PENDUGAAN UMUR SIMPAN BENIH KEDELAI DALAM KEMASAN FLEKSIBEL DENGAN METODE ACCELERATED SHELF LIFE TESTING (ASLT) SUCI RAHMI

Transkripsi

1 PENDUGAAN UMUR SIMPAN BENIH KEDELAI DALAM KEMASAN FLEKSIBEL DENGAN METODE ACCELERATED SHELF LIFE TESTING (ASLT) SUCI RAHMI SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2016

2 PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA* Dengan ini saya menyatakan bahwa Tesis berjudul Pendugaan Umur Simpan Benih Kedelai Dalam Kemasan Fleksibel dengan Metode Accelerated Shelf-life Testing (ASLT) adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. 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 Tesis ini. Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut Pertanian Bogor. Bogor, Februari 2016 Suci Rahmi F

3 RINGKASAN SUCI RAHMI. Pendugaan Umur Simpan Benih Kedelai Dalam Kemasan Fleksibel dengan Metode Accelerated Shelf-life Testing (ASLT). Dibimbing oleh USMAN AHMAD dan DYAH WULANDANI. Benih kedelai cepat mengalami penurunan viabilitas dan vigor terutama jika disimpan pada kondisi yang kurang optimum. Masalah ini menjadi penghambat produksi kedelai di daerah tropis karena mengurangi penyediaan benih berkualitas tinggi. Umur simpan benih yang singkat menjadi permasalahan pada penangkar benih dalam menentukan mutu benih kedelai selama penyimpanan. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui penurunan mutu penyimpanan benih kedelai (perubahan bobot, kadar air, asam lemak bebas (FFA) dan daya kecambah benih) dan menduga umur simpan benih kedelai pada beberapa kondisi penyimpanan menggunakan metode ASLT (Accelerated Shelf-life Testing). Penelitian dilaksanakan terhadap benih kedelai yang diproduksi oleh petani benih dari gabungan kelompok petani Mekar Tani, di Desa Sindangkasih Kecamatan Majalengka, Kabupaten Majalengka Jawa Barat. Benih kedelai yang telah dikemas menggunakan plastik HDPE kombinasi dengan karung plastik sebanyak 1000 g, disimpan didalam Eyela environmental chamber dengan lima perlakuan suhu yang berbeda yaitu (35 o C, 40 o C, 45 o C, 50 o C, 55 o C) dan RH 80%. Analisis mutu meliputi pengukuran kadar air, perubahan bobot, kadar asam lemak bebas dan daya kecambah benih kedelai. Pendugaan umur simpan dilakukan dengan metode Accelerated Shelf-life Testing (ASLT). Hasil penelitian menunjukkan bahwa nilai pada parameter perubahan bobot, kadar air dan asam lemak bebas meningkat sedangkan daya kecambah menurun kurang dari 80 %. Perubahan nilai pada setiap parameter mempengaruhi mutu benih kedelai selama pengusangan cepat. Nilai energi aktivasi (Ea) untuk menurunkan daya kecambah benih kedelai selama penyimpanan sebesar kal/mol. Pendugaan umur simpan benih kedelai dalam kondisi penyimpanan normal (suhu ruang) dapat di peroleh berdasarkan model Arrhenius ln k = /T. Nilai k merupakan konstanta kecepatan reaksi dari model untuk menghitung umur simpan benih kedelai. Hasil perhitungan umur simpan benih kedelai varietas Argomulyo mampu mempertahankan daya kecambah di atas 80% pada penyimpanan suhu ruang 25 o C adalah 431 hari atau 14 bulan; 30 o C adalah 160 hari atau 5.3 bulan. kecambah. Kata Kunci : Accelerated Shelf-life Testing (ASLT), benih kedelai, daya

4 SUMMARY SUCI RAHMI. Estimation Shelf-life of Soybean Seed In Flexible Packaging With Accelerated Shelf-life Testing (ASLT) Method. Supervised by USMAN AHMAD and DYAH WULANDANI. Soybean seed deteriorated rapidly in viability and vigor, especially if it is stored at inappropriate condition. The problem inhibits soybean production in the tropic area because it disturbs the supplay of high quality seeds. Shelf life of soybean seed becomes a problem to seed breeder in supplying soybean seed after storage. The aim in the reasearch was to determine rate of deterioration of soybean seed storage (change of weight, moisture content, free fatty acids (FFA) and germination) and to estimated the shelf-life of soybean seed in storage condition with Accelerated Shelf-life Testing (ASLT). The experiment was conducted on soybean seed produced by farmer seed of Mekar Tani farmer group, in the village of Sindangkasih District of Majalengka, West Java Majalengka. Soybean seed was packaged using HDPE plastic combination with plastic bags as much as 1000 g, stored in the eyela environmental chamber using five different temperatures treatment (35 o C, 40 o C, 45 o C, 50 o C, 55 o C) and RH 80%. Quality analysis were include the measurement of moisture content, changes of weight, free fatty acids (FFA) and germination. Shelf-life of Soybean Seed was analyzed by Accelerated Shelf-life Testing (ASLT) Method. The result showed that value of weight change, moisture content and free fatty acids parameters increased while germination rate decreased less than 80%. The change of value of each parameters influenced soybean seed quality during accelerated aging. The value of activation energy (Ea) to reduced germination of soybean seed during storage were cal/mol. Estimation shelf life of soybean seed in the normal storage condition (room temperature) can be obtained by Arrhenius models ln k = /T. The constant of reaction rate by the model was used to measured the shelf life of soybean seed. The calculation results shelf life of varieties Argomulyo soybean seed able to mainted viability above 80% at storage room temperature 25 o C is to 431 days or 14 months; 30 o C is 160 days or 5.3 months. seed. Keyword : Accelerated Shelf-life Testing (ASLT), germination, soybean

5 Hak Cipta Milik IPB, Tahun 2016 Hak Cipta Dilindungi Undang-Undang Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan atau menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau tinjauan suatu masalah; dan pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan IPB Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis ini dalam bentuk apa pun tanpa izin IPB

6 PENDUGAAN UMUR SIMPAN BENIH KEDELAI DALAM KEMASAN FLEKSIBEL DENGAN METODE ACCELERATED SHELF LIFE TESTING (ASLT) SUCI RAHMI Tesis sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains pada Program Studi Teknologi Pascapanen SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2016

7 Penguji Luar Komisi pada Ujian Tesis: Dr Ir Emmy Darmawati, MSi

8 gr0z 8lJ g :snln-i I 8Eu I (S toz.raqrueseq 19) :ueilg lef8uul r8yc514'qe,(g euuftesucsu6 So*,{ ab\i b.s \,*+:t' +\ a4 urry -t4 i$' JEVW'ousr.rlng JI J0 Jord ueuedecsu4 r3o1ou>1e1 ipnlg ruersord enle;1 qalo rru{e}a{rc ffi eloebuy t-l # -/1U enlo) Surqwrqrued rsrruo) qelo rnlnlesrq IeqrslelC I IZOgIZSIC : rruqeu rcns : (rrsv) Suqsal alu-ltrtls paw"tapily epolal^i ue8uap {rus ruo) tueleg relape) q1uag uedrurg rnrun uue8npue4 : I^IIN EIUEN srsej Inpnf

9 Judul Tesis : Pendugaan Umur Simpan Benih Kedelai Dalam Kemasan Fleksibel dengan Metode Accelerated Shelf-life Testing (ASLT) Nama : Suci Rahmi NIM : F Disetujui oleh Komisi Pembimbing Dr Ir Usman Ahmad, MAgr Ketua Dr Ir Dyah Wulandani, MSi Anggota Diketahui oleh Ketua Program Studi Teknologi Pascapanen Dekan Sekolah Pascasarjana Prof Dr Ir Sutrisno, MAgr Dr Ir Dahrul Syah, MScAgr Tanggal Ujian: (07 Desember 2015) Tanggal Lulus:

10 PRAKATA Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah Subhanahu Wa Ta ala atas segala Rahmat dan karunia-nya sehingga Tesis ini berhasil diselesaikan. Topik penelitian yang dilaksanakan dari bulan Desember 2014 hingga Mei 2015 ini berjudul Pendugaan Umur Simpan Benih Kedelai Dalam Kemasan Fleksibel dengan Metode Accelerated Shelf-life Testing (ASLT). Terima kasih penulis ucapkan kepada yang tersayang ibunda tercinta, ayahanda, kakak, Abang, dan adik serta seluruh keluarga, atas segala do a dan kasih sayangnya. Terima kasih kepada Bapak Dr Ir Usman Ahmad, M.Agr dan Ibu Dr Ir Dyah Wulandani, M.Si selaku pembimbing yang telah banyak memberikan saran. Serta penghargaan penulis sampaikan kepada para teknisi dan laboran Bapak Sulyaden dan Baskara dari laboratorium TPPHP TMB, kakak Eka dan Mbak Tika dari Lab Pengujian Mutu Benih AGH dan Ibu Dian dari Laboratoriun Nutrisi Pakan Fapet, beserta staf program studi TPP Ibu Rusmayanti dan Pak A. Mulyawatullah. Terima kasih juga kepada rekan-rekan TPP 2013 yang membantu dalam persiapan dan pelaksanaan penelitian ini. Ungkapan terima kasih juga disampaikan kepada Direktorat Pendidikan Tinggi Kementerian Riset, Teknologi dan Pendidikan Tinggi yang telah memberikan kesempatan untuk mendapatkan beasiswa BPPDN Calon Dosen untuk tingkat strata 2 (S2). Semoga karya ilmiah ini bermanfaat bagi ummat. Bogor, Februari 2016 Suci Rahmi

11 DAFTAR ISI DAFTAR TABEL DAFTAR GAMBAR DAFTAR LAMPIRAN PENDAHULUAN 1 Latar Belakang 1 Perumusan Masalah 2 Tujuan Penelitian 2 Manfaat Penelitian 2 Ruang Lingkup Penelitian 2 TINJAUAN PUSTAKA 3 Kedelai 3 Produksi Benih Kedelai 5 Pengemasan Benih Kedelai 6 Pendugaan Umur Simpan 7 METODE 10 Waktu dan Tempat 10 Bahan dan Alat 10 Prosedur Penelitian 10 Metode Analisis Mutu Benih Kedelai 12 HASIL DAN PEMBAHASAN 15 Kondisi Benih Awal Penyimpanan 15 Perubahan Bobot 15 Kadar Air 16 Asam Lemak Bebas 18 Daya Kecambah 19 Pendugaan Umur Simpan Benih Kedelai 21 Energi Aktivasi 22 Simulasi dan Validasi Pendugaan Umur Simpan 24 KESIMPULAN DAN SARAN 25 Kesimpulan 25 Saran 25 DAFTAR PUSTAKA 26 LAMPIRAN 29 RIWAYAT HIDUP vi vi vi

12 DAFTAR TABEL 1 Komposisi kimia biji kedelai 3 2 Ukuran biji dan komposisi kimia beberapa varietas kedelai 4 3 Konsumsi kedelai Perkembangan luas panen, produktivitas dan produksi kedelai 5 5 Spesifikasi Persyaratan Mutu Benih Kedelai 6 6 Nilai slope dan k dari setiap perlakuan suhu penyimpanan 21 7 Umur simpan benih kedelai pada berbagai suhu penyimpanan 23 DAFTAR GAMBAR 1 Grafik antara nilai ln k dan 1/T dalam persamaan Arrhenius 8 2 Diagram alir penelitian pendugaan umur simpan benih kedelai 11 3 Perubahan bobot benih kedelai selama waktu penyimpanan 15 4 Perubahan kadar air selama waktu penyimpanan 17 5 Perubahan kadar asam lemak bebas selama waktu penyimpanan 18 6 Perubahan daya kecambah selama waktu penyimpanan 19 7 Hubungan antara ln k dan 1/T untuk daya kecambah 21 8 Daya kecambah benih kedelai pada dua kondisi penyimpanan 23 9 Validasi pengukuran dan pendugaan umur simpan berdasarkan batasan daya kecambah 24 DAFTAR LAMPIRAN 1 Periode waktu pengamatan selama penyimpanan 29 2 Perubahan bobot pada kondisi penyimpanan yang diakselerasi 30 3 Perubahan kadar air pada kondisi penyimpanan diakselerasi 31 4 Perubahan asam lemak bebas pada kondisi penyimpanan yang diakselerasi 32 5 Perubahan daya kecambah pada kondisi penyimpanan yang diakselerasi 33 6 Perhitungan umur simpan benih kedelai mengikuti persamaan Arrhenius reaksi ordo Dokumentasi Penelitian 36

13

14 PENDAHULUAN Latar Belakang Kedelai (Glycine max L. Merrill) merupakan salah satu komoditas utama kacang-kacangan yang banyak mengandung protein nabati. Kedelai dimanfaatkan sebagai bahan baku beberapa olahan seperti tahu, tempe, tauco, sari kedelai dan lain-lain. Oleh karena itu kedelai mempunyai peran yang sangat penting dalam bahan pangan manusia, pakan ternak, dan sebagai bahan baku industri. Kebutuhan kedelai di Indonesia setiap tahun selalu meningkat seiring dengan pertumbuhan penduduk dan perbaikan pendapatan per kapita. Namun perkembangan produksi kedelai selama 5 tahun terakhir menunjukkan penurunan yang cukup besar, baik dalam luas areal maupun produksinya. Pada tahun 2009, luas areal panen mencapai ha, sedangkan pada tahun 2013, luas areal panen hanya ha. Total produksi selama periode yang sama menurun dari ton menjadi ton (BPS 2014). Benih merupakan salah satu faktor yang menentukan keberhasilan budidaya tanaman yang peranannya tidak dapat digantikan oleh faktor lain, karena benih sebagai bahan tanaman dan pembawa potensi genetik, mutu suatu benih dapat dilihat dari beberapa aspek seperti kebenaran varietas, kemurnian benih, daya hidup, serta bebas hama dan penyakit (Mugnisjah 1994). Benih kedelai merupakan benih yang cepat mengalami deteriorasi atau penurunan viabilitas dan vigor terutama jika disimpan pada kondisi simpan yang kurang optimum. Menurut Ilyas (2006) penggunaan benih bermutu rendah akan menghasilkan viabilitas dan vigor yang rendah, sehingga persentase pemunculan bibit rendah, bibit kurang toleran terhadap cekaman abiotik dan lebih sensitif terhadap serangan penyakit serta pada akhirnya akan menurunkan hasil. Salah satu faktor yang menentukan pengembangan tanaman kedelai adalah tersediaan benih bermutu dengan daya kecambah > 85%. Untuk menghasilkan benih bermutu dan berdaya kecambah tinggi diperlukan penanganan panen dan pascapanen yang tepat, antara lain penyimpanan, kadar air benih, suhu yang optimal dalam penyimpanan dan tempat penyimpanan yang sesuai. Penyimpanan benih merupakan salah satu penanganan pascapanen kedelai yang penting dari keseluruhan teknologi benih dalam memelihara kualitas atau mutu. Salah satu permasalahan yang dihadapi dalam penyediaan benih bemutu adalah penyimpanan benih. Menurut Purwanti (2004), benih yang disimpan mengalami kemunduran mutu benih yang ditandai dengan penurunan vigor maupun viabilitas benih selama disimpan. Salah satu faktor pembatas produksi kedelai di daerah tropis adalah cepatnya kemunduran mutu benih selama penyimpanan hingga mengurangi penyediaan benih berkualitas tinggi. Penyediaan benih untuk petani bagi musim tanam berikutnya harus mengalami penyimpanan terlebih dahulu, sehingga upaya merekayasa penyimpanan benih untuk memperoleh benih kedelai bermutu sangat diperlukan. Nilai viabilitas benih dapat diketahui melalui pendekatan fisik, fisiologis, biokimia, sitologi dan matematika. Pengujian viabilitas benih berdasarkan pendekatan fisiologis dan fisik salah satunya yaitu metode pengusangan cepat. Metode pengusangan cepat dilakukan untuk mempercepat kemunduran benih. Kemunduran benih dipercepat dengan perlakuan pada kondisi suboptimum yaitu penderaan terhadap

15 2 benih agar sesuai dengan kondisi simpan yang sebenarnya seperti suhu dan kelembaban udara tinggi, sehingga terjadi devigorasi benih yaitu penurunan viabilitas benih secara buatan (Mustika 2014). Salah satu cara untuk mengetahui pendugaan umur simpan dari benih kedelai yang dipercepat kemunduran mutu benih adalah menggunakan Metode ASLT (Accelerated Shelf-life Testing) dengan model Arrhenius. Dengan menggunakan metode ini dapat diketahui umur simpan dari produk pangan dengan waktu yang relatif singkat, tanpa harus menunggu umur simpan produk pada kondisi penyimpanan suhu normal (ruang). Asumsi dasar dari Accelerated Shelf Life Test (ASLT) menyatakan bahwa kinetika kimia dapat diaplikasikan untuk menghitung pengaruh faktor ekstrinsik seperti suhu, kelembaban, atmosfir gas, dan sinar pada kecepatan reaksi kerusakan. Kecepatan kerusakan bahan akan dipercepat dengan menempatkan bahan pada lingkungan terkontrol dimana satu atau lebih faktor ekstrinsik dijaga pada level yang lebih tinggi dari pada kondisi normal. Hal ini akan mengakibatkan produk dapat lebih cepat rusak dan penentuan umur simpan dapat ditentukan (Arpah dan Syarief 2000). Perumusan Masalah Dalam upaya mengatasi permasalahan yang terjadi pada benih kedelai dengan daya simpan yang rendah, diperlukan suatu metode penanganan selama penyimpanan. Pendugaan umur simpan benih kedelai selama penyimpanan perlu dilakukan menggunakan metode ASLT (Accelerated Shelf-life Testing). Tujuan Penelitian Mengetahui penurunan mutu penyimpanan benih kedelai (perubahan bobot, kadar air, asam lemak bebas (FFA) dan daya kecambah benih) dan menduga umur simpan benih kedelai pada beberapa kondisi penyimpanan menggunakan metode ASLT (Accelerated Shelf-life Testing). Manfaat Penelitian Penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi pada petani dan penangkar benih dalam upaya menyediakan benih kedelai yang berkualitas tinggi khususnya dalam pengemasan dan penyimpanan. Ruang Lingkup Penelitian ini merupakan bagian dari rangkaian penelitian yang dilaksanakan secara komprehensif oleh beberapa mahasiswa. Secara umum penelitian tersebut menganalisis mengenai pengembangan produktivitas komoditas dari biji kedelai. Adapun yang menjadi ruang lingkup dalam penelitian ini, melakukan pendugaan umur simpan benih kedelai dengan model persamaan

16 Arrhenius pada suhu 35 o C, 40 o C, 45 o C, 50 o C, 55 o C dengan RH 80%. Kemasan yang digunakan selama penyimpanan benih kedelai adalah kemasan HDPE kombinasi dengan karung plastik. Karakteristik mutu yang diuji selama penyimpanan meliputi : kadar air, perubahan bobot, kadar asam lemak bebas (FFA), serta daya kecambah benih. Sampel yang digunakan berasal dari kedelai yang diproduksi oleh petani benih dari gabungan kelompok petani Mekar Tani, Desa Sindangkasih Kecamatan Majalengka, Kabupaten Majalengka Jawa Barat. Varietas biji kedelai yang digunakan adalah Argomulyo. 3 TINJAUAN PUSTAKA Kedelai Kedelai adalah salah satu tanaman polong-polongan yang menjadi bahan dasar banyak makanan dari Asia Timur seperti kecap, tahu, dan tempe, susu kedelai, tepung kedelai, taosi, tauco, dan minyak kedelai. Kedelai yang dibudidayakan sebenarnya terdiri dari dua spesies: Glycine max (disebut kedelai putih, yang bijinya bisa berwarna kuning, agak putih, atau hijau) dan Glycine soja (kedelai hitam, berbiji hitam). Pemanfaatan utama kedelai adalah dari biji. Biji kedelai kaya protein dan lemak serta beberapa bahan gizi penting lain, misalnya vitamin dan lesitin. Klasifikasi tanaman kedelai sebagai berikut : divisi Spermatophyta, kelas Dicotyledoneae, ordo Rosales, Famili Papilionaceae, genus Glycine, spesies Glycine max (Sumarno dan Hartono 1983). Kedelai merupakan tanaman semusim, berupa semak rendah, tumbuh tegak, dan berdaun lebat. Tinggi tanaman berkisar antara cm. Batangnya beruas ruas dengan 3 6 cabang. Tanaman kedelai mampu menghasilkan polong. (Fachruddin 2000). Kedelai mengandung gizi yang cukup banyak dan sumber serat yang baik, kacang kedelai juga merupakan sumber protein nabati dan lesitin juga sumber vitamin A, B kompleks, dan E, serta kalsium, fosfor, magnesium, dan zat besi. Adapun komposisi lengkap zat gizi dalam 100 gram kedelai dinyatakan dalam Tabel 1. Tabel 1 Komposisi kimia biji kedelai dalam 100 gram. Zat Gizi Kedelai Basah Kedelai Kering Energi (kkal) Protein (g) Lemak (g) Karbohidrat(g) Kalium (g) Fosfor (g) Besi (mg) Vit A (SI) Vit B (mmg) Air (g) Sumber : Widya Karya Pangan dan Gizi (2000)

17 4 Untuk memenuhi kebutuhan industri berbahan baku kedelai, beberapa varietas unggul kedelai yang dilepas akhir-akhir ini memiliki sifat yang beragam. Umumnya varietas-varietas tersebut memiliki biji besar, berwarna kuning dan kadar proteinnya lebih tinggi seperti Argomulyo, Bromo, Burangrang, Panderman, Anjasmoro, dan Grobogan. Adapun perbedaan setiap varietas kedelai terdapat pada Tabel 2. Tabel 2 Ukuran biji dan komposisi kimia beberapa varietas kedelai. Varietas Bobot 100 biji (gr) Sumber : Balitkabi (2008) Protein (%bk) Kedelai mempunyai sumber protein penting yang lengkap, karbohidrat, serat, lemak sehat, dan sejumlah vitamin dan mineral penting untuk kesehatan. Ditinjau dari susunan asam-asam aminonya protein kedelai mempunyai mutu yang mendekati mutu protein hewani. Keanekaragaman manfaat kedelai mendorong tingginya permintaan kedelai. Semakin besarnya jumlah penduduk Indonesia berpotensi pada semakin meningkatnya permintaan kedelai. Konsumsi kedelai pada tahun pada Tabel 3. Tabel 3 Konsumsi kedelai Lemak (%bk) Potensi Hasil (t/ha) Sumber : Direktorat Aneka Kacang dan Umbi (2016) Tahun Dilepas Argomulyo Grobogan Panderman Kedelai Impor Bromo Anjasmoro Detam Tampomas Cikuray Wilis Kawi Mallika Merapi Krakatau Tahun Jumlah Penduduk (Juta orang) Konsumsi perkapita (kg) Jumlah (ton)

18 Kebutuhan kedelai dalam negeri yang cukup besar tersebut tidak diimbangi oleh produksi dalam negeri, sehingga untuk memenuhinya harus diimpor dari luar negeri. Rendahnya produksi nasional tersebut diakibatkan oleh berkurangnya luas areal panen dan produktivitas per hektar yang rendah. Gambaran itu menunjukkan bahwa budidaya kedelai di dalam negeri perlu dikembangkan, baik untuk memenuhi kebutuhan konsumsi masyarakat maupun untuk industri makanan ternak. Pengembangan tanaman kedelai ini menuntut tersedianya benih yang cukup dan bermutu tinggi setiap saat (Rinaldi 2002). Benih bermutu varietas unggul merupakan salah satu sarana produksi yang menentukan produktivitas kedelai. Dalam penyediaan benih kedelai bermutu, industri benih memegang peranan penting. Kenyataannya, produsen benih nasional maupun penangkar benih lokal belum banyak berperan. Dari total areal pertanaman kedelai, penggunaan benih bersertifikat kurang dari 10 %. Hal ini merupakan salah satu penyebab rendahnya produktivitas kedelai nasional (Danapriatna 2007). Adapun data perkembangan luas panen, produktivitas dan produksi kedelai pada tahun pada Tabel 4. Tabel 4 Perkembangan luas panen, produktivitas dan produksi kedelai Jenis Luas Panen Produktivitas Produksi Tanaman Tahun (ha) (ku/ha) (ton) Kedelai Sumber : Badan Pusat Statistik (2016) 5 Produksi Benih Kedelai Benih merupakan sarana produksi yang sangat penting dalam menentukan keberhasilan budidaya tanaman pangan. Penggunaan bahan tanam bermutu merupakan salah satu faktor yang sangat menentukan dalam keberhasilan pertanaman. Petani sering mengalami kerugian yang sangat besar baik dari segi biaya maupun waktu yang berharga akibat dari penggunaan benih yang tidak bermutu. Kesalahan dalam penggunaan bahan tanam akan mengakibatkan kerugian jangka panjang. Penggunaan bibit bermutu merupakan salah satu kunci untuk mendapatkan pertanaman yang mampu memberikan hasil yang memuaskan (Situmorang 2010). Menurut Sunantora (2000), mutu benih ditentukan oleh aspek genetis, fisiologis dan fisik. Secara genetis, benih harus memiliki sifat-sifat sesuai dengan deskripsi varietas yang bersangkutan. Untuk mendapatkan mutu fisiologis dan fisik yang tinggi diperlukan penanganan pra dan pasca panen yang baik, meliputi : teknik bercocok tanam, pengendalian hama dan penyakit, pengendalian gulma, waktu panen, cara panen, proses dan penyimpanan benih. Faktor-faktor yang mempengaruhi viabilitas benih selama penyimpanan dibagi menjadi faktor internal dan eksternal. Faktor internal mencakup sifat genetis,

19 6 daya tumbuh dan vigor, kondisi kulit, dan kadar air benih awal. Faktor eksternal antara lain kemasan benih, komposisi gas, suhu, dan kelembaban ruang simpan (Copeland and Donald 2001). Kemunduran benih karena sifat genetis biasa disebut proses deteriorasi yang kronologis. Artinya, meskipun benih ditangani dengan baik dan faktor lingkungannya pun mendukung namun proses ini akan tetap berlangsung. Sifat genetik benih antara lain tampak pada permeabilitas dan warna kulit benih berpengaruh terhadap daya simpan benih kedelai. Kadar air benih merupakan faktor utama yang menentukan daya simpan benih. Kerusakan benih selama penyimpanan sebagian besar dipengaruhi oleh kandungan air di dalam benih (Justice dan Bass 2002). Kadar air benih yang terlalu tinggi mendorong terciptanya kondisi yang mempercepat laju kerusakan benih, akibat terjadinya proses metabolisme dan respirasi. Laju respirasi yang tinggi dapat mempercepat hilangnya viabilitas benih. Standar benih kedelai kelas benih penjenis (BS) disusun sebagai upaya untuk meningkatkan jaminan mutu (quality assurance). Benih kedelai kelas benih penjenis (BS) merupakan benih sumber yang dapat diperdagangkan dan mempengaruhi mutu kelas benih generasi berikutnya. Karakteristik benih tidak boleh menyimpang dari deskripsi varietas yang ditetapkan oleh Pemulia Tanaman. Oleh karena itu diperlukan persyaratan mutu benih kedelai, sehingga jika diproduksi kembali sifat tersebut tidak berubah dan menunjukkan kesesuaiannya terhadap persyaratan mutu yang ditetapkan oleh Badan Standarisasi Nasional (BSN). Adapun persyaratan mutu benih kedelai pada Tabel 5. Tabel 5 Spesifikasi Persyaratan Mutu Benih Kedelai (SNI ) No Jenis Analisa Satuan Persyaratan 1 Kadar Air (%) Maksimum 11 2 Benih Murni (%) Minimum Daya Kecambah (%) Minimun Kotoran Benih (%) Maksimum Biji Tanaman Lain (%) Biji Gulma (%) 0.0 Sumber : Badan Standarisasi Nasional Pengemasan Benih Kedelai Pengemasan benih bertujuan untuk memudahkan pengelolaan benih, memudahkan transportasi benih untuk pemasaran, memudahkan penyimpanan benih dengan kondisi yang memadai, mempertahankan persentase viabilitas benih, mengurangi pengaruh lingkungan, serta mempertahankan kadar air benih. Untuk mempertahankan kualitas benih yang telah dikeringkan, kadar air benih harus tetap dijaga. Kadar air benih perlu dipertahankan, oleh karena itu benih perlu dikemas dengan bahan pengemas yang dapat mencegah terjadinya peningkatan kadar air benih (Kuswanto 2003). Kemasan yang baik dan tepat dapat menciptakan ekosistem ruang simpan yang baik bagi benih sehingga benih dapat disimpan lebih lama.

20 Bahan pengemas plastik yang sering digunakan dalam kehidupan seharihari adalah jenis plastik Polypropylen (PP), Polyetilen (PE), low density polyethylene (LDPE) dan High Density Polyetilen (HDPE). Kemasan dari berbagai jenis plastik ini mempunyai sifat permebilitas yang berbeda. Permeabilitas film polyethylene (PE) lebih kecil dari pada polypropylene (PP). Hal ini menunjukkan bahwa gas atau uap air akan lebih mudah masuk pada bahan pengemas jenis PP dari pada PE. Permeabilitas low density polyethylene (LDPE) mencapai tiga kali permeabilitas high density polyethylene (HDPE). Peningkatan suhu juga mempengaruhi pemuaian gas yang menyebabkan terjadinya perbedaan konstanta permeabilitas. Keberadaan air akan menimbulkan perenggangan pada pori-pori film sehingga meningkatkan permeabilitas (Herawati 2008). Kemasan yang saat ini digunakan oleh para penangkar benih kedelai untuk menyimpan benih adalah kemasan plastik HDPE (High Density Poyetilen) dan karung plastik. Susanto dan Sucipto (1994) menyatakan, HDPE (High Density Poyetilen) mempunyai kekuatan benturan serta kekuatan robek yang baik, memiliki film lunak, fleksibel, tidak transparan serta tahan terhadap suhu tinggi. Selain itu kemasan plastik dan karung plastik sangat mudah dijangkau oleh penangkar benih dengan harga yang murah serta kemasan plastik mampu menghambat perubahan kadar air benih kedelai selama penyimpanan di gudang. Seperti yang dipaparkan Hertiningsih (2009) bahwa bahan kemasan yang baik yaitu yang dapat menahan masuknya air, menahan masuknya udara, menahan masuknya pertukaran gas, berwarna putih atau bening yang tembus pandang, tidak beracun, dan mudah di dapat. 7 Pendugaan Umur Simpan Salah satu kendala yang sering dihadapi penangkar benih dalam penentuan masa kedaluwarsa produk adalah waktu. Pada prakteknya, ada lima pendekatan yang dapat digunakan untuk menduga masa kedaluwarsa, yaitu: 1) nilai pustaka (literature value), 2) distribution turn over, 3) distribution abuse test, 4) consumer complaints, dan 5) accelerated shelf-life testing (ASLT) (Hariyadi 2004). Daya kecambah benih merupakan salah satu parameter yang bersifat langsung menggambarkan viabilitas benih. Oleh karena itu, daya kecambah benih dapat digunakan sebagai parameter untuk menetapkan umur simpan benih. Pendugaan umur simpan sangat penting dilakukan untuk memperkirakan masa berlaku benih sebelum digunakan oleh petani. Dengan mengetahui umur simpan suatu benih dengan metode penyimpanan tertentu, maka bisa dilakukan perencanaan terkait waktu simpan, distribusi, dan waktu penggunaannya. Menurut Syarief et al. (1989), secara garis besar umur simpan dapat ditentukan dengan menggunakan metode konvensional (extended storage studies, ESS) dan metode akselerasi kondisi penyimpanan (ASS atau ASLT). Umur simpan produk pangan dapat diduga kemudian ditetapkan waktu kedaluwarsanya dengan menggunakan dua konsep studi penyimpanan produk pangan, yaitu ESS dan ASS atau ASLT (Floros dan Gnanasekharan 1993). Penentuan umur simpan produk dengan metode Accelerated Shelf-life Testing (ASLT) dilakukan dengan menggunakan parameter kondisi lingkungan yang dapat mempercepat proses penurunan mutu (usable quality) produk pangan. Salah satu keuntungan metode ASLT yaitu waktu pengujian relatif singkat (3 4 bulan), namun ketepatan dan akurasinya tinggi. Kesempurnaan model secara

21 8 teoritis ditentukan oleh kedekatan hasil yang diperoleh (dari metode ASLT) dengan nilai Extended Storage Studies (ESS). Hal ini diterjemahkan dengan menetapkan asumsi-asumsi yang mendukung model. Variasi hasil prediksi antara model yang satu dengan yang lain pada produk yang sama dapat terjadi akibat ketidak sempurnaan model dalam mendiskripsikan sistem, yang terdiri atas produk, bahan pengemas, dan lingkungan (Arpah 2001). Penentuan umur simpan produk dengan metode akselerasi dapat dilakukan dengan dua pendekatan, yaitu: 1) pendekatan kadar air kritis dengan teori difusi dengan menggunakan perubahan kadar air dan aktivitas air sebagai kriteria kedaluwarsa dan 2) pendekatan semiempiris dengan bantuan persamaan Arrhenius, yaitu dengan teori kinetika yang pada umumnya menggunakan ordo nol atau satu untuk produk pangan. Asumsi-asumsi yang digunakan dalam pendugaan metode Arrhenius yaitu perubahan faktor mutu hanya ditentukan oleh satu macam reaksi, tidak terjadi faktor lain yang mengakibatkan perubahan mutu, proses perubahan mutu dianggap bukan dari akibat proses-proses yang terjadi sebelumnya, Suhu selama penyimpanan tetap atau dianggap tetap. Menurut Arpah (2001), penyimpangan suatu produk dari mutu awalnya disebut deteriorasi. Produk pangan mengalami deteriorasi segera setelah diproduksi. Reaksi deteriorasi dimulai dengan persentuhan produk dengan udara, oksigen, uap air, cahaya, atau akibat perubahan suhu. Reaksi ini dapat pula diawali oleh hentakan mekanis seperti vibrasi, kompresi, abrasi. Persamaan Arrhenius menunjukkan ketergantungan laju reaksi deteriorasi terhadap suhu yang dirumuskan sebagai berikut : k t = k 0 e Ea/RT (1) dimana : Ea = Energi aktivasi ( kal/mol) R = Konstanta gas ideal (1.986 kal/mol o K) T = Suhu dalam o K (273 + o C) k0 = Konstanta pre-eksponensial = Konstanta kecepatan reaksi (1/hari) kt Persamaan di atas dapat diubah menjadi persamaan (2): ln k = ln k 0 Ea RT (2) Berdasarkan persamaan (2), diperoleh kurva berupa garis linear pada plot ln k terhadap (1/T) dengan slope Ea/R seperti Gambar 1. ln k Slope = -Ea/R 1/T Gambar 1. Grafik antara nilai ln k dan 1/T dalam persamaan Arrhenius

22 Interpretasi Ea (energi aktivasi) dapat memberikan gambaran mengenai besarnya pengaruh temperatur terhadap reaksi. Nilai Ea diperoleh dari slope grafik linear hubungan ln k dengan (1/T). Dengan demikian, energi aktivasi yang besar mempunyai arti bahwa nilai ln k berubah cukup besar dengan hanya perubahan beberapa derajat dari temperatur (Arpah 2001). Nilai umur simpan dapat diketahui dengan memasukkan nilai perhitungan ke dalam persamaan reaksi orde nol atau orde satu. Menurut Labuza (1982), reaksi kehilangan mutu pada makanan banyak dijelaskan oleh reaksi nol dan satu, sedikit pada orde reaksi lain. Penurunan mutu orde reaksi nol adalah penurunan mutu yang konstan. Reaksi yang termasuk pada orde nol, laju reaksinya tidak tergantung pada konsentrasi pereaksinya, dengan kata lain reaksi berlangsung dengan laju yang tetap. Tipe kerusakan yang mengikuti kinetika reaksi orde nol meliputi degradasi enzimatis (misalnya pada buah dan sayuran segar serta beberapa pangan beku), reaksi kecoklatan non-enzimatis (misalnya pada biji-bijian kering, dan produk susu kering), reaksi oksidasi lemak (misalnya peningkatan ketengikan pada snack, makanan kering dan pangan beku). Sedangkan tipe kerusakan yang mengikuti reaksi orde satu adalah ketengikan (misalnya pada minyak salad dan sayuran kering), pertumbuhan mikroorganisme (misal pada ikan dan daging, serta kematian mikoorganisme akibat perlakuan panas), produksi off flavor oleh mikroba, kerusakan vitamin dalam makanan kaleng dan makanan kering, kehilangan mutu protein (makanan kering). Reaksi Orde Satu Tipe kerusakan bahan pangan yang mengikuti kinetika reaksi orde satu meliputi : ketengikan, pertumbuhan mikroba, produksi off-flavor (penyimpangan flavor) oleh mikroba pada daging, ikan, dan unggas, kerusakan vitamin, penurunan mutu protein, dan sebagainya (Labuza 1982). Persamaan reaksinya ditunjukkan pada Persamaan (3). dc dt = k [C] dc [C] = k d t (3) dimana : C = Penurunan mutu (%) t = Umur simpan (hari) k = Laju reaksi (1/hari) Untuk menentukan jumlah kehilangan mutu benih kedelai, dilakukan integrasi terhadap persamaan (3) yang dapat dilihat pada persamaan (4) sehingga menjadi persamaan (5). 9

23 10 Ct dc C C0 t = k d t (4) 0 dimana : ln(c t C 0 ) = k t (5) Ct = Indek mutu pada waktu (%) C0 = Indek mutu awal (%) t = Umur simpan (hari) METODE Waktu dan Tempat Penelitian Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Desember 2014 hingga Mei 2015 di Laboratorium Teknik Pengolahan Pangan dan Hasil Pertanian dan Laboratorium Kimia Pangan serta Laboratorium Teknologi Benih, Institut Pertanian Bogor. Bahan dan Alat Biji kedelai yang digunakan sebagai bahan penelitian ini merupakan varietas Argomulyo yang diperoleh dari Kelompok petani Mekar Tani di Kabupaten Majalengka, Jawa Barat. Biji kedelai yang dibutuhkan sebanyak g yaitu setiap kemasan masing-masing berisi 1000 g dan dengan kadar air sebesar 10±1 %. Bahan yang digunakan adalah biji kedelai, aquades, kertas buram, plastik HDPE dan karung plastik serta bahan-bahan kimia untuk analisis Asam Lemak Bebas. Peralatan yang digunakan Eyela environmental chamber, oven model 2120 Isuzu Seisakusho, germinator, gunting, sealer, timbangan, cawan petri, desikator, perangkat soxhlet, kamera, wadah (baki plastik). Prosedur Penelitian Persiapan Bahan Pertama-tama biji kedelai hasil perontokan dengan mesin di Majalengka disortasi secara manual dari kotoran dan biji yang rusak berdasarkan kriteria secara fisik yang baik untuk benih kedelai. Kemudian biji kedelai tersebut dikeringkan hingga mencapai kadar air yang aman dan diukur kadar air awal bahan sebelum dilakukan penyimpanan. Selanjutnya dibuat kemasan HDPE dan karung plastik secara miniatur berdasarkan dimensi yang biasa digunakan petani dengan ukuran kemasan panjang x lebar x tebal adalah 75 x 45 x 8 cm, untuk kapasitas karung 25 kg, jika densitas kedelai sebesar g/cm 3 diperoleh volume nya sebesar 1334 cm 3 sehingga diperoleh kemasan miniature dengan ukuran panjang x lebar x tebal adalah 25 x 18 x 3 cm, untuk kapasitas kemasan sebanyak 1000 g biji kedelai. Kemudian biji kedelai yang di kemas dalam plastik HDPE dan karung plastik dijahit

24 Penyimpanan bahan Benih kedelai yang telah dikemas dengan menggunakan plastik HDPE kombinasi dengan karung plastik sebanyak 1000 g, disimpan didalam Eyela environmental chamber diperlihatkan pada (Gambar 10 dan Gambar 12 dalam Lampiran 7) dengan suhu yang berbeda-beda yaitu pengaturan suhu masing-masing perlakuan (35 o C, 40 o C, 45 o C, 50 o C, 55 o C) dan RH 80%. Jumlah sampel yang dibutuhkan dengan 2 kali ulangan sebanyak 2 kemasan/pengamatan pada setiap masing-masing perlakuan suhu, sehingga sampel yang dibutuhkan 8 kemasan dari setiap parameter suhu. Jika pengamatan dilakukan 1 kali sebelum penyimpanan dan 4 kali selama periode penyimpanan (Lampiran 1), maka total sampel yang dibutuhkan selama periode penyimpanan sebanyak 41 kemasan dari setiap perlakuan suhu. Penyimpanan dilakukan berdasarkan perkiraan lama penyimpanan hingga mutu kedelai menurun (Lampiran 1). Pengukuran Parameter Mutu Analisis terhadap benih kedelai dilakukan dengan tujuan untuk mengetahui perubahan sifat fisik dan kimia benih kedelai selama penyimpanan. Analisis dilakukan meliputi pengukuran kadar air, perubahan bobot, kadar asam lemak bebas dan daya kecambah benih kedelai. Pendugaan Umur simpan Benih Kedelai Pendugaan umur simpan dilakukan dengan metode Accelerated Shelf-life Testing (ASLT). Adapun diagram alir penelitian pada pendugaan umur simpan benih kedelai diperlihatkan pada Gambar 2. Kedelai 11 Pengukuran : KA 10± 1 % gr (HDPE+Karung) Penyimpanan T1 = 35 o C RH = 80% T2 = 40 o C RH =80% T3 = 45 o C RH =80% T4 = 50 o C RH = 80% T5 = 55 o C RH = 80% Pengamatan sebanyak 5 kali selama periode penyimpanan Analisis mutu langsung : Daya kecambah benih Analisis mutu tidak langsung : KA,bobot, FFA Pendugaan Umur Simpan : Metode ASLT Selesai Gambar 2. Diagram alir penelitian pendugaan umur simpan benih kedelai

25 12 Metode Analisis Mutu Benih Kedelai Kadar Air (AOAC 2005) Pengukuran air dilakukan dengan menggunakan metode oven dengan cawan petri sebagai wadah yang dikeringkan dalam oven 150 ºC selama 1 jam. Didinginkan cawan dalam desikator selama 15 menit, kemudian ditimbang dengan neraca analitik. Sampel sebanyak 5 g dimasukkan ke dalam cawan kemudian ditimbang. Dimasukkan cawan yang berisi sampel ke dalam oven, dilakukan pengeringan dengan suhu 105 ºC selama 24 jam. Didinginkan dalam desikator, lalu ditimbang. Pengeringan dilakukan hingga berat bahan konstan. Kadar air (basis basah) dapat dihitung menggunakan persamaan (6). Kadar air (% bb) = a b a x 100 % (6) dimana: a = Berat awal sampel (gram) b = Berat akhir sampel (gram) Perubahan Bobot Pengukuran perubahan bobot dilakukan pada awal sebelum kedelai disimpan dan setelah kedelai disimpan. Adanya perubahan bobot menandakan berkurangnya atau bertambahnya substrat yang ada di dalam biji dan terjadinya transpirasi. Adapun pengukuran perubahan bobot yaitu ditimbang berat biji kedelai yang telah dikemas sebelum penyimpanan. Kemudian setelah penyimpanan, ditimbang kembali berat biji kedelai. Perubahan bobot dapat dihitung berdasarkan persamaan (7). dimana: Perubahan bobot (% ) = w i w 0 w 0 x 100 % (7) w0 = Bobot awal sebelum penyimpanan (gr) wi = Bobot akhir setelah penyimpanan (gr) Uji Asam Lemak Bebas Kadar asam lemak bebas merupakan salah satu faktor penentu kualitas kedelai. Semakin tinggi kadar asam lemak bebas, maka semakin rendah kualitas mutunya. Jumlah kandungan asam lemak bebas dalam benih kedelai akan menurunkan kualitas viabilitas benih. Prinsip dari metode penetapan bilangan asam lemak bebas adalah pelarutan contoh lemak dalam pelarut organik yang dilanjutkan dengan titrasi KOH. Adapun prosedur pengukuran asam lemak bebas yaitu sampel yang telah dihancurkan dengan menggunakan blender ditimbang seberat 5-10 g, kemudian sampel dilarutkan dalam 50 ml alkohol 96 % netral selama 1 jam sambil sekali-kali di aduk, selanjutnya sampel disaring dengan menggunakan kertas saring dan hasil saringan tersebut diberi beberapa tetes indikator PP (Phenolpthalein). Sampel dititrasi dengan larutan KOH 0.1 N hingga timbul warna merah yang tidak

26 berubah selama 15 detik. Perhitungan kadar asam lemak bebas bisa dengan menggunakan persamaan (8). 13 Kadar asam lemak bebas (%) = W 1 x V x N 10 x w x 100 % (8) dimana : N = Normalitas KOH (0.1 N) V = Volume KOH yang digunakan untuk titrasi (ml) w = Berat sampel yang digunakan (gr) W1 = Berat molekul asam lemak Daya Kecambah (ISTA 1985) Uji daya kecambah merupakan faktor penting dalam menentukan kemunduran benih. Purwanti (2004) menyatakan hasil respirasi dalam simpanan benih berupa panas dan uap air. Panas yang timbul sebagai hamburan energi dalam benih yang seharusnya disimpan selama penyimpanan, secara langsung dapat menyebabkan viabilitas dan vigor benih menurun. Uji daya kecambah yang digunakan pada penelitian ini berdasarkan metode uji antar kertas (between paper test) standar ISTA. Benih kedelai dikecambahkan pada substrat lembab pada kondisi dan selama jangka waktu tertentu sehingga dapat dipilahkan antara kecambah (seedling) normal dan tidak normal (Gambar 14 dan Gambar 15 dalam Lampiran 7). Adapun prosedur pengukuran yaitu benih disiapkan sebanyak 400 butir yang diambil secara acak dari komponen benih murni hasil analisa kemurnian fisik. Kemudian dibasahi media kertas yang akan digunakan dengan aquades. Selanjutnya ditaburi benih diatas media kertas yang telah dibasahi sebanyak 25 butir per ulangan (benih ditabur dengan posisi zig-zag), dan ditutup benih dengan menggunakan kertas yang sudah dibasahi dan digulung dengan rapi, kemudian dimasukkan gulungan kertas yang berisi benih ke dalam plastik. Diberi nama atau kode ulangan pada setiap gulungan kertas yang berisi benih. Selanjutnya gulungan kertas yang sudah disusun dimasukkan ke dalam germinator (Gambar 11 dalam Lampiran 7). Dilakukan pengamatan sesuai dengan dengan jadwal yang sudah ditetapkan oleh ISTA (untuk benih kedelai first count dilakukan pada hari ke-5 dan final count dilakukan pada hari ke-7). Dihitung persentase daya berkecambah dengan menggunakan rumus persamaan (9). Daya Kecambah = Jumlah Kecambah Normal Jumlah Benih x 100 % (9) Pendugaan Umur simpan Benih Kedelai Daya kecambah menjadi parameter kritis dalam pendugaan umur simpan benih kedelai dengan metode Accelerated Shelf-life Testing (ASLT). Persentase daya kecambah selama penyimpanan diplotkan pada grafik semi logaritmik. Kemudian dicari nilai slope dari berbagai suhu penyimpanan dengan persamaan (10).

27 14 Slope = [log (y 2) log (y 1 )] (x 2 x 1 ) (10) dimana : x 1 = waktu awal penyimpanan (hari) x 2 = waktu akhir penyimpanan (hari) y 1 = persentase akhir daya kecambah (%) y 2 = persentase awal daya kecambah (%) Selanjutnya dihitung nilai k dari masing-masing suhu penyimpanan dengan menggunakan cara : k = Slope x 2,303 (11) dimana : k = laju reaksi Nilai k yang diperoleh diubah ke bentuk ln k dan diplotkan dalam grafik regresi linear hubungan antara nilai ln k dan suhu (1/T o K). Sehingga diperoleh persamaan baru fungsi k terhadap suhu ( y = mx +b), slope dari garis yang terbentuk (b) adalah nilai Ea/R serta dihitung energi aktivasi (Ea) dengan cara mengalikan nilai slope dengan konstanta gas ideal (1.986 kal/mol), untuk mencari nilai ko (ko = exp a) sehingga setelah memperoleh nilai ko dan Ea, dicari nilai k dengan menggunakan persamaan Arrhenius (persamaan 1). Pendugaan umur simpan benih kedelai varietas Argomulyo mengacu pada persamaan 3, 4, 5 sehingga dapat ditentukan dengan menggunakan cara : t = (log C 0 log C t ) (2,303) k (12) dimana : C0 = persentase awal daya kecambah (%) Ct = persentase akhir daya kecambah (%) Validasi model umumnya dilakukan dengan menggunakan metode perbandingan secara statistik. Salah satu metode statistik yang dapat digunakan untuk memvalidasi model adalah metode Chi-Square. Metode ini mampu memberikan validasi batasan yang jelas pada performa model. Adapun validitas model berdasarkan kriteria statistik dari goodness of fit Chi-Square pada tingkat signifikansi 0.1 pada Persamaan 13. n X 2 = i=1 (Observed value expected value)2 expected value (13) dimana : X 2 = variabel pengukuran dan pendugaan n = jumlah sampel

28 15 HASIL DAN PEMBAHASAN Kondisi Benih Awal Penyimpanan Benih kedelai varietas Argomulyo dilakukan pengujian benih awal meliputi bobot, kadar air, asam lemak bebas dan daya kecambah benih. Pada kondisi awal sebelum percepatan penyimpanan benih kedelai mempunyai kadar air sebesar 7.81 %, asam lemak bebas 0.36 % dan daya kecambah sebesar 86.5%. Suhu dan kelembaban ruang penyimpanan benih kedelai dalam kondisi terkontrol yaitu (35 o C, 40 o C, 45 o C, 50 o C, 55 o C) dan RH 80% (±3%). Berdasarkan Kadar air optimum dalam penyimpanan benih kedelai adalah antara 6-11%. Daya kecambah minimum benih kedelai berdasarkan spesifikasi persyaratan mutu benih kedelai (SNI ) sebesar 80%. Kondisi awal benih dipengaruhi banyak faktor, diantaranya kecepatan putaran mesin saat perontokan, serangan hama dan penyakit ketika di lahan. Adanya organisme pengganggu tanaman seperti ulat grayak dan serangga lainnya menjadi faktor dalam penyebaran patogen yang dapat muncul ketika penyimpanan dilakukan. Kondisi iklim yang mulai musim penghujan juga memperparah penyebaran penyakit yang sudah ada di lapangan. Perubahan Bobot Biji kedelai merupakan salah satu komoditas kacang-kacangan yang memiliki sifat higroskopis yaitu mudah untuk menyerap atau mengeluarkan air ke udara sekitar. Berdasarkan hasil penelitian pada benih kedelai, menunjukkan bahwa bobot benih kedelai mengalami perubahan selama waktu penyimpanan (Lampiran 2). Pengaruh suhu penyimpanan sangat berpengaruh terhadap perubahan bobot benih kedelai, dapat dilihat pada Gambar 3. Gambar 3. Perubahan bobot benih kedelai selama waktu penyimpanan Selama penyimpanan benih kedelai dari berbagi suhu, menunjukkan pada suhu 35 o C, 40 o C, 45 o C mengalami peningkatan bobot secara signifikan. Peningkatan bobot terjadi karena adanya interaksi antara benih kedelai dengan lingkungannya dimana terjadi proses penyerapan akibat perbedaan suhu benih

29 16 kedelai dengan suhu ruang penyimpanan. Suhu penyimpanan berpengaruh terhadap perubahan bobot benih kedelai, semakin tinggi suhu penyimpanan maka semakin cepat perubahan bobot kedelai. Proses ini adalah proses perpindahan uap air dari ruang penyimpanan ke benih kedelai. Perpindahan uap air ini terjadi akibat perbedaan kelembaban relatif ruang simpan dan benih kedelai, dimana uap air akan berpindah dari kelembaban relatif tinggi ke kelembaban relatif rendah. Menurut Firdaus et al. (2006) dalam Pratiwi et al. (2013), menyatakan bahwa penyerapan air oleh biji dipengaruhi dari berbagai faktor, yaitu kadar air bahan, permeabilitas kulit biji atau membran biji, suhu dan tekanan hidrostatik. Laju uap air ke dalam benih kedelai semakin tinggi dengan meningkatnya suhu, mengikuti persamaan Arrhenius. Suhu berpengaruh dalam meningkatkan energi, sehingga daya dorong uap air ke dalam biji terjadi lebih tinggi. Partikel air akan memiliki energi untuk bergerak lebih cepat dengan suhu yang lebih tinggi. Semakin tinggi suhu penyimpanan maka pori-pori biji kedelai semakin besar karena protein pada membran sebagian rusak, sehingga menyebabkan difusi uap air terjadi lebih cepat. Begitu pula pada suhu 50 o C dan 55 o C, penyimpanan pada hari ke-1 dan ke- 2 mengalami peningkatan bobot. Namun pada hari ke-3 benih kedelai mengalami penurunan bobot. Hal ini disebabkan terjadinya kondisi kesetimbangan dalam ruang penyimpanan, dimana bobot biji kedelai tidak lagi meningkat dengan signifikan. Perubahan bobot benih kedelai ini juga selaras dengan perubahan kadar air dimana benih kedelai menuju berat maksimum. Seperti yang dipaparkan Pratiwi et.al (2013), volume air dalam membran biji akan memiliki batas kapasitas. Peristiwa laju penyerapan air yang terserap ke dalam biji kedelai yang semakin lama semakin rendah dan akhirnya mencapai laju nol. Biji kedelai mencapai kondisi maksimum dikarenakan kadar air pada waktu t (Mt) semakin lama maka semakin besar dan semakin mendekati kadar air jenuh (Ms) sehingga laju penyerapan menjadi semakin lambat dan akhirnya mencapai titik jenuh. Kadar Air Pengukuran kadar air dalam penelitian ini tidak berkaitan langsung dengan pendugaan umur simpan benih kedelai selama proses penyimpanan, namun parameter ini tetap diukur untuk melihat jika terjadi perubahan kadar air benih kedelai selama penyimpanan terkait dengan standar spesifikasi mutu benih yang telah ditetapkan. Perubahan nilai kadar air diukur pada berbagai suhu penyimpanan, masing-masing suhu dilakukan sebanyak lima kali pengukuran yang ditampilkan pada Lampiran 3 sedangkan grafik perubahan kadar air selama penyimpanan diperlihatkan pada Gambar 4.

30 17 Gambar 4. Perubahan kadar air selama waktu penyimpanan Kadar air untuk tiap perlakuan suhu mengalami kenaikan. Semakin tinggi suhu dan semakin lama waktu penyimpanan, semakin tinggi nilai kadar air benih kedelai. Menurut Kuswanto (2003) Kadar air benih sangat dipengaruhi oleh kondisi kelembaban relatif ruang tempat penyimpanan benih karena sifat benih yang higroskopis, mudah menyerap uap air dari udara sekitar dan mencapai keseimbangan dengan kondisi lingkungan sehingga semakin tinggi kadar air benih semakin tinggi pula laju deteriorasi benih. Faktor lain yang menyebabkan kemunduran benih adalah respirasi. Menurut Justice dan Bass (2002), respirasi meningkat sejalan dengan kenaikan kadar air benih dan peningkatan suhu. Pada suhu rendah aktivitas enzim dapat ditekan sehingga respirasi akan diperlambat sebaliknya pada suhu tinggi, aktivitas enzim berlangsung lebih aktif sehingga respirasi lebih cepat, yang mengakibatkan perombakan cadangan makanan secara cepat (Krisnawati et al 2003). Hasil respirasi dalam simpanan benih berupa panas dan uap air yang dihasilkan akan menambah kadar air benih selama penyimpanan. Pranoto et al (1990), juga memaparkan bahwa benih yang mengandung protein yang tinggi lebih cepat menyerap air. Kadar air benih yang melebihi batas kritikalnya akan menyebabkan kerusakan protein, diduga terbentuknya radikal bebas. Dengan cepatnya benih kedelai menyerap air maka cepat pula terjadi kebocoran-kebocoran pada sel-sel dalam benih kedelai sehingga mengurangi transpor energi yang menyebabkan deteriorasi benih (Sun dan Leopold 1997). Berdasarkan hasil penelitian ini menunjukkan bahwa selama penyimpanan benih kedelai pada berbagai perlakuan suhu, meningkatnya persentase kadar air benih kedelai masih dalam batas persyaratan mutu benih. Menurut BSN (2003), mutu benih kedelai mensyaratkan kadar air maksimum sebesar 11 %. Justice dan Bass (2002) menyatakan bahwa penyimpanan benih dengan tingkat kadar air aman untuk disimpan sangat penting. Purwanti (2004) menambahkan bahwa kadar air yang aman untuk penyimpanan benih kedelai dalam suhu kamar selama 6 10 bulan adalah tidak lebih dari 11%. Penelitian terdahulu telah menguji pengaruh berbagai kadar air awal dan suhu penyimpanan terhadap umur simpan benih, seperti yang dipaparkan oleh kartono (2004) bahwa benih dengan kadar air 13 % yang disimpan dalam gudang bersuhu > 25 o C dan kelembaban nisbi (RH) > 75 %, daya tumbuh hanya 51 % setelah disimpan 6 bulan. Sedangkan benih kedelai dengan kadar air 8 %,

31 18 apabila disimpan pada suhu < 20 o C dalam waktu 4 tahun daya tumbuhnya tidak berubah. Asam Lemak Bebas Kadar asam lemak bebas (FFA) merupakan indikator seberapa banyak asam lemak bebas yang ada pada lemak atau minyak karena reaksi hidrolisis. Kadar asam lemak bebas menjadi parameter kerusakan lemak pada benih kedelai yang terjadi selama waktu penyimpanan. Laju perubahan kadar asam lemak bebas pada berbagai perlakuan suhu tersedia pada Lampiran 4. Grafik perubahan kadar asam lemak bebas selama waktu penyimpanan pada Gambar 5. Gambar 5. Perubahan kadar asam lemak bebas selama waktu penyimpanan Berdasarkan Gambar 5 dilihat nilai kadar asam lemak bebas pada perlakuan suhu (35 o C, 40 o C, 45 o C, 50 o C) mengalami peningkatan selama penyimpanan. Hal ini juga selaras dengan perubahan bobot dan kadar air, semakin tinggi suhu penyimpanan dan semakin lama pengusangan benih maka asam lemak bebasnya akan semakin meningkat. Seperti hasil penelitian Firdaus (2013) bahwa semakin lama waktu pengusangan menyebabkan peningkatan kadar air benih, penurunan kandungan protein terlarut dan peningkatan asam lemak bebas. Morello et al. (2004) menyatakan bahwa kombinasi suhu tinggi dan waktu penyimpanan yang lama dapat meningkatkan oksidasi minyak dalam biji. Menurut Copeland dan McDonald (2001) salah satu gejala dari mutu kemunduran benih adalah peningkatan asam lemak bebas. Peningkatan asam lemak bebas terjadi karena hidrolisis fosfolipid menyebabkan pelepasan gliserol dan asam lemak, dan reaksi ini dipercepat dengan meningkatnya kelembaban benih. Menurut Ketaren (1986) asam lemak bebas diperoleh dari proses hidrolisa yaitu penguraian lemak atau trigliserida oleh molekul air yang menghasilkan asam lemak bebas dan gliserol. Asam lemak bebas terbentuk karena proses oksidasi dan hidrolisa enzim selama pengolahan dan penyimpanan. Wirawan dan Wahyuni (2002) menyatakan bahwa komposisi kimia benih berhubungan dengan mutu daya simpannya. Hasil penguraian lemak tak jenuh di dalam benih akan menghasilkan asam lemak bebas, lalu terurai menjadi radikal bebas yang akan merusak fungsi enzim di dalam proses metabolisme benih. Pada akhirnya benih cepat mengalami kemunduran.

32 Namun nilai asam lemak bebas pada perlakuan suhu 55 o C mengalami penurunan selama periode penyimpanan. Hal ini karena menurut Petrou et al. (2002), perlakuan suhu di atas 50 o C akan memutuskan ikatan intramolekuler yang dapat mengubah struktur protein sehingga mengalami kerusakan lanjut. Fosfolipid dan protein membran merupakan senyawa utama penyusun membran sel dan membran mitokondria. Dengan menurunnya kadar fosfolipid membran mitokondria dan rusaknya fosfolipid mitokondria menyebabkan protein yang tersusun bersamasama dengan fosfolipid berkurang dan rusak, sehingga produksi ATP berkurang. Berkurangnya kadar atau rusaknya fosfolipid membran mitokondria juga disebabkan oleh asam lemak bebas yang dihasilkan oleh hidrolisis lemak jika kadar air benih tinggi memblok Ca2 ++ fosfat dan K + dalam mitokondria sehingga Ca2 ++ dan K + menurun. Hal ini menyebabkan deteriorasi fungsi respirasi (Neil et al. 2004). Deteriorasi fungsi respirasi menyebabkan energi dalam bentuk ATP berkurang, sehingga daya berkecambah dan vigor menurun. Daya Kecambah 19 Benih kedelai merupakan salah satu spesies yang agak sukar mempertahankan viabilitasnya selama penyimpanan, terutama pada kondisi di daerah tropis. Daerah tropis mempunyai kelembaban relatif sekitar %, fluktuasi ini akan memberikan pengaruh negatif terhadap viabilitas benih pada periode penyimpanan (Agrawal 1980). Suhu dan kelembaban nisbi ruangan serta kadar air sangat berperan dalam mempertahankan viabilitas benih selama penyimpanan. Pada penyimpanan suhu rendah respirasi berjalan lambat dibanding suhu tinggi sehingga daya kecambah benih dapat dipertahankan lebih lama (Danapriatna 2007). Berdasarkan penelitian ini daya kecambah benih kedelai pada berbagai suhu penyimpanan semakin rendah tersedia pada Lampiran 5. Perubahan daya kecambah selama waktu penyimpanan ditampilkan pada Gambar Gambar 6. Perubahan daya kecambah selama waktu penyimpanan

33 20 Gambar 6 menunjukkan bahwa semakin tinggi suhu dan lama penyimpanan benih kedelai, menyebabkan persentase daya kecambah benih setelah penyimpanan semakin menurun hingga dibawah batas persyaratan mutu benih. Kelembaban relatif dan suhu adalah dua faktor yang paling penting menentukan kerusakan benih. Kelembaban relatif langsung mempengaruhi kadar air benih selama penyimpanan karena terjadinya keseimbangan uap air diruang penyimpanan. Sedangkan suhu adalah dapat menentukan jumlah kelembaban udara, semakin tinggi suhu semakin banyak kandungan air di udara dan suhu dapat meningkatkan reaksi metabolisme dalam biji (McDonald dan Kwong 2005). Harrington (1972) menjelaskan terkait kerusakan benih yaitu setiap penurunan 1% kadar air benih dapat menggandakan kehidupan benih dan setiap penurunan 5 C suhu dapat menggandakan kehidupan benih. Penurunan viabilitas benih terjadi lebih cepat pada keadaan suhu dan kadar air benih yang tinggi. Menurut penelitian Tubic et al. (2010) yang melaporkan bahwa pengusangan buatan pada suhu 42 C dan kelembaban relatif 100% telah menurunkan daya berkecambah benih kedelai. Ghassemi-Golezani et al. (2010) menambahkan persentase daya kecambah menurun berkaitan dengan perubahan fisiologis dan biokimia selama penuaan benih. Shelar et al. (2008) menyatakan bahwa laju kemunduran benih kedelai yang tinggi juga disebabkan oleh adanya proses peroksidasi lipid. Menurut Hsu et al. (2003) peroksidasi lipid meningkat pada saat benih mengalami proses pengusangan cepat. Pengusangan cepat dapat menurunkan aktivitas enzim pada sumbu embrio dan kotiledon yang terjadi bersamaan dengan berkurangnya jumlah protein terlarut. Aktivitas enzim dan jumlah protein terlarut yang menurun dapat meningkatkan akumulasi peroksida yang dapat menghambat munculnya radikula dengan pembentukan radikal hidroksil, sehingga peroksidasi lipid yang meningkat mempengaruhi hilangnya daya kecambah dan vigor benih. Kadar protein membran dalam mitokondria berkorelasi positif dan sangat nyata dengan daya berkecambah dan vigor. Rusaknya membran sel menyebabkan banyak senyawa yang bocor antara lain gula, asam amino dan lemak keluar sel. Irawati et al. (1997) menyatakan bahwa kandungan eksudat antara lain gula, asam amino dan lemak dalam air rendaman benih jagung meningkat seiring dengan makin lama benih disimpan. Dengan demikian substrat untuk respirasi berkurang, sehingga energi yang dihasilkan untuk berkecambah berkurang. Selain itu, energi metabolik untuk mekanisme transpor membran dan memelihara integritas seluler berkurang. Dengan demikian sel tidak dapat bermetabolisme dengan baik, sehingga perombakan cadangan makanan dan sintesis senyawa baru juga terganggu sehingga daya kecambah menurun. Kerusakan membran mengakibatkan kebocoran hasil metabolisme ditegaskan lagi oleh Tang et al. (1999). Bewley dan Black (1982) menyatakan bahwa faktor-faktor yang menentukan penurunan viabilitas benih, antara lain hilangnya integritas membran, kerusakan makromolekul, dan hilangnya kompartmensasi selular.

34 21 Pendugaan Umur Simpan Benih Kedelai Salah satu tolok ukur daya simpan benih adalah daya berkecambah. Berdasarkan Gambar 6 Grafik perubahan daya kecambah selama penyimpanan, diperoleh nilai slope dari grafik semi logaritmik untuk masing-masing suhu penyimpanan benih kedelai. Nilai slope dan k pada setiap perlakuan suhu seperti pada Tabel 6. Tabel 6 Nilai slope dan k dari setiap perlakuan suhu penyimpanan Suhu ( o C) Slope k (1/hari) Nilai slope pada Tabel 6 terlihat bahwa semakin tinggi perlakuan suhu penyimpanan menghasilkan kecepatan reaksi yang lebih besar yang artinya penurunan kualitas benih kedelai terjadi lebih cepat pada suhu yang lebih tinggi. Hal ini dapat dilihat dari kurva yang semakin curam ketika nilai perubahan parameter diproyeksikan pada grafik semi logaritmik. Adapun pendugaan daya simpan benih kedelai dibentuk dari hubungan antara daya berkecambah dan periode simpan yang diinterprestasikan dalam grafik regresi linear antara ln k Arrhenius dan 1/T untuk daya kecambah pada Gambar 7. Gambar 7. Hubungan antara konstanta laju penurunan daya kecambah dan suhu penyimpanan Gambar 7 menunjukkan bahwa terjadinya korelasi positif antara suhu dan dan kecepatan reaksi, artinya semakin tinggi perlakuan suhu maka konstanta

35 22 kecepatan reaksi kerusakan metabolisme pada benih kedelai juga semakin meningkat. Justice dan Bass (2002) mengungkapkan laju penurunan daya berkecambah benih yang telah diusangkan lebih cepat dibandingkan laju penurunan daya berkecambah benih dengan penyimpanan alami. Regresi linear antara ln k dan 1/T pada Gambar 7 memperoleh persamaan linear, y = x dan R 2 = Persamaan tersebut mengikuti persamaan Arrhenius ln k =ln ko-ea/rt, dimana Ea/R = dan ln ko = Nilai korelasi (R 2 ) antara ln k dan 1/T yaitu sebesar , artinya peubah konstanta reaksi (y) dipengaruhi oleh suhu penyimpanan (x) terhadap daya kecambah kedelai sebesar 87 %. Nilai R 2 yang mendekati 1 (R 2 = 1) menunjukkan hubungan yang sangat erat antara konstanta reaksi benih dengan suhu penyimpanan sehingga suhu secara kuat mempengaruhi perubahan pada parameter daya kecambah. Energi Aktivasi (Ea) Energi aktivasi didefinisikan sebagai sejumlah energi yang dibutuhkan agar molekul-molekul dapat bergerak (Arpah 2001). Orientasi molekul yang tepat untuk bereaksi, molekul yang bertumbukan harus memiliki energi kinetik total yang sama atau lebih besar dari energi aktivasi. Energi aktivasi merupakan jumlah energi minimum yang diperlukan untuk mengawali reaksi kimia. Hubungan antara kecepatan reaksi dan suhu didasarkan pada ide bahwa untuk bereaksi, reaktan harus memiliki energi minimum yang harus tersedia agar molekul-molekulnya dapat bergerak dan bertumbukan. Hubungan energi aktivasi dengan laju reaksi adalah berbanding terbalik. Semakin besar energi aktivasi maka laju reaksinya semakin lambat karena energi minimum untuk terjadi reaksi semakin besar. Faktor yang mempengaruhi energi aktivasi (Ea) yaitu suhu, faktor frekuensi (A) dan katalis. Semakin kecil nilai ln k maka nilai 1/T rata-rata semakin besar. Hal ini membuktikan bahwa semakin tinggi temperatur maka energi aktivasinya akan semakin kecil dan semakin sedikit waktu yang diperlukan sehingga akan memperbesar nilai laju reaksi. Menurut Arrhenius, tetapan laju bergantung pada suhu dan energi aktivasi berdasarkan (Persamaan 1). Persamaan tersebut analog dengan persamaaan garis lurus, yang disimbolkan dengan y = mx + b, maka hubungan antara energi aktivasi suhu dan laju reaksi dapat dianalisis dalam bentuk grafik ln k dengan 1/T dengan gradien (Ea/RT) dan intersep ln A. Apabila semakin tinggi suhunya maka waktu reaksinya akan semakin cepat. Hal ini terjadi karena semakin tinggi suhu maka energi kinetik suatu partikel akan meningkat, sehingga pergerakan partikel untuk menimbulkan tumbukan efektif semakin besar juga. Sebaliknya, jika reaksi dilakukan pada suhu rendah, reaksi akan semakin lambat. Temperatur berbanding terbalik dengan waktu sesuai dengan teori karena reaksi berlangsung lebih cepat jika suhu tinggi akibat tumbukan semakin banyak karena gerakan yang semakin cepat berubah menyebabkan waktu yang diperlukan lebih sedikit. Perubahan suhu umumnya mempengaruhi nilai tetapan laju k, jika suhu dinaikkan maka nilai k akan meningkat. Nilai energi aktivasi dapat dihitung dari kemiringan kurva pada grafik hubungan ln k dan 1/T. Besarnya energi aktivasi yang diperoleh sebesar kal/mol. Energi aktivasi tersebut mempunyai arti bahwa besarnya energi minimal yang dibutuhkan molekul dalam benih kedelai selama penyimpanan untuk menurunkan daya kecambah adalah sebesar kal/mol.

36 Menurut Fransisca (2013), kisaran moderat adalah kal/mol hingga kal/mol. Besaran energi aktivasi pada kisaran ini umumnya ditemukan pada reaksi hidrolisis lemak, oksidasi lemak, degradasi pigmen, dan reaksi Maillard. Hasil perhitungan umur simpan benih kedelai pada berbagai suhu penyimpanan dapat dilihat pada Tabel 7 sementara perhitungan lengkap umur simpan dilampirkan pada Lampiran 6. Tabel 7 Umur simpan benih kedelai pada berbagai suhu penyimpanan. 23 Parameter Daya Kecambah Suhu ( o C) Energi Aktivasi (kal/mol) Umur simpan Kt (1/hari) Benih Kedelai (Hari / Bulan) / / / / / / / 0.06 Berdasarkan tabel 7 dilihat hasil penelitian dari nilai konstanta laju pada beberapa suhu penyimpanan. Dapat dilihat bahwa kecepatan deteriorasi daya kecambah benih kedelai varietas Argomulyo meningkat dengan meningkatnya suhu. Pada dasarnya diketahui bahwa laju reaksi sangat dipengaruhi oleh suhu. Dalam model Arrhenius suhu merupakan faktor yang sangat berpengaruh terhadap penurunan mutu produk pangan. Semakin tinggi suhu (T), maka akan semakin tinggi pula laju reaksi (k t), sehingga menyebabkan semakin cepat umur simpan benih kedelai. Model Arrhenius yang diperoleh (Persamaan 1) dikonversikan ke suhu penyimpanan ruang berkisar antara 25 o C - 30 o C. Umur penyimpanan benih kedelai dihitung (Persamaan 12) pada suhu 25 o C sebesar 431 hari atau 14 bulan dan 160 hari atau 5.3 bulan apabila disimpan pada suhu 30 o C. Berikut perbandingan umur simpan benih kedelai pada suhu ruang (30 o C) dengan kondisi penyimpanan yang dipercepat menggunakan metode Accelerated Shelf-life Testing (ASLT) pada Gambar 8. Gambar 8. Daya kecambah benih kedelai pada dua kondisi penyimpanan.

37 24 Gambar 8 menunjukkan bahwa benih kedelai varietas Argomulyo yang disimpan alami pada suhu ruang 30 o C dengan RH 80 % dengan menggunakan kemasan HDPE dan karung plastik, mampu mempertahankan daya kecambah diatas 80% selama 6 bulan (Destiana 2015). Hasil analisis pendugaan umur simpan dengan metode Accelerated Shelf-life Testing (ASLT) pada suhu 30 o C, dapat mempertahankan daya kecambah sebesar 80 % selama 5.3 bulan. Adri et al. (2012) menambahkan bahwa benih kedelai yang disimpan pada suhu 30 o C dalam waktu 6 bulan daya kecambah tinggi akan menurun menjadi 0%. Apabila Penyimpanan benih kedelai dalam gudang (suhu 26 o C, RH 80-90%) hanya dapat mempertahankan daya kecambah benih kedelai > 84% selama 4 bulan. Begitu juga pada penelitian Sukarman dan Raharjo (2000) menunjukkan bahwa varietas Cikuray (berbiji sedang, kulit berwarna hitam) dan varietas Tidar (berbiji kecil, kulit berwarna kuning) memiliki daya simpan yang lebih baik dibandingkan dengan varietas Wilis (berbiji sedang, berkulit kuning). Daya berkecambah benih varietas Cikuray dan varietas Tidar masih diatas 80% setelah lima bulan penyimpanan, sedangkan daya tumbuh benih varietas Wilis menurun hingga 60% setelah lima bulan penyimpanan. Simulasi dan Validasi Pendugaan Umur Simpan Validasi merupakan kegiatan evaluasi terhadap tingkat logik hasil intrapolasi dan ekstrapolasi model. Simulasi data diperlukan untuk memperoleh sekumpulan data menggunakan input yang sesuai. Hasil simulasi pendugaan daya simpan benih kedelai menunjukkan bahwa semakin tinggi perlakuan suhu penyimpanan maka semakin rendah umur simpan dinyatakan dalam penurunan daya kecambah benih kedelai. Hasil simulasi model dapat dilihat pada Gambar 9. Gambar 9 Validasi pengukuran dan pendugaan umur simpan berdasarkan batasan daya kecambah

38 Gambar 9 menunjukkan selama periode penyimpanan yang di percepat hasil pengukuran aktual daya kecambah benih pada suhu (40 o C, 45 o C, 50 o C, 55 o C) memperoleh umur simpan lebih lama dibandingkan hasil pendugaan umur simpan dengan model Arrhenius. Pada suhu 35 o C hasil analisis dengan pendugaan umur simpan lebih lama di bandingkan pengukuran aktual. Validasi hasil model dengan menggunakan chi-square dapat diterima apabila P(X 2 X 0 2 ) = 1- α, dimana α adalah tingkat kepercayaan dan X0 2 adalah nilai distribusi Chi-Square untuk tingkat kebebasan n-1. Kriteria validitas untuk model tersebut yaitu P(X ) = 0.01, dimana X0 2 = 9.49 untuk n = 5 dan α = Nilai 9.49 diperoleh dari tabel distribusi Chi-Square. Hasil perhitungan Chi-Square (Persamaan 13) menunjukkan angka Nilai (X 2 = 9.41 X 0 2 = 9.49) sehingga pendugaan umur simpan benih kedelai dengan model Arrhenius yang diperoleh dari pengukuran dinyatakan valid dengan tingkat signifikansi Dalam teknologi penyimpanan benih kedelai, faktor yang sangat mempengaruhi umur simpan kedelai yaitu suhu dan kelembaban udara ruangan pada saat menyimpan benih. Pendugaan umur simpan dengan model Arrhenius menunjukkan bahwa semakin rendah suhu ruang simpan maka akan semakin lama daya kecambah benih kedelai varietas Argomulyo dapat dipertahankan. Hasil model Arrhenius yang telah diperoleh menunjukkan perhitungan pendugaan umur simpan benih kedelai dapat memprediksikan umur simpan benih dalam kondisi penyimpanan suhu ruang (25 o C - 30 o C). 25 KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Hasil penelitian menunjukkan nilai pada parameter perubahan bobot, kadar air dan asam lemak bebas meningkat sedangkan daya kecambah menurun kurang dari 80 %. Perubahan nilai pada setiap parameter akan mempengaruhi mutu benih kedelai selama pengusangan cepat. Nilai energi aktivasi (Ea) untuk menurunkan daya kecambah benih kedelai sebesar kal/mol, digunakan untuk menghitung umur simpan dengan persamaan Arrhenius ln k = /T. Nilai k merupakan konstanta kecepatan reaksi dari model untuk menghitung umur simpan benih kedelai. Hasil perhitungan umur simpan benih kedelai varietas Argomulyo mampu mempertahankan daya kecambah di atas 80 % pada penyimpanan suhu ruang 25 o C adalah 431 hari atau 14 bulan; 30 o C adalah 160 hari atau 5.3 bulan. Saran Keterbatasan waktu dan fasilitas dalam penelitian ini, tidak dilakukan pengusangan cepat pada perlakuan suhu 25 o C-30 o C, sehingga belum mengungkap uji verifikasi langsung antara pengukuran aktual dengan pendugaan umur simpan model Arrhenius. Oleh karena itu perlu dilakukan penelitian lanjutan pengusangan cepat pada suhu 25 o C-30 o C dengan menggunakan metode Accelerated Shelf-life Testing (ASLT) untuk mengetahui simulasi dan validasi pada penyimpanan suhu ruang.

39 26 DAFTAR PUSTAKA Adri, Yardha, Nugroho H Penyimpanan Benih Spesifik Lokasi untuk Menjamin Ketersediaan Benih Dalam Mendukung Swasembada Kedelai Balai Pengkajian Teknologi Pertanian (BPTP) Jambi, Jambi. Agrawal RL Seed Technology. New Delhi (IN): Oxford and IBH Publishing Company. 685 p. Arpah M Penentuan Kadarluwarsa Produk Pangan. Bogor (ID) : Institut Pertanian Bogor. Arpah M, Syarief R Evaluasi Model-model Pendugan Umur Simpan Pangan dari Difusi Hukum Fick Undireksional. Teknologi dan Industri Pangan. Bogor (ID) : Institut Pertanian Bogor. [AOAC] Association of Official Analytical Chemists Official Methods of Analysis, 16 th ed. 45:5-6. Washington DC (US). Bewley JD, Black M Physiology and Biochemistry of Seed in Relation to Germination. Vol. II. Springer-Verlag. Berlin, Heidelberg. New York. 37 p. [BPS] Badan Pusat Statistik Produktivitas Kedelai. Badan Pusat Statistik, Jakarta. [Balitkabi] Balai Penelitian Tanaman Kacang-kacangan dan Umbi-umbian Deskripsi Varietas Unggul Kacang-kacangan dan Umbi-umbian. Malang : 171 hlm. [BSN] Badan Standarisasi Nasional Standar Nasional Indonesia untuk Benih Kedelai. SNI Badan Standarisasi Nasional, Jakarta : 3 hlm. Copeland LO, McDonald MB Principles of Seed Science and Technology 4th Edition. London (UK): Kluwer Academic Publishers. Danapriatna N Pengaruh Penyimpanan Terhadap Viabilitas Benih Kedelai. Jurnal Paradigma. 8: Destiana ID Pengemasan Benih Kedelai Dengan Menggunakan Plastik Untuk Meningkatkan Daya Simpan [tesis]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor. Fachruddin L Budidaya Kacang kacangan. Kanisius: Yogyakarta. Firdaus J Aplikasi Teknologi Near Infrared untuk Pendugaan Viabilitas Benih Padi (Oryza sativa) Varietas Ciherang [tesis]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor Fransisca SM Prediksi Umur Simpan Crackers Menggunakan Metode Accelerated Shelf Life Testing (ASLT) dengan Pendekatan Arrhenius [skripsi]. Malang: Jurusan Teknologi Hasil Pertanian Universitas Brawijaya. Floros JD, Gnanasekharan D Shelf life prediction of packaged foods: chemichal, biological, physical, and nutritional aspects. G. Chlaralambous (Ed.). J Elsevier Pub l. London. Ghassemi-Golezani K, Khomari S, Dalili B, Hosseinzadeh-Mahootchy B, Chadordooz-Jedi A (2010). Effect of seed aging on field performance of winter oil seed rape. J Food Agric Envir 8(1): Hariyadi P Prinsip-prinsip pendugaan masa kedaluwarsa dengan metode Accelerated Shelf Life Test. Pelatihan Pendugaan Waktu Kedaluwarsa (Self Life). Bogor, 1 2 Desember Pusat Studi Pangan dan Gizi, Institut Pertanian Bogor.

40 Harrington JF Seed Storage and Longevity, in : Seed Biologyvol. III. ed.by TT. Kozlowski. Academic Press. New York. London, hlm: Herawati H Penentuan Umur Simpan Pada Produk Pangan. Jurnal Litbang Pertanian. 27 : (4) Hertiningsih A Daya simpan benin kedelai pada berbagai kadar air. [diakses 16Desember2015]padasitushttp.//fp.ustjogja.ac.id/jurnaldetail.php/act=vie w&id=10]. Hsu CC, Chen JJ, Sung Accelerated Aging-Enhanced Lipid Peroxidation in Bitter Gourd Seeds and Effect of Priming and Hot Water Soaking Treatments. Sci. Hort. 98: Ilyas S Sistem dan Teknologi Perbenihan untuk Mendukung Penyediaan Benih Kedelai Hitam di Jawa Barat. Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi, Departemen Pendidikan Nasional, Departemen Agronomi dan Hortikultura, Fakultas Pertanian, Institut Pertanian Bogor. Irawati E, Yudono P, Indradewa D The Roles of Organic Exudates on The Electrical Conductivity of Seed Soaking Water in The Viability Test of Corn Seeds (Zea maysl.). J Ilmu Pertanian. Fakultas Pertanian UGM, Yogyakarta. 5 p. [ISTA] International Rules for Seed Testing Seed Science and Technology. 13(2): Justice OL, Bass LN Prinsip dan Praktek Penyimpanan Benih. Edisi 1, cetakan 3. Jakarta (ID): Raja Grafindo Persada. Kartono Teknik Penyimpanan Benih Kedelai Varietas Wilis pada Kadar Air dan Suhu Penyimpanan yang Berbeda. publication /bt09204k.pdf. Diakses pada tanggal 27 Mei Ketaren S Pengantar Teknologi Minyak dan Lemak Pangan. Jakarta (ID): UI Press Kuswanto H Teknologi Pemroresan Pengemasan dan Penyimpanan Benih. Yogyakarta (ID) : Kanisius. Krisnawati A, Purwanti S, Rabaniyah R Pengaruh Suhu Ruang Simpan terhadap Viabilitas Benih Kedelai Hitam dan Kuning : Peningkatan Produksi Kacang-kacangan dan Umbi-umbian Mendukung Kemandirian Pangan. Pusat Penelitian dan Pengembangan Tanaman Pangan: Bogor. Labuza TP Open Shelf-Life Dating of Foods. Food Science and Nutrition. Press Inc., Westport. Connecticut. Marwanto Hubungan Antara Kandungan Lignin Kulit Benih Dengan Permeabilitas dan Daya Hantar Listrik Rendaman Benih Kedelai. J. Akta Agrosia 6: Mugnisjah W Panduan Praktikum Dan Penelitian Bidang Ilmu Dan Teknologi Benih. Jakarta: Raja Grafindo Persada Mustika S Kemunduran Benih Kedelai Akibat Pengusangan Cepat Menggunakan Alat Ipb 77-1 Mm Dan Penyimpanan Alami [skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor. McDonald, Kwong Flower seed Biology and Technology. CABI. Wallingwood. Morello JR, Motilva MJ, Tovar MJ, Romero MP Changes in commercial virgin olive oil (CV Arbequina) during storage with special emphasis on the phenolic fraction. J. Food Chem. 85:

41 28 Neil AJK, Miller B, Olivia J, Chopra Mitochondria Membrane. 2 p. Petrou AL, Roulia M, Tampouris K The use of the arrhenius equation in the study of deterioration and of cooking of foods.some scientific and pedagogic aspects. Chemistry education: research and practice in Vol. 3(1): Purwanti S Kajian Suhu Ruang Simpan Terhadap Kualitas Benih Kedelai Hitam dan Kedelai Kuning. Jurnal Ilmu Pertanian Vol. 11 No.1, 2004 : Pranoto, Mugnisjah, Murniati Biologi Benih. IPB: Bogor. Pratiwi YK, Waluyo S, Warji, Tamrin Pengaruh suhu perendaman terhadap koefisien difusi Air Dan sifat fisik kedelai (Glycine max merill). J Teknik Pertanian Lampung. Vol. 2, No. 2: Rinaldi Pengaruh Metoda Penyimpanan Terhadap Viabilitas dan Vigor Benih Kedelai. Jurnal Agronomi. 8: Situmorang TS Pengujian Mutu Benih. Balai Besar Benih dan Proteksi Tanaman. Direktorat Jendral Perkebunan-Departemen Pertanian Medan. [ bbp2tpmedan@deptan.go.id]. Sukarman, Rahardjo M Karakter Fisik, Kimia dan Fisiologis Benih Beberapa Varietas Kedelai. Buletin Plasma Nutfah 6 (2) : Sumarno, Hartono Kedelai dan Bercocok Tanamnya. Buletin Teknik Pusat Penelitian dan Pengembangan Tanaman Pangan Nomor 6. Sunantora MM Teknologi Produksi Benih Kedelai. No. Agdex : 141/35 No. Seri : 02/Tmn/2000/September 2000 Sumber : Pusat Penelitian dan Pengembangan Tanaman Pangan. Sun WQ, Leopold AC Glassy state and seed storage stability: A Viability Equation Analysis. Annals of Botany. 74: Shelar VR, Shaikh RS, Nikam AS Soybean Seed Quality During Storage : a Review Agric. Rev. 29: Syarief R, Halid H Teknologi Penyimpanan Pangan. Jakarta (ID) : Arcan Syarief R, Santausa, Isyana S Teknologi Pengemasan Pangan. Pusat Antar- Universitas, Institut Pertanian Bogor. Tang S, Tekrony DM, Egli DB, Cornelius PL Seed physiology,production and technology. Survival Characteristics of Corn Seed DuringStorage. II. Rate of Seed Deterioration. Crop. Sci 39: Tatipata A, Yudoyono P, Purwantoro A, Mangoendidjojo W Kajian Aspek Fisiologi dan Biokomi Deteriorasi Benih Kedelai dalam Penyimpanan. Jurnal Ilmu Pertanian Vol. 11 No. 2, 2004: Tubic SM, Tatic V, Dordevic Z, Nikolic V, Dukic Seed viability of oil crops depending on storage conditions. J Helia 33: Widya Karya Pangan dan Gizi Komposisi Kimia Kacang Kedelai Per 100 gram. Jakarta. Wirawan B, Wahyuni S Memproduksi Benih Berkualitas. Jakarta (ID): Penebar Swadaya

42 29 LAMPIRAN Lampiran 1. Periode waktu pengamatan selama penyimpanan dari berbagai suhu (35 o C, 40 o C, 45 o C, 50 o C, 55 o C) dan RH 80% adalah sebagai berikut : Suhu 35 o C : hari 12 hari 24 hari 36 hari 48 hari Suhu 40 o C : hari 9 hari 18 hari 27 hari 36 hari Suhu 45 o C : hari 6 hari 12 hari 18 hari 24 hari Suhu 50 o C : hari 3 hari 6 hari 9 hari 12 hari Suhu 55 o C : hari 1 hari 2 hari 3 hari 4 hari

43 30 Lampiran 2. Tabel perubahan bobot pada kondisi penyimpanan yang diakselerasi SUHU Hari ke- Bobot (%) o C o C o C o C o C Hasil yang ditampilkan dalam tabel adalah nilai rata-rata dari perubahan bobot. Perlakuan RH 80 %.

44 Lampiran 3. Tabel perubahan kadar air pada kondisi penyimpanan yang diakselerasi Suhu Hari ke- Kadar Air (%) o C o C o C o C o C Hasil yang ditampilkan dalam tabel adalah nilai rata-rata dari perubahan kadar air. Perlakuan RH 80 %. 31

45 32 Lampiran 4. Tabel perubahan asam lemak bebas pada kondisi penyimpanan yang diakselerasi Suhu Hari ke- Asam Lemak Bebas (%) o C o C o C o C o C Hasil yang ditampilkan dalam tabel adalah nilai rata-rata dari perubahan asam lemak bebas. Perlakuan RH 80 %..

46 Lampiran 5. Tabel perubahan daya kecambah pada kondisi penyimpanan yang diakselerasi Suhu Hari ke- Daya Kecambah (%) o C o C o C o C o C Hasil yang ditampilkan dalam tabel adalah nilai rata-rata dari perubahan daya kecambah. Perlakuan RH 80 %.

47 34 Lampiran 6. Perhitungan umur simpan benih kedelai mengikuti persamaan Arrhenius reaksi ordo 1. Regresi linear antara ln k dengan 1/T untuk daya kecambah benih kedelai memberikan persamaan sebagai berikut : Y = x R 2 = Persamaan tersebut diekspresikan sebagai ln k = ln ko Ea/RT, turunan dari bentuk asli persamaan Arrhenius, K = ko -(Ea/RT). Intersep dari kurva merupakan nilai ln ko dan kemiringan kurva adalah nilai Ea/R. Energi aktivasi untuk penurunan kualitas pada parameter daya kecambah menjadi : -Ea/R = R = kal/mol K Ea = kal/mol Nilai ln k didapat dengan mengurangi nilai ln ko atau intersep dengan nilai Ea/RT atau slope dibagi dengan nilai T sehingga ln k untuk tiap perlakuan suhu penyimpanan adalah : Suhu 25 o C atau 298 K : ln k = (17828/298) ln k = k = Suhu 30 o C atau 303 K : ln k = (17828/303) ln k = k = Suhu 35 o C atau 308 K : ln k = (17828/308) ln k = k = Suhu 40 o C atau 313 K : ln k = (17828/313) ln k = k = Suhu 45 o C atau 318 K : ln k = (17828/318) ln k = k = Suhu 50 o C atau 323 K : ln k = (17828/323) ln k = k = Suhu 55 o C atau 328 K : ln k = (17828/328) ln k = k =

48 Pendugaan umur simpan benih kedelai varietas Agromulyo dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan 12. Umur simpan benih kedelai yang disimpan pada suhu 25 o C : (log 86.5 log 80) (2.303) t = t = 431 hari atau 14.3 bulan Umur simpan benih kedelai yang disimpan pada suhu 30 o C : (log 86.5 log 80) (2.303) t = t = 160 hari atau 5.3 bulan Umur simpan benih kedelai yang disimpan pada suhu 35 o C : (log 86.5 log 80) (2.303) t = t = 61 hari atau 2 bulan Umur simpan benih kedelai yang disimpan pada suhu 40 o C : t = (log 86.5 log 80) (2.303) 0, t = 24 hari atau 0.8 bulan Umur simpan benih kedelai yang disimpan pada suhu 45 o C : (log 86.5 log 80) (2.303) t = t = 10 hari atau 0.3 bulan Umur simpan benih kedelai yang disimpan pada suhu 50 o C : (log 86.5 log 80) (2.303) t = t = 4 hari atau 0.1 bulan Umur simpan benih kedelai yang disimpan pada suhu 55 o C : (log 86.5 log 80) (2.303) t = t = 1.8 hari atau 0.06 bulan 35