17 METODE PENELITIAN Tempat dan Waktu Penelitian Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium TPPHP, Laboratorium Leuwikopo dan Laboratorium Kimia Pangan BB Pascapanen Bogor. Penelitian dilaksanakan pada bulan Desember 2011-Oktober 2012. Bahan dan Alat Pada penelitian ini, ada delapan varietas beras lokal Kalimantan Tengah yang digunakan, yaitu Karang Dukuh, Siam Unus, Siam Palas, Siam Pandak, Siam Jurut, Bayar Pahit, Rantul dan Siam Palun yang berasal dari kabupaten Kapuas. Karakteristik beras dapat dilihat pada Lampiran 1. Kadar air sampel beras tersebut berkisar antara 12-14%. Gabah Kering Giling (GKG) diperoleh dari petani. Gabah yang telah dibersihkan dikemas dalam kantong plastik kemudian disimpan sampai saat digunakan dalam penelitian. GKG dikirim ke Bogor dalam kantong plastik kemudian dimasukkan karung plastik dan dikemas lagi dengan kardus. Pengiriman melalui jasa pengiriman cepat. GKG selanjutnya digiling di laboratorium untuk menghasilkan beras sosoh. Serangga uji yang digunakan pada penelitian ini adalah Sitophilus oryzae, yang merupakan salah satu serangga hama pascapanen yang banyak menyerang beras selama penyimpanan. S.oryzae diperoleh dari SEAMEO BIOTROP (Southeast Asian Regional Centre for Tropical Biology) yang selanjutnya diperbanyak sendiri dalam penelitian ini. Bahan pengemas yang digunakan adalah (i) kantong kemasan hermetik laminat (ii) kantong plastik PP dan (iii) kantong LDPE dengan ketebalan 0.05 mm. Plastik dibeli dalam bentuk kantong ukuran besar. Pembuatan kantong ukuran kecil (8 x 12 cm) dilakukan dengan cara memotong plastik sesuai ukuran yang selanjutnya dirapatkan dengan sealer. Karakteristik plastik yang digunakan dapat dilihat pada Lampiran 2. Bahan analisis yang digunakan adalah NaOH, asetat, KI, N-hexan. Alat yang digunakan adalah sealer, oven model 2120 Isuzu Seisakusho, timbangan elektrik Adam PW 184, timbangan digital Mettler PM 4800, labu erlenmeyer, seperangkat labu soxhlet, pipet, Cosmotektor X 3140, Cosmotektor X 3180,
18 spektrofotometer, Whiteness Meter Kett, Hardness tester Fujihara Seisakusho, dial caliper, dan termometer. Metode Penelitian Penelitian ini terdiri dari tiga tahap, yaitu persiapan, screening varietas beras dan pengemasan beras. Persiapan Tahap persiapan terdiri atas pembiakan serangga Sitophilus oryzae untuk memperoleh serangga dewasa yang berumur 7-15 hari sebagai serangga uji. Pembiakan Sitophilus oryzae dilakukan dengan cara sebagai berikut: 250 ekor serangga Sitophilus oryzae yang diperoleh dari SEAMEO BIOTROP diinfestasikan pada media beras merah (yang cocok untuk nutrisi Sitophilus oryzae) sebanyak 750 gram dalam wadah toples kaca yag ditutup dengan kain kasa dan diinkubasi selama empat minggu pada suhu dan kelembaban ruang. Sebelumnya, beras merah yang digunakan sebagai media, dipanaskan dalam oven pada suhu 60ºC selama dua jam dengan tujuan untuk memastikan tidak ada serangga yang hidup pada medium beras merah. Setelah empat minggu masa infestasi, dilakukan pengayakan untuk memisahkan serangga yang keluar. Media beras kemudian diinkubasi lagi dan sehari kemudian serangga yang keluar dianggap berumur satu hari. Hari berikutnya dilakukan pengambilan serangga dewasa yang keluar dan disimpan pada media beras merah baru dan ditunggu sampai dengan serangga tersebut berumur 7-15 hari. Penentuan umur serangga ini penting karena pada umur 7-15 hari, serangga tersebut mencapai kedewasaan kawin dan dapat memproduksi telur secara maksimal (Haryadi 1991). Diagram alir pembiakan Sitophilus oryzae dapat dilihat pada Gambar 3.
19 Beras merah Dioven pada suhu 60 C, 2 jam S.oryzae 250 ekor Didinginkan pada suhu ruang, ditimbang 750 g, dimasukkan toples plastik Diinkubasi selama 1 bulan, suhu ruang S.oryzae dipisahkan dari beras Beras merah serangga Diinkubasi selama 1 hari, suhu ruang S.oryzae berumur 1 hari Diinfestasikan pada media beras baru selama 7-15 hari S.oryzae untuk penelitian Gambar 3. Diagram Alir Pembiakan Sitophilus oryzae Screening varietas beras Penelitian ini terdiri atas dua seri, seri I untuk mengetahui laju pertumbuhan populasi S.oryzae dan seri II untuk mengetahui kerusakan dan susut bobot yang disebabkan S.oryzae. Seri I. Sebanyak 200 butir beras kepala dimasukkan ke dalam gelas plastik, kemudian diinfestasi dengan lima pasang S.oryzae. Wadah kemudian ditutup dengan kain blacu dan diikat dengan karet gelang. Setelah tujuh hari masa infestasi, serangga S.oryzae dikeluarkan dan dibuang. Beras kemudian dibiarkan untuk memberi kesempatan telur berkembang sesuai siklus hidup serangga. Setelah 14 hari mulai dilakukan pengamatan setiap hari untuk mengetahui
20 keluarnya serangga turunan pertama (F1). Serangga dewasa yang keluar diangkat, dihitung dan dibuang. Pengamatan dilakukan setiap hari hingga tidak ada lagi serangga turunan pertama yang keluar selama lima hari berturut-turut. Diagram alir penelitian Seri I dapat dilihat pada Gambar 4 dan proses alurnya dapat dilihat pada Gambar 5. Parameter yang diamati adalah jumlah total populasi S.oryzae, total populasi serangga (Nt), periode perkembangan (D), indeks perkembangan (ID), laju perkembangan intrinsik (Rm), kapasitas multiplikasi mingguan (λ. (Haryadi 1991). Selain itu juga dilakukan analisis kimia dan fisik beras yang meliputi analisis kadar air dengan metode oven, analisis kadar lemak (AOAC, 1995) dan kadar amilosa beras. Analisis fisik meliputi analisis kekerasan dengan Hardness meter, derajat putih (Whiteness meter) dan ukuran beras. Seri II. Pada seri II, 10 ekor S.oryzae yang dipilih secara acak kemudian diinfestasikan ke dalam 25 gram beras masing-masing varietas yang ditempatkan ke dalam gelas plastik yang ditutup dengan kain kasa dan diikat dengan karet gelang. Setelah 60 hari masa inkubasi, serangga S.oryzae dihitung dan dibuang. Parameter yang diamati adalah total populasi serangga dewasa, kadar air, persen biji berlubang dan kehilangan bobot serta derajat putih. Diagram alir penelitian Seri II dapat dilihat pada Gambar 6 dan proses alurnya dapat dilihat pada Gambar 7.
21 Beras sosoh Beras 200 butir dalam wadah Kadar air Kadar amilosa Kadar lemak Derajat putih Kekerasan Ukuran S.oryzae 5 pasang Ditutup dengan kain blacu Diinkubasi pada suhu ruang, selama 7 hari Inkubasi dilanjutkan sampai 14 hari S.oryzae dipisahkan dari beras S.oryzae baru muncul Inkubasi dilanjutkan sampai semua serangga baru muncul Hitung jumlah serangga baru Hitung jumlah serangga baru Nt (total populasi serangga) D (periode perkembangan) ID (indeks perkembangan) Rm (laju perkembangan intrinsik) λ (kapasitas multiplikasi mingguan) Gambar 4. Diagram alir seri I screening varietas beras
22 a b d c Keterangan: a. 200 butir beras diletakkan pada gelas plastik, b. Diinfestasi dengan lima pasang S.oryzae, c. Ditutup dengan kain blacu dan diletakkan pada keranjang, d. Setelah tujuh hari, S.oryzae dipisahkan, dan mulai hari ke-14 diamati turunan pertama S.oryzae yang keluar. Gambar 5. Proses penelitian screening varietas beras seri I. Beras 25 g dalam wadah Kadar air Derajat putih S.oryzae 10 ekor Ditutup dengan kain kasa dan diikat karet gelang Disimpan pada suhu ruang, selama 60 hari Ditimbang Hitung jumlah biji berlubang Berat biji berlubang Hitung jumlah biji utuh Berat biji utuh Kadar air Derajat putih Gambar 6. Diagram alir Gambar seri II screening 6. varietas beras
23 a b c d Keterangan: a. 25 g beras diinfestasi dengan 10 ekor S.oryzae, ditutup dengan kain kasa dan diletakkan pada keranjang. b. Setelah 60 hari, S.oryzae tutup dibuka. c. S.oryzae dipisahkan dari beras dan dihitung, kemudian diambil 1000 bulir beras sebagai sampel dipisahkan untuk menghitung biji berlubang dan susut bobot. d. Biji utuh. e. Biji berlubang. Gambar 7. Proses penelitian screening varietas beras seri II e Pengemasan Beras Dari hasil screening dipilih tiga varietas (resisten, medium resisten dan rentan) yang akan dikemas menggunakan berbagai jenis kemasan. Kemasan yang digunakan adalah hermetik laminat, PP (dua lapis) dan LDPE (dua lapis) dengan ukuran 8 x 12 cm (yang merupakan dimensi miniatur dari dimensi ukuran kemasan beras 2 kg dengan ukuran 18 x 27 cm). Plastik PP dan LDPE digunakan dua lapis karena menurut penelitian Sanon et al. (2011), dua lapis plastik HDPE
24 dapat menghambat perkembangan serangga hama pascapanen pada kacang tunggak dibandingkan satu lapis pada tingkat ketebalan yang sama. Plastik PP dan PE dipilih sebagai kemasan yang banyak digunakan. Sedangkan plastik hermetik laminat merupakan plastik laminat yang memiliki permeebilitas gas yang rendah. Beras dibersihkan, dipisahkan dari kotoran, kemudian ditimbang, 100 g untuk setiap perlakuan dan dimasukkan dalam berbagai jenis kemasan. Selanjutnya ke dalam masing-masing kemasan dilakukan infestasi Sitophilus oryzae sebanyak 100 ekor, kemudian kemasan ditutup rapat dengan menggunakan sealer. Beras yang telah dikemas diletakkan pada suhu ruang sampai seluruh serangga yang diinfestasikan dalam kemasan mati, sampel disiapkan untuk pengamatan selama 20 hari. Untuk setiap kombinasi perlakuan dibuat 3 ulangan. Pengamatan dilakukan setiap hari, tiga sampel untuk setiap perlakuan. Parameter yang diamati adalah jumlah serangga mati, jumlah serangga hidup, kadar air, kadar oksigen dan kadar karbon dioksida. Pertama diukur O 2 dan CO 2 dalam kemasan, selanjutnya kemasan dibuka untuk menghitung jumlah S.oryzae yang hidup dan yang mati, kemudian diambil sampel untuk kadar air. Diagram alir pengemasan beras dapat dilihat pada Gambar 8 dan pengemasan beras dapat dilihat pada Gambar 9. Beras sosoh Benda asing Sortasi Beras bersih Ditimbang @ 100 g Infestasi S.oryzae 100 ekor Pengemasan ( hermetik laminat, PP dan LDPE) Pengamatan setiap hari sampai seluruh serangga mati. Analisis: Kadar O 2, CO 2 Jumlah serangga mati, hidup Kadar air Gambar 8 Diagram alir pengemasan beras
25 a b Keterangan: a. kemasan hermetik, laminat. b. plastik polipropilen. c. plastik polietilen densitas rendah (LDPE) c Gambar 9. Pengemasan beras dengan berbagai jenis plastik Metode Analisis Analisis Kadar air metode oven. Sampel sebanyak ± 5 gram, ditimbang lalu dimasukkan ke dalam cawan yang telah diketahui beratnya. Cawan beserta isi dikeringkan dalam oven 105 C selama 6 jam, lalu dimasukkan ke dalam desikator selama 15 menit lalu didinginkan dan ditimbang. Cawan beserta isinya dikeringkan kembali sampai
26 diperoleh berat konstan. Kadar air dihitung dengan menggunakan rumus berikut ini: Kadar air (%bb) = (a-b) x 100% c Dimana: a = berat cawan dan sampel awal (g) b = berat cawan dan sampel akhir (g) c = berat sampel awal (g) Analisis Kadar Amilosa Beras Analisis kadar amilosa menggunakan metode kolorimetri. Sebanyak 100 mg beras yang ditepungkan dimasukkan labu ukur 100ml, kemudian diberi 1 ml alkohol 95% dan 9 ml NaOH 1 N. Larutan didiamkan pada suhu ruang selama 23 jam, kemudian ditambah air destilata sampai tera, lalu dikocok. Dari larutan tersebut diambil 5 ml, kemudian dimasukkan ke dalam labu ukur 100 ml yang telah diisi 85 ml air destilata dan diberi 1 ml asetat 1 N dan 2 ml KI 2%, lalu diencerkan sampai tanda tera. Nilai penyerapan cahaya dari larutan ini diukur dengan spektrofotometer. Klasifikasi kadar amilosa dapat digolongkan sebagai berikut: tinggi (>25%), sedang (20.1-25%, rendah (12.1-20,0%), dan sangat rendah (5.1-12.0%) (Juliano dan Villareal 1993 dalam Lestari et al. 2007). Analisis Kadar Lemak Sampel sebanyak 5 gram ditempatkan dalam saringan timbel dan ditutup dengan kapas wool yang bebas lemak. Timbel yang berisi sampel diletakkan dalam alat ekstraksi Soxhlet. Pelarut N-Hexan dituangkan ke dalam labu lemak secukupnya. Di refluks selama 5 jam sampai pelarut yang ada dalam labu lemak dan ditampung pelarutnya. Selanjutnya labu lemak hasil ekstraksi dipanaskan dalam oven 105 C. Setelah mencapai berat yang tetap, sampel didinginkan dalam desikator, labu dan lemaknya ditimbang. (Subarna et al. 2006) Derajat putih Pengukuran derajat putih dilakukan dengan Whiteness Meter Kett menggunakan standar BaSO 4. Kekerasan beras Pengukuran kekerasan beras dilakukan dengan menggunakan Kiya Hardness Meter.
27 Ukuran Beras Sepuluh butir beras kepala diukur panjangnya secara manual menggunakan alat dial caliper. Bentuk beras diperoleh dari rasio panjang dibanding lebar beras (Lestari et al. 2007) Perhitungan Hasil Pengamatan Screening Karakteristik Resistensi Hasil pengamatan dihitung dengan parameter sebagai berikut: a. Jumlah total populasi (Nt), dengan menghitung semua serangga yang ke luar ditambah dengan serangga awal yang diinfestasikan. b. Periode perkembangan (D), yaitu lamanya waktu dari tengah-tengah waktu infestasi sampai tercapai 50% dari total populasi F1 Sitophilus oryzae. c. Indeks perkembangan (ID), yang dihitung dari nilai Nt dan D, dengan formula: ID = (ln Nt / D) x 100 d. Laju perkembangan intrinsik (Rm), dihitung dengan formula: Rm= Log e R Dm Dimana: R = Nt/No No = Jumlah serangga yang diinfestasikan Dm = periode perkembangan dalam satuan minggu e. Kapasitas multiplikasi minggunan (λ), dengan formula: λ Karakteristik Kehilangan Bobot a. Persen Biji Berlubang Diketahui dengan menghitung jumlah biji berlubang setelah masa infestasi dan dibandingkan dengan jumlah biji awal yang utuh, dihitung dengan formula: Persen Biji Berlubang = Jumlah biji berlubang x 100% Jumlah biji utuh awal
28 b. Persen Kehilangan Bobot Dihitung menggunakan formula Adam, yaitu: Persen kehilangan bobot = U.Nd D.Nu x 100% U.N Dimana: U = Bobot Biji Utuh Nu = Jumlah Biji Utuh D = Bobot Biji Berlubang Nd = Jumlah Biji Berlubang N = Nu + Nd Screening varietas beras Rancangan Percobaan Rancangan percobaan untuk screening varietas beras menggunakan Rancangan Acak Lengkap dengan varietas beras sebagai faktor dengan 3 kali ulangan. Masing-masing perlakuan diulang sebanyak 3 kali. Model matematiknya sebagai berikut: Yij = Nilai pengamatan µ = nilai rata-rata umum Aij = pengaruh varietas ke-i Єij = galat percobaan Yij = μ + Ai + єij Pengemasan beras Penelitian pengemasan beras menggunakan Rancangan Acak Lengkap Faktorial dengan faktor pertama varietas dan faktor kedua jenis kemasan. Varietas yang digunakan adalah 1). varietas yang paling resisten, 2) varietas medium resisten dan 3). varietas yang paling rentan yang diperoleh dari tahap penelitian sebelumnya. Jenis kemasan yang digunakan adalah 1).plastik hermetik, 2). plastik PP 0.05 mm (dua lapis) dan 3). Plastik LDPE 0.05 (dua lapis). Masing-masing perlakuan diulang sebanyak tiga kali.
29 Model matematiknya sebagai berikut: Yijk = μ + Ai + Βj + (AB)ij + єijk Yijk = Nilai pengamatan µ = nilai rata-rata umum Ai = pengaruh varietas ke-i Bj = pengaruh kemasan ke j (AB)ij = pengaruh interaksi varietas dan kemasan Єijk = galat percobaan Data hasil pengamatan dianalisis dengan menggunakan analisis sidik ragam (ANOVA) dengan α= 0.05. Bila dari hasil ANOVA memperlihatkan pengaruh yang berbeda nyata, akan dilanjutkan dengan uji beda jarak berganda Duncan.