TINJAUAN PUSTAKA. Kedelai

Transkripsi

1 TINJAUAN PUSTAKA Kedelai Kedelai merupakan tanaman semusim, berupa semak rendah, tumbuh tegak dengan beragam morfologi. Kedelai termasuk famili leguminose (kacangkacangan). Klasifikasinya adalah sebagai berikut: Divisi : Spermatophyta Sub divisi : Angiospermae Kelas : Dikotyledonae Ordo : Polypetales Famili : Leguminose Sub famili : Papilionoidae Genus : Glycine Spesies : Glycine max Biji kedelai berkeping dua yang terbungkus oleh kulit biji. Embrio terletak di antara keping biji. Warna kulit biji bermacam-macam, ada yang kuning, hitam, hijau atau coklat. Pusar biji atau hilum adalah jaringan bekas biji kedelai yang menempel pada dinding buah (Hidajat, 1985). Menurut Adie dan Krisnawati (2007) bentuk biji kedelai beragam dari lonjong hingga bulat dan sebagian besar kedelai yang ada di Indonesia berkriteria lonjong. Biji kedelai sebagian besar tersusun oleh kotiledon dan dilapisi oleh kulit biji (testa). Antara kulit biji dan kotiledon terdapat lapisan endosperm. Embrio Embrio terdiri dari dua kotiledon, sebuah plumula dengan dua daun yang telah berkembang sempurna, dan sebuah radikel hipokotil. Ujung radikula dikelilingi jaringan yang dibentuk oleh kulit biji. Pada lapisan epidermis, baik pada lapisan atas maupun bawah terdapat stomata. Sel mesofil tersusun oleh satu sampai tiga lapisan palisade yang menyatu dengan parenkima gabus di bagian tengah kotiledon. Sel mesofil berisi aleouron dan minyak. Beberapa kristal kalsium oksalat tersebar di kotiledon. Pajangan plumula sekitar 2 mm dan

2 5 mempunyai dua helai daun yang berhadapan masing-masing dilengkapi dengan sepasang stipula. Sistem vaskular dari daun pertama adalah menjari dan berisi inisiasi potosilem, metasilem, dan beberapa elemen protofloem yang telah matang. Panjang radikel hipokotil sekitar 5 mm, terletak pada ujung poros embrio. Hipokotil tersusun oleh jaringan epidermis, korteks, dan stele (Adie dan Krisnawati, 2007). Kulit Biji Kulit biji kedelai terdiri dari tiga lapisan yaitu epidermis, hipodermis, dan parenkim. Pada epidermis terdapat sel-sel palisade yang diselubungi oleh lapisan kutikula. Pada kedelai liar sering ditemukan bagian yang memantulkan cahaya lebih kuat (light line) dibandingkan dinding sel lainnya. Lapisan hipodermis terdiri dari lapisan sel yang berbentuk huruf I (hourglass). Lapisan parenkim terdiri dari dari 6-8 lapisan tipis yang terdapat pada keseluruhan kulit biji kecuali pada hilum yang tersusun oleh tiga lapisan yang berbeda. Hilum tersusun oleh tiga lapisan parenkima, pada lapisan terluar terdapat ruang interseluler yang berhubungan langsung dengan hourglass. Sel palisade bersifat impermiabel terhadap udara, yang berfungsi sebagai tempat terjadinya pertukaran udara dari embrio dengan lingkungan luar melalui hilum. Struktur hilum melintang, hal ini diduga memiliki peranan dalam mengatur metabolisme dan kelembaban dalam embrio (Adie dan Krisnawati, 2007). Warna biji Warna kulit biji kedelai bervariasi dari yang kuning, hijau, coklat, hitam hingga kombinasi berbagai warna atau campuran. Pigmen kulit biji sebagian besar terletak dilapisan palisade, terdiri dari pigmen antosianin dalam vakuola, klorofil dalam palisade, dan kombinasi hasil uraian produk-produk pigmen tersebut. Lapisan palisade dan parenkim dalam hilum juga mengadung pigmen, sehingga intensitas warna lebih gelap. Kotiledon pada embrio yang sudah tua umumnya berwarna hijau, kuning, atau kuning tua. Namun umumnya berwarna kuning, Kombinasi berbagai pigmen

3 6 yang ada di kulit biji dan kotiledon akan membentuk warna biji yang bermacammacam pada kedelai (Adie dan Krisnawati, 2007). Viabilitas dan Kemunduran Benih Viabillitas benih merupakan daya hidup benih yang dapat ditunjukkan melalui fenomena pertumbuhan atau struktur tumbuh kecambah dan gejala metabolismenya. Viabillitas benih dibedakan menjadi viabilitas potensial (V p ), viabilitas total (V T ), dan vigor (V g ) (Sadjad, 1994). Viabilitas potensial merupakan parameter viabilitas lot benih yang menunjukkan kemampuan benih menumbuhkan tanaman normal yang berproduksi normal pada kodisi lapangan produksi yang optimum. Parameter viabilitas potensial memilki dua tolok ukur yaitu daya berkecambah (DB) dan bobot kering kecambah normal (BKKN). Daya berkecambah merupakan tolok ukur viabilitas benih yang memperkirakan parameter viabilitas potensial lot benih diukur dengan persentase kecambah normal. Kaitan antara BKKN dan DB didasarkan pada pengertian bahwa struktur tumbuh pada kecambah normal memiliki kesempurnaan tumbuh yang dapat dicerminkan dari bobot bahan keringnya. Viabilitas total (V T ) merupakan parameter viabilitas lot benih yang diukur berdasarkan semua benih yang menunjukkan gejala hidup. Parameter viabilitas total diukur berdasarkan persentase benih yang hidup disebut dengan tolok ukur potensi tumbuh maksimum (PTM) (Sadjad, 1994). Vigor benih merupakan kemampuan benih menumbuhkan tanaman normal yang berproduksi normal dalam keadaan lapangan produksi suboptimum atau kemampuan benih untuk disimpan dalam kondisi suboptimum (terbuka). Dalam keadaan lapang ataupun kondisi simpan optimum, benih memiliki kemampuan tumbuh maupun simpan melebihi normal. Kemunduran benih merupakan suatu proses yang merugikan yang dialami oleh setiap jenis benih yang dapat terjadi segera setelah benih masak dan terus berlangsung selama benih mengalami proses pengolahan, pengemasaan, dan penyimpanan (Justice dan Bass, 2002). Kemunduran benih semakin besar seiring dengan pertambahan umur benih. Kemunduran benih menimbulkan perubahan yang menyeluruh pada benih baik fisik, fisiologi maupun kimiawi yang akhirnya

4 7 mengarah pada kematian (Byrd, 1983). Gejala kemunduran benih dapat dilihat dari gejala fisiologi dan biokimia. Gejala fisiologi seperti perubahan warna benih, mundurnya pertumbuhan perkecambahan dan meningkatnya kecambah normal. Gejala kemunduran biokimiawi pada benih adalah terjadinya perubahan dalam aktivitas enzim, respirasi, laju sintesa, perubahan membran, perubahan persediaan makanan, dan perubahan kromosom (Justice dan Bass, 2002). Proses kemunduran benih tidak dapat dihentikan namun dapat dikendalikan sehingga laju kemundurannya berlangsung lambat. Byrd (1983) menyatakan beberapa teori tentang penyebab kemunduran benih, yaitu: terjadi penggumpalan protoplasma, kelaparan lokal, degradasi mitokondria, terjadinya auto oksidasi lipid pada kadar air yang rendah, kehabisan substrat atau berkurangnya bahan baku untuk respirasi, degradai dari nukleus, degradasi enzim, kerusakan kulit benih, penggumpalan protein pada embrio secara perlahan, dan penimbunan hasil metabolisme beracun. Tatipata et al. (2004) menyatakan bahwa benih kedelai yang mengalami kemunduran dapat dicerminkan oleh menurunnya kadar fosfolipid, protein membran, fosfor anorganik mitokondria, aktivitas spesifik suksinat dehidrogenase dan sitokrom oksidase serta laju respirasi. Daya Simpan Benih Kedelai Penyimpanan bertujuan untuk untuk menjaga ketersediaan benih dalam menghadapi masa-masa sulit produksi benih dan untuk mengawetkan cadangan bahan tanaman dari satu musim ke musim berikutnya. Dengan demikian semakin berkembangnya pertanian maka penyimpanan benih diarahkan untuk dapat mempertahankan viabilitas benih sepanjang mungkin dengan mengkondisikannya pada penyimpanan yang tepat (Justice dan Bass, 2002 ) Menurut Sadjad (1993) ada tiga faktor yang mempengaruhi daya simpan benih, yaitu faktor innate, induced, dan enforced. Faktor innate merupakan faktor yang berhubungan dengan sifat genetik benih. Faktor induced merupakan faktor yang berhubungan dengan kondisi lapangan sewaktu benih diproduksi, sedangkan faktor enforced berhubungan dengan lingkungan simpan benih. Menurut Justice dan Bass (2002) menyatakan bahwa faktor lingkungan simpan terdiri dari faktor

5 8 biotik dan abiotik. Faktor biotik meliputi benih, serangga gudang, dan cendawan, sedangkan faktor abiotik meliputi suhu, kelembaban, dan komposisi gas. Hasil penelitian Purwanti (2004) nenunjukan bahwa benih kedelai hitam yang disimpan dalam kantong plastik dan kaleng pada suhu rendah dan tinggi selama enam bulan, mampu mempertahankan daya tumbuh (>90%) dan vigor serta pertumbuhan bibit yang tinggi. Benih kedelai kuning yang disimpan pada suhu rendah dapat mempertahankan daya tumbuh (80%), vigor dan pertumbuhan bibit yang tinggi. Penyimpanan pada suhu tinggi menyebabkan penurunan kualitas benih kedelai kuning dipercepat mulai dua bulan disimpan (41,0%). Penyimpanan benih kedelai hitam dan kuning pada suhu rendah mampu mempertahankan kualitas benih tetap tinggi selama enam bulan disimpan. Hasil penelitian Tatipata et al. (2004) menunjukkan bahwa benih kedelai yang disimpan dengan kadar air 8% dan 10% di dalam kantong plastik polietilen dan kantong aluminium foil dapat mempertahankan mutu yang tetap tinggi selama penyimpanan 6 bulan. Uji Pengusangan Cepat Metode pengusangan cepat dapat digunakan untuk menduga kemunduran benih. Metode pengusangan terdiri dari pengusangan secara fisik dan pengusangan secara kimia. Pengusangan secara fisik yaitu dengan perlakuaan deraan suhu yang tinggi sehingga mempercepat kerusakan benih. Pengusangan secara kimia yaitu dengan menggunakan larutan tertentu untuk mempercepat proses kerusakan benih, misalnya dengan menggunakan larutan ethanol. Menurut Mugnisjah at al. (1994) uji pengusangan dipercepat tergolong dalam uji vigor benih yang dengan lingkungan suboptimum, tetapi lingkungan tersebut diberikan sebelum benih dikecambahkan. Uji ini bermanfaat untuk menduga beberapa lama lagi benih dapat disimpan sehingga sangat berguna bagi produsen, pedagang, atau penyalur benih. Pengusangan cepat secara fisik (accelerated ageing) menurut ISTA (2005) adalah percepatan laju kerusakan benih dengan perlakuan suhu dan RH tinggi (95%), sehingga kadar air meningkat dan menyebabkan kemunduran benih lebih cepat. Benih vigor tinggi akan bertahan pada kondisi ekstrim tersebut dibandingkan benih vigor rendah, sehingga benih bervigor tinggi akan memiliki

6 9 perkecambahan yang tinggi, sedangkan benih yang bervigor rendah akan kehilangan kemampuannya untuk berkecambah. Beberapa penelitian menunjukkan bahwa penggunaan suhu dan kelembaban yang tinggi pada metode pengusangan cepat accelerated ageing mampu menurunkan viabilitas benih dengan cepat sehingga dapat digunakan untuk menduga vigor daya simpan benih. Hasil penelitian Begnami dan Cortelazzo (1995) menunjukkan bahwa pengusangan cepat metode accelerated ageing pada benih buncis dengan suhu 42 o C dan kelembaban 100% mampu menurunkan daya berkecambah sampai 22 % selama 6 hari dan 0% setelah 16 hari pengusangan. Kalpana dan Rao (1996) melaporkan bahwa selama pengusangan cepat 0, 48, 96, 144 dan 192 jam pada tiga kultivar benih pegeonpea (cacanus cajan L. Mill) terjadi penurunan kandungan lipid dan fospolipid. Penuruan tersebut menyebabkan kerusakan membran yang mempengaruhi vigor benih. Komba at al. (2006) dalam penelitiannya menggunakan metode accelerated ageing pada lot benih kale waktu pengusangan 48 jam dengan suhu 41 o C menyebabkan kadar air benih meningkat menjadi 30 sampai 34 % dan menyebabkan daya berkecambah menjadi 65 %. Pengusangan cepat secara fisik juga dapat dilakukan dengan metode controlled deterioration. Metode ini dilakukan dalam penelitian Silva (2006) dengan menaikan kadar air benih menjadi 22% dengan dimasukan kedalam aluminium foil kemudian ditutup rapat dan dibiarkan selama 48 jam pada suhu 10 o C, setelah itu di inkubasi dalam water-bath pada suhu 41 o C dan 45 o C. Hasil penelitian Silva (2006) menunjukkan bahwa pada lima kultivar benih beet pengusangan cepat metode accelerated ageing pada suhu 42 o C selama 72 jam dan metode controlled detioration pada suhu 45 o C dengan kadar air 24% selama 24 jam cukup sensitif untuk mengevaluasi vigor benih beet yang diujikan tersebut. Basak at al. (2006) dalam penelitiannya pada benih lada menunjukan bahwa metode controlled deterioration dengan waktu pengusangan 24 jam dan kadar air 22% mampu memprediksi ketahanan dan waktu penyimpanan benih selama 4 dan 8 bulan. Pengusangan cepat secara kimia dapat dilakukan dengan menggunakan larutan etanol, uap etanol jenuh maupun larutan metanol. Ocran dalam Addai dan

7 10 Kantanka (2006) melakukan perendaman benih kedelai dalam 20% cairan etanol dan 20% cairan metanol selama dua jam, dalam penelitiannya ia menyimpulkan bahwa perendaman dalam cairan etanol memberikan indikasi yang lebih baik pada daya simpan beberapa varietas kedelai dibandingkan dalam cairan metanol. Karotenoid Karotenoid merupakan salah satu kelompok pigmen alami yang banyak dijumpai pada tanaman atau hewan dan produk-produknya, ganggang serta mikroorganisme. Jenis karotenoid yang terbanyak di alam adalah flukosantin (terdapat dalam alga), jenis lutein, violasantin, dan neosantin yang banyak terdapat dalam dedaunan hijau. Jenis yang terkandung dalam jumlah kecil tetapi terdapat secara luas antara lain beta karoten dan zeasantin. Menurut Goodwin (1980) karotenoid adalah senyawa yang pada dasarnya terdiri dari delapan unit isoprenoid yang digabungkan sehingga susunan dari unit-unit tersebut saling terbalik pada bagian tengah dari molekul-molekul tersebut, sehingga dua gugus metil yang ditengahkan ada pada posisi 1.6 secara relatif satu sama lain sementara sisa gugus metil non terminal yang lain posisi 1.5. Dua subgrup utama dari karotenoid adalah karoten dan oksikarotenoid (santofil). Karoten tersusun oleh unsur-unsur C dan H. Menurut Gross (1991) selain sebagai pro vitamin A dan antioksidan, karotenoid berfungsi sebagai pigmen pemanen cahaya dan berfungsi sebagai agen yang melindungi klorofil dari kerusakan akibat oksidasi oleh O 2 saat tingkat penyinaran tinggi. Karotenoid dapat digunakan sebagai colorants (pewarna) alami terutama untuk pewarna makanan seperti ekstrak paprika, alfalfa, tagetes, tomat, dan wortel. Selain itu karotenoid juga berfungsi dalam bidang kesehatan yaitu sebagai pencegah terhadap kekurangan vitamin A dan agen pencegah kangker. Karotenoid dapat bertindak sebagai aseptor radikal bebas dan dapat mencegah polimerasi dan reaksi radikal lainnya. Reaksi terpenting dari beta karoten pada kondisi pengolahan dan penyimpanan adalah reaksi auto oksidasinya. Karotenoid mudah bereaksi dengan radikal peroksi bebas. Reaksi

8 11 auto oksidasi selanjutnya terjadi seperti mekanisme reaksi radikal bebas yang lain (Davidek et al., 1990). Karotenoid mempunyai tiga panjang gelombang maksimum. Panjang gelombang ini meningkat dengan meningkatnya jumlah ikatan ganda terkonyugasi, namun posisi sebenarnya dari panjang gelombang maksimum tergantung pada berbagai fenomena struktur dan pelarut yang digunakan (Moss dan Weedon, 1976). Hal ini menunjukkan karakteristik spektrum absorpsi karotenoid merupakan akibat dari sistem konyugasi polien yang ada dalam molekul dan juga akibat berbagai fenomena struktural. Spektra ini dapat dilihat pada Tabel 1 yang menunjukkan panjang gelombang maksimum untuk beberapa karotenoid dalam berbagai pelarut. Salah satu faktor yang mempengaruhi biosintesis dan degradasi karotenoid adalah air. Karotenoid akan dengan cepat dioksidasi pada produk yang kering atau mengalami dehidrasi, karena air yang terikat dalam permukaan produk membentuk lapisan pelindung. Bahan makanan yang dikeringkan sangat mudah mengalami kehilangan aktivitas provitamin A, karena pengeringan memberikan kesempatan terjadinya oksidasi melalui mekanisme oksidasi radikal bebas (Gross, 1991). Mingguez-Mosquera et al. (1994) menyatakan dalam penelitiannya bahwa ada dua fase yang terjadi saat buah cabai dikeringkan. Fase biosintesis sebagai fase pertama dengan peningkatan konsentrasi pigmen (karotenoid ) yaitu ketika buah mencapai kadar bahan kering 35-45% dan dilanjutkan dengan fase kedua yaitu degradasi dengan tanda hilangnya pigmen (karotenoid). Kandungan karotenoid juga dipengaruhi oleh tingkat kemasakan. Stewart (1977) menyatakan bahwa kandungan karotenoid dalam jus dari tujuh kultivar jeruk meningkat selama proses pemasakan. Demikian juga hasil penelitian Almela et al. (1996) menunjukkan bahwa karotenoid meningkat pada dua varietas buah cabai yang diukur pada tiga kemasakan yang berbeda yaitu tingat masak satu (saat buah masih berwarna hijau), tingkat masak dua (saat buah mulai berwarna), dan tingkat masak (buah berwarna merah cerah dan merah tua). Karotenoid terutama jenis capsanthin mencapai nilai maksimum pada buah yang dipanen pada tingkat masak tiga yaitu saat buah masak penuh (berwarna merah cerah dan merah tua).

9 12 Tabel 1. Panjang Gelombang Maksimum Beberapa Karotenoid dalam Berbagai Pelarut Karotenoid Pelarut λ maksimum (nm) Fitoena Klorofom Heksana Petrolum eter Fitofluena Klorofom Heksana Petrolum eter Likopen Klorofom Heksana Benzena Petrolum eter Alfa karoten Klorofom Heksana Petrolum eter Beta karoten Klorofom Heksana Petrolum eter Benzena Alfa zaekaroten Heksana Beta zeakaroten Klorofom Heksana Petrolum eter Neurosporena Klorofom Heksana Petrolum eter Sumber: Moss dan Weedon, (1976).