu. Digunakan empat model matematika yaitu berdasarkan persamaan (6), (7), (8), (9). Dari keempat model tersebut dipilih model yang terbaik berdasarkan koefisien determinasi masing-masing model. Persamaan (7) dapat ditransformasi menjadi: 16

28 lnr = ln a + b T (11) atau ln R = α + βt (12) Persamaan (8) ditransformasi menjadi: log R = log a + blog T (13) atau log R = α + β log T (14) Persamaan (10) ditransformasi menjadi: ln R = ln Ro (E/R)(1/T) (15) atau ln R = α β(1/t) (16) dimana α = peubah intersep β = kemiringan Setelah didapatkan persamaan untuk keempat model, langkah selanjutnya adalah menguji model untuk mendapatkan laju respirasi di berbagai suhu penyimpanan brokoli. 17

29 IV. HASIL DAN PEMBAHASAN A. Pengaruh Suhu pada Respirasi Brokoli Pada hasil penelitian menunjukkan bahwa brokoli mempunyai respirasi yang tinggi. Namun pada suhu yang rendah, hasil pengamatan menunjukkan bahwa konsentrasi O 2 yang dikonsumsi dan produksi CO 2 semakin sedikit (Lampiran 1) yang menunjukkan bahwa respirasi brokoli pada suhu rendah lebih lambat dibandingkan dengan suhu ruang. Lampiran 2 menunjukkan laju respirasi (konsumsi O 2 dan produksi CO 2 ) pada suhu 5 o C, 10 o C, 15 o C, 20 o C, dan 27 o C (suhu ruang). Pada Lampiran 1 dapat dilihat bahwa laju respirasi untuk tiap-tiap suhu penyimpanan berbeda. Konsumsi O 2 suhu 27 o C pada hari pertama adalah 153.6±15.5 ml/kg jam sampai 76.7±22.8 ml/kg jam pada hari keempat. Sedangkan produksi CO 2 pada hari pertama adalah 135.7±17.2 ml/kg jam sampai 83.9±14.5 ml/kg jam pada hari keempat. Pada suhu penyimpanan 5 o C memiliki laju respirasi yang paling rendah (konsumsi O 2 dan produksi CO 2 yang paling rendah dibandingkan dengan perlakuan suhu lainnya). Pada suhu 5 o C konsumsi O 2 pada hari pertama adalah 33.5±7.4 ml/kg jam sampai 28.2±1.7 ml/kg jam pada hari ke tujuh. Sedangkan produksi CO 2 pada hari pertama adalah 28.9±9.5 ml/kg jam sampai 18.2±4.7 ml/kg jam pada hari ketujuh. Pada penyimpanan suhu rendah (5 o C) brokoli dapat bertahan lebih dari tujuh hari sedangkan pada suhu ruang (27 o C) brokoli hanya bertahan sampai hari ketujuh. Hal ini sesuai dengan (Rokhani, 1995) dan (Pantastico, l986) bahwa laju respirasi semakin menurun dengan semakin rendahnya suhu penyimpanan dan penyimpanan dingin dapat menghambat aktivitas respirasi, karena pada suhu yang lebih tinggi akan meningkatkan aktivitas respirasi brokoli yaitu pembakaran senyawa kompleks seperti pati, gula, protein, lemak, dan asam organik, sehingga 18

30 menghasilkan molekul yang sederhana seperti CO 2, sehingga pada suhu penyimpaan yang lebih tinggi konsentrasi CO 2 yang semakin besar dan konsumsi O 2 yang semakin besar pula. B. Karakteristik Respirasi B.1. Pola Respirasi Brokoli Laju respirasi petunjuk yang baik untuk daya simpan buah dan sayuran sesudah dipanen. Intensitas respirasi dianggap sebagai ukuran laju jalannya metabolisme, oleh karena itu sering dianggap sebagai petunjuk mengenai potensi daya simpan buah. Menurut Soesarsono (1988) dalam Nugroho (1997) buah dan sayuran dapat digolongkan atas dasar laju pemasakan yaitu golongan klimakterik dan non klimakterik. Golongan klimakterik ditandai dengan proses yang cepat pada fase pemasakan (ripening) dan peningkatan respirasi yang mencolok. Sebaliknya golongan non klimakterik tidak terlihat nyata perubahan pada fase pemasakannya karena proses respirasi berjalan lambat. Penurunan laju respirasi merupakan petunjuk terjadinya kerusakan enzim (Pantastico, 1989). Gambar 4 dan Gambar 5 menunjukkan pola laju respirasi brokoli pada 5 tingkatan suhu penyimpanan. Untuk suhu penyimpanan 27 o C dilakukan pengukuran sampai hari ketujuh dan untuk suhu 15 o C serta 20 o C dilakukan pengukuran sampai hari keenam karena brokoli yang digunakan telah busuk. 19

31 Gambar 4. Grafik laju konsumsi O 2 pada 7 hari penyimpanan Gambar 5. Grafik laju produksi CO 2 pada 7 hari penyimpanan Jika dilihat posisi grafik untuk masing-masing perlakuan suhu, Gambar 4 dan Gambar 5 menunjukkan bahwa laju respirasi brokoli sangat dipengaruhi oleh suhu penyimpanan. Pada suhu penyimpanan 5 o C posisi grafik berada pada paling bawah yang menunjukkan bahwa pada suhu 5 o C brokoli mengkonsumsi O 2 dan memproduksi CO 2 paling sedikit diantara suhu penyimpanan lainnya. Sedangkan pada suhu penyimpanan 27 o C posisi grafik berada paling atas dan menunjukkan bahwa pada suhu 27 o C (suhu ruang) memiliki laju respirasi yang paling tinggi. Respirasi brokoli menunjukkan pola yang menurun dan tidak terdapat kenaikan konsumsi O 2 dan produksi CO 2 yang tajam (Gambar 4 dan 5). Untuk beberapa suhu penyimpanan, terdapat kenaikan jumlah konsumsi O 2 dan produksi CO 2, sebagai contoh adalah pada suhu 5 o C, pada hari jumlah CO 2 yang dihasilkan pada hari pertama 28.9±9.5 ml/kg jam, hari kelima 16.8±4.5 ml/kg jam, hari keenam 31.9±20.6 ml/kg jam, sedangkan hari ketujuh (18.2±4.7 ml/kg jam) sudah mulai mengalami kerusakan. Jumlah CO 2 yang dihasilkan pada hari keenam lebih besar daripada hari kelima. Hal ini dapat disebabkan karena terjadinya disorganisasi sel yang ditandai dengan meningkatnya permeabelitas sel membran seluler dan meningkatnya keempukan daging buah sehingga merangsang aktivitas 20

32 enzim respiratoris (Solomos, 1983 dalam Asrofi, 1986). Kondisi demikian menyebabkan terjadinya peningkatan proses metabolisme dalam jaringan, sehingga sayuran dapat membusuk. Menurunnya jumlah CO 2 yang dihasilkan dapat disebabkan karena menurunnya konsentrasi ADP yang bersifat sebagai akseptor fosfat dan terjadinya kerusakan mitokondria (Winarno dan Kartakusuma, 1981). Konsentrasi ADP yang menurun dan kerusakan mitokondria menyebabkan ATP yang dihasilkan juga menurun. ATP yang berfungsi sebagi penyuplai energi dalam bentuk fosfat berenergi tinggi dengan cara memecah ikatan fosfatnya (Wills et al., 1981 dalam Asrofi, 1986). Karena ATP menurun, maka energi yang dapat digunakan untuk melangsungkan reaksi metabolik selanjutnya juga menurun. Keadaan demikian menyebabkan jumlah CO 2 yang dihasilkan semakin menurun. Pada penelitian ini pola respirasi brokoli menunjukkan kecenderungan yang terus menurun dan tidak terjadi kenaikan produksi CO 2 yang mendadak. Dengan demikian dapat disimpulkan bahwa brokoli termasuk sayuran non klimakterik. B.2. Respiratory Quotient (RQ) Respirasi membutuhkan O 2 dan menghasilkan zat sisa metabolisme berupa uap air, CO 2, dan panas sebagai entropi (energi panas yang tidak termanfaatkan). Kuosien respirasi (respiratory quotient) merupakan perbandingan CO 2 terhadap O 2. Nilai RQ brokoli ditunjukkan pada Tabel 4. Tabel 4. Hasil uji Duncan laju respirasi dan respiratory quotient (RQ) brokoli Suhu ( o C) Laju respirasi (ml/kg jam) O 2 CO 2 RQ a 24.3 d a 46.5 c ab 70.5 b bc 84.2 b c a 1.01 Keterangan: Angka-angka yang diikuti oleh huruf yang tidak sama menunjukkan hasil yang berbeda nyata berdasarkan uji Duncan 21

33 Hasil uji Duncan (Lampiran 3 dan 4) menunjukkan bahwa laju konsumsi O 2 berbeda nyata untuk suhu 15 o C, 20 o C, dan 27 o C berbeda nyata. Hasil uji pada suhu 5 o C dan 10 o C tidak berbeda nyata yang berarti laju konsumsi O 2 hampir sama. Sedangkan laju produksi CO 2 berbeda nyata untuk suhu 5 o C, 10 o C, dan 27 o C. Hasil uji pada suhu 15 o C dan 20 o C tidak berbeda nyata. Laju konsumsi O 2 dan laju produksi CO 2 pada suhu 5 o C dan 10 o C (Gambar 4 dan 5) merupakan laju terkecil diantara suhu penyimpanan lainnya. Sehingga dalam penelitian ini, suhu tersebut merupakan suhu terbaik untuk penyimpanan brokoli. Pada Tabel 3 menunjukkan nilai RQ brokoli yang disimpan pada lima suhu penyimpanan yang berbeda. Nilai RQ brokoli hampir seluruhnya bernilai 1.0, hal ini menunjukkan bahwa proses metabolisme berlangsung secara normal menggunakan substrat karbohidrat, protein atau lemak dengan ketersediaan oksigen yang cukup. Komponen terbesar pada brokoli setelah air adalah karbohidrat. Dengan demikian dapat dikatakan bahwa substrat yang digunakan untuk proses respirasi sebagian besar adalah karbohidrat. Pada kondisi respirasi anaerobik umumnya nilai RQ lebih besar dari satu. B.3. Q 10 (Kuosien Suhu) Karakter perubahan pada laju reaksi akibat suhu tersebut biasanya ditentukan dengan kuosien suhu (Q 10 ), yaitu rasio laju reaksi tertentu pada suatu tingkat suhu (T 1 ) terhadap laju reaksi tersebut saat suhu naik 10 o C (T o C). Nilai Q 10 brokoli ditunjukkan pada Tabel 5. Nilai Q 10 brokoli hasil pendugaan laju respirasi dengan menggunakan model berkisar antara (Tabel 5). Pada Tabel 6 dapat dilihat bahwa pada skala suhu 5 15 o C brokoli mempunyai nilai Q untuk konsumsi O 2 dan 2.19 untuk produksi CO 2, yang berarti bahwa setiap peningkatan suhu 10 o C, maka laju konsumsi O 2 meningkat sebesar 2.18 kali lipat dan laju produksi CO 2 meningkat sebesar 2.19 kali lipat. Namun pada skala suhu o C nilai Q 10 mengalami penurunan. Pada skala suhu o C nilai Q 10 terus menurun dan laju reaksi cenderung terhambat dikarenakan denaturasi enzim. Enzim yang 22

34 diperlukan mulai mengalami denaturasi dengan cepat pada suhu yang tinggi, mencegah peningkatan metabolik yang semestinya terjadi. Tabel 5. Nilai Q 10 berdasarkan perhitungan model Model nilai Q 10 Linear sederhana Konsumsi O Produksi CO Eksponensial Konsumsi O Produksi CO Logaritmik Konsumsi O Produksi CO Arrhenius Konsumsi O Produksi CO Nilai Q 10 pada suhu o C dan rata-rata empat model tidak sesuai dengan Kays (1991) yang menyatakan pada kebanyakan produk, nilai Q 10 berkisar antara saat suhu 5 o C hingga 25 o C hal ini dimungkinkan karena brokoli mempunyai laju respirasi yang terlalu tinggi sehingga suhu dalam stoples lebih tinggi dari ruang penyimpanan akibat panas respirasi yang mengakibatkan enzim terdenaturasi lebih cepat. Tabel 6. Nilai Q 10 pada 3 skala suhu Nilai Q 10 Suhu ( o C) Konsumsi O 2 Produksi CO Rata-rata

35 C. Model Pendugaan Respirasi Pengukuran laju respirasi dilakukan karena laju respirasi merupakan salah satu parameter yang dibutuhkan untuk menduga konsentrasi O 2 dan CO 2. Penurunan konsentrasi O 2 dan peningkatan konsentrasi gas CO 2 merupakan suatu tanda bahwa sayuran mengalami proses respirasi. Laju respirasi ditentukan berdasarkan konsentrasi gas sebelum dan setelah melewati sampel bahan. Komposisi gas dianalisis menggunakan gas analyzer. Dengan menggunakan persamaan (1) dan (2) maka diperoleh laju respirasi yang menyatakan konsumsi O 2 dan laju produksi CO 2. Model digunakan untuk menghitung estimasi laju respirasi brokoli pada waktu tertentu untuk mengoptimalkan waktu penyimpanan. Untuk menyusun sebuah persamaan terlebih dahulu harus mendapatkan pasangan data yang akan dianalisis. Data yang akan diambil untuk dijadikan bahan penyusunan persamaan adalah data hari pertama sampai keempat, karena setelah hari keempat data suhu yang didapatkan tidak lengkap karena brokoli pada suhu ruangan telah busuk, sehingga tidak dimungkinkan untuk pengambilan sampel gas (Lampiran 1). Dari data eksperimen laju respirasi brokoli pada berbagai suhu selama 4 hari ditunjukkan pada Lampiran 2. Pendugaan laju respirasi dilakukan dengan analisis regresi untuk menentukan model persamaan dan akan dipilih empat kemungkinan model regresi, yatu model regresi linear sederhana, eksponensial, logaritmik, dan Arrhenius. Laju respirasi adalalah peubah tak bebas, sedangkan peubah bebas yang digunakan adalah suhu. Suhu merupakan faktor yang sangat berpengaruh terhadap kecepatan reaksi, kecepatan reaksi meningkat seiring dengan peningkatan suhu. Hasil dari penyususunan model akan dibandingkan dengan hasil pengukuran respirasi dan akan ditentukan model terbaik dari model yang telah disusun. Pemilihan model terbaik berdasarkan nilai R 2 yang terbesar. Dalam analisis regresi, koefisien determinasi adalah ukuran dari goodness-of-fit dan mempunyai nilai antara 0 dan 1, apabila nilai mendekati 1 menunjukkan ketepatan yang lebih baik. Sebagai contoh, dengan nilai koefisisen determinasi pada model regresi linear sederhana menunjukkan bahwa sekitar 90 % dari variasi dari Y dapat dijelaskan/diselesaikan dengan hubungan 24

36 antara X dan Y dalam persamaan tersebut. Koefisien determinasi, adalah sebuah besaran yang mengukur ketepatan garis regresi. Nilai R 2 ini menunjukkan persentase besarnya variabilitas dalam data yang dijelaskan oleh model regresi. Maksimum nilai R 2 adalah 100% dan minimal 0. Jika nilai R 2 = 100 %, misalnya untuk regresi linier sederhana semua titik data akan menempel ke garis regresi, semakin kecil R 2 maka data makin menyebar jauh dari garis. Oleh karena itu jika R 2 kecil maka keeratan hubungan antara X dan Y lemah dan jika R 2 = 0 menunjukkan bahwa X tidak memiliki hubungan dengan Y. Tabel 7. Model perhitungan hasil transformasi untuk konsumsi O 2 Model Parameter model (rata-rata) α β R 2 1. Regresi linear sederhana Eksponensial Logaritmik Arrhenius Tabel 8. Model perhitungan hasil transformasi produksi CO 2 Model Parameter model (rata-rata) α β R 2 1. Regresi linear sederhana Eksponensial Logaritmik Arrhenius Keterangan: R 2 = Koefisien determinasi Tabel 7 dan 8 menyajikan transformasi persamaan dari empat model yang digunakan untuk pendugaan laju respirasi rata-rata, sedangkan untuk hasil ulangan dapat dilihat pada Lampiran 3 dan 4. Gambar 6, 7, 8, dan 9 menyajikan grafik dari keempat model persamaan respirasi rata-rata brokoli, sedangkan untuk hasil ulangan dapat dilihat pada Lampiran 5, 6, 7, dan 8. Untuk laju konsumsi O 2 didapatkan koefisien determinasi yang bervariasi dari keempat model tersebut yaitu untuk model linear sederhana, untuk 25

37 model eksponensial, untuk model logaritmik, dan untuk model Arrhenius. Koefisien determinasi terbesar untuk pendugaan konsumsi O 2 adalah dengan model logaritmik. Untuk produksi CO 2 juga mempunyai koefisien determinasi yang bervariasi yaitu diantara untuk model linear sederhana, untuk model eksponensial, untuk model logaritmik dan untuk model Arrhenius. Koefisien determinasi terbesar untuk pendugaan produksi CO 2 adalah dengan linear sederhana dan model logaritmik. Gambar 6, 7, 8, dan 9 menyajikan grafik laju respirasi brokoli pada berbagai suhu penyimpanan keempat model matematika. Data laju respirasi brokoli pada berbagai suhu penyimpanan empat model dapat dilihat pada Lampiran 11. Laju konsumsi O 2 pada hasil percobaan pada suhu 5 o C adalah 24.0 ml/kg jam, model regresi linear ml/kg jam, model eksponensial ml/kg jam, model logaritmik ml/kg jam, dan model Arrhenius ml/kg jam. Laju produksi CO 2 pada hasil percobaan pada suhu 5 o C adalah 24.3 ml/kg jam, model regresi linear ml/kg jam, model eksponensial ml/kg jam, model logaritmik ml/kg jam, dan model Arrhenius ml/kg jam. Dari keempat model tersebut model logaritmik yang paling mendekati nilai laju respirasi hasil percobaan. Y = 3.69x R 2 = Y = 3.70x R 2 = Gambar 6. Grafik laju konsumsi O 2 dan laju produksi CO 2 pada berbagai suhu penyimpanan hasil uji model linear sederhana 26

38 Y = 22.43e 0.06x R 2 = Y = 21.88e 0.06x R 2 = Gambar 7. Grafik laju konsumsi O 2 dan laju produksi CO 2 pada berbagai suhu penyimpanan hasil uji model eksponensial Y = 6.03x 0.90 R 2 = Y = 6.05x 0.88 R 2 = Gambar 8. Grafik laju konsumsi O 2 dan laju produksi CO 2 pada berbagai suhu penyimpanan hasil uji model logaritmik Y = 8E+09e -5405x R 2 = Y = 8E+09e -5396x R 2 = Gambar 9. Grafik laju konsumsi O 2 dan laju produksi CO 2 pada berbagai suhu penyimpanan hasil uji model Arrhenius 27

39 V. KESIMPULAN DAN SARAN A. Kesimpulan 1. Laju respirasi brokoli dipengaruhi oleh suhu penyimpanan. Pada suhu penyimpanan rendah laju respirasi brokoli rendah dan sebaliknya, yaitu laju respirasi semakin tinggi dengan semakin tingginya suhu penyimpanan. 2. Pola respirasi brokoli menunjukkan kecenderungan yang terus menurun dan tidak terjadi kenaikan produksi CO 2 yang mendadak. Pola ini menunjukkan bahwa brokoli termasuk sayuran non klimakterik. 3. Nilai RQ brokoli hampir seluruhnya bernilai 1.0, hal ini menunjukkan bahwa proses metabolisme berlangsung secara normal (aerobik). 4. Nilai Q 10 brokoli hasil pendugaan laju respirasi dengan menggunakan model berkisar antara yang berarti bahwa setiap kenaikan suhu sebesar 10 o C laju respirasi akan meningkat sebanyak kali. 5. Untuk menduga laju respirasi pada brokoli di berbagai suhu penyimpanan dapat digambarkan dengan model logaritmik karena lebih baik diantara keempat model matematika. B. Saran Perlu dilakukan penelitian lanjutan mengenai pendugaan laju respirasi brokoli pada kondisi atmosfer terkendali menggunakan sistem terbuka (open system). 28

40 DAFTAR PUSTAKA Asrofi, Yamis Mempelajari Pola Respirasi dengan Cara Pengeringan dari Buah Salak (Salacca edolis, Reinw).(Skripsi). Departemen Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Peranian, IPB. Bogor. Hardenburg RE, AE Watada, CY Wang The Commercial Storage of Fruits, Vegetables, and Florits and Nursery Stocks. Departement of Agricultural, Agricultural Handbook No. 66 (Revised), 13p. USA. Hardenburg RE Dasar-dasar Pengemasan. Di dalam: Pantastico EB, editor. Fisiologi Pascapanen Penanganan dan Pemanfaatan Buah-buahan dan Sayursayuran Tropika dan Subtropika.Ed ke-4.kamariyani, penerjemah; Tjitrosoepomo, editor.gadjah Mada University Press.Yogyakarta. http//en.wikipedia.org/wiki/category:brassica_oleraca. Kader AA Postharvest Biology and Technology : An Overview. Di dalam Kumpulan Materi Pelatihan Pascapanen Buah-buahan dan Sayur-sayuran; PAU Pangan dan Gizi Institut Pertanian Bogor, Mei Kitinoja L, AA Kader Praktik-praktik Penanganan Pascapanen Skala Kecil : Manual untuk Produk Hortikultura (Edisi ke 4). Terjemahan. Postharvest Horticulture Series No.8 (Juli 2002), University of California, Davis, Postharvest Technology Research and Information Center. USA. Koh et al. Content of Ascorbic Acid, Quercetin, Kaempferol and Total Phenolics in Commercial Broccoli. Journal of Food Composition and Analysis 22 (2009) La Rianda et al. Pengkajian Karakteristik dan Pendugaan Umur Simpan Jambu Mete Segar (Anacardium occidentale L.) pada Sistem Penyimpanan Atmosfir Termodifikasi. Buletin Keteknikan Pertanian Vol. 14, No. 1, April ugaan.pdf-adobe Reader. [5 Pebruari 2010]. Manapperuma, J. D. and R.P. Singh Modelling of Gas Exchange in Polymeric Package of Fruits and Vegetables. Paper for ASAE Winter Meeting. Chicago, December

41 Muchtadi, Deddy Fisiologi Pasca Panen Sayuran dan Buah-Buahan. Pusat antar Unversitas Pangan dan Gizi. IPB. Bogor. Nugroho, Ananta Puji Mempelajari Laju Respirasi Buah Nenas Iris dalam Keadaan Terolah Minimal.(Skripsi). Departemen Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Peranian, IPB. Bogor. Pantastico, E.R.B Fisiologi Pasca Panen, Penanganan dan Pemanfaatan Buah-Buahan dan Sayuran Tropika dan Subtropika. Terjemahan. Gajah Mada University Press.Yogyakarta. Rahardi, F., R. Pulungkun, A. Budiarti Agribisnis Tanaman Sayur. Penebar Swadaya. Jakarta. Rokhani, H dan E Darmawati Mempelajari Laju Transpirasi dan Pengaruh Komposisi Gas pada Penyimpanan Brokoli secara Controlled Atmosphere [Laporan Penelitian]. Bogor: Jurusan Mekanisasi Pertanian FATETA Institut Pertanian Bogor. Rokhani, H Rancang Bangun Sistem Pencampuran Gas dan Pengukuran Laju Respirasi pada Penyimpanan Hortikultura secara Atmosfir Terkendali. Bogor: Jurusan Mekanisasi Pertanian FATETA Institut Pertanian Bogor. Rokhani, H Teknik Pengukuran Laju Transpirasi Produk Hortikultura pada Kondisi Atmosfir Terkendali, Bagian I: Metode Sistem Tertutup. Jurnal Keteknikan Pertanian Vol. 21 No. 4, Desember Roosmani. A. B Percobaan Pendahuluan Terhadap Buah-Buahan dan Sayuran Indonesia.Buletin Penelitian Hortikultura LPH Pasar Minggu. Jakarta. Rukmana, M. R Kubis Bunga dan Brokol, edisi I. Kanisius Yogyakarta. Winarno, F.G dan M. Aman Kartakusuma Fisiologi Lepas Panen. Sentra Hudaya. Jakarta. Salisbury, Frank and Ross, Cleon Fisiologi Tumbuhan Jilid 2. Penerbit ITB.Bandung. Sutrisno Pengendalian Respirasi untuk Mempertahankan Mutu Pasca Panen Produk Segar Hortikultura. Jurnal Keteknikan Pertanian Vol. 21 No. 3, September Susila, Anas. D Panduan Budidaya Tanaman Sayuran. Departemen Agronomu dan Hortikultura.Institut Pertanian Bogor. 30

42 Tubagus, mulyadi Mempelajari Penyimpanan Brokoli (Brasica oleracea L. var. italica) dan Kembang Kol (Brasica oleracea L. var. botrytis) dengan "Modified Atmosphere". (Skripsi). Departemen Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Peranian, IPB. Bogor. Utama IM. Penanganan Pascapanen Buah dan Sayuran Segar. Di dalam : Forum Konsultasi Teknologi Dinas Pertanian Tanaman Pangan Provinsi Bali. Denpasar, 21 Nopember Pascapanen.pdf [3 Sep 2009]. 31

43 LAMPIRAN 32

44 Lampiran 1. Tabel perubahan konsentrasi O 2 dan CO 2 brokoli selama 7 hari Suhu ( o C) Suhu ( o C) HARI KE-1 Konsentrasi O 2 (%) Total Rata-rata Konsentrasi CO 2 Total Rata-rata U1 U2 U1 U HARI KE-2 Konsentrasi O 2 (%) Total Rata-rata Konsentrasi CO 2 Total Rata-rata U1 U2 U1 U

45 Lampiran 1. (Lanjutan) Suhu ( o C) Suhu ( o C) HARI KE-3 Konsentrasi O 2 (%) Total Rata-rata Konsentrasi CO 2 Total Rata-rata U1 U2 U1 U HARI KE-4 Konsentrasi O 2 (%) Total Rata-rata Konsentrasi CO 2 Total Rata-rata U1 U2 U1 U

46 Lampiran 1. (Lanjutan) Suhu ( o C) HARI KE-5 konsentrasi O 2 (%) Total rata-rata konsentrasi CO 2 Total rata-rata U1 U2 U1 U

47 Lampiran 1. (Lanjutan) Suhu ( o C) Suhu ( o C) HARI KE-6 Konsentrasi O 2 (%) Total Rata-rata Konsentrasi CO 2 Total Rata-rata U1 U2 U1 U HARI KE-7 konsentrasi O 2 (%) Total rata-rata konsentrasi CO 2 Total rata-rata U1 U2 U1 U

48 Lampiran 2.Laju respirasi brokoli selama 7 hari Hari ke-1 Hari ke-4 Suhu Laju respirasi (ml/kg jam) Suhu Laju respirasi (ml/kg jam) ( o C) Konsumsi O 2 Produksi CO 2 ( o C) Konsumsi O 2 Produksi CO ± ± ±6.3 30± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ±14.5 Hari ke-2 Hari ke-5 Suhu Laju respirasi (ml/kg jam) Suhu Laju respirasi (ml/kg jam) ( o C) Konsumsi O 2 Produksi CO 2 ( o C) Konsumsi O 2 Produksi CO ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ±8.2 Hari ke-3 Hari ke-6 Suhu Laju respirasi (ml/kg jam) Suhu Laju respirasi (ml/kg jam) ( o C) Konsumsi O 2 Produksi CO 2 ( o C) Konsumsi O 2 Produksi CO ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ±12.9 Suhu ( o C) Hari ke-7 Laju respirasi (ml/kg jam) Konsumsi O 2 Produksi CO ± ± ± ±8.1 37

49 Lampiran 3. Hasil analisis sidik ragam dan uji lanjut Duncan laju konsumsi O 2 Konsumsi O 2 The GLM Procedure Class Level Information Class Levels Values Number of Observations Read 20 Number of Observations Used 20 suhu Dependent Variable: konsumsi Source DF Sum of Squares Mean Square F Value Pr > F Model Error Corrected Total R-Square Coeff Var Root MSE konsumsi Mean Source DF Type I SS Mean Square F Value Pr > F suhu

50 Lampiran 3. (Lanjutan) Source DF Type III SS Mean Square F Value Pr > F suhu Duncan's Multiple Range Test for konsumsi Alpha 0.05 Number of Means Error Degrees of Freedom 15 Critical Range Error Mean Square Means with the same letter are not significantly different. Duncan Grouping Mean N Suhu A a A A a A B A ab B B C bc C C c 39

51 Lampiran 4. Hasil analisis sidik ragam dan uji lanjut Duncan laju konsumsi CO 2 Produksi CO 2 The GLM Procedure Class Level Information Number of Observations Read 20 Class Levels Values Number of Observations Used 20 suhu Dependent Variable: produksi Source DF Sum of Squares Mean Square F Value Pr > F Model <.0001 Error Corrected Total R-Square Coeff Var Root MSE produksi Mean Source DF Type I SS Mean Square F Value Pr > F suhu <

52 Lampiran 4. (Lanjutan) Source DF Type III SS Mean Square F Value Pr > F suhu <.0001 Duncan's Multiple Range Test for produksi Alpha 0.05 Number of Means Error Degrees of Freedom 15 Critical Range Error Mean Square Means with the same letter are not significantly different. Duncan Grouping Mean N Suhu A a B b B B b C c D d 41

53 Lampiran 5. Grafik laju respirasi brokoli metode regresi linear sederhana 42

54 Lampiran 6. Grafik laju respirasi brokoli metode regresi eksponensial 43

55 Lampiran 7. Grafik laju respirasi brokoli metode regresi logaritmik 44

56 Lampiran 8. Grafik laju respirasi brokoli metode Arrhenius 45

57 Lampiran 9. Grafik Laju respirasi brokoli rata-rata empat model Model linear sederhana Model eksponensial Model logaritmik 46