KARAKTERISASI OPTIK DAN FISIKOKIMIA BUAH JAMBU AIR NENENG INGE SUSANTI OKTAMAULIN

Transkripsi

1 KARAKTERISASI OPTIK DAN FISIKOKIMIA BUAH JAMBU AIR NENENG INGE SUSANTI OKTAMAULIN DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2012

2 ABSTRAK NENENG INGE SUSANTI OKTAMAULIN. Karakterisasi Optik dan Fisikokimia Buah Jambu Air. Dibimbing oleh AKHIRUDDIN MADDU dan JAJANG JUANSAH Buah jambu air yang digunakan pada penelitian ini adalah buah jambu air cincalo merah. Buah ini dipetik langsung dari pohon di pekarangan rumah tetangga. Karakterisasi sifat optik dan fisikokimia dilakukan guna mengetahui tingkat kematangan buah. Hasil uji spektroskopi reflektansi menunjukkan bahwa daerah serapan klorofil berdasarkan umur petik dan kesamaan warna buah terjadi pada panjang gelombang nm. Buah yang masih muda memiliki banyak kandungan klorofil dibandingkan dengan buah yang sudah tua. Semakin tua umurnya maka pergeseran panjang gelombang puncak reflektansi terjadi dari 559 nm menjadi 640 nm. Sedangkan pada kesamaan warna kulit buah, pergeseran panjang gelombang puncak reflektansi terjadi dari 552 nm menjadi 652 nm. Laju perubahan reflektansi dapat menghubungkan bentuk pola reflektansi terhadap konsentrasi klorofil. Korelasi negatif terjadi pada panjang gelombang 687 nm antara laju perubahan reflektansi terhadap umur petik buah. Pada panjang gelombang 689 nm korelasi negatif terjadi antara laju perubahan reflektansi terhadap kesamaan warna buah. Karakterisasi fisikokimia yang dilakukan meliputi kadar air, TPT, vitamin C dan ph. Hasil keseluruhan penelitian menunjukkan bahwa kadar air, nilai ph dan TPT meningkat seiring dengan semakin tua umur petik buah dan semakin merah warna kulit buah. Sedangkan kadar vitamin C cenderung mengalami penurunan seiring pertambahan umur petik buah dan semakin merah warna kulit buah. Berdasarkan umur hasil petik buah dan kesamaan warna buah, korelasi kadar air terhadap reflektansi terjadi pada panjang gelombang 970 nm. Sedangkan korelasi antara reflektansi terhadap TPT terjadi pada panjang gelombang 850 nm. Reflektansi menurun seiring dengan meningkatnya kadar air dan kadar gula pada buah jambu air. Kata kunci : jambu air, spektra reflektansi, TPT, kadar air, ph. i

3 PERNYATAAN Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi yang berjudul Karakterisasi Optik dan Fisikokimia Buah Jambu Air adalah benar-benar hasil karya saya sendiri di bawah bimbingan Dr. Akhiruddin Maddu dan Jajang Juansah, M.Si dan belum pernah digunakan sebagai karya ilmiah pada perguruan tinggi atau lembaga manapun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini. Bogor, Desember 2011 Neneng Inge Susanti Oktamaulin ii

4 LEMBAR PENGESAHAN Judul : Karakterisasi Optik dan Fisikokimia Buah Jambu Air Nama : Neneng Inge Susanti Oktamaulin NIM : G Departemen : Fisika Disetujui, Dr.Akhiruddin Maddu, M.Si Pembimbing 1 Jajang Juansah, M.Si Pembimbing 2 Diketahui, Dr.Akhiruddin Maddu, M.Si Ketua Departemen Fisika Tanggal Lulus : iii

5 KARAKTERISASI OPTIK DAN FISIKOKIMIA BUAH JAMBU AIR NENENG INGE SUSANTI OKTAMAULIN Skripsi Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains pada Departemen Fisika DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2012 iv

6 KATA PENGANTAR Assalammualaikum Wr.Wb. Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas limpahan karunia dan berkah yang tiada henti-hentinya kepada penulis, hingga akhirnya penulis dapat menyelesaikan penelitian yang berjudul Karakterisasi Optik dan Fisikokimia Buah Jambu Air. Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada: 1. Bapak Dr. Akhiruddin Maddu dan Jajang Juansah, M.Si selaku dosen pembimbing yang telah memberikan bimbingan dan motivasi kepada penulis. 2. Bapak Ir. Hanedi Darmasetiawan, M.Si sebagai editor yang sangat sabar membantu penulis dalam perbaikan penulisan skripsi ini 3. Kedua orang tua Ibunda Neneng Lutfiah beserta Cecep Sulasmana, kakak Hasan Sadili, kakak Neneng Ine Kurnita, kakak Susi, serta Aisyah yang selalu memberikan dukungan, doa, dan semangat. 4. Kepada sahabatku Nurullaeli, Balgies, Idha Aisyah, Dani Yosman, Ade Kurniawan, Kakak Lius Ahmad, serta teman-teman fisika angkatan 44 yang tidak cukup untuk disebutkan semuanya dan civitas akademika lainnya yang telah banyak membantu penulis dan selalu memberikan semangat. Akhir kata, semoga tulisan ini dapat memberikan manfaat kepada kita semua. Kritik dan saran yang membangun sangat penulis harapkan demi kemajuan dari aplikasi material ini. Wassalamualaikum Wr. Wb Bogor, September 2011 Penulis v

7 RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan di Bogor, pada tanggal 6 Oktober 1989 dari Ibu Neneng Lutfiah. Penulis merupakan anak ketiga dari tiga bersaudara. Penulis menyelesaikan masa sekolah di SDN. Harjasari 3 Bogor, kemudian melanjutkan ke SMPN 1 Ciawi Bogor. Penulis lulus SMAN 1 Ciawi pada tahun 2007, dan pada tahun yang sama lulus seleksi masuk IPB pada Departemen Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam. Selama menjadi mahasiswa, penulis pernah menjadi asisten praktikum Fisika Dasar pada tahun ajaran Selain itu penulis juga aktif dalam keanggotaan Himpunan Profesi Departemen Fisika HIMAFI sebagai anggota Departemen Informasi dan Komunikasi masa jabatan vi

8 DAFTAR ISI Halaman DAFTAR TABEL.... ix DAFTAR GAMBAR... x DAFTAR LAMPIRAN... xii I. PENDAHULUAN Latar Belakang Tujuan Penelitian Perumusan Masalah Hipotesis... 2 II. TINJAUAN PUSTAKA Jambu Air Spektra Gelombang Elektromagnetik Spektroskopi Visible-Near Infra Red (Vis-NIR) Spektrometer Sumber radiasi Penyeleksi panjang gelombang Detektor Parameter Kematangan Buah Kadar air Total padatan terlarut (TPT) Tingkat keasaman (ph) Vitamin C... 6 III. METODOLOGI PENELITIAN Tempat dan Waktu Penelitian Bahan dan Alat Bahan Alat Metode Penelitian Pengukuran spektra reflektansi Karakterisasi fisikokimia Total padatan terlarut (TPT) Kadar air Tingkat keasaman (ph) Kadar vitamin C... 8 IV. HASIL DAN PEMBAHASAN Analisa Spektrum Reflektansi Analisa Laju Perubahan Reflektansi Kajian Sifat Fisikokimia Kadar air Vitamin C Total padatan terlarut (TPT) Tingkat keasaman (ph) Korelasi Sifat Optik dengan Sifat Fisikokimia Buah Jambu Air Korelasi reflektansi terhadap kadar air Korelasi reflektansi terhadap total padatan terlarut vii

9 Halaman V. SIMPULAN DAN SARAN Simpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN-LAMPIRAN viii

10 DAFTAR TABEL Halaman Tabel 1. Rentang Panjang Gelombang Cahaya Tampak dan Inframerah Dekat... 3 ix

11 DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 1 Jambu air semarang varietas merah (a) dan jambu air semarang varietas hijau-putih (b)... 2 Gambar 2 Jambu air cincalo varietas hijau-putih (a) dan jambu air semarang varietas merah (b)... 2 Gambar 3 Spektra gelombang elektromagnetik... 3 Gambar 4 Prinsip kerja spektrometer... 5 Gambar 5 Susunan alat spektroskopi reflektansi jambu air... 8 Gambar 6 Refractometer tangan... 8 Gambar 7 Perubahan spektra reflektansi berdasarkan umur petik Gambar 8 Perubahan spektra reflektansi berdasarkan kesamaan warna Gambar 9 Hubungan ΔR 675 terhadap tingkat warna hijau (g), biru (b), merah (r) berdasarkan kesamaan warna Gambar 10 Hubungan ΔR 675 terhadap umur petik Gambar 11 Pergeseran panjang gelombang reflektansi maksimum terhadap tingkat warna hijau (g), biru (b), merah (r) berdasarkan kesamaan warna Gambar 12 Pergeseran panjang gelombang reflektansi maksimum terhadap umur petik Gambar 13 Spektra laju perubahan reflektansi terhadap panjang gelombang berdasarkan umur petik buah Gambar 14 Spektra laju perubahan reflektansi terhadap panjang gelombang berdasarkan kesamaan warna buah Gambar 15 Laju perubahan reflektansi terhadap tingkat warna hijau (a), biru (b), dan merah (c) pada panjang gelombang 689 nm Gambar 16 Laju perubahan reflektansi terhadap umur petik pada panjang gelombang 687 nm Gambar 17 Hubungan kadar air terhadap umur petik buah Gambar 18 Hubungan kadar air terhadap tingkat warna hijau (a), biru (b), dan merah (c) berdasarkan kesamaan warna buah Gambar 19 Hubungan kadar vitamin C terhadap tingkat warna hijau (a), biru (b), dan merah (c) berdasarkan kesamaan warna buah Gambar 20 Hubungan kadar vitamin C terhadap umur petik buah Gambar 21 Hubungan TPT terhadap umur petik buah Gambar 22 Hubungan TPT terhadap tingkat warna hijau (a), biru (b), dan merah (c) berdasarkan kesamaan warna Gambar 23 Hubungan nilai ph buah jambu air terhadap umur petik Gambar 24 Hubungan ph terhadap tingkat warna hijau (a), biru (b), dan merah (c) berdasarkan kesamaan warna Gambar 25 Hubungan reflektansi terhadap kadar air buah jambu air pada panjang gelombang 970 nm berdasarkan umur petik Gambar 26 Hubungan reflektansi terhadap kadar air buah jambu air pada panjang gelombang 970 nm berdasarkan kesamaan warna Gambar 27 Hubungan laju perubahan reflektansi terhadap kadar air pada panjang gelombang 689 nm berdasarkan kesamaan warna Gambar 28 Hubungan laju perubahan reflektansi terhadap kadar air pada panjang gelombang 687 nm berdasarkan umur petik Gambar 29 Hubungan reflektansi terhadap TPT pada panjang gelombang 850 nm berdasarkan umur petik Gambar 30 Hubungan reflektansi terhadap TPT pada panjang gelombang 850 nm berdasarkan kesamaan warna x

12 Halaman Gambar 31 Hubungan laju perubahan reflektansi terhadap TPT pada panjang gelombang 687 nm berdasarkan umur petik Gambar 32 Hubungan laju perubahan reflektansi terhadap TPT pada panjang gelombang 689 nm berdasarkan kesamaan warna xi

13 DAFTAR LAMPIRAN Halaman Lampiran 1 Kandungan Gizi Jambu Air Lampiran 2 Diagram Alir Penilitian Lampiran 3 Foto-Foto Jambu Air Cincalo Lampiran 4 Data Panjang Gelombang Maksimum Reflektansi Jambu Air terhadap Umur Petik dan Kesamaan Warna Lampiran 5 Data ΔR 675 Jambu Air terhadap Umur Petik dan Kesamaan Warna Lampiran 6 Gambar Hasil Titrasi Lampiran 7 Alat yang digunakan pada Penelitian Lampiran 8 Data Kadar Air Buah Jambu Air Lampiran 9 Data TPT Buah Jambu Air Lampiran 10 Data ph Buah Jambu Air Lampiran 11 Data Vitamin C Buah Jambu Air Lampiran 12 Data Spektroskopi Buah Jambu Air Berdasarkan Umur Petik Lampiran 13 Data Spektroskopi Buah Jambu Air Berdasarkan Kesamaan Warna Lampiran 14 Laju Perubahan Reflektansi Buah Jambu Air Berdasarkan Umur Petik Buah Lampiran 15 Laju Perubahan Reflektansi Buah Jambu Air Berdasarkan Kesamaan Warna Lampiran 16 Spektra Absorpsi Buah Jambu Air Berdasarkan Umur Petik Buah Lampiran 17 Spektra Absorpsi Buah Jambu Air Berdasarkan Kesamaan Warna xii

14 1 I. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Menurut Prihatman, buah jambu air (Eugenia aquea Burn) berasal dari daerah Indo Cina dan Indonesia. Buah ini tersebar ke Malaysia dan pulau-pulau di Pasifik. Buah jambu air tidak hanya sekedar manis dan menyegarkan, tetapi juga memiliki keragaman dalam penampilan. Buah jambu air dapat disajikan sebagai buah meja, santapan modern yang dibuat salada dan fruit cocktail, serta dikonsumsi sebagai rujak, asinan, sirup, jeli serta jam atau bentuk awetan lainnya (Prihatman 2000). Kulit pohon dari buah jambu air dapat dimanfaatkan sebagai bahan baku obat-obatan. Jambu air merupakan jenis tanaman pekarangan yang pemanfaatannya sebagai suatu komoditas perdagangan masih belum maksimal. Pada proses pematangan buah-buahan akan terjadi perubahan fisik dan kimia. Perubahan fisik yang terjadi antara lain perubahan warna, kelunakan buah, perbandingan daging dan kulit buah, serta bobot buah. Sedangkan perubahan kimia yang terjadi adalah peningkatan kadar gula, produksi zat-zat yang mudah menguap, dan penurunan kadar pati (Hassan, Pantastico 1990). Perubahan warna merupakan petunjuk yang seringkali digunakan sebagai kriteria utama bagi konsumen untuk menentukan apakah buah sudah matang atau masih mentah (Santoso, Purwoko 1995). Warna pada buah dikarenakan oleh pigmen yang dikandungnya, yaitu klorofil, antosianin, flavonoid, dan karotenoid (Winarno, Aman 1979). Sinar matahari memancarkan cahaya yang polikromatik, sedangkan buah-buahan memiliki karakteristik tersendiri dalam penyerapan sinar matahari yaitu pada panjang gelombang nm yang merupakan daerah serapan klorofil. Refleksi (pemantulan), absorbsi (penyerapan), dan transmisi (penerusan) merupakan parameter yang digunakan dalam penentuan sifat optik buah-buahan. Perubahan pigmen buah dapat menimbulkan perubahan pada sifat optik buah. Penyerapan dan pemantulan sinar dari berbagai panjang gelombang yang diradiasikan ke buah-buahan akan dipengaruhi warna dari buah-buahan tersebut. Variasi warna merupakan variasi panjang gelombang radiasi gelombang elektromagnetik. Buah yang dikenai sinar-sinar pada daerah panjang gelombang tertentu akan dapat digunakan untuk menentukan sifat fisik buah berupa warna, dan sifat kimia buah berupa tingkat kematangan buah (Novianty 2008). Beragam cara dapat digunakan untuk mengatasi permasalahan ini, namun cara nondestruktif lebih tepat untuk menentukan tingkat kematangan buah jambu air jika dibandingkan dengan cara destruktif. Penentuan kematangan buah secara nondestruktif dilakukan secara visual terhadap warna buah jambu air. Penilaian dengan cara visual ini tidak akan merusak buah, namun demikian akan sulit diperoleh hasil panen yang seragam. Sedangkan untuk penilaian kualitas internal buah jambu air dilakukan dengan cara destruktif, yakni dengan mencicipi buah tersebut. Pengujian ini dapat merusak buah tersebut, yang selanjutnya dapat membuat buah tersebut tidak dapat dipasarkan. Buah jambu air memiliki kulit luar yang tipis. Hal ini mengakibatkan buah mudah lecet dan rusak. Pada proses pematangan sangat sulit mendapatkan hasil panen buah jambu air yang matang secara seragam. Solusi yang efektif pun diperlukan untuk mengidentifikasi kematangan buah jambu air secara seragam. Penentuan sifat buah dengan spektroskopi menyajikan data mengenai keadaan fisik buah. Pemilihan metode ini didasarkan metode ini lebih cepat, tidak merusak sampel, dan dapat diterapkan untuk jumlah sampel yang sangat besar. Pemberian sumber radiasi pada daerah cahaya tampak dan NIR ke suatu bahan, akan dapat digunakan untuk memperoleh data tentang pigmen dan kadar air dari bahan tersebut. 1.2 Tujuan Penelitian 1. Mengamati karakteristik optik buah jambu air dengan metode spektroskopi reflektansi Vis NIR selama proses pematangan buah. 2. Menganalisis karakteristik optik tersebut dan menganalisis laju perubahan reflektansinya. 3. Menganalisis hasil karakteristik fisikokimia buah jambu air selama proses kematangan, meliputi pengujian terhadap kadar air, ph, dan total padatan terlarut (TPT), serta vitamin C.

15 2 4. Menganalisis hubungan antara turunan pertama terhadap karakteristik fisikokimia, yakni kadar air dan TPT. 1.3 Perumusan Masalah Apa metode yang efektif untuk mengidentifikasi kematangan buah jambu air secara seragam? 1.4 Hipotesis 1. Metode spektroskopi dengan reflektansi sinar Vis-NIR dapat digunakan untuk mengetahui kematangan buah jambu air. 2. Pergeseran puncak reflektansi terjadi dari panjang gelombang hijau menjadi panjang gelombang merah. 3. Perubahan umur dan warna kulit dari buah jambu air akan mempengaruhi nilai ph, TPT, dan vitamin C, serta kadar air yang dikandung oleh buah tersebut. Kadar Air, TPT, dan ph akan meningkat seiring dengan bertambahnya umur petik buah dan semakin merah warna kulit buah. Sedangkan kadar vitamin C berkurang seiring dengan bertambahnya umur petik buah dan semakin merah warna kulit buah. 4. Reflektansi cenderung menurun seiring dengan meningkatnya kadar air dan kadar gula pada buah jambu air. II. TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Jambu Air Jambu air termasuk suku jambu-jambuan atau Myrtaceae yang berasal dari Asia Tenggara. Kayu buah jambu air yang keras dan berwarna kemerahan cukup baik sebagai bahan bangunan. Daun jambu air biasa digunakan sebagai pembungkus tape ketan di daearah Kuningan (Prihatman 2000). Menurut Prihatman, jambu air banyak sekali jenisnya. Jenis jambu air yang banyak ditanam yaitu Syzygium quaeum (jambu air kecil) dan Syzygium samarangense (jambu air besar). Varietas jambu air besar antara lain : jambu semarang, madura, lilin (super manis), apel dan cincalo. Varietas yang paling komersil adalah jambu cincalo dan jambu semarang, yang masing-masing terdiri atas 2 macam warna yaitu merah dan hijau-putih. (a) (b) Gambar 1 Jambu air semarang varietas merah (a) dan hijau-putih (b). (a) (b) Gambar 2 Jambu air cincalo varietas hijauputih (a) dan merah (b). Potensi yang terkandung dalam jambu air cukup besar. Buah jambu air banyak mengandung vitamin dan antioksidan, seperti Vitamin C dan Vitamin A. Pada 100 gram jambu air terdapat vitamin C hampir setara dengan jeruk mandarin, yaitu sekitar 22 mg. Antioksidan memiliki manfaat untuk menjaga kesehatan sel, meningkatkan penyerapan asupan zat besi, dan memperbaiki sistem kekebalan tubuh (Anonim 2010). Bagi pria antioksidan ini sangat baik untuk memperbaiki mutu sperma dengan cara mencegah radikal bebas yang merusak lapisan pembungkus sperma (Anonim 2010). Manusia mudah untuk mengonsumsi jambu air dalam jumlah yang banyak karena rasa manis buahnya yang menggugah selera, kandungan airnya yang menyegarkan, dan sifat buahnya yang tidak mengenyangkan. Jambu air mengandung serat pangan dan mineral yang tinggi. Jambu air merupakan sumber mineral besi, kalsium, magnesium, fosfor, kalium, seng, tembaga dan mangan (Anonim 2010). Kandungan gizi buah jambu air dapat dilihat pada Lampiran 4. Buah jambu air mudah kehilangan kerenyahannya. Buah ini juga tergolong nonklimakterik. Buah nonklimakterik yaitu buah yang tingkat respirasinya menjelang kematangan akan meningkat lalu menurun setelah lewat matang.

16 3 Tanaman jambu air dapat berbuah setelah berumur 3-4 tahun. Jambu air berbunga sebanyak 2 kali dalam setahun (Prihatman 2000). Masa berbuah jambu air bisa lebih dari 1 kali dalam setahun, bergantung pada keadaan lingkungannya. Ciri-ciri buah yang sudah bisa dipanen berdasarkan warna kulit buah, yaitu hijau sedikit merah, hijau kemerahan dan merah (Prihatman 2000). Buah yang sudah bisa dipanen dipetik dari rangkaiannya dengan hatihati. Menurut Dinas Pertanian Tanaman Pangan Jawa Barat, pusat penanaman buah jambu air adalah di Karawang, Tangerang, Bogor, Sukabumi, Cianjur, Bandung, Garut, Cirebon, Subang dan Bekasi. Tanaman ini tumbuh di dataran rendah tropika yang cukup lembab sampai pada ketinggian 1200 m di atas permukaan laut. Kelemahan buah jambu air adalah mudah sekali busuk dan tidak tahan lama. Sedangkan sangat penting untuk menjaga kesegaran buah. Lebih baik jika jambu air segera dikonsumsi setelah dipetik. 2.2 Spektra Gelombang Elektromagnetik Spektroskopi merupakan suatu metode analisa yang mempelajari interaksi antara suatu materi dan gelombang elektromagnetik. Spektra gelombang ektromagnetik adalah rentang semua gelombang elektromagnetik. Gelombang ini terdiri dari bermacam-macam panjang gelombang yang berbeda frekuensi dan panjang gelombangnya, tetapi kecepatannya di ruang hampa adalah sama, yaitu c = 3x10 8 m/s. Spektrum cahaya tampak adalah spektrum yang kontinu sehingga tidak ada batas yang jelas antara satu warna dengan warna lainnya. Tabel 1 merupakan perkiraan spektra cahaya tampak dan infra merah dekat. Molekul organik mengabsorpsi rentang panjang gelombang radiasi elektromagnetik yang berbeda, dan mengalami transisi sebagai akibat adanya perpindahan energi antara medan radiasi dan atom atau molekul (Joni 2010). Semakin pendek panjang gelombang radiasi elektromagnetik maka energinya semakin besar, dan sebaliknya. Gambar 3 Spektra gelombang elektromagnetik. Tabel 1 Rentang panjang gelombang cahaya tampak dan inframerah dekat Spektrum Panjang gelombang (nm) Ungu Biru Hijau Kuning Jingga Merah Inframerah dekat Foton memiliki energi yang sangat spesifik dan dikatakan terkuantisasi. Energi masingmasing foton diperoleh berdasarkan persamaan : E f = h ν (1) Keterangan: h = konstanta Planck (6.626x10-34 J s), ν = besar frekuensi foton (hertz), dan E f = energi foton (joule) Energi foton diserap oleh molekul menjadi energi untuk berotasi, bervibrasi, atau bentuk lainnya. Molekul hanya menyerap energi yang sesuai dengan karakterisasi vibrasinya.

17 4 Secara umum jenis vibrasi terdiri dari stretching dan bending. Jenis vibrasi stretching terdiri atas symmetric dan asymmetric. Sedangkan vibrasi bending terdiri atas wagging, rocking, twisting dan scissoring (Holler et al 2007). 2.3 Spektroskopi Visible-Near Infra Red (Vis-NIR) Spektroskopi mempelajari interaksi antara suatu materi dan radiasi gelombang elektromagnetik. Reflektansi terjadi karena adanya pemantulan radiasi oleh permukaan bahan tanpa adanya perubahan panjang gelombang. Spektroskopi reflektansi dapat diaplikasikan pada bahan mineral dan bahanbahan organik lainnya, bahan-bahan organik tersusun dari karbon, oksigen, hydrogen, fosfor dan unsur penyusun lainnya. Ketika energi yang diberikan dari gelombang cahaya tampak dan inframerah dekat meradiasi suatu bahan lalu diabsorpsi oleh bahan tersebut, maka akan ada tiga kejadian atas foton yang datang ke sampel tersebut, yaitu diserap (absorpsi), diteruskan (transmisi), dan dipantulkan (refleksi) oleh molekul yang menyusun suatu sampel. Besarnya energi rotasional akan lebih kecil dari energi vibrasinya. Total energi yaitu jumlah antara energi rotasi dengan energi vibrasi. Intensitas penyerapan dapat digambarkan dalam persamaan transmisi, yaitu T = I / Io (2) Keterangan : I = intensitas energi yang diteruskan oleh bahan (W/m 2 ), I o = intensitas energi yang datang ke bahan (W/m 2 ), dan T = transmitansi (%). Berdasarkan hukum Beer Lambert, persamaan hukum eksponensial penyerapan memiliki hubungan I = Io exp (-α.x) (3) Besarnya absorbsi yang terjadi ditunjukan oleh persamaan log 10 (1 / T) = A (4) log 10 (1 / T) = A (5) A = α.x.c (6) Keterangan : A = parameter absorbansi (%), α = adalah besar absorpsivitas, x = ketebalan bahan (m), dan c = adalah konsentrasi molekul (μg/m 3 ). Pada daerah NIR, reflektansi (R) dianalogikan dengan persamaan (7) log 10 (1 / R) = α.x.c (7) Spektroskopi ultraviolet-visibel (UV-Vis) menggunakan cahaya tampak dengan rentang antara ultraviolet (UV) dan Visible (Vis). Pemberian cahaya ini menyebabkan molekul mengalami transisi elektronik (Joni, I Made 2010). Instrumen yang digunakan dalam spektroskopi ultraviolet-visibel dinamakan UV- Vis spektrofotometer. Umumnya UV-Vis digunakan untuk berbagai macam penelitian kualitatif. Sifat optik spektroskopi UV-Vis dapat pula digunakan untuk mengetahui tingkat absorpsi bahan. Spektroskopi inframerah memiliki prinsip yang hampir sama dengan spektroskopi ultraviolet-sinar tampak. Perbedaanya terletak pada rentang energi daerah inframerah yang sesuai dengan besarnya energi yang diperlukan untuk eksitasi vibrasi ikatan-ikatan dalam molekul. Jenis eksitasi ikatan yang dapat terjadi adalah peregangan (stretching) yang memerlukan energi tinggi, dan pembengkokan (bending) dengan energi yang lebih rendah. Spektroskopi inframerah dekat adalah metode spektroskopi yang menggunakan wilayah di dekat inframerah dari spektrum elektromagnetik, yakni sekitar 750 nm sampai 2500 nm (Anonim 2010). 2.4 Spektrometer Spektrometer adalah instrumen yang digunakan untuk menghasilkan spektrum optik, baik spektrum dari emisi, absorpsi, dan transmisi dari sebuah obyek. Secara umum spektrometer terdiri atas sumber cahaya, pemilih panjang gelombang, dan detektor.

18 5 menahan panjang gelombang lainnya (Holler et al 2007). Keunggulan monokromator melibatkan tiga faktor yaitu resolusi, kemampuan menangkap cahaya, dan kemurnian dari output radiasi. Gambar 4 Prinsip kerja spektrometer Sumber radiasi Sumber radiasi pada spektrometer absorpsi memiliki dua syarat dasar. Pertama, sumber harus memiliki energi radiasi pada seluruh selang panjang gelombang yang akan diamati. Kedua, sumber memiliki intensitas yang konstan dalam selang waktu pelaksanaan pengukuran (Holler et al 2007). Lampu incandescent merupakan sumber radiasi yang menghasilkan spektra yang kontinu dari panjang gelombang cahaya tampak hingga daerah inframerah dekat (Novianty 2008). Lampu ini memiliki sebuah kawat filamen yang terdapat pada tabung gelas yang berisi gas inert atau vakum. Filamen tersebut dililit untuk meningkatkan emisivitas. Biasanya tungsten yang dipanaskan dengan bantuan arus listrik menjadi lampu incandescent oleh arus listrik. Lampu tungsten-halogen mampu melepaskan hampir seluruh energi pada daerah NIR (Novianty 2008) Penyeleksi panjang gelombang Dispersi merupakan peristiwa pemisahan suatu gelombang polikromatik menjadi komponen-komponen panjang gelombang penyusunnya. Untuk mengisolasi pada selang yang sempit dari panjang gelombang tersebut digunakan filter atau monokromator (Holler et al 2007). Monokromator terdiri atas celah masuk (entrance slit) yang memberikan radiasi yang fokus, kolimator yang meneruskan dan mensejajarkan radiasi yang berasal dari entrance slit, kisi atau prisma yang memisahkan campuran panjang gelombang menjadi komponen-komponen panjang gelombang penyusunnya (dispersi), serta celah keluar (exit slit) berfungsi untuk menentukan panjang gelombang tertentu yang diteruskan dan Detektor Detektor merupakan komponen spektrofotometer yang berfungsi untuk mengubah energi radiasi menjadi sinyal listrik (Holler et al 2007). Detektor tersusun dari transducer untuk menghasilkan sinyal listrik yang besarnya sebanding dengan daya radiasi (P) yang diterima. 2.5 Karakterisasi Fisikokimia Kadar air Air merupakan suatu senyawa yang terdiri atas dua atom hidrogen dan satu atom oksigen. Air tergolong senyawa polar karena terdapat ikatan polar yang tidak saling menetralkan antara kedua jenis atom penyusunnya. Bahan pangan seperti buah-buahan dan sayur-sayuran memiliki kandung air yang berbeda-beda. Kadar air merupakan kuantitas kandungan air di dalam suatu bahan persatuan berat tertentu. Metode oven dan reaksi kimia disebut juga metode primer atau langsung. Sedangkan metode dengan alat ukur elektrik disebut metode tidak langsung. Hasil pengukuran dengan menggunakan metode oven lebih akurat dan merupakan cara yang paling umum untuk pengukuran kadar air. Walaupun metode oven lebih akurat, namun metode ini juga mempunyai kekurangan yaitu diperlukan waktu yang lebih lama untuk mendapatkan hasil pengukuran kadar air. Kadar air dapat didefinisikan dalam dua pengertian, basis basah dan basis kering. Kadar air basis basah adalah persentase berat air dalam bahan terhadap berat total bahan sebelum dilakukan proses pengeringan. Sedangkan kadar air basis kering adalah persentase berat air dalam bahan terhadap berat kering bahan, yaitu berat bahan setelah semua kandungan air didalamnya dikeluarkan ( Novianty 2008). Air merupakan molekul yang memiliki ikatan hydrogen dan dapat menyerap selang panjang gelombang NIR ( nm). Air murni menyerap dalam tiga panjang gelombang NIR yaitu 958 nm, 1153 nm, dan 1460 nm. Ikatan O-H bervibrasi pada 1400 nm. Tingkat absorpsivitas panjang gelombang NIR yang

19 6 lemah, menyebabkan kemampuan penetrasi ke bahan rendah. Hal ini menyebabkan teknik spektroskopi reflektansi dengan gelombang NIR efektif untuk mendeteksi kadar air dalam bahan. Kadar air buah mengalami peningkatan selama proses pematangan buah. Kenaikan ini disebabkan oleh kegiatan respirasi dari tangkai, kulit sampai ke daging buah yang lebih dominan dibandingkan proses transpirasi dan hidrolisis pati Total padatan terlarut (TPT) Perubahan kimia ditandai dengan perubahan kandungan gula. Rasa manis daging buah yang ditunjukan oleh kadar TPT. Semakin tinggi nilai TPT buah, maka buah tersebut akan semakin manis. Total padatan terlarut merupakan suatu indikator kematangan buah. Total padatan terlarut terutama gula sering digunakan sebagai petunjuk dari kematangan dan kualitas buah (Paul,Chan 2003). Kualitas buah yang ditentukan oleh kadar gula sebagai padatan terlarut total. Pengukuran ini menggunakan alat refraktometer yang memiliki satuan persen gula atau dengan % brix (Paul, Chan 2003). Kandungan gula dan karbohidrat selalu berubah seiring dengan proses pematangan buah (Winarno, Aman 1981). Total padatan terlarut memiliki hubungan yang erat dengan kadar gula dan asam. Apabila total padatan terlarut tinggi maka kadar gula tinggi pula. Kandungan gula dapat diamati pada selang panjang gelombang nm dan nm (Ariatmoko 2005) Tingkat keasaman (ph) Tingkat keasaman merupakan salah satu faktor kimia yang perlu diperhatikan dalam penanganan pasca panen suatu produk. ph menunjukkan tingkat keasaman suatu produk, ph yang semakin tinggi menunjukkan tingkat kebasaan yang semakin tinggi. Hal ini menunjukkan bahwa produk yang diamati berada dalam tingkat kematangan yang tinggi. Parameter yang diamati dalam pengujian ph adalah tingkat konsentrasi ion hidrogen (H + ) dan ion hidroksida (OH - ). Nilai ph sebanding dengan logaritma dari konsentrasi ion hidrogen dalam skala 0 sampai dengan 14. Istilah ph diturunkan dari konsentrasi ion hidrogen dalam suatu larutan. ph = log 10 ( 1 / [H + ] ) (8) ph normal memiliki nilai 7, sementara bila ph > 7 menunjukan larutan tersebut bersifat basa. Sedangkan ph < 7 menunjukan bersifat asam. Tingkat keasaman (ph) 0 menunjukan tingkat keasaman yang tinggi, sedangkan ph 14 menunjukan derajat kebasaan yang tinggi. Buah yang masih muda mengandung asam lebih banyak dibandingkan buah yang sudah matang. Semakin tua umur buah (semakin matang) maka akan berkurang rasa asam buah. Tingkat keasaman yang berbeda ini sesuai dengan jenis dan umur buah-buahannya Vitamin C Produk buah-buhan dan sayur-sayuran sesudah dipanen mengalami proses perubahan fisiologis, enzimatis, dan kimiawi. Perubahan fisiologis dapat mempengaruhi sifat dan kualitas produk setelah dipanen adalah fotosintesis, respirasi, tranpirasi dan penuaan. Proses-proses tersebut menyebabkan perubahan warna, tekstur, rasa dan bau. (Sarwono 1989) Vitamin C adalah salah satu jenis vitamin yang larut dalam air. Vitamin C memiliki peranan penting dalam menangkal berbagai penyakit. Vitamin ini juga dikenal dengan nama asam askorbat. Vitamin C termasuk golongan vitamin antioksidan alami yang mampu menangkal berbagai radikal bebas ekstraselular. Vitamin C mudah sekali terdegradasi, baik oleh temperatur, cahaya maupun udara sekitar sehingga menyebabkan kadar vitamin C berkurang. Proses kerusakan atau penurunan vitamin C ini disebut oksidasi. Sumber bahan makanan yang banyak mengandung vitamin C adalah buah-buahan, diantaranya jeruk, tomat, jambu biji, jambu air, serta beragam jenis sayuran lainnya. (Anonim 2010). Vitamin C merupakan senyawa turunan karbohidrat. Vitamin C mengandung senyawa asam askorbat (C 6 H 8 O 6 ) yang merupakan suatu nutrisi esensial untuk proses metabolisme. Struktur kristalnya memiliki titik leleh C, senyawa ini dikenal sebagai anti oksidan alami (Novianty 2008)

20 7 III. METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Tempat dan Waktu Penelitian Proses penelitian secara keseluruhan dimulai dari bulan Oktober 2010 hingga bulan November Adapun penelitian di laboratorium dilaksanakan dari bulan Mei 2011 sampai dengan bulan Juni 2011 di Laboratorium Biofisika Departemen Fisika, Laboratorium Kimia Analitik Departemen Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor, dan di Tajur Bogor. 3.2 Bahan dan Alat Bahan Penelitian ini menggunakan bahan berupa buah jambu air cincalo dengan variasi umur. Buah ini berasal dari pohon jambu air di daerah Tajur Bogor. Selain itu digunakan bahan lainnya berupa ph buffer 4 dan 7 untuk kalibrasi ph meter, aquades, amilum, KI, KIO 3, larutan Na 2 S 2 O 3, iodin 0,0041 N untuk uji vitamin C Alat Alat yang digunakan pada penelitian ini terdiri dari Spektrometer fiber optik USB 2000 Vis-NIR untuk mengukur nilai reflektansi buah jambu air sesuai tingkat kematangannya, komputer (PC), sumber cahaya tungsten halogen LS-1, oven untuk pengukuran kadar air, refractometer tangan, ph meter, neraca analitik, gelas ukur, gelas piala, pipet tetes, saringan, buret, dan pisau. 3.3 Metode Penelitian Pengambilan sampel pertama dilakukan berdasarkan variabel umur, dengan waktu pengambilan sampel pada jangka waktu tertentu. Sedangkan pada sampel kedua berdasarkan kesamaan warna tanpa memperhatikan umurnya. Pengambilan sampel akan dilakukan pada saat yang bersamaan agar setting alat sama untuk semua sampel buah jambu air. Sampel-sampel ini akan diuji kadar air, ph, vitamin C, dan TPT, serta sifat optik yang terkandung di dalamnya. Hasil uji spektroskopi reflektansi selanjutnya dikorelasikan dengan parameter kematangan buah. Adapun diagram alir penelitian ini dapat dilihat pada Lampiran Pengukuran spektra reflektansi Set up pengukuran reflektans diatur dengan menunjukkan ujung fiber optik yang berhadapan dengan sampel diletakkan pada probe holder 90. Jarak ini tidak boleh nol karena tidak akan ada refleksi yang bisa ditangkap oleh probe fiber optik. Sampel buah jambu air yang telah dipetik diuji reflektansinya dengan menggunakan Spektrofotometer USB Sebelum digunakan untuk uji reflektansi pada sampel, spektrofotometer terlebih dulu distandarisasi dengan melakukan pengukuran spektrum referensi (tanpa sampel) dan spektrum gelap. Sinar polikromatik yang berasal dari sumber cahaya dikirim oleh fiber optik melalui kaki probe refleksi menuju sampel jambu air. Spektrometer yang tersusun dari SMA connector, slit (celah), filter, cermin kolimasi, grating (kisi), cermin pemfokus L2 detector collection lens, CCD detector (UV atau Vis). Detektor akan menangkap intensitas reflektansi pada kisaran panjang gelombang nm. Sejumlah cahaya dari fiber optik akan diubah menjadi data digital. Data tersebut akan diolah di komputer menggunakan software spectra suite. Software tersebut akan membandingkan hasil dari sampel dengan hasil pengukuran referensi dan dapat menghasilkan data spektrum intensitas reflektans terhadap panjang gelombang sesuai dengan persamaan 9. Data yang diperoleh dari software ini berupa data panjang gelombang dan intensitas reflektans. Data tersebut kemudian diolah dalam program microsoft excel 2007 sehingga dihasilkan spektra reflektans terhadap panjang gelombang. Spektrofotometer USB 2000 memiliki resolusi spektra sebesar 0,3 nm. S λ D λ % R = x 100% (9) R λ D λ Keterangan: S λ adalah intensitas sampel saat panjang gelombang λ. D λ adalah intensitas gelap saat penjang gelombang λ. R λ adalah intensitas referensi saat panjang gelombang λ. Adapun susunan alat spektroskopi reflektansi sebagai berikut

21 8 dengan basis basah. Sebelum dikeringkan, sampel yang telah tersedia ditimbang terlebih dahulu massanya (a). Sampel yang telah ditimbang lalu dimasukkan ke dalam botol timbang yang telah dikeringkan terlebih dahulu. Sampel yang telah dimasukkan kedalam botol timbang dikeringkan pada suhu 110 C hingga kering atau bebas air yang ditandai dengan massa bahan tetap setelah pemanasan (b). Perhitungan kadar air ini menggunakan hubungan : Gambar 5 Susunan alat spektroskopi reflektansi jambu air Karakterisasi fisikokimia Setelah dilakukan uji reflektansi, sampel dikarakterisasi sifat fisiknya berupa pengukuran total padatan terlarut (TPT) dan kadar air. Selanjutnya dikarakterisasi sifat kimianya dengan melakukan pengukuran ph dan uji vitamin C buah jambu air. Jambu air yang akan dikarakterisasi harus dihancurkan terlebih dulu, kemudian disaring dan diambil sari (filtratnya) Total padatan terlarut (TPT) Pengukuran total padatan terlarut dilakukan dengan refractometer tangan. Sampel jambu air yang telah digerus dengan mortar lalu diambil beberapa tetes dan diteteskan pada permukaan prisma refractometer tangan. Nilai TPT dapat diketahui dengan melihat angka yang tertera dalam skala refractometer tangan. Setiap percobaan dilakukan duplo. (a b) x 1000 a (10) Keterangan : a = massa bahan sebelum dikeringkan (gram) b = massa bahan setelah dikeringkan (gram) Tingkat keasamaan (ph) Tingkat keasamaan (ph) sampel dapat diukur menggunakan alat ph meter TOAHM 20S. Sebelum memulai pengukuran ph sampel, alat ini harus dikalibrasi terlebih dahulu menggunakan ph buffer 4 dan 7. Nilai yang terbaca harus sesuai dengan nilai ph kalibrasi. Setelah proses kalibrasi dilakukan, elektroda dicuci menggunakan aquades dan dimulailah pengukuran larutan contoh Kadar vitamin C Metode yang digunakan untuk penentuan vitamin C adalah menggunakan teknik iodometri langsung. Teknik ini dilakukan dengan melakukan titrasi sampel dengan I₂ secara langsung. Metode ini memanfaatkan sifat vitamin C yang dapat dioksidasi oleh I₂ dengan reaksi sebagai berikut: HC₆H₇O₆ + I₂ 2HI + C₆H₆O₆ Kadar air Gambar 6 Refractometer tangan. Pengukuran kadar air dilakukan dengan metode oven. Metode ini digunakan untuk mengukur kadar air pada buah yang diamati Pengukuran ini dimulai dengan menimbang sampel. Selanjutnya sampel dihaluskan dalam mortar. Kemudian dipindahkan kedalam Erlenmeyer dan ditambah aquades. Setelah itu ditetesi dengan larutan iodine. Larutan iodine yang dipakai harus dikalibrasikan terlebih dulu menggunakan larutan natrium tiosulfat (Na₂S₂O₃). Larutan ini juga perlu dikalibrasi menggunakan larutan baku primer KlO₃ yang telah ditambah 10 ml HCl dan Kl. Proses ini dilakukan secara duplo.

22 9 IV. HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Analisa Spektrum Reflektansi Umur petik dan kesamaan warna dari buah jambu air menjadi dasar dari proses pengamatan kematangan buah jambu air. Umur petik buah yang dipilih adalah umur 21, 23, 25, 27 dan 29 hari. Proses penghitungan umur buah dilakukan semenjak kumis pada bakal buah rontok. Sedangkan pada kesamaan warna, proses pemilihannya dilakukan berdasarkan kesamaan warna buah jambu air tanpa memperhatikan umur dari buah tersebut. Gambar dari buahbuah jambu air dapat dilihat pada Lampiran 3. Tingkat warna pada kulit buah yang dipilih berdasarkan variabel kesamaan warna dapat diketahui dengan menggunakan program Adobe Photoshop. Komponen warna yang dipilih adalah warna primer additive yakni merah (r), biru (b), dan hijau (g). Perubahan spektra reflektansi terjadi pada kisaran cahaya tampak sebagai akibat perubahan pigmen. Gambar 7 dan 8 menunjukkan perubahan intensitas reflektansi pada selang panjang gelombang nm terhadap umur petik dan kesamaan warna dari buah jambu air. Kandungan klorofil dan daya serap cahaya menurun seiring dengan semakin meningkatnya umur buah. Hal ini mengakibatkan terjadinya perubahan warna pada buah atau sayur-sayuran. Buah jambu air yang masih muda dan berwarna hijau mengandung banyak klorofil. Selama proses pematangan buah terjadi degradasi klorofil dan muncul warna dari pigmen-pigmen lain. Oleh sebab itu buah berubah warna menjadi warna kuning, merah muda (orange) atau merah. Perubahan warna kulit buah dari hijau menjadi merah terjadi seiring dengan meningkatnya umur dari buah jambu air. Kurva perubahan spektra reflektansi jambu air menunjukkan bahwa pergeseran puncak reflektansi terjadi mulai dari panjang gelombang 550 nm menuju 650 nm selama proses pematangan buah. Buah yang berumur lebih muda cenderung memantulkan warna hijau dan menyerap rentang panjang gelombang nm yang merupakan daerah penyerapan klorofil. Kurva perubahan spektra reflektansi akan berbeda untuk setiap jenis buah lainnya. Spektra reflektansi buah jambu air yang berdasarkan umur petik dan kesamaan warna menunjukkan adanya peningkatan reflektansi pada saat proses awal pematangan, dan selanjutnya menurun untuk proses akhir pematangan. Penurunan reflektansi pada buah terjadi sebagai akibat dari perubahan tekstur dan kandungan material organik pada buah, seperti bertambahnya kadar air dalam buah, pemecahan dinding sel sebagai akibat adanya perombakan protopektin yang tidak larut dalam air menjadi larut dalam air, dan proses penguraian pati menjadi gula. Reflektansi pada buah yang memar juga akan turun sebagai akibat adanya tekanan yang menyebabkan air masuk ke jaringan intraseluler buah. Buah jambu air mudah sekali mengalami kerusakan jika mengalami gesekan. Oleh karena itu, proses pemetikan sampel hingga penelitian sampel harus dilakukan dengan sangat hati-hati agar tidak merusak kulit buah. Buah jambu air yang masih muda dan berumur 21 hari memiliki puncak reflektansi pada panjang gelombang 559 nm. Bertambahnya umur buah menyebabkan terjadinya pergeseran panjang gelombang menuju panjang gelombang merah. Buah jambu air yang berumur 29 hari memiliki puncak reflektansi pada panjang gelombang 640 nm. Perubahan terbesar sangat jelas terjadi pada daerah serapan klorofil. Jika umur buah semakin meningkat, maka absorpsi pada panjang gelombang nm semakin landai yang mengindikasikan bahwa kandungan klorofil semakin berkurang. Pergeseran panjang gelombang terjadi juga pada buah jambu air yang dikelompokan berdasarkan kesamaan warna. Seiring proses pematangan buah terjadi perubahan warna kulit buah dari hijau menjadi merah. Gambar 8 memperlihatkan bahwa buah jambu air warna 1 yang berwarna hijau memiliki puncak reflektansi pada panjang gelombang 552 nm. Berubahnya warna kulit buah dari hijau menjadi merah menyebabkan terjadinya pergeseran panjang gelombang menuju panjang gelombang merah. Buah jambu air warna 6 yang secara kasat mata berwarna merah memiliki puncak reflektansi pada panjang gelombang 652 nm. Adapun daerah serapan klorofil pada buah jambu air yang berdasarkan kesamaan warna adalah pada panjang gelombang nm.

23 reflektansi (%) umur umur umur umur umur Gambar 7 Perubahan spektra reflektansi berdasarkan umur petik warna 1 reflektansi (%) 30 warna 2 25 warna 3 20 warna 4 15 warna 5 10 warna Gambar 8 Perubahan spektra reflektansi berdasarkan kesamaan warna.

24 11 ΔR 675 (%) ΔR 675 (%) tingkat warna hijau (g) (a) umur petik (hari) ΔR 675 (%) ΔR 675 (%) tingkat warna biru (b) (b) tingkat warna merah (r ) (c) Gambar 9 Hubungan ΔR 675 terhadap tingkat warna hijau (a), biru (b), dan merah (c) berdasarkan kesamaan warna. Gambar 10 Hubungan ΔR 675 terhadap umur petik. Pada Gambar 7 dan 8 dapat dilihat bahwa zona serapan klorofil semakin landai atau berkurang seiring dengan bertambahnya umur buah dan berubahnya warna kulit buah menjadi merah. Analisa lebih lanjut dilakukan pada zona penyerapan klorofil, yakni dengan menghitung ketinggian dari serapan klorofil pada spektra reflektansi. Pada Gambar 10 dapat dilihat bahwa seiring bertambahnya umur maka ΔR 675 cenderung mengalami penurunan. Penurunan secara drastis terjadi pada rentang umur petik hari. Penurunan ΔR 675 dapat diasumsikan sebagai pengurangan ketinggian dari serapan klorofil seiring dengan bertambahnya umur petik buah. Gambar 9 memperlihatkan hubungan ketinggian dari serapan klorofil terhadap tingkat warna buah. Buah berwarna hijau dan biru cenderung mengalami peningkatan ΔR 675. Sedangkan buah yang mengalami peningkatan warna merah cenderung mengalami penurunan ΔR 675. Semakin tua umur jambu air, maka akan terjadi pergeseran panjang gelombang puncak reflektansi dari 559 nm menuju 640 nm. Sedangkan pada buah jambu air yang berdasarkan kesamaan warna, pergeseran panjang gelombang puncak reflektansi terjadi dari 552 nm menuju 652 nm. Pergeseran panjang gelombang tersebut terjadi karena adanya perubahan warna buah dari hijau menuju merah.

25 12 panjang gelombang reflektansi maksimum (nm) panjang gelombang reflektansi maksimum (nm) R² = tingkat warna hijau (g) (a) umur panjang gelombang reflektansi maksimum (nm) panjang gelombang reflektansi maksimum (nm) tingakat warna biru (b) (b) tingkat warna merah (r) (c) Gambar 11 Pergeseran panjang gelombang reflektansi maksimum terhadap tingkat warna hijau (a), biru (b), dan merah (c) berdasarkan kesamaan warna. Gambar 12 Pergeseran panjang gelombang reflektansi maksimum terhadap umur petik. 4.2 Analisa Laju Perubahan Reflektansi Tidak adanya pola teratur antara reflektansi (%) terhadap umur petik dan kesamaan warna buah menghasilkan nilai koefisien korelasi yang kecil pada daerah cahaya tampak, Oleh karena itu digunakan turunan pertama untuk melihat korelasi antara laju perubahan reflektansi terhadap umur petik buah dan kesamaan warna seperti pada Gambar 15 dan 16. Turunan pertama menunjukkan kemiringan kurva reflektansi pada panjang gelombang (λ) tertentu. Analisis turunan pertama reflektansi dapat digunakan untuk menghubungkan bentuk pola reflektansi terhadap konsentrasi klorofil (Luoheng Han 2005). Oleh karena itu, analisis ini juga berhubungan dengan tingkat kematangan buah. Seiring dengan semakin matangnya buah maka kandungan klorofil akan semakin berkurang. Menurut M.N Merzlyak (2002) kandungan pigmen dapat diperoleh dari amplitudo dan posisi puncak turunan pertama dari spektrum reflektansi antara 685 nm dan 706 nm. Posisi spektra tersebut dapat berubah sesuai dengan konsentrasi klorofil. Turunan pertama mengindikasikan laju perubahan intensitas reflektansi (%) terhadap panjang gelombang (dr(λ)/dλ). Laju perubahan reflektansi memiliki koefisien korelasi yang lebih besar terhadap kandungan klorofil dibandingkan koefisien korelasi antara intensitas reflektansi terhadap kandungan

26 13 klorofil. Begitu juga jika laju perubahan reflektansi dihubungkan dengan umur buah. Laju perubahan reflektansi pada 687 nm menghasilkan korelasi negatif terhadap umur petik buah (R 2 = 0.941). Nilai laju perubahan reflektansi pada panjang gelombang 687 nm menurun dengan semakin bertambahnya umur buah jambu air. Hal ini mengindikasikan bahwa buah jambu air yang berumur paling muda memiliki kandungan klorofil terbesar. Kandungan klorofil akan berkurang seiring dengan bertambahnya umur petik buah,. Hal yang sama terjadi pada panjang gelombang 689 nm antara laju perubahan reflektansi terhadap kesamaan warna. Gambar memperlihatkan korelasi yang positif antara laju perubahan reflektansi dengan tingkat warna hijau dan biru buah. Kandungan klorofil semakin besar untuk buah yang semakin berwarna hijau dan biru. Sedangkan korelasi negatif ditunjukkan antara laju perubahan reflektansi dengan tingkat warna merah buah. Laju perubahan reflektansi pada panjang gelombang 689 nm semakin menurun dengan semakin berubahnya warna buah menuju warna merah. Hal ini berarti bahwa semakin kulit buah menuju warna merah maka kandungan klorofil yang terkandung didalamnya semakin berkurang. laju perubahan reflektansi umur 21 umur 23 umur 25 umur 27 umur Gambar 13 Spektra laju perubahan reflektansi terhadap panjang gelombang berdasarkan umur petik buah laju perubahan reflektansi warna 1 warna 2 warna 3 warna 4 warna 5 warna Gambar 14 Spekta laju perubahan reflektansi terhadap panjang gelombang berdasarkan kesamaan warna buah.

27 14 laju perubahan reflektansi laju perubahan reflektansi R² = tingkata warna hijau (g) (a) umur petik (hari) laju perubahan reflektansi tingkat warna biru (b) (b) Gambar 16 Laju perubahan reflektansi terhadap umur petik buah pada panjang gelombang 687 nm. 4.3 Kajian Sifat Fisikokimia Kadar air Kadar air buah jambu air dihitung menggunakan metode oven dengan basis basah. Kadar air pada bahan alam memiliki nilai yang bervariasi karena masing-masing jenis tumbuhan memiliki perbedaan metabolisme, sehingga kebutuhan tumbuhan untuk berespirasi akan berbeda-beda (Yasa 2009). Selain itu, curah hujan yang cukup tinggi selama proses pertumbuhan jambu air ikut mempengaruhi kadar air buah jambu air. laju perubahan reflektansi tingkat warna merah (r) (c) Gambar 15 Laju perubahan reflektansi terhadap tingkat warna hijau (a), biru (b), dan merah (c) pada panjang gelombang 689 nm. kadar air (%) R² = umur petik (hari) Gambar 17 Hubungan kadar air terhadap umur petik buah.

28 15 kadar air (%) kadar air (%) kadar air (%) tingkat warna hijau (g) (a) tingkat warna biru (b) (b) tingkat warna merah (r) (c) Gambar 18 Hubungan kadar air terhadap tingkat warna hijau (a), biru (b), dan merah (c) berdasarkan kesamaan warna. Hasil kurva kadar air (%) terhadap umur pada Gambar 17 menunjukkan bahwa kadar air memiliki hubungan positif terhadap umur petik buah dan diperoleh korelasi sebesar Hal ini mengindikasikan bahwa kadar air buah jambu air semakin meningkat seiring semakin bertambah umur petik. Buah jambu air berumur 29 hari memiliki kadar air yang paling tinggi yakni 92 % jika dibandingkan dengan kadar air dari sampel lainnya. Gambar 18 memperlihatkan bahwa buah jambu air yang berwarna hijau memiliki kecenderungan kadar air yang semakin menurun seiring semakin bertambah warna hijau dan biru yang dikandungnya. Sedangkan pada buah jambu yang berwarna merah cenderung terjadi peningkatan kadar air. Kadar air jambu air bervariasi mulai dari 91%- 92 %, nilai ini cenderung meningkat seiring dengan makin meningkatnya umur buah dan berubahnya warna kulit buah menuju warna merah. Kadar air pada suatu bahan alam sangat menentukan mutu organoleptiknya, terutama rasa dan keempukannya. Semakin banyak kadar air, maka rasa dan keempukannya akan meningkat. Perubahan senyawa pembentuk dinding sel selama pematangan sangat berpengaruh terhadap kekerasan buah yang menyebabkan buah jadi lunak. Lunaknya tekstur buah disebabkan oleh perombakan protopektin yang tidak larut menjadi pektin yang larut (Winarno, Aman 1979) Vitamin C Setelah dilakukan uji vitamin C, maka diperoleh kandungan vitamin C seperti Gambar 19 dan 20. Kadar vitamin C memiliki kecenderungan berkurang seiring bertambahnya umur buah dan berubahnya warna kulit buah jambu air dari hijau menjadi warna merah. Vitamin C mudah sekali terdegradasi, baik oleh temperatur, cahaya maupun udara sekitar sehingga kadar vitamin C berkurang. Menurut Prawirokusumo (1994), buah yang masih muda (mentah) lebih banyak mengandung vitamin C. Semakin tua buah maka semakin berkurang vitamin C yang dikandungnya.

29 kadar vitamin C (%) kadar vitamin C (%) R² = kadar vitamin C (%) kadar vitamin C (%) Gambar tingkat warna hijau (g) (a) tingkat warna biru (b) (b) tingkat warna merah (r) (c) Hubungan kadar vitamin C terhadap tingkat warna hijau (a), biru (b), dan merah (c) berdasarkan kesamaan warna Gambar 20 Hubungan kadar vitamin C terhadap umur petik Total padatan terlarut (TPT) Emmanuel et al (2009) mengemukakan bahwa nilai TPT lebih tinggi pada tingkat kematangan buah yang lebih lama. Nilai TPT yang tinggi menunjukkan bahwa kandungan sukrosa jambu air tinggi pula. Kadar gula semakin tinggi dikarenakan adanya proses pemecahan karbohidrat menjadi glukosa dan sukrosa. Gambar 21 memperlihatkan kandungan TPT yang meningkat seiring bertambahnya umur buah. Buah jambu air yang berumur 21 hari memiliki nilai TPT sebesar 4.2 % brix, nilai tersebut lebih rendah jika dibandingkan dengan buah jambu air berumur 23 hari yang memiliki nilai TPT sebesar 5.6 % brix. TPT (% brix) Gambar umur petik (hari) R² = umur petik (hari) Hubungan TPT terhadap umur petik.

30 17 TPT (% brix) Kandungan TPT pada buah jambu air berdasarkan kesamaan warna ditunjukkan Gambar 22 Buah jambu air yang berwarna hijau memiliki kandungan TPT yang cenderung menurun. Sedangkan buah jambu air yang berwarna merah memiliki kandungan TPT yang cenderung meningkat. Kandungan TPT semakin meningkat seiring semakin merahnya warna kulit buah jambu air. TPT (% brix) TPT (% brix) tingkat warna hijau (g) (a) tingkat warna biru (b) (b) Tingkat Keasaman (ph) Nilai ph menunjukkan derajat keasaman suatu bahan. Buah yang lebih muda cenderung lebih asam. Tingkat keasaman buah berkurang seiring dengan meningkatnya umur buah. Menurut Bari et al. (2006), ph buah akan meningkat pada tingkat kematangan yang lebih lama dan akan menurun lagi pada buah yang mendekati busuk. Gambar 23 dan 24 menunjukkan bahwa buah jambu air yang belum mendekati busuk mengalami kecenderungan peningkatan nilai ph. Nilai ph yang semakin besar mengindikasikan bahwa tingkat keasaman mengalami penurunan. Buah jambu air yang berdasarkan umur petik memiliki nilai ph yang semakin meningkat seiring bertambahnya umur buah. Buah berumur 29 hari memiliki nilai ph yang paling tinggi yakni 2.1. Hal ini mengindikasikan bahwa keasaman buah yang berumur 29 lebih rendah dibandingkan buah berumur 25 hari yang memiliki nilai ph Pada buah jambu air yang berdasarkan kesamaaan warna, nilai ph pada buah jambu air berwarna hijau cenderung mengalami penurunan. Sedangkan buah jambu yang berwarna merah cenderung mengalami peningkatan nilai ph R² = tingkat warna merah (r) ph (c) Gambar 22 Hubungan TPT terhadap tingkat warna hijau (a), biru (b), dan merah (c) berdasarkan kesamaan warna umur petik (hari) Gambar 23 Nilai ph terhadap umur petik.

31 18 ph ph ph tingkat warna hijau (g) (a) tingkat warna biru (b) (b) tingkat warna merah (r) (c) Gambar 24 Hubungan ph terhadap tingkat warna hijau (a), biru (b), dan merah (c) berdasarkan kesamaan warna. 4.4 Korelasi Sifat Optik dengan Sifat Fisikokimia Buah Jambu Air Korelasi reflektansi terhadap kadar air Secara umum, reflektansi semakin meningkat pada proses awal kematangan buah dan selanjutnya menurun untuk akhir proses kematangannya. Penurunan reflektansi disebabkan oleh peningkatan kandungan materi di dalam buah, seperti kadar gula dan kadar air. Semakin matang buah jambu air maka akan semakin banyak kandung air di dalam buah tersebut. Daya absorpsi buah matang lebih tinggi dibandingkan buah mentah. Spektra pada daerah NIR dapat memberikan informasi mengenai kandungan air dalam suatu bahan termasuk buah jambu air. Panjang gelombang serapan air murni berada pada panjang gelombang 958 nm, 1153 nm, dan 1460 nm (Sigit 2005). Spektrofotometer yang digunakan hanya bisa membaca dengan baik reflektansi hingga panjang gelombang 990 nm. Berdasarkan penelitian sifat optik pada buah tomat (Ariatmoko 2005), maka dilakukan pengamatan kadar air pada rentang panjang gelombang nm. Sedangkan pada penelitian sifat optik buah stroberi, penelitian kadar air dilakukan pada rentang panjang gelombang 970 nm (Novianty 2008). Oleh sebab itu, dilakukan analisa kadar air (%) terhadap reflektansi pada rentang 970 nm untuk kesamaan warna dan umur buah jambu air. Pada Gambar 25 dan 26 memperlihatkan korelasi negatif antara reflektansi (%) terhadap kadar air pada panjang gelombang 970 nm yang merupakan daerah panjang gelombang NIR. Korelasi negatif tersebut menyatakan bahwa kadar air yang meningkat dalam buah akan menurunkan nilai reflektansi dari buah tersebut. Analisa lebih lanjut dilakukan pada hubungan antara turunan pertama terhadap kadar air, yakni pada panjang gelombang 687 nm dan 689 nm. Turunan pertama mengindikasikan laju perubahan reflektansi terhadap panjang gelombang tertentu. Gambar 27 dan 28 menunjukkan hubungan korelasi negatif antara laju perubahan reflektansi terhadap kadar air baik pada sampel yang berdasarkan kesamaan warna ataupun umur petik buah. Nilai laju perubahan reflektansi yang semakin menurun berkorelasi dengan pertambahan kadar air.

32 reflektansi (%) kadar air (%) laju perubahan reflektansi R² = Gambar 25 Hubungan reflektansi terhadap kadar air pada panjang gelombang 970 nm berdasarkan umur petik. reflektansi (%) kadar air (%) Gambar 26 Hubungan reflektansi terhadap kadar air pada panjang gelombang 970 nm berdasarkan kesamaan warna. laju perubahan reflektansi R² = kadar air (%) Gambar 27 Hubungan laju perubahan reflektansi terhadap kadar air pada panjang gelombang 689 nm berdasarkan kesamaan warna kadar air (%) Gambar 28 Hubungan laju perubahan reflektansi terhadap kadar air pada panjang gelombang 687 nm berdasarkan umur petik Korelasi reflektansi terhadap total padatan terlarut Menurut Bellon, kandungan gula dapat diamati pada panjang gelombang nm, nm. Sedangkan pada penelitian sifat optik buah stroberi, penelitian kadar gula (TPT) dilakukan pada rentang panjang gelombang 850 nm. Oleh sebab itu, analisa hubungan kadar TPT terhadap reflektansi dilakukan pada panjang gelombang 850 nm untuk umur dan kesamaan warna buah jambu air. reflektansi (%) TPT (%brix) Gambar 29 Hubungan reflektansi terhadap TPT pada panjang gelombang 850 nm berdasarkan umur petik.

33 20 reflektansi (%) Gambar 30 Hubungan reflektansi terhadap TPT pada panjang gelombang 850 nm berdasarkan kesamaan warna. laju perubahan reflektansi Gambar 31 Hubungan laju perubahan reflektansi terhadap TPT pada panjang gelombang 687 nm berdasarkan umur petik. laju perubahan reflektansi TPT (%brix) R² = TPT (%brix) R² = TPT (%brix) Gambar 32 Hubungan laju perubahan reflektansi terhadap TPT pada panjang gelombang 689 nm berdasarkan kesamaan warna. Gambar 29 menunjukan semakin besar TPT yang terkandung pada buah jambu air, maka nilai reflektansi akan cenderung semakin menurun sebagai akibat penyerapan yang semakin besar. Buah dengan nilai TPT 5.9 % brix memiliki nilai reflektansi sebesar 19 %. Nilai tersebut selanjutnya akan menurun seiring bertambahnya TPT pada buah, misalnya buah yang memiliki nilai TPT 6.2 brix memiliki nilai reflektansi sebesar 13 %. Sedangkan pada buah jambu air berdasarkan kesamaan warna terjadi korelasi positif antara reflektansi terhadap TPT. Hal ini dikarenakan perbedaan nilai reflektansi pada panjang gelombang tersebut tidak terlalu signifikan, selain juga dikarenakan pemilihan sampel yang berdasarkan warna bersifat relatif. Adapun korelasi negatif ditunjukan oleh Gambar 31 dan 32 antara laju perubahan reflektansi terhadap kadar air baik pada sampel yang berdasarkan umur petik buah atau pun berdasarkan kesamaan warna buah. V. SIMPULAN DAN SARAN 5.1 Simpulan Buah jambu air yang berdasarkan umur, mangalami pergeseran puncak reflektansi panjang gelombang pada selang panjang gelombang nm. Semakin bertambah umur petik buah, maka puncak reflektans dominan jambu air akan bergeser ke panjang gelombang yang lebih besar. Selang panjang gelombang nm merupakan pergeseran puncak reflektansi buah jambu air yang berdasarkan kesamaan warna. Proses kematangan buah jambu air ditandai oleh makin menurunnya serapan pada panjang gelombang nm untuk buah jambu air yang berdasarkan umur dan kesamaan warna. Semakin banyak kandungan klorofil pada buah maka penyerapannya akan semakin besar. Kadar air, TPT dan ph buah jambu air cenderung meningkat seiring bertambahnya umur buah dan berubahnya warna kulit buah ke warna merah, sedangkan kadar vitamin C menurun. Pengamatan kadar air dilakukan pada daerah NIR, reflektansi terhadap kadar air menunjukkan nilai korelasi yang tidak bagus pada panjang gelombang 970 nm. Kurva reflektansi terhadap TPT memiliki nilai korelasi yang tidak bagus pula yakni pada panjang gelombang 850 nm. Reflektansi meningkat selama buah mengalami proses awal kematangan. Selanjutnya reflektansi akan

34 21 menurun seiring bertambah banyak beberapa kuantitas kandungan materi dalam buah. 5.2 Saran Hasil analisa dari uji turunan pertama berdasarkan umur petik dan kesamaan warna pada penelitian ini kurang baik, sehingga untuk penelitian selanjutnya perlu dilakukan juga uji turunan kedua untuk mendapatkan hasil yang lebih baik. Uji vitamin C dengan teknik iodimetri perlu dilakukan secara hati-hati dan metode lain selain teknik iodimetri pun perlu dilakukan dalam melakukan pengukuran vitamin C.

35 22 DAFTAR PUSTAKA Anonim. Inframerah dekat Web. 13 November Anonim. Gelombang elektromagnetik Web. 13 November / Anonim. Kandungan gizi buah jambu air Web. Ariatmoko, Sigit Uji karakteristik optik buah tomat spektroskopi vis-nir. [Skripsi]. Bogor : Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan alam Institut Pertanian Bogor. Bari L., Hasan P., Absar N., Haque M.E., Khuda M.I.I.E., Pervin M.M., Khatun S., Hossain M.I Nutritional analysis of local varieties of papaya (Carica papaya L.) at different maturation stages. Pakistan J. Biol. Sci. 9: Emmanuel D., N DaAdopo A., Camara B., Emmanuel M Influence of maturity stage of mango at harvest on its ripening quality. Fruits 64:13-18 Giancoli Fisika Edisi Kelima Jilid 2. Jakarta : Erlangga Han Luoheng Estimating chlorophyll-a concentration using first-derivative spectra in coastal water. Vol. 26. No Hassan A., Pantastico Er. B Banana. Asean Food Handling Bureau. Malaysia. 147 hal. Heriyanto, Limantara L., Madalena Pengaruh lama pemanasan terhadap kandungan pigmen serta vitamin A daun singkong dan daun singkong karet. Indo. J. Chem., 7(1), Holler Skoog, Crouch Principles of Instrumental Analysis (sixth edition). Thomson Brooks/Cole. Kanada Yasa I. K. J. Santika. Respirasi dipengaruhi oleh beberapa faktor Web. 6 November Joni I Made Diktat Mata Kuliah Pengantar Biospektroskopi. Bandung : Departemen Fisika Universitas Padjajaran Maddu Pedoman Eksperimen Fisika I. Departemen Fisika. Institut Pertanian Bogor Maddu Pedoman Eksperimen Fisika II. Departemen Fisika. Institut Pertanian Bogor Mohsenin NN Electromagnetic radiation properties of food and agricultural product. New York : Gordon And Breach Science Publisher. Novianty Inna Analisa spektroskopi reflektans vis-nir untuk mengetahui proses pematangan buah stroberi. [Skripsi]. Departemen Fisika. Institut Pertanian Bogor Paul R. E., Chen C Post harvest physiology handling and storage of pineople, p dalam D. D. Bartholomeo, R. E. Paul and K. E. Rohcbach (Eds). The Pineapple: Botany, Production and Uses. CABI Publishing UK. Prihatman K. Gelombang elektromagnetik Web. 13 November Sarwono B Jeruk dan Kerabatnya. Penebar Swadaya, Jakarta. Hal : 167 Winarno F. G., Aman M Fisiologi Lepas Panen. Sastra Hudaya. Jakarta. Hal : 97 Winarno F. G., Aman M Fisiologi Lepas Panen. Sastra Hudaya. Jakarta. Hal : 96

36 23 Lampiran 1 Diagram Alir Penelitian Mulai Studi pustaka Penyusunan usulan penelitian Persiapan alat dan pengamatan terhadap pertumbuhan buah jambu air Percobaan pendahuluan Buah jambu air berdasarkan umur tertentu Buah jambu air berdasarkan warna kulit buah Uji spektra reflektans dengan menggunakan spektrofotometer USB 2000 Karakteristik fisik TPT dan kadar air Karakteristik kimia ph dan vitamin C Pengolahan data dan analisis Penyusunan skripsi Seminar /sidang Selesai

37 24 Lampiran 2 Kandungan Gizi Jambu Air Komposisi Jumlah/100 gram bahan Air (g) Energi (kcal) Energi (kj) Protein (g) Total lipid (fat) (g) Ash (g) Karbohidrat (g) Kadar Gula (g) ~ Kalsium, Ca (mg) Besi, Fe (mg) Magnesium, Mg (mg) Phospor, P (mg) Kalium, K (mg) Zink, Zn (mg) Tembaga, Cu (mg) Mangan, Mn (mg) Vitamin C, total ascorbic acid (mg) Thiamin (mg) Riboflavin (mg) Niacin (mg) Vitamin A, IU (IU) Vitamin A, RAE (mcg RAE) sumber nilai gizi :

38 25 Lampiran 3 Foto-foto Jambu Air Cincalo Berdasarkan Umur Hasil Petik Buah Berdasarkan Kesamaan Warna Buah umur 21 hari warna 1 umur 23 hari warna 2 warna 3 umur 25 hari warna 4 umur 27 hari warna 5 umur 29 hari warna 6

39 26 Lampiran 4 Data Panjang Gelombang Maksimum Reflektansi Jambu Air terhadap Umur Petik dan Kesamaan Warna Umur (hari) Panjang gelombang maksimum reflektansi (nm) Reflektansi (%) Kelompok warna Merah (r) Hijau (g) Biru (b) Panjang gelombang maksimum reflektansi (nm) Reflektansi (%) warna warna warna warna warna warna Lampiran 5 Data ΔR 675 Buah Jambu Air terhadap Umur Petik dan Kesamaan Warna Umur (hari) ΔR 675 (%) Kesamaan warna ΔR 675 (%) warna warna 2 2 warna warna warna 5 1 warna

40 27 Lampiran 6 Gambar Hasil Titrasi Kondisi sebelum titrasi Kondisi setelah titrasi Lampiran 7 Alat yang Digunakan pada Penelitian Uji vitamin C titrasi iodimetri langsung Peralatan untuk mengukur reflektansi