OPTIMASI KEADAAN PENYIMPANAN BUAH PEPAYA SEBELUM PEMERAMAN DENGAN ALGORITMA GENETIKA ENRICO SYAEFULLAH

Transkripsi

1 OPTIMASI KEADAAN PENYIMPANAN BUAH PEPAYA SEBELUM PEMERAMAN DENGAN ALGORITMA GENETIKA ENRICO SYAEFULLAH SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2008

2 RINGKASAN ENRICO SYAEFULLAH. Optimasi Keadaan Penyimpanan Buah Pepaya Sebelum Pemeraman Dengan Algoritma Genetika. Dibimbing oleh HADI K. PURWADARIA, SUTRISNO, SUROSO. Buah-buahan merupakan komoditas pertanian yang memiliki potensi besar untuk dikembangkan, baik untuk pasar dalam negeri maupun sebagai komoditas ekspor. Pepaya merupakan salah satu buah tropis yang mempunyai nilai ekonomi tinggi dan berpotensi sebagai sumber pendapatan dan mempunyai peran penting dalam ketersediaan gizi. Masalah yang membatasi perdagangan buah-buahan adalah daya simpannya yang relatif singkat dan besarnya variasi tingkat ketuaan sehingga mutunya tidak seragam. Penanganan pascapanen adalah tahapan kegiatan yang sangat penting dilakukan sejak produk dipanen hingga produk dipasarkan dan sampai di tangan konsumen. Metode pasca panen yang umum digunakan untuk memperpanjang umur simpan buah segar adalah penyimpanan dengan pendinginan dilanjutkan dengan pemeraman untuk mendapatkan buah matang yang seragam. Untuk memenuhi kebutuhan pasar modern dewasa ini diperlukan keadaan yang optimum pada penyimpanan buah pepaya sebelum pemeraman. Mutu buah yang diinginkan setelah penyimpanan dan pemeraman dapat diduga dengan menggunakan jaringan syaraf tiruan dan optimasi keadaan penyimpanan sebelum pemeraman dapat dilakukan menggunakan algoritma genetika. Penelitian ini bertujuan untuk mengembangkan optimasi keadaan penyimpanan buah pepaya IPB 1 sebelum pemeraman dengan algoritma genetika. Identifikasi tingkat ketuaan dan umur buah pada tingkat tua menggunakan pengolahan citra dan jaringan syaraf tiruan. Citra diproses menggunakan algoritma pengolahan citra. Algoritma pengolahan citra dibangun untuk 150 pepaya dari tiga tingkat ketuaan yaitu muda, tua dan lewat tua dan 150 pepaya dari tiga tingkat umur buah pada tingkat tua berdasar pada umur petiknya. Indeks warna dan tekstur didapat dari citra pepaya menggunakan algoritma pengolahan citra yang dibangun. Hasil pengolahan citra digunakan sebagai input untuk membangun jaringan syaraf tiruan yang dimodelkan dengan 7 input dengan tingkat ketuaan dan umur buah pada tingkat tua sebagai output. Perlakuan suhu penyimpanan pada beberapa tingkat tua buah menggunakan buah pepaya dengan tingkat tua 0% dan10%. Penyimpanan bertujuan untuk memperpanjang masa simpan buah pepaya. Buah dimasukkan ke dalam chamber dan ditempatkan dalam lemari pendingin masing-masing bersuhu 10 o C dan 15 o C dan suhu ruang. Pengamatan terhadap laju respirasi, kekerasan, total padatan terlarut, warna dan susut bobot dilakukan secara periodik. Model disusun berdasarkan data hasil penelitian terhadap perubahan mutu pepaya IPB 1 selama penyimpanan. Penyusunan model laju perubahan mutu pepaya IPB 1 dilakukan dengan menggunakan persamaan Arrhenius. Perlakuan konsentrasi etilen dan suhu pemeraman dilakukan dengan cara pepaya disimpan selama 10 hari. Setelah penyimpanan hari ke-10 pepaya diberi pelakuan etilen dengan konsentrasi 0, 100 dan 200 ppm untuk diperam pada suhu 20ºC, 25ºC, dan suhu ruang selama 24 jam. Pendugaan parameter mutu buah pepaya IPB 1 dengan metode near infrared. Sistem NIR dikembangkan dan digunakan masing-masing untuk 100 pepaya pada panjang gelombang nm, data direkam pada interval 5 nm. Analisis data

3 meliputi kalibrasi dan validasi data absorbansi (Log 1/R) dengan beberapa metode yaitu Stepwise Multiple Linier Regression, Principal Component Regression, dan Partial Least Squares. Data dari seluruh sampel yang diukur dibagi dua bagian yaitu untuk proses kalibrasi dan untuk proses validasi. Optimasi keadaan penyimpanan buah pepaya menggunakan buah pepaya IPB 1 pada tingkat tua 0% dan10%. Penyimpanan bertujuan untuk memperpanjang masa simpan buah pepaya sebelum dilakukan proses pemeraman. Buah pepaya dimasukkan ke dalam lemari pendingin bersuhu 10ºC dan 15 o C selama 10, 12, 14, 16, 18 dan 20 hari. Pemeraman buah pepaya bertujuan agar pepaya matang seragam dengan kondisi yang baik. Pepaya yang telah disimpan pada suhu 10ºC dan 15 o C dimasukkan dalam chamber dan diberi perlakuan etilen dengan konsentrasi 100 ppm. Selanjutnya pepaya diperam pada suhu 20ºC selama 24 jam. Kemudian pada suhu ruang dilakukan pengamatan laju respirasi setiap 6 jam dan pengukuran kekerasan, warna, total padatan terlarut, susut bobot dan uji organoleptik setiap hari. Model jaringan syaraf tiruan yang dikembangkan untuk menduga mutu buah pepaya setelah penyimpanan dan pemeraman menggunakan algoritma backpropagation yang terdiri dari tiga layer yaitu input layer, hidden layer dan output layer. Data yang digunakan sebagai input layer adalah data suhu penyimpanan, lama penyimpanan dan tingkat tua. Sedangkan sebagai output layer adalah warna buah, susut bobot, total padatan terlarut dan kekerasan buah. Hasil dari jaringan syaraf tiruan ini adalah nilai pembobot yang menghubungkan input dan output. Model algoritma genetika yang dikembangkan bertujuan untuk mendapatkan suhu penyimpanan, lama penyimpanan dan tingkat tua yang optimal didapatkan dari warna kulit buah, nilai total padatan terlarut, kekerasan dan susut bobot yang sesuai. Pada kasus ini dicari nilai suhu penyimpanan, lama penyimpanan dan tingkat tua yang optimal. Buah pepaya matang dengan baik apabila nilai suhu, lama penyimpanan dan tingkat tua optimal. Adapun sebagai input dari algoritma genetika ini adalah nilai warna, nilai total padatan terlarut, nilai susut bobot dan nilai kekerasan buah. Sedangkan sebagai output adalah adalah suhu penyimpanan, lama penyimpanan, tingkat tua buah pepaya IPB 1. Hasil penelitian menunjukkan bahwa dengan konstanta laju pembelajaran 0.6, konstanta momentum sebesar 0.5, nilai fungsi aktivasi 1 dan dilatih sampai iterasi serta 3 lapisan tersembunyi pada jaringan syaraf tiruan yang digunakan diperoleh tingkat keakuratan yang tinggi mencapai 97.89% dan 100% pada klasifikasi pepaya berdasarkan tingkat ketuaan dan umur buah pada tingkat tua. Model hubungan suhu penyimpanan dengan perubahan mutu selama penyimpanan menghasilkan persamaan k = 1.53 x e (1/T) untuk kekerasan pepaya 0% ; k = 9.73 x e (1/T) untuk kekerasan pepaya 10%; k = 3.69 x 10-5.e (1/T) untuk TPT pepaya 0%; k = 3.38 x 10-4.e (1/T) untuk TPT pepaya 10%; k = 1.87 x e 14435(1/T) untuk warna pepaya 0%; dan k = 2.85 x e 14531(1/T) untuk warna pepaya 10%. Parameter mutu yang paling baik pada pemeraman yaitu buah pepaya yang diperam pada suhu 20 0 C dan konsentrasi etilen 100 ppm. Validasi pada pendugaan total padatan terlarut menghasilkan standar error (SE), coefficient of variation (CV) dan rasio antar standar deviasi dengan standar error (SD/SE) berturut sebesar 0.25, 2.51%, dan 3.07 untuk metode SMLR; 0.42, 4.21%, dan 1.83 untuk metode PCR, serta 0.49, 4.867%, dan 1.59 untuk metode PLS. Sedangkan pada validasi pendugaan kekerasan adalah 0.35, 0.14%, dan 3.1 untuk metode SMLR; 0.87, 76.64%,

4 dan 0.97 untuk metode PCR; serta 0.56, 49.84%, dan 1.49 untuk metode PLS. Laju respirasi buah pepaya dengan tingkat tua 0% selama penyimpanan 20 hari pada suhu 10 o C sebesar 4.38 ml CO 2 /kg/jam, pada suhu 15 o C sebesar 6.48 ml CO 2 /kg/jam, sedangkan pada suhu ruang sebesar ml CO 2 /kg/jam. Laju respirasi buah pepaya dengan tingkat tua 10% selama penyimpanan pada suhu 10 o C sebesar ml CO 2 /kg/jam, pada suhu 15 o C sebesar ml CO 2 /kg/jam dan pada suhu ruang sebesar ml CO 2 /kg/jam. Hasil algoritma genetika dapat menentukan berbagai suhu dan lama penyimpanan optimum untuk berbagai tingkat tua pepaya. Untuk penyimpanan pepaya IPB 1 pada tingkat tua 5% (117 hsa) disarankan kombinasi suhu penyimpanan o C dan lama penyimpanan 274 jam agar memperoleh mutu buah pepaya yang disukai konsumen setelah pemeraman. Kata kunci : pepaya, optimasi, keadaan penyimpanan, pemeraman, pengolahan citra, jaringan syaraf tiruan, algoritma genetika

5 ABSTRAK Penelitian ini bertujuan untuk mengembangkan optimasi keadaan penyimpanan buah pepaya sebelum pemeraman dengan algoritma genetika. Pada tahap pertama penelitian prediksi umur dan ketuaan pepaya IPB 1 dengan pengolahan citra dan jaringan syaraf tiruan memperoleh ketepatan 100%. TPT dan kekerasan pepaya IPB 1 dapat diduga dengan teknologi NIR dan metode analisis SMLR dengan standar error, CV dan rasio SD/SE adalah 0.25, 2.51%, dan 3.07 untuk TPT dan 0.35, 0.14%, dan 3.1 untuk kekerasan. Optimasi keadaan penyimpanan sebelum pemeraman pepaya IPB 1 dengan tingkat tua 0% dan 10% dilakukan berdasarkan waktu simpan selama 10, 12, 14, 16, 18 dan 20 hari pada suhu 10 o C dan 15 o C. Kemudian buah pepaya dimatangkan menggunakan etilen 100 ppm dan suhu pemeraman 20 o C. Hasil algoritma genetika dapat menentukan berbagai suhu dan lama penyimpanan optimum untuk berbagai tingkat tua pepaya. Kata kunci : pepaya, optimasi, keadaan penyimpanan, pemeraman, pengolahan citra, jaringan syaraf tiruan, algoritma genetika

6 ABSTRACT The objective of this research was to determine the optimum storage condition for papaya fruit prior to ripening using genetic algorithms. In the previous step, image processing was applied along with neural network program to classify papaya based on their maturity and harvest time. The developed neural network program was capable to classify papaya with 100% accuracy. Prediction of total soluble solid has standard error (SE), coefficient of variation (CV) and the ratio of standard deviation over the standard error prediction (SD/SE) of 0.25, 2.51% and 3.07 respectively for a Stepwise Multiple Linier Regression (SMLR). Similarly, the validation for hardness were 0.35, 0.14%, and 3.1 for the related parameters. The storage conditions applied to papaya IPB 1 prior to ripening were 10, 12, 14, 16, 18 and 20 days in 10 o C and 15 o C with an ethylene trigger 100 ppm and 20 o C ripening temperature for the ripening process. The genetic alghorthms was capable to determine the optimum temperature and storage time at various maturity of fruit for papaya prior to ripening. Key words : papaya, optimum, storage condition, ripening, image processing, artificial neural network, genetic algorithms

7 PERNYATAAN MENGENAI DISERTASI DAN SUMBER INFORMASI Dengan ini saya menyatakan bahwa disertasi yang berjudul : Optimasi Keadaan Penyimpanan Buah Pepaya Sebelum Pemeraman Dengan Algoritma Genetika adalah bener merupakan hasil karya saya sendiri dengan arahan dari pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apapun kepada peguruan tinggi manapun. Semua sumber daya dan informasi yang digunakan telah dinyatakan secara jelas dan dapat diperiksa kebenarannya. Bogor, September 2008 Enrico Syaefullah Nrp.F

8 Hak Cipta milik IPB, tahun 2008 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 yang wajar IPB. Dilarang mengumumkan atau memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis dalam bentuk apapun tanpa izin IPB.

9 OPTIMASI KEADAAN PENYIMPANAN BUAH PEPAYA SEBELUM PEMERAMAN DENGAN ALGORITMA GENETIKA ENRICO SYAEFULLAH Disertasi Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Doktor pada Program Studi Ilmu Keteknikan Pertanian SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2008

10 Judul Disertasi Nama Mahasiswa Nomor Pokok : Optimasi Keadaan Penyimpanan Buah Pepaya Sebelum Pemeraman Dengan Algoritma Genetika : Enrico Syaefullah : F Disetujui Komisi Pembimbing Prof. Dr. Ir. Hadi K Purwadaria, M.Sc. Ketua Dr. Ir. Sutrisno, M.Agr. Anggota Dr. Ir. Suroso, M.Agr. Anggota Diketahui Ketua Program Studi Ilmu Keteknikan Pertanian Dekan Sekolah Pascasarjana IPB Prof. Dr. Ir. Armansyah H. Tambunan Prof. Dr. Ir. Khairil Anwar Notodiputro, M.S. Tanggal Ujian : Tanggal Lulus : 29 Agustus 2008

11 Penguji Luar Ujian Tertutup : Prof. Dr. Ir. Slamet Susanto, MAgr Penguji Luar Ujian Terbuka : 1. Prof. Dr.Ir. Roedy Poerwanto, MSc 2. Dr. Ir. Winarno, MSc

12 PRAKATA Bismillaahirrahmanirrahiim. Alhamdulillaahirabbil alamin. Dengan segala kerendahan hati penulis memanjatkan puji dan syukur kehadirat Allah SWT atas segala limpahan rahmat dan karunia-nya sehingga dapat menyelesaikan penelitian dan penulisan disertasi yang berjudul Optimasi Keadaan Penyimpanan Buah Pepaya Sebelum Pemeraman Dengan Algoritma Genetika. Pada kesempatan ini penulis menyampaikan rasa hormat dan ucapan terimakasih yang tulus serta penghargaan yang setinggi-tingginya kepada : 1. Prof. Dr. Ir. Hadi K. Purwadaria, MSc., selaku ketua komisi pembimbing, Dr. Ir. Sutrisno M.Agr, Dr. Ir. Suroso M.Agr masing-masing sebagai anggota komisi pembimbing yang telah meluangkan waktu memberikan bimbingan, arahan, saran dan dukungan yang tidak terhingga sehingga penulisan disertasi ini dapat diselesaikan. 2. Prof. Dr. Ir. Slamet Susanto, M.Agr, Prof. Dr. Ir. Roedy Poerwanto, M.Sc. dan Dr. Ir. Winarno yang telah memberi banyak masukan sebagai dosen penguji di ujian tertutup dan ujian terbuka. 3. Dekan Sekolah Pascasarjana IPB Prof. Dr. Ir. Khairil Anwar Notodipuro, MS, Dekan Fakultas Teknologi Pertanian Dr. Ir. Sam Herodian, Wakil Dekan Fakultas Teknologi Pertanian Dr. Ir. Sugiyono, Ketua Program Studi Keteknikan Pertanian Prof. Dr. Ir. Armansyah H. Tambunan beserta staf pengajar yang telah memberi ilmu dan bimbingan kepada penulis selama menimba ilmu di IPB. 4. Kepala Badan Litbang Pertanian Dr. Ir. Gatot Irianto, Kepala Balai Besar Pengkajian dan Pengembangan Pertanian Dr. Ir. Muhrizal, Kepala Balai Pengkajian Teknologi Pertanian Kalimantan Tengah Dr. Ir. Masganti atas ijin, kesempatan dan dukungan yang diberikan kepada penulis untuk melanjutkan pendidikan S3.

13 5. Pengelola Program Insentif Riset Terapan di Kementerian Negara Riset dan Teknologi serta LPPM-IPB, Pengelola Yayasan Damandiri atas bantuan dana penelitiannya. 6. Ayahanda Drs H. Suharna A. Rasjid dan Ibunda Hj. Siti Maemunah, Ayah Chairul M Saad dan Ibu Melati kecintaan dan rasa hormat penulis persembahkan atas ketulusan dalam doa dan pengorbanan yang tiada tara. 7. Istri tercinta Maya Hairina SP, ananda tersayang Shofiatasya Qonitatussakinah dan Muhammad Zaky Nur Ilmi yang bersamanya selalu tercipta bahagia dalam suka dan duka. Juga Yudha, Levy dan Brian, Yopie, Kak Desi, Bang Adi, Roby dan Elma serta Noval yang telah memberikan dorongan moral dan materil sehingga perjuangan ini dapat diselesaikan. 8. Pak Sulyaden, Pak Sugiyono, Warji, Slamet, Rudi, Renato dan rekan-rekan yang dengan tulus ikhlas membantu dari awal kuliah sampai akhir penulisan disertasi. Demikian juga kepada semua pihak yang banyak membantu penulis selama mengikuti pendidikan sampai selesainya disertasi ini, dihaturkan banyak terima kasih, semoga Allah membalas kebaikan kita semua. Akhirnya semoga disertasi ini bermanfaat bagi pengembangan ilmu pengetahuan dan masyarakat luas. Bogor, September 2008

14 RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan di Bekasi pada 4 April 1973 sebagai anak pertama dari empat bersaudara pasangan Drs. H. S.A. Rasjid dan Hj. Siti Maemunah. Pada tahun 1997 penulis lulus sebagai Sarjana Teknologi Pangan pada Jurusan Teknologi Pertanian Fakultas Pertanian Universitas Padjadjaran. Pada tahun 2002 melanjutkan studi pada Program Pascasarjana Institut Pertanian Bogor Program Studi Pasca Panen dan lulus pada tahun Studi S3 pada Program Studi Ilmu Keteknikan Pertanian mulai ditempuh tahun ajaran 2004/2005 dengan biaya sendiri. Sejak tahun 1999 penulis bertugas sebagai staf peneliti Balai Pengkajian Teknologi Pertanian Kalimantan Tengah. Selama bekerja sebagai staf peneliti di BPTP Kalimantan Tengah penulis pernah menjadi Ketua Tim Pengkajian Pascapanen Buah-buahan di Kalimantan Tengah Publikasi ilmiah yang telah diterbitkan selama dua tahun terakhir, adalah (1) Identifikasi Tingkat Ketuaan dan Kematangan Pepaya (Carica papaya L.) IPB 1 Dengan pengolahan Citra Digital dan Jaringan Syaraf Tiruan (Agritech Vol. 27 No.2 Juni 2007 Fateta UGM Yogyakarta) dan (2) Penentuan Parameter Mutu Pepaya IPB 1 Secara Non Destruktif (Prosiding Seminar Nasional Ketahanan Pangan PERTETA 2007 Unila Lampung). Kedua publikasi ilmiah tersebut telah dipresentasikan secara oral dalam Seminar PERTETA (Perhimpunan Teknik Pertanian Indonesia) di Yogyakarta dan Lampung.

15 DAFTAR ISI Halaman DAFTAR TABEL... viii DAFTAR GAMBAR... ix DAFTAR LAMPIRAN... xii I. PENDAHULUAN Latar Belakang Tujuan Penelitian Manfaat Penelitian... 5 II. TINJAUAN PUSTAKA Pepaya Penyimpanan Pemeraman Respirasi Hubungan Etilen dengan Pematangan Buah Teknologi Near Infrared (NIR) Jaringan Syaraf Tiruan (JST) Pengolahan Citra (Image Processing) Algoritma Genetika (AG) III. METODE PENELITIAN Tempat, Bahan dan Alat Penelitian Identifikasi Ketuaan Perlakuan Suhu Pada Beberapa Tingkat Tua Perlakuan Konsentrasi Etilen dan Suhu Pemeraman Pengukuran TPT dan Kekerasan dengan NIR Optimasi Keadaan Penyimpanan Buah Pepaya IV. HASIL DAN PEMBAHASAN Identifikasi Ketuaan Perlakuan Suhu Pada Beberapa Tingkat Tua Perlakuan Konsentrasi Etilen dan Suhu Pemeraman Pengukuran TPT dan Kekerasan dengan NIR Optimasi Keadaan Penyimpanan Buah Pepaya V. SIMPULAN DAN SARAN Simpulan Saran DAFTAR PUSTAKA

16 DAFTAR TABEL Teks Halaman Tabel 1. Kriteria mutu buah pepaya malang segar (SNI )... 7 Tabel 2. Tabel keluaran JST tingkat ketuaan pepaya IPB Tabel 3. Tabel keluaran JST umur buah pepaya IPB Tabel 4. Hasil Perhitungan statistik indeks warna merah buah pepaya pada berbagai tingkat ketuaan Tabel 5. Hasil validasi tingkat ketuaan buah pepaya dengan JST Tabel 6. Hasiil perhitugnan statistik indeks warna merah buah pepaya pada berbagai umur buah Tabel 7. Hasil validasi umur buah pada tingkat tua dengan JST Tabel 8. Laju respirasi selama penyimpanan buah pepaya IPB Tabel 9. Perubahan kekerasan buah pepaya selama penyimpanan Tabel 10. Perubahan TPT buah pepaya selama penyimpanan Tabel 11. Perubahan derajat warna kuning (b*) pepaya selama penyimpanan Tabel 12. Persamaan regresi perubahan kekerasan, total padatan terlarut pepaya IPB 1 selama penyimpanan Tabel 13. Nilai E/R, dan k 0 untuk kekerasan dan total padatan terlarut pepaya IPB 1 selama penyimpanan Tabel 14. Nilai r dan RMSE model perubahan mutu selama penyimpanan Tabel 15. Hasil analisis data total padatan terlarut dengan metode Stepwise Multiple Linier Regression (SMLR) Tabel 16. Hasil analisis data kekerasan buah pepaya dengan metode Stepwise Multiple Linier Regression (SMLR) Tabel 17. Variasi komponen utama nilai absorbansi NIR Tabel 18. Hasil analisis data TPT buah pepaya dengan metode Principal Component Regression (PCR) Tabel 19. Variasi komponen utama nilai absorbansi NIR Tabel 20. Hasil analisis data kekerasan buah pepaya dengan metode Principal Component Regression (PCR) Tabel 21. Hasil analisis data TPT buah pepaya metode Partial Least Squares (PLS) Tabel 22. Hasil analisis data kekerasan buah pepaya metode Partial Least Squares (PLS) Tabel 23. Perbandingan hasil kalibrasi dan validasi TPT metode SMLR, PCR, dan PLS Tabel 24. Perbandingan hasil kalibrasi dan validasi kekerasan metode SMLR, PCR, dan PLS Tabel 25. Parameter training JST Tabel 26. Parameter AG viii

17 DAFTAR GAMBAR Teks Halaman Gambar 1. Buah dan daging buah pepaya varietas IPB Gambar 2. Waktu pencapaian klimakterik dengan produksi etilen selama penyimpanan Gambar 3. Fase dari periode klimakterik (Watada et al. 1984, diacu dalam Sutrisno, 1994) Gambar 4. Model fisik proses respirasi sistem pemeraman pada ruang pemeraman tertutup Gambar 5. Proses binerisasi dan thresholding citra buah pepaya Gambar 6. Arsitektur jaringan syaraf tiruan Gambar 7. Model JST untuk menduga tingkat ketuaan buah pepaya Gambar 8. Model JST untuk menduga umur buah pada tingkat tua Gambar 9. Model JST untuk pendugaan mutu buah hasil penyimpanan Gambar 10. Sebaran nilai indeks warna merah untuk tingkat ketuaan Gambar 11. Sebaran indeks warna merah untuk umur buah Gambar 12. Grafik laju respirasi pepaya IPB 1 selama penyimpanan Gambar 13. Grafik perubahan indeks warna merah pepaya IPB 1 selama penyimpanan Gambar 14. Grafik susut bobot pepaya IPB 1 selama penyimpanan Gambar 15. Laju respirasi CO 2 pepaya IPB1 selama pemeraman dengan konsentrasi etilen (a). 100 ppm, (b). 200 ppm, (c). 0 ppm pada suhu 20 o C, 25 o C dan suhu ruang Gambar 16. Laju respirasi CO 2 pepaya IPB 1 selama pemeraman pada suhu (a). 20 o C, (b). 25 o C, dan (c). suhu ruang dengan konsentrasi etilen 100, 200, dan 0 ppm Gambar 17. Perubahan kekerasan pepaya IPB 1 selama penyimpanan dilanjutkan dengan pemeraman Gambar 18. Perubahan TPT pepaya IPB 1 setelah penyimpanan dilanjutkan dengan pemeraman Gambar 19. Perubahan susut bobot pepaya IPB 1 yang disimpan pada suhu 20 o C selama 10 hari dan diperam dengan konsentrasi etilen 0 ppm, pada suhu 20 o C, 25 o C dan pada suhu ruang Gambar 20. Nilai perbandingan derajat warna kuning pada image dengan chromameter ix

18 Gambar 21. Perubahan derajat warna kuning selama penyimpanan sampai pemeraman Gambar 22. Penilaian uji organoleptik terhadap warna kulit dan daging pepaya IPB 1 setelah pemeraman Gambar 23. Penilaian uji organoleptik terhadap aroma dan rasa pepaya IPB 1 setelah pemeraman Gambar 24. Penilaian uji organoleptik terhadap tekstur dan keseluruhan pepaya IPB 1 setelah pemeraman Gambar 25. Grafik absorbsi NIR pada beberapa sampel pepaya Gambar 26. Grafik perbandingan TPT dugaan NIR dengan TPT referensi pada tahap kalibrasi log (1/R) dan validasi log (1/R) dengan metode SMLR Gambar 27. Grafik perbandingan kekerasan dugaan NIR dengan kekerasan referensi pada tahap kalibrasi log (1/R) dan validasi log (1/R) dengan metode SMLR Gambar 28. Grafik perbandingan TPT dugaan NIR dengan TPT referensi tahap kalibrasi log (1/R) dan validasi (1/R) dengan metode PCR Gambar 29. Grafik perbandingan kekerasan dugaan NIR dengan kekerasan referensi pada tahap kalibrasi log (1/R) dan validasi (1/R) dengan metode PCR Gambar 30. Grafik perbandingan TPT dugaan NIR dengan TPT referensi pada tahap kalibrasi log (1/R) dan validasi (1/R) dengan metode PLS Gambar 31. Grafik perbandingan kekerasan dugaan NIR dengan kekerasan referensi pada tahap kalibrasi log (1/R) dan validasi (1/R) dengan metode PLS Gambar 32. Laju respirasi selama penyimpanan 10 hari (a) dan 12 hari (b) dilanjutkan dengan pemeraman Gambar 33. Laju respirasi selama penyimpanan 14 hari (a) dan 16 hari (b) dilanjutkan dengan pemeraman Gambar 34. Laju respirasi selama penyimpanan 18 hari (a) dan 20 hari (b) dilanjutkan dengan pemeraman Gambar 35. Perubahan warna pepaya selama penyimpanan 10 hari (a) dan 12 hari (b) dilanjutkan dengan pemeraman Gambar 36. Perubahan warna pepaya selama penyimpanan 14 hari (a) dan 16 hari (b) dilanjutkan dengan pemeraman Gambar 37. Perubahan warna pepaya selama penyimpanan 18 hari (a) dan 20 hari (b) dilanjutkan dengan pemeraman x

19 Gambar 38. Perubahan kekerasan pepaya selama penyimpanan 10 hari (a) dan 12 hari (b) dilanjutkan dengan pemeraman Gambar 39. Perubahan kekerasan pepaya selama penyimpanan 14 hari (a) dan 16 hari (b) dilanjutkan dengan pemeraman Gambar 40. Perubahan kekerasan pepaya selama penyimpanan 18 hari (a) dan 20 hari (b) dilanjutkan dengan pemeraman Gambar 41. Perubahan TPT pepaya selama penyimpanan 10 hari (a) dan 12 hari (b) dilanjutkan dengan pemeraman Gambar 42. Perubahan TPT pepaya selama penyimpanan 14 hari (a) dan 16 hari (b) dilanjutkan dengan pemeraman Gambar 43. Perubahan TPT pepaya selama penyimpanan 18 hari (a) dan 20 hari (b) dilanjutkan dengan pemeraman Gambar 44. Susut bobot pepaya selama penyimpanan 10 hari (a) dan 12 hari (b) dilanjutkan dengan pemeraman Gambar 45. Susut bobot pepaya selama penyimpanan 14 hari (a) dan 16 hari (b) dilanjutkan dengan pemeraman Gambar 46. Susut bobot pepaya selama penyimpanan 18 hari (a) dan 20 hari (b) dilanjutkan dengan pemeraman Gambar 47. Grafik hubungan kekerasan (a) dan TPT (b) hasil pendugaan JST dan hasil pengamatan pada saat training Gambar 48. Grafik hubungan warna (a) dan susut bobot (b) hasil pendugaan JST dan hasil pengamatan pada saat training Gambar 49. Grafik perubahan nilai fitness selama proses optimasi Gambar 50. Grafik perubahan nilai optimal suhu penyimpanan selama proses optimasi Gambar 51. Grafik perubahan nilai optimal lama penyimpanan selama proses optimasi Gambar 52. Grafik perubahan nilai optimal tingkat tua selama proses optimasi Gambar 53. Tampilan hasil optimasi suhu penyimpanan, lama penyimpanan dan tingkat tua dengan AG xi

20 DAFTAR LAMPIRAN Teks Halaman Lampiran 1. Data hasil pengolahan citra papaya IPB Lampiran 2. Data pelatihan dan validasi untuk pendugaan tingkat ketuaan Lampiran 3. Data pelatihan dan validasi untuk pendugaan umur buah Lampiran 4. Analisis sidik ragam organoleptik skor warna kulit buah pepaya IPB 1 setelah pemeraman Lampiran 5. Analisis sidik ragam organoleptik skor warna daging buah pepaya IPB 1 setelah pemeraman Lampiran 6. Analisis sidik ragam organoleptik skor aroma buah pepaya IPB 1 setelah pemeraman Lampiran 7. Analisis sidik ragam organoleptik skor rasa buah pepaya IPB 1 setelah pemeraman Lampiran 8. Analisis sidik ragam organoleptik skor tekstur buah pepaya IPB 1 setelah pemeraman Lampiran 9. Analisis sidik ragam organoleptik skor keseluruhan penerimaan buah pepaya IPB 1 setelah pemeraman Lampiran 10. Data mutu fisik buah papaya IPB 1 sebagai data training Lampiran 11. Hasil training model pendugaan mutu fisik buah pepaya IPB Lampiran 12. Populasi awal proses optimasi Lampiran 13. Perubahan nilai fitness selama proses optimasi Lampiran 14. Populasi akhir proses optimasi xiii

21 I. PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Buah-buahan merupakan komoditas pertanian yang memiliki potensi besar untuk dikembangkan, baik untuk pasar dalam negeri maupun sebagai komoditas ekspor. Pepaya merupakan salah satu buah tropis yang mempunyai nilai ekonomi tinggi dan berpotensi sebagai sumber pendapatan dan mempunyai peran penting dalam ketersediaan gizi. Pepaya (Carica papaya) merupakan salah satu tanaman buah yang sangat penting dalam pemenuhan kalsium dan sumber vitamin A dan C (Nakasome dan Paull, 1998). Selain dikonsumsi sebagai buah segar, buah pepaya yang masak dapat diolah menjadi minuman penyegar, dan sebagai bahan baku industri makanan (Villegas, 1997). Getah pepaya (papain) mengandung enzim proteolitik, dapat digunakan sebagai pelunak daging. Villegas (1992) menyatakan bahwa karpaina yang terkandung dalam daun pepaya berguna untuk mengurangi gangguan jantung, obat anti amuba, serta biji buah pepaya dapat digunakan sebagai obat peluruh kencing. Sebagai buah segar yang tidak mengenal musim di Indonesia tanaman pepaya dapat tumbuh di semua daerah, produksi pepaya di Indonesia dari tahun 2002 sampai tahun 2006 sebesar ton, ton, ton, ton, ton, dengan total ekspor pada tahun 2006 sebesar kg yang bernilai USD (Departemen Pertanian, 2007). Salah satu jenis pepaya unggul yang dikembangkan di Indonesia adalah pepaya IPB 1. Pepaya IPB 1 yang lebih dikenal dengan nama Arum memiliki kulit buah yang berwarna hijau muda, berubah menjadi kuning pada bagian ujungnya ketika mulai matang. Daging buah matang berwarna kuning sampai jingga kemerahan serta memiliki aroma yang khas. Bentuk buah lonjong, ukuran buah kecil, panjang buah ± 14 cm, diameter buah ±10 cm, dan bobot per buah ±500 gr (Dirjen Hortikultura, 2005). Pepaya IPB 1 berasal dari indukan pepaya eksotika yang diperoleh dari rangkaian penelitian pemuliaan tanaman yang dilakukan oleh Pusat Kajian Buah-Buahan Tropis (PKBT) IPB (Pusat Kajian Buah-Buahan Tropis, 2004).

22 Masalah yang membatasi perdagangan buah-buahan adalah daya simpannya yang relatif singkat dan besarnya variasi tingkat kematangan sehingga mutunya tidak seragam. Umumnya, pedagang dan pemasok membeli buah-buahan dari petani saat buah tersebut cukup tua tapi belum matang dengan harapan dapat sampai ke tangan konsumen dalam kondisi segar, kualitas kematangan seragam dan siap dikonsumsi. Kenyataannya, masalah ketidakseragaman kematangan buah sering terjadi karena kurangnya kendali proses pascapanen. Penanganan pascapanen adalah tahapan kegiatan yang sangat penting dilakukan sejak produk dipanen hingga produk dipasarkan dan sampai di tangan konsumen. Penanganan pascapanen harus dapat mempertahankan mutu, kesegaran, keseragaman buah serta kandungan vitamin dan mineral, sehingga dapat diterima konsumen dan dapat disimpan lebih lama. Adapun beberapa kegiatan pascapanen yang perlu diperhatikan yaitu pengemasan, pengangkutan, perlakuan panas, penyimpanan, dan pemeraman. Setelah dipanen buah pepaya tetap melakukan kegiatan metaboliknya seperti respirasi, fotosintesis dan transpirasi. Respirasi merupakan kegiatan metabolik oksidatif yang penting dalam fisiologi pascapanen. Menurut Pantastico (1989), sebagian besar perubahan fisikokimia buah pascapanen berhubungan dengan respirasi seperti proses pemeraman, pembentukan aroma dan kemanisan, pelunakan daging buah dan penurunan nilai mutu. Sebagai buah klimakterik, kenaikan pola respirasi buah pepaya dapat digunakan sebagai acuan untuk waktu simpan dan pemeraman. Buah pepaya mudah mengalami kerusakan setelah pemanenan baik kerusakan fisik, mekanis maupun kerusakan mikrobiologis. Penyimpanan adalah salah satu bentuk tindakan penanganan pascapanen yang selalu terkait dengan faktor waktu, tujuan menjaga dan mempertahankan nilai komditas yang disimpan. Tujuan utama penyimpanan buah segar adalah pengendalian laju transpirasi dan respirasi (Pantastico 1989). Peranan penyimpanan antara lain dalam hal penyelamatan dan pengamanan hasil panen, juga memperpanjang waktu simpan, terutama untuk komoditas hortikultura. Umur pemasaran pepaya dapat diperpanjang dengan metode penyimpanan yang tepat. Kondisi optimal untuk penyimpanan pepaya adalah kondisi yang memungkinkan buah tersebut disimpan selama mungkin tanpa banyak 2

23 kehilangan citarasa, tekstur dan kadar air. Jangka waktu penyimpanan juga tergantung dengan aktivitas respirasi, ketahanan terhadap kehilangan air dan tanggapan terhadap mikroorganisme perusak. Kondisi lingkungan penyimpanan yang diinginkan dapat diperoleh dengan cara pengendalian suhu, kelembaban, sirkulasi udara atau komposisi atmosfirnya. Pengontrolan suhu untuk mengendalikan laju respirasi produk hasil pertanian sangat penting artinya dalam usaha memperpanjang umur simpan produk tersebut. Metode yang umum digunakan adalah penyimpanan dengan pendinginan karena sederhana dan efektif. Selama penyimpanan dengan pendinginan diperlukan suhu yang tepat karena adanya kemungkinan komoditi mengalami kerusakan akibat suhu rendah (chilling injury). Buah-buahan tropika umumnya sensitif terhadap suhu dingin (Kays, 1991). Chilling injury adalah kerusakan karena penyimpanan di bawah suhu optimum yang dicirikan oleh bintik-bintik hitam atau coklat pada kulit buah, pembentukan warna kulit yang tidak sempurna dan pematangan yang tidak normal. Pemeraman buah pepaya mempunyai arti penting sebagai suatu usaha mengatur proses pematangannya (mempercepat atau memperlambat) pepaya agar diperoleh buah pepaya dengan tingkat kematangan yang seragam. Secara komersial, pemeraman dilakukan untuk memenuhi permintaan pasar terhadap buah yang masak optimum. Untuk mempercepat proses pemeraman dapat dilakukan dengan cara memberikan bahan kimia tertentu yang berefek fisiologis terhadap buah-buahan. Gas etilen (C 2 H 4 ) merupakan salah satu jenis bahan kimia yang banyak digunakan sebagai pemicu proses pemeraman. Respirasi erat kaitannya dengan suhu penyimpanan serta responsip terhadap pemberian hormon pematangan yaitu etilen. Jika dapat diketahui hubungan proses fisiologis buah pepaya dan perubahan mutunya, maka akan memegang peran penting dalam sistem penyimpanan dan pemeraman buah pepaya. Dengan demikian produsen buah pepaya dapat memperkirakan batas tolerasi penyimpanan, dan waktu pemberian etilen yang tepat agar buah menjadi matang seragam dan masih berada dalam karakteristik mutu yang baik saat sampai di tempat pemasaran atau negara tujuan. Pengontrolan pematangan dalam pemeraman relatif mudah dilakukan, terutama untuk buah-buahan klimakterik, yakni dengan jalan mengatur waktu terjadinya puncak klimakterik. Secara 3

24 teoritik, pengontrolan pematangan dilakukan dengan perlakuan suhu ruang penyimpanan pada suatu tingkat tertentu tanpa menimbulkan kerusakan buah-buahan tersebut dan pemberian etilen yang berefek fisiologis terhadap buah-buahan. Buah pepaya yang dipanen harus memiliki keseragaman produk yang dicirikan dengan tingkat ketuaan. Selama ini petani dan pedagang pengumpul buah pepaya mengidentifikasi tingkat ketuaan menggunakan prosedur analisis warna kulit secara visual mata manusia dengan segala keterbatasannya. Menurut Pantastico (1989) batas antara stadium kematangan buah sukar ditentukan dengan mata telanjang, sehingga seringkali penentuan ketuaan bersifat subjektif. Berdasarkan hal tersebut maka diperlukan suatu metode yang dapat menjamin tingkat ketuaan buah pepaya. Metode non konvensional yaitu menggunakan pengolahan citra digital dan data yang dihasilkan akan diproses secara pembelajaran dengan jaringan syaraf tiruan (JST) yang dapat digunakan untuk menentukan tingkat ketuaan buah pepaya. Secara umum penilaian kualitas internal buah pepaya dilakukan dengan mencicipi rasa atau dengan tes laboratorium secara destruktif. Penilaian dengan cara visual sulit mengetahui kualitas internal buah sedangkan penilaian dengan mencicipi buah atau secara test laboratorium akan merusak buah. Salah satu teknologi yang dapat digunakan untuk menentukan faktor mutu produk pertanian adalah Near Infrared (NIR). Teknologi ini dapat digunakan untuk mengukur kualitas internal maupun eksternal seperti kadar air, kekerasan, kadar gula, kememaran dan komposisi kimia dari produk pertanian. NIR merupakan salah satu metode pengukuran non destruktif yang dapat menganalisa dengan kecepatan tinggi, tidak menimbulkan polusi, penggunaan preparat contoh yang sederhana dan tidak menggunakan bahan kimia. Untuk memenuhi kebutuhan pasar modern dewasa ini diperlukan keadaan yang optimum pada penyimpanan buah pepaya sebelum pemeraman. Mutu buah yang diinginkan setelah penyimpanan dan pemeraman dapat diduga dengan menggunakan jaringan syaraf tiruan (JST) dan optimasi keadaan penyimpanan sebelum pemeraman dapat dilakukan menggunakan algoritma genetika (AG). 4

25 JST dan AG merupakan metode yang tepat untuk memecahkan permasalahan dimana hubungan antara masukan dan keluaran tidak diketahui dengan jelas. Kemampuan JST dalam mempelajari hubungan input dan output yang sangat kompleks sangat cocok diterapkan untuk mengidentifikasi hubungan antara suhu penyimpanan, lama penyimpanan dan tingkat tua buah pepaya dengan kekerasan, total padatan terlarut (TPT), warna dan susut bobot buah. Sedangkan AG memiliki kemampuan untuk mengotimisasi dengan cara mencari nilai optimum dari sekumpulan solusi secara paralel (Goldberg, 1989) Tujuan Penelitian Tujuan penelitian ini adalah untuk mengembangkan optimasi keadaan penyimpanan buah pepaya sebelum pemeraman dengan algoritma genetika. Tujuan yang lebih spesifik adalah 1) mendapatkan metode penentuan tingkat ketuaan buah pepaya IPB 1 secara non konvensional dengan pengolahan citra digital dan jaringan syaraf tiruan. 2) mendapatkan model hubungan antara lama penyimpanan dan suhu penyimpanan terhadap perubahan mutu pepaya IPB 1. 3) mendapatkan konsentrasi etilen dan suhu pemeraman untuk mutu pepaya IPB 1. 4) menduga parameter mutu buah pepaya IPB 1 dengan metode near infrared. 5) mendapatkan keadaan penyimpanan optimum buah pepaya IPB 1 sebelum pemeraman dengan algoritma genetika Manfaat Penelitian Hasil penelitian ini diharapkan dapat bermanfaat untuk memberikan dukungan teknologi pascapanen pada suatu kegiatan agroindustri yang bergerak dalam produk segar buah pepaya IPB 1, baik untuk kepentingan pasokan pasar dalam negeri maupun ekspor. 5

26 II. TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Pepaya Pepaya (Carica papaya L.) termasuk kelas Dicotyledoneae, Ordo Caricales, Famili Caricaceae dan Genus Carica. Pepaya merupakan tanaman herba dengan daun yang terletak pada ujung tanaman (roset). Semua bagian tanaman mengandung getah, daunnya tersusun secara spiral melingkari batang, lembaran daun bercelah-celah menjari. Batangnya tidak bercabang, bulat silindris dengan diameter sekitar 10 cm sampai dengan 30 cm dan dapat mencapai ketinggian antara 2 m sampai dengan 10 m (Villegas, 1997). Berdasarkan bunganya tanaman pepaya dapat digolongkan atas tiga tipe utama yaitu tanaman yang berbunga jantan, betina dan bunga hermaprodit (sempurna). Buah pepaya mempunyai sifat yang sangat khas yaitu merupakan buah buni, kulit luar tipis, daging buah tebal dengan rongga besar ditengah berasal dari bakal buah yang menumpang serta biji yang menempel pada daging buah (Pantastico, 1989). Buah mempunyai bentuk dan ukuran yang bervariasi. Buah yang dihasilkan dari bunga betina berbentuk bulat, licin dan bertangkai pendek. Buah dari bunga hermaprodit berbentuk agak lonjong, berdaging tebal, berbiji banyak. Saat masak kulit buah berwarna kekuningan atau jingga (Villegas, 1997). Bobot buah bervariasi antara g tergantung pada lokasi tumbuhnya. Bobot buah pepaya dari bunga hermaprodit sekitar 350 g sedangkan dari bunga betina dapat mencapai bobot 500 g, sedangkan di Indonesia rata-rata untuk bobot buah pepaya solo sekitar 300 g (Yon, 1994). Pepaya termasuk jenis tanaman tropis basah dan memerlukan cahaya penuh. Buah pepaya yang mendapat cahaya penuh atau diproduksi pada musim kemarau akan memiliki penampilan yang lebih menarik, yaitu warna kulitnya kuning cerah dan penampilannya mulus. Suhu optimal untuk pertumbuhan tanaman pepaya adalah 22 o -26 o C, suhu minimal 15 o C dan suhu maksimal 43 o C dengan curah hujan mm/tahun.

27 Dalam menentukan standar mutu buah pepaya digunakan Standar Nasional Indonesia SNI Pepaya malang segar digolongkan dalam 4 ukuran yaitu kelas A, B, C dan D berdasarkan berat tiap buah. Kelas A : Berat per buah 2.5 kg 3.0 kg Kelas B : Berat per buah 1.8 kg 2.4 kg Kelas C : Berat per buah 1.5 kg 1.7 kg Kelas D : Berat per buah < 1.5 kg atau > 3 kg Pada Tabel 1 di bawah ini dapat dilihat kriteria mutu buah pepaya malang segar berdasarkan SNI Tabel 1. Kriteria mutu buah pepaya malang segar (SNI ) No Kriteria mutu Mutu I Mutu II Mutu III 1 Tingkat ketuaan warna kulit 13 strip 2-3 strip 1 strip (jumlah strip warna jingga) 2 Kebenaran kultivar 97% 95% 90% 3 Keseragaman ukuran berat 97% 95% 90% 4 Keseragaman ukuran bentuk 97% 95% 90% 5 Buah cacat dan busuk 0% 0% 0% 6 Kadar kotoran 0% 0% 0% 7 Serangga hidup/mati 0% 0% 0% 8 Tingkat kesegaran segar100% segar<25% segar>25% Salah satu jenis pepaya yang dikembangkan saat ini adalah pepaya IPB 1. Pepaya IPB 1 (Gambar 1) yang lebih dikenal dengan nama Arum memiliki kulit buah yang berwarna hijau muda, berubah menjadi kuning pada bagian ujungnya ketika mulai matang. Daging buah matang berwarna kuning sampai jingga kemerahan serta memiliki aroma yang khas. Gambar 1. Buah dan daging buah matang pepaya varietas IPB 1 7

28 Bentuk buah lonjong, ukuran buah kecil, panjang buah ± 14 cm, diameter buah ±10 cm, dan bobot per buah ±500 g (Dirjen Hortikultura, 2005). Pepaya IPB 1 berasal dari indukan pepaya eksotika yang diperoleh dari rangkaian penelitian pemuliaan tanaman yang dilakukan oleh Pusat Kajian Buah-Buahan Tropis (PKBT) IPB (Pusat Kajian Buah- Buahan Tropis 2004). Lembaga Pemasaran Pertanian Persekutuan Malaysia (2004) mengeluarkan standar pengkelasan ukuran untuk pepaya eksotika MS Kelas XL (lebih besar) berat per buah >850 g Kelas L (besar) berat per buah g Kelas M (sedang) berat per buah g Kelas S (kecil) berat per buah g. Kader (1992b) menyatakan buah dan sayuran yang telah dipanen akan tetap hidup karena masih meneruskan reaksi-reaksi metabolisme dan masih mempertahankan sistem fisiologis sebagaimana saat masih melekat pada pohon induknya. Ryall dan Pentzer (1982) menyatakan bahwa selama proses pematangan, buah mengalami perubahan yang jelas yaitu kenaikan kadar gula, penurunan zat pati pada buah apel, pear, dan pisang, kenaikan kadar minyak/lemak pada buah alpukat, perubahan tekstur, penurunan kadar tanin dan rasa sepat, perubahan warna pada kulit dan daging buah, turunnya rasa asam diikuti perubahan karoten. Juga terjadi perubahan laju produksi CO 2 dan produksi etilen, pelunakan kulit daging buah, penurunan bobot, serta penurunan kadar air (Dominguez dan Vendrell, 1993; Moya-Leon dan Jhon, 1994). Buah yang matang mengalami banyak perubahan fisik dan kimia setelah dipanen, hal ini dapat mempengaruhi kualitas buah untuk dikonsumsi. Pada buahbuahan klimakterik, selama proses pematangan akan terjadi peningkatan respirasi dan produksi etilen sebelum mencapai penuaan. Proses respirasi dan transpirasi berpengaruh terhadap susut bobot buah. Selain dapat mengurangi bobot buah, kandungan air dari jaringan buah dapat mengakibatkan perubahan penampakan buah. Selain transpirasi, hidrolisis pati juga dapat menurunkan kandungan air buah. Buah yang banyak kehilangan 8

29 air menjadi tidak menarik, teksturnya jelek dan mutu atau kandungan gizinya menurun (Kader, 1992a). Perubahan warna kulit buah merupakan salah satu parameter dalam menentukan tingkat kematangan buah pepaya. Wills et al., (1989) menyatakan bahwa selama penyimpanan buah pepaya mengalami perubahan warna kulit buah dari hijau menjadi kuning atau jingga. Hal ini disebabkan oleh penurunan klorofil dan terbentuknya karotenoid dalam jaringan buah. Karotenoid yang terdapat dalam buah atau sayuran terdiri atas karoten, xantofil, dan likopen. Karbohidrat utama yang terdapat pada buah pepaya adalah gula. Jenis gula yang dominan adalah sukrosa (48.3%), glukosa (29.8), dan fruktosa (21.9%) (Villegas, 1997). Pada saat buah pepaya masak, kadar gula dalam buah meningkat, hal ini disebabkan terjadinya hidrolisis polisakarida menjadi gula (Kader, 1992a). Selama pematangan kandungan total padatan terlarut (TPT) cenderung meningkat karena adanya metabolisme polisakarida dalam dinding sel. Arriola (1980) melaporkan bahwa pada buah pepaya matang terjadi peningkatan baik kandungan asam maupun TPT, namun kandungan gula jauh lebih tinggi dibandingkan kandungan asam organiknya sehingga rasa manis lebih dominan. Perubahan lain yang terjadi selama proses pematangan adalah perubahan tekstur buah. Pantastico (1989) menyatakan bahwa selama penyimpanan buah akan mengalami pembongkaran protopektin tidak larut menjadi asam pektat dan pektin yang mudah larut, sehingga ketegaran dinding sel menurun dan buah menjadi lunak atau masak. Arriola (1980) menyatakan bahwa buah pepaya pada saat mentah memiliki tekstur buah yang keras tetapi setelah matang buah menjadi lunak karena protopektin dalam buah terhidrolisis menjadi pektin. Pepaya mengalami kenaikan kandungan total pektin selama pematangan dan mencapai maksimum 2 hari sebelum buah matang. Almora et al., (2003) menyatakan bahwa kekerasan pepaya menurun selama proses pematangan, enzim hydrolitik aktif sejalan dengan kerusakan dinding sel dan penurunan tingkat kekerasan. 9

30 2.2. Penyimpanan Penyimpanan adalah salah satu bentuk tindakan penanganan pascapanen yang selalu terkait dengan faktor waktu, tujuan menjaga dan mempertahankan nilai komditas yang disimpan. Peranan penyimpaann antara lain dalam hal penyelamatan dan pengamanan hasil panen, juga memperpanjang waktu simpan, terutama untuk komoditas hortikultura. Selain itu penyimpanan juga dapat menghindarkan banjirnya produk ke pasar, memberi kesempatan yang luas untuk memilih buah-buahan dan sayur-sayuran sepanjang tahun. Penyimpanan adalah suatu cara menempatkan suatu komoditi di dalam ruangan pada suhu dan kelembaban optimal untuk menunggu proses selanjutnya. Jangka waktu penyimpanan juga tergantung dengan aktivitas respirasi, ketahanan terhadap kehilangan air dan tanggapan terhadap mikroorganisme perusak. Kondisi lingkungan penyimpanan yang diinginkan dapat diperoleh dengan cara pengendalian suhu, sirkulasi udara, kelembaban dan komposisi atmosfir. Tujuan utama penyimpanan buah segar adalah pengendalian laju transpirasi dan respirasi (Pantastico, 1989). Penyimpanan selain dilakukan pada suhu ruang bisa juga dilakukan di dalam lemari pendingin. Penyimpanan dingin adalah penyimpanan di bawah 15 o C dan di atas titik beku. Pendinginan akan mengurangi kelayuan karena kehilangan air, penurunan laju reaksi kimia dan laju pertumbuhan mikroba pada bahan yang disimpan (Watkins, 1971). Apabila buah-buahan didinginkan, maka proses respirasi yang menyebabkan kehilangan CO 2 dapat dikurangi, tetapi peroses penguapan air justru dapat menajdi cepat terutama bila kelembaban relatif udara di bawah keadaan optimal (85-90%). Proses pendinginan yang kurang tepat akan menyebabkan buah-buahan mengalami kerusakan dingin yang disebut chilling injury (Winarno, 2002). Chilling injury adalah kerusakan karena penyimpanan suhu rendah yaitu di bawah suhu optimal yang dicirikan oleh bintik-bintik hitam atau coklat pada kulit buah. Chilling injury terjadi karena adanya kerusakan mitokondria sehingga produksi adenosin tri posphat (ATP) menurun, terakumulasinya senyawa etilen yang akan merangsang sintesa lignin (penyebab mengerasnya jaringan daging buah), timbulnya rasa pahit akibat terakumulasinya senyawa penol, meningkatnya asam organik chlorogenat dan 10

31 menurunnya vitamin C (Potter, 1978). Tiap-tiap jenis buah-buahan mempunyai batas ketahanan tertentu pada suhu dingin. Buah-buahan tropik umumnya sensitif terhadap suhu dingin (Kays, 1991). Pepaya merupakan buah yang relatif lebih mudah rusak dibandingkan dengan buah-buahan lainnya karena mempunyai kulit yang tipis (Broto et al., 1994). Jagtiani et al., (1998) menyatakan buah pepaya sensitif terhadap suhu rendah, dan chilling injury terjadi pada suhu dibawah 7 o C. Gejala chilling injury pada buah pepaya terjadi setelah 14 hari penyimpanan pada suhu 5 o C untuk buah hijau dan 21 hari untuk 60% buah menguning (Seymour et al., 1993). Pada buah pepaya ciri-ciri chilling injury adalah buah menjadi kehilangan flavour (rasa dan aroma) dan tampak keriput (Desroiser, 1988). Model Matematika Laju Perubahan Mutu Selama penyimpanan, mutu produk akan berubah karena adanya pengaruh faktor lingkungan seperti suhu, kelembaban dan tekanan udara. Melalui model matematika, pengamat dapat mengandaikan dan menduga laju perubahan mutu yang akan terjadi pada kondisi tertentu. Untuk menyusun model perubahan mutu diperlukan beberapa pengamatan parameter yang dapat diukur secara kuantitatif dan mencerminkan keadaan mutu produk yang diperiksa, misalnya hasil uji kimiawi, uji fisik, uji organoleptik dan uji mikrobiologis (Syarief dan Halid, 1991). Suhu merupakan faktor eksternal terpenting untuk mempertahankan mutu dan memperpanjang umur simpan suatu produk hasil pertanian (Tijsjenks et al., 2001). Semakin tinggi suhu penyimpanan maka semakin cepat laju reaksi berbagai senyawaan kimia, sehingga dalam membuat model pendugaan laju perubahan mutu selama penyimpanan, selalu memperhitungkan faktor suhu. Kondisi suhu ruangan penyimpanan, selayaknya dalam keadaan tetap dari waktu ke waktu (Syarief dan Halid, 1991). Jika diasumsikan faktor waktu adalah tetap, maka untuk menduga konstanta laju perubahan mutu dapat menggunakan persamaan Arrhenius yaitu : k E / RT = k e (1) 0. 11

32 dimana : k adalah konstanta penurunan mutu, k 0 adalah konstanta (tidak tergantung pada suhu), E adalah energi aktivasi, T adalah suhu mutlak ( o C+273) dan R adalah konstanta gas (8.314 joule/mol.k). Besarnya nilai pendugaan perubahan mutu dapat dihitung dengan persamaan : y = y awal kt (2) dimana : y adalah mutu hasil pendugaan, y awal adalah mutu pengamatan awal, k adalah konstanta laju perubahan mutu dan t adalah lama penyimpanan (hari) Pemeraman Pemeraman diartikan sebagai suatu usaha mengatur proses pematangan sehingga tidak hanya mengandalkan proses pematangan alami semata. Pemeraman dilakukan untuk memenuhi permintaan pasar akan suatu buah yang matang optimum pada suatu periode yang terjadwal, dalam artian mempercepat atau memperlambat proses pematangan tersebut. Pengontrolan pematangan relatif mudah dilakukan, terutama untuk buah-buahan klimakterik, yakni dengan jalan mengatur waktu terjadinya puncak klimakterik. Secara teoritik, pengontrolan pematangan dilakukan dengan perlakuan suhu ruang penyimpanan pada suatu tingkat tertentu tanpa menimbulkan kerusakan buah-buahan tersebut. Suhu ruangan pematangan yang tinggi dapat mengakibatkan kelainan fisiologis pada buah. Buah yang diperam pada suhu tinggi akan berwarna kusam dan daging buah rusak, sedangkan pada suhu rendah, pematangan akan berlangsung lama. Metode lain untuk mempercepat pematangan adalah dengan memberikan etilen yang berefek fisiologis terhadap buah-buahan. Etilen (C 2 H 4 ) merupakan gas hasil metabolisme aktif yang dikeluarkan oleh buah yang matang dan berfungsi sebagai pemicu (trigger) pematangan (Seymour et al., 1993). Pemberian etilen berpengaruh nyata terhadap waktu yang diperlukan untuk mencapai puncak klimakterik. Kader (1989) menerangkan bahwa baik kelompok buah klimakterik maupun non klimakterik, akan memberikan respon terhadap pemberian etilen, walau efeknya berbeda. Pada buah-buahan klimakterik, konsentrasi etilen pada tingkat kritis buah tersebut akan mempercepat tercapainya puncak klimakterik, tanpa berpengaruh terhadap tingginya puncak klimakterik 12