ANALISA SPEKTROSKOPI REFLEKTANS VIS-NIR UNTUK MENGETAHUI PROSES PEMATANGAN BUAH STROBERI
INNA NOVIANTY
DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2008
ABSTRAK INNA NOVIANTY. ANALISA SPEKTROSKOPI REFLEKTANS VIS-NIR UNTUK MENGETAHUI PROSES PEMATANGAN BUAH STROBERI. Dibimbing oleh Jajang Juansah, M.Si. dan Dr. Akhiruddin Maddu. Stroberi (Fragaria x annanassa) merupakan buah yang dapat dimanfaatkan sebagai makanan dalam keadaan segar atau olahannya. Buah ini memiliki produktivitas dan nilai ekonomi yang tinggi. Hal ini mendorong perlunya dilakukan uji reflektans dan karakterisasi fisikokimia buah stroberi. Uji spektroskopi reflektans dipilih karena metode ini lebih efisien dan tidak membutuhkan preparasi sampel yang sulit. Uji spektroskopi reflektans menunjukkan bahwa zone penyerapan klorofil terjadi pada panjang gelombang 660 nm. Semakin tua umur stroberi, maka akan terjadi pergeseran panjang gelombang puncak refleksi dari 572 nm menuju 650 nm karena adanya perubahan warna buah stroberi dari hijau menuju merah. Spektra turunan pertama reflektans menunjukkan korelasi linier pada panjang gelombang 720 nm yang menandakan proses pematangan stroberi. Karakterisasi fisikokimia yang dilakukan meliputi kadar air, TPT, vitamin C dan pH. Hasil keseluruhan penelitian menunjukkan bahwa kadar air akan meningkat seiring dengan meningkatnya umur stroberi. Sama halnya dengan vitamin C stroberi dan TPT. Nilai pH stroberi menunjukkan bahwa tingkat keasaman stroberi tidak hanya dipengaruhi oleh pH, tetapi dipengaruhi juga oleh kandungan asam organik lainnya yang terkandung didalam stroberi. Korelasi antara intensitas reflektansi dilakukan terhadap kadar air dan TPT. Keduanya menunjukkan bahwa korelasi kuat antara kadar air dan intensitas reflektans terjadi pada panjang gelombnag 970 nm, sedangkan korelasi yang kuat antara intensitas reflektas dan TPT terjadi pada panjang gelombang 850 nm. Analisis turunan pertama menunjukkan bahwa panjang gelombang 720 nm berkorelasi kuat dengan kandungan klorofil stroberi dan umurnya, hal ini terlihat pada nilai R2 sebesar 0.9814 pada kurva turunan pertama reflektansi terhadap umur stroberi. Kata kunci : stroberi, spektra turunan pertama reflektans, pH, vitamin C, TPT, kadar air.
ANALISA SPEKTROSKOPI REFLEKTANS VIS-NIR UNTUK MENGETAHUI PROSES PEMATANGAN BUAH STROBERI
INNA NOVIANTY
Skripsi Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains pada Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Pertanian Bogor
DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2008
i
Judul
: Analisa Spektroskopi Reflektans Vis-NIR untuk Mengetahui Proses Pematangan Buah Stroberi : INNA NOVIANTY : G74104045
Nama NRP
Menyetujui:
Pembimbing I
Pembimbing II
Jajang Juansah, M.Si. NIP. 132 311 933
Dr. Akhiruddin Maddu NIP. 132 306 239
Mengetahui: Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Pertanian Bogor
Dr. drh. Hasim, DEA NIP. 131 578 806
Tanggal Lulus :
ii
PRAKATA Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat, karunia serta kesempatan kepada penulis untuk menyelesaikan penulisan skripsi ini. Penulis berhasil melakukan penelitian mengenai uji spektroskopi reflektans untuk mengetahui proses pematangan buah stroberi. Spektroskopi merupakan salah satu ilmu yang sedang dikembangkan untuk mengetahui kandungan material organik didalam suatu bahan melalui spektra absorpsi, reflektansi, transmisi dan emisi. Namun, penelitian ini terbatas pada spektroskopi reflektansi pada daerah sinar tampak dan NIR (infra merah dekat). Penulis mengucapkan terima kasih kepada Bapak Jajang Juansah, M.Si. dan Dr Akhiruddin Maddu sebagai dosen pembimbing skripsi atas segala bimbingan dan sarannya untuk kelancaran penyelesaian skripsi ini. Kemudian kepada kedua orang tua dan keluarga yang senantiasa memberi segala materi dan do’a yang tak pernah henti. Rekan penelitian penulis (Riski Kurnia A) atas kesabarannya menyelesaikan penelitian bersama penulis, saudara-saudara seperjuangan yang senantiasa memberi semangat dan do’a pada penulis (mba Vina, Rina, Ratih, Weni, Agis, Nur,dll). Segenap pemilik dan pengurus perkebunan stroberi Dino Land yaitu Ibu Indri, Bapak Stefi, Bapak Ade, Bapak Darma, Bapak Dodo yang telah banyak membantu selama proses penelitian. Terima kasih yang tak terhingga untuk kalian semua. Syukur kepada Allah karena telah menghadirkan kalian semua disamping penulis. Karya tulis ini penulis persembahkan untuk kalian semua. Semoga tulisan ini dapat bermanfaat. Amin.
Bogor, Mei 2008
Inna Novianty
iii
RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan di Bogor, 19 november 1986 sebagai anak dari Bapak Encep Sukatma dan Ibu Cicih Nurhayati. Penulis merupakan anak kedua dari tiga bersaudara. Penulis menyelesaikan pendidikan sekolah dasar di SDN Gunung Batu 1 Bogor dan lulus pada tahun 1998, Pendidikan tingkat menengah diselesaikan penulis pada tahun 2001 di SMPN 1 Bogor. Pendidikan tingkat atas diselesaikan penulis pada tahun 2004 di SMA Negeri 1 Bogor dan pada tahun yang sama, penulis diterima di Jurusan Fisika Institut Pertanian Bogor melalui jalur SPMB. Penulis pernah menjadi anggota lembaga dakwah fakultas SERUM G tahun 2005/2006, anggota FORKOM ALIM’s tahun 2004-2007 dan Bendahara II HIMAFI 2006/2007.
iv
DAFTAR ISI Halaman DAFTAR TABEL......................................................................................................................vi DAFTAR GAMBAR............................................................................................................... vii DAFTAR LAMPIRAN .......................................................................................................... viii PENDAHULUAN.......................................................................................................................1 Latar Belakang ..............................................................................................................1 Tujuan Penelitian ..........................................................................................................2 Manfaat Penelitian ........................................................................................................ 2 Perumusan Masalah ...................................................................................................... 2 Hipotesis........................................................................................................................2 TINJAUAN PUSTAKA .............................................................................................................2 Buah Stroberi ................................................................................................................ 4 Spektroskopi Reflektans ............................................................................................... 3 Spektrometer................................................................................................................. 4 Kadar Air ...................................................................................................................... 4 pH (Tingkat Keasaman)................................................................................................ 5 Total Padatan Terlarut................................................................................................... 5 Vitamin C...................................................................................................................... 5 BAHAN DAN METODE ...........................................................................................................5 Waktu dan Tempat Penelitian .......................................................................................5 Bahan dan Alat ..............................................................................................................6 Bahan .....................................................................................................................6 Alat ........................................................................................................................6 Metode Penelitian..........................................................................................................6 Pengukuran Spektra Reflektansi ............................................................................6 Karakterisasi Fisikokimia ......................................................................................7 TPT.................................................................................................................7 Kadar Air........................................................................................................8 pH (Tingkat Keasaman) .................................................................................8 Kadar Vitamin C ............................................................................................8 HASIL DAN PEMBAHASAN ..................................................................................................8 Analisa Spektrum Intensitas Reflektans ........................................................................8 Reflektans Cahaya Tampak dan Pergeseran Panjang Gelombang .........................8 Analisis Turunan Spektrum Reflektans ..............................................................10 Kajian Sifat Fisikokimia .....................................................................................11 Kadar Air......................................................................................................11 Vitamin C .....................................................................................................11 TPT...............................................................................................................12
v
pH (Tingkat Keasaman) ...............................................................................12 Korelasi Sifat Optik Buah dengan Sifat Fisikokimia ..................................................12 Korelasi Intensitas Reflektans Terhadap Kadar Air.............................................12 Korelasi Intensitas Reflektans Terhadap TPT......................................................13 KESIMPULAN DAN SARAN ................................................................................................14 DAFTAR PUSTAKA ..............................................................................................................14
vi
DAFTAR TABEL Halaman Tabel 1. Produktivitas Tanaman Stroberi Per tahun.................................................................... 1 Tabel 2. Pergeseran Panjang Gelombang Dominan Refleksi Stroberi Pada Umur Tertentu..... 10
vii
DAFTAR GAMBAR Gambar 1. Gambar 2. Gambar 3. Gambar 4. Gambar 5. Gambar 6. Gambar 7. Gambar 8. Gambar 9. Gambar 10. Gambar 11. Gambar 12. Gambar 13. Gambar 14. Gambar 15. Gambar 16. Gambar 17. Gambar 18. Gambar 19.
Buah Stroberi.......................................................................................................... 2 Pohon Stroberi........................................................................................................ 3 Prinsip Kerja Spektrometer .................................................................................... 4 Asam Askorbat ....................................................................................................... 5 Spektrometer Fiber Optik USB2000 ...................................................................... 6 Sumber Cahaya LS-1 Tungsten Halogen ............................................................... 6 Susunan Alat Pengukuran Spektroskopi Reflektansi Stroberi................................ 7 (a). Ujung fiber optik diletakkan pada probe holder 90o. (b) penampang bawah bundel fiber optik. (c) penampang samping fiber optik ........................................ 7 Perubahan Spektra Buah Stroberi Terhadap Umur Petik ....................................... 9 Hubungan Pergeseran Panjang Gelombang Dominan Terhadap Umur................ 10 Spektra Turunan Pertama Intensitas Reflektans (%) pada Berbagai Umur .......... 11 Hubungan Turunan Pertama Intensitas Reflektansi Terhadap Umur pada Panjang Gelombang 720 nm........................................................................ 11 Hubungan Kadar Air (%) Buah Stroberi Terhadap Umur .................................... 11 Hubungan Vitamin C Stroberi Terhadap Umur.................................................... 11 Hubungan TPT Stroberi Terhadap Tingkat Kematangan.. .................................. 12 Nilai pH Buah Stroberi Selama Pematangan........................................................ 12 Hubungan Intensitas Reflektans (%) Terhadap % Kadar Air pada Panjang Gelombang 970 nm....................................................................... 13 Hubungan Intensitas Reflektans (%) Terhadap Umur pada Panjang Gelombang 850 nm...................................................................... 13 Hubungan Intensitas Reflektans (%) Terhadap TPT pada Panjang Gelombang 850 nm....................................................................... 13
viii
DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1. Diagram Alir Penelitian ...................................................................................... 16 Lampiran 2. Data Turunan Pertama Intensitas Reflektansi Terhadap Umur pada Panjang Gelombang 720 nm .................................................................... 17 Lampiran 3. Data pH Buah Stroberi Terhadap Umur. ............................................................ 17 Lampiran 4. Data TPT Buah Stroberi Terhadap Variasi Tingkat Kematangan....................... 17 Lampiran 5. Data Sampel Pengukuran Kadar Air................................................................... 18 Lampiran 6. Data Sampel Pengukuran Kadar Vitamin C ....................................................... 18 Lampiran 7. Data Sampel Pengukuran Total Padatan Terlarut (TPT) .................................... 19 Lampiran 8. Kurva Hubungan Intensitas Reflektans TerhadapUmur pada Beberapa Panjang Gelombang Tertentu ............................................................. 19 Lampiran 9. Bahan dan Alat Penelitian .................................................................................. 20 Lampiran 10. Sampel Buah Stroberi dengan Variasi Umur dan Tingkat Kematangan............. 22 Lampiran 11. Skema Pengukuran pH, TPT, Kadar Air dan Vitamin C .................................... 23 Lampiran 12. Data Reflektans Hasil Pengukuran dengan Spektrometer.................................. .25
1
PENDAHULUAN Latar Belakang Stroberi (Fragaria x annanassa) merupakan buah yang dapat dimanfaatkan sebagai makanan dalam keadaan segar atau olahannya. Produk makanan yang terbuat dari stroberi diantaranya adalah sirup, jam, ataupun stup (compote) stroberi (Kemal Prihatman, 2000). Selain rasanya enak, harum dan sangat menarik, perkebunan stroberi berpotensi untuk dijadikan suatu kawasan agrowisata. Dari segi ekonomis, tanaman ini memiliki peluang agribisnis yang cukup menjanjikan dengan produktivitas pertahun dapat dilihat pada tabel produktivitas tanaman stroberi pertahun. Hal ini menyebabkan pentingnya cara nondestruktif untuk menentukan tingkat kematangan buah stoberi. Penentuan tingkat kematangan secara nondestruktif buah dapat dilakukan secara visual dengan melihat warna dan ukuran. Secara umum, buah yang dapat dipanen adalah kulit buah didominasi warna merah, hijau kemerahan hingga kuning kemerahan dan tidak terkena penyakit. Namun, hal ini menyebabkan sulitnya memperoleh buah yang tingkat kematangannya seragam. Sedangkan penilaian kualitas buah secara destruktif dapat dilakukan dengan mencicipi buah sehingga dapat merusak buah tersebut. Selain itu, cara nondestruktif ini bertujuan untuk penanganan pasca panen agar dapat melaksanakan tahapan produksi selanjutnya. Proses pascapanen yang biasa dilakukan adalah pemisahan buah yang rusak dari buah yang baik. Penyortiran buah berdasarkan pada varietas, warna, ukuran dan bentuk buah. Namun, sebelum sampai ke tahap tersebut, diperlukan proses karakterisasi buah stroberi. Hal ini menyebabkan pentingnya cara nondestruktif untuk menentukan tingkat kematangan buah stoberi. Mutu buah-buahan ditentukan oleh keadaan fisik dan kimianya. Keadaan fisik buah ditentukan oleh kekerasan, warna, bau dan rasa, sedangkan keadaan kimia ditentukan oleh kandungan gizi berupa vitamin dan mineral (Syarif dan Halid,1993 di dalam Nilman,1993). Buah-buahan memiliki karakteristik spesifik dalam menyerap sinar matahari yang polikromatik. Penyerapan ini tergantung pada warna buah yang mengalami perubahan seiring dengan
meningkatnya umur. Buah stroberi akan mengalami perubahan warna dari hijau menjadi merah. Proses pematangan stroberi dapat diukur dari beberapa parameter yaitu perubahan warna, kadar air yang mempengaruhi tingkat kekerasan buah, kadar gula buah, kadar keasamannya dan sebagainya. Beberapa parameter yang terlibat untuk menentukan sifat optik buah adalah reflektans (sifat pemantulan), absorbans (sifat penyerapan) dan transmitans (sifat penerusan). Adanya perubahan warna menyebabkan kemampuan penerusan dan pemantulan dari produk juga berubah. Variasi warna adalah bentuk variasi panjang gelombang radiasi elektromagnetik. Suatu bahan akan menyerap atau memantulkan sinar dengan berbagai panjang gelombang bergantung warnanya. Oleh karena itu, buah yang diberi perlakuan berupa pemberian sinar-sinar pada daerah tertentu akan menentukan sifat fisik buah berupa warna dan tingkat kematangan buah berupa kadar air yang meningkat bila buah semakin masak. Refleksi adalah pemantulan radiasi oleh permukaan benda tanpa mengalami perubahan panjang gelombang. Reflektansi dapat terjadi secara : • Spekular (regular) : Sudut datang sama dengan sudut refleksi. • Difusi : sudut datang tidak sama dengan sudut pantul Setiap permukaan benda mengalami refleksi difusi dan specular. Sebagian besar permukaan lebih banyak mengalami refleksi spekular, namun sebagian mengalami refleksi difusi. Refleksi spekular meningkat sebanding dengan jumlah kilap (gloss) pada permukaan. Refleksi tidak hanya terjadi pada permukaan, tetapi juga melibatkan bagian dalam sampel (Seeliger,1888 didalam Sigit Ariatmoko, 2005). Dia juga menyatakan bahwa radiasi yang masuk ke permukaaan sebagian akan diserap, sebagian lagi akan dipantulkan sebagai hasil dari refleksi, refraksi dan difraksi. Spektra optik pada tanaman dan buah akan berubah sesuai dengan pigmen yang terkandung (M.N. Merzlyak et al.,2002). Metode spektroskopi dapat digunakan untuk mengetahui sifat fisik buah dengan cara yang cepat tanpa melibatkan senyawa-senyawa kimia yang berbahaya. Selain itu, pengukuran dengan teknik spektroskopi dapat diterapkan untuk jumlah sampel yang sangat besar.
2
Tabel 1. Produktivitas Stroberi per Tahun
Tanaman
Varietas stroberi
Produktivitas tanaman
Varitas Osogrande Varitas Pajero Varitas Selva
1,2 kg/tanaman/tahun 0,6-0,7 kg/tanaman/tahun 0,6-0,7 kg/tanaman/tahun
Pemberian sumber radiasi pada daerah cahaya tampak dapat menentukan pigmen yang terkandung oleh buah tersebut, sedangkan sumber radiasi berupa NIR dapat digunakan untuk mencari informasi mengenai kadar air yang terkandung dalam buah, sehingga dapat diketahui pula tingkat kekerasan buah. Tujuan Penelitian Penelitian ini bertujuan untuk mengamati karakteristik reflektans Vis-NIR buah stroberi selama proses pematangan buah. Kemudian dapat dibuat korelasi antara tingkat kematangan dengan kadar air, pH, total padatan terlarut dan vitamin C yang terkandung dalam buah stroberi. Manfaat Penelitian Hasil penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi mengenai tingkat kematangan buah stroberi melalui spektrum reflektansi buah. Oleh karena itu tingkat kematangan dapat diketahui tanpa harus merusak buah tersebut. Pengukuran spektrum reflektansi dapat dilakukan dalam waktu yang singkat dan jumlah sampel yang sangat banyak sehingga lebih efisien dan tidak membutuhkan preparasi sampel yang sulit. Perumusan Masalah Karakteristik kematangan buah terlihat dari warna kulit. Namun, terdapat kesulitan dalam hal penentuan pematangan secara kuantitatif dan tidak merusak buah. Buah stroberi memiliki produktivitas yang cukup besar. Sehingga penentuan tingkat kematangan buah diperlukan metode khusus agar proses ini dapat berjalan secara efisien dan dapat diperoleh kualitas buah yang seragam berdasarkan warna dan parameter lainnya. Oleh karena itu, perlu diadakan uji menggunakan teknik spektroskopi agar dapat diketahui tingkat kematangan yang akurat.
Hipotesa Selama proses pematangan, intensitas reflektans buah akan meningkat. Namun, setelah kematangan tercapai, buah akan mengalami penurunan kualitas dan intensitas reflektansnya. Selama proses pertumbuhan buah, akan terjadi pergeseran panjang gelombang dominan dari hijau ke merah. TINJAUAN PUSTAKA Buah Stroberi Stroberi merupakan tanaman yang ditemukan pertama kali di Chili, Amerika. Salah satu spesies tanaman stroberi yaitu Fragaria chiloensis L menyebar ke berbagai negara Amerika, Eropa dan Asia. Jenis stroberi yang pertama kali masuk ke Indonesia adalah F. vesca L. Stroberi yang banyak beredar (komersil) merupakan stroberi hasil persilangan antara F. virgiana L. var Duchesne asal Amerika Utara dengan F. chiloensis L. var Duchesne asal Chili dan menghasilkan hibrid Fragaria x annanassa var Duchesne. Stroberi adalah tanaman subtropis yang dapat beradaptasi dengan baik di dataran tinggi tropis yang memiliki temperatur 1720oC dengan pH tanah sebesar 5.4-7.0 untuk budidaya stroberi di kebun, sedangkan untuk budidaya di pot adalah 6.5–7,0. Bunga stroberi bersifat hermafrodit dan klon yang hanya berbunga jantan atau berbunga betina biasanya tumbuh secara liar (Ashari, Sumeru.1995). Tanaman stroberi mulai berbunga setelah berumur 2 bulan dari masa tanam. Setelah tanaman berumur 4 bulan, bunga dibiarkan tumbuh menjadi buah. Periode pembungaan dan pembuahan dapat berlangsung selama 2 tahun tanpa henti. Buah stroberi mengandung kalium, zat besi dan vitamin C serta rendah kalori (www.kompas.com). Rasa yang dimiliki stroberi dipengaruhi oleh kadar gula dan asam organik (tanin) yang dikandung oleh buah. Selain itu, kualitas buah serta pertumbuhan sangat ditentukan oleh kondisi lingkungan tanaman beserta teknik budidayanya (Cowell, Robert. 1979).
Gambar 1. Buah stroberi
3
Jika foton datang pada suatu sampel, maka akan terjadi beberapa proses yaitu absorbsi (diserap), transmisi (diteruskan) dan refleksi (dipantulkan) oleh molekul yang menyusun suatu sampel. Berdasarkan Hukum Beer Lambert, persamaan hukum eksponensial penyerapan memiliki hubungan: Gambar 2. Pohon Stroberi Spektroskopi reflektans Spektroskopi reflektans mempelajari mengenai sifat cahaya yang dapat direfleksikan dari suatu bahan. Refleksi terjadi karena adanya pemantulan radiasi oleh permukaan benda tanpa mengalami perubahan panjang gelombang. Spektroskopi reflektans pada mineral atau bahan organik dapat diaplikasikan juga pada material atau bahan organik lainnya. Bahanbahan organik tersusun dari karbon, oksigen, hidrogen, fosfor dan unsur penyusun lainnya. Bahan- bahan organik ini memiliki struktur tersendiri dengan adanya ikatan-ikatan kimia seperti ikatan ionik dan ikatan kovalen. Ikatan-ikatan tersebut menyebabkan timbulnya gaya elektrostatik antar atom, sehingga molekul pada keadaan ground state akan bergetar konstan. Energi foton diberikan oleh persamaan :
E = hf ...........................................(1) h= konstanta Plank ( 6.623.10-27 erg-sec) dan f adalah besar frekuensi foton (Hertz). Pada tingkat energi elektronik, terjadi beberapa proses yaitu proses absorpsi foton dan emisi foton. Suatu atom dan ion memiliki keadaan energi yang diskrit. Apabila terdapat energi foton yang datang pada suatu molekul, maka energi tersebut akan diserap oleh molekul dan digunakan untuk berotasi, bervibrasi atau bentuk lainnya. Proses penyerapan energi tersebut hanya terbatas untuk panjang gelombang tertentu yang energinya sesuai dengan karakterisasi vibrasinya, sehingga pada peristiwa absorbsi, molekul akan tereksitasi ke tingkat energi yang lebih tinggi. Adanya peristiwa vibrasi menyebabkan munculnya moda vibrasi yang besarnya berbeda untuk atom yang berbeda. Sedangkan jenis vibrasi terdiri dari streching dan bending. Jenis vibasi streching terdiri dari symmetric dan asymmetric. Sedangkan vibrasi bending terdiri dari wagging, rocking, twisting dan scissoring.
I = I 0 exp(− αx ) ...........................(2) Besar absorbsi yang terjadi ditunjukkan dengan persamaan : A = -log T=
⎛I ⎞ log⎜ o ⎟ = −α .x.c ⎝ I ⎠
….(3)
dengan I adalah intensitas energi yang diteruskan dan Io adalah intensitas energi yang datang. α adalah besar absorpsivitas, x adalah panjang lintasan radiasi yang melewati sampel dan c adalah konsentrasi molekul (dalam gram atau mol per liter). Jadi, menurut Hukum Lambert Beer, besar transmitansi dapat ditunjukkan oleh persamaan :
log 10 (1 / T ) = 0.4343α .x.c ………..(4)
⎛I ⎞ ……….(5) log 10 ⎜ 0 ⎟ = log 10 (1 / T ) ⎜I ⎟ ⎝ ⎠ . Reflektansi pada kondisi tertentu dapat dianalogikan seperti persamaan diatas, dan dapat dituliskan menjadi persamaan : log (1 / R ) = 0.4343α .x.c = A ……. (6) 10
Refleksi dapat terjadi secara spekular yang memiliki sudut datang sama dengan sudut refleksi dan difusi yang memiliki sudut datang tidak sama dengan sudut pantul. Banyaknya sinar yang dipantulkan dari suatu permukaan akibat pemantulan ini hanya 4 %. Selebihnya akan ditransmisikan menuju sampel. Proses pemantulan total yang dapat kita amati terbagi menjadi dua proses yaitu pemantulan regular dan body reflection. Sinar yang ditransmisikan menuju sampel memiliki beberapa kemungkinan yaitu sinar diserap oleh sampel, sinar ditransmisikan melewati sampel dan sinar akan dipantulkan setelah berhasil masuk ke sampel (body reflection). Setiap permukaan benda mengalami refleksi difusi dan spekular. Sebagian besar permukaan lebih banyak mengalami refleksi spekular, namun sebagian mengalami refleksi difusi. Refleksi spekular meningkat sebanding dengan makin mengkilap (gloss)
4
dan halusnya suatu permukaan yang dikenai berkas sinar. Sampel yang digunakan pada percobaan spektroskopi reflektansi berupa padatan yang tebal sehingga intensitas yang datang akan seluruhnya diserap atau dipantulkan. Spektrometer Spektrometer adalah instrumen yang digunakan untuk menghasilkan spektrum panjang gelombang cahaya, baik spektrum emisi, spektrum absorpsi, spektrum transmisi, spektrum reflektansi dan spektrum emisi dari sebuah obyek.
Gambar 3. Prinsip Kerja Spektrometer Gambar 3 menunjukkan prinsip kerja spektrometer. Secara umum spektrometer terdiri dari sumber cahaya, pemilih panjang gelombang (wavelength selector) dan detektor. Sumber radiasi dapat berupa lampu incandescent dan lampu tungsten halogen. Lampu incandescent dapat menghasilkan spektra yang kontinyu dari panjang gelombang 350 nm hingga daerah NIR 2.5 μm. Lampu incandescent memiliki kawat filamen berupa tungsten yang dipanaskan oleh arus listrik. Filamen dibungkus oleh tabung gelas yang berisi gas inert atau vakum. Sedangkan lampu tungsten halogen merupakan lampu incandescent dengan penambahan iodin. Pemilih panjang gelombang dapat berupa filter atau monokromator. Monokromator terdiri dari celah masuk (entrance slit), kolimator yang menghasilkan berkas radiasi sejajar setelah melewati celah masuk, kisi atau prisma yang memisahkan campuran panjang gelombang menjadi komponenkomponen panjang gelombang penyusunnya (dispersi), elemen pemfokus untuk membentuk kembali berkas yang akan keluar melalui celah keluar (exit slit). Celah keluar berfungsi untuk menentukan panjang gelombang tertentu yang diteruskan dan menahan panjang gelombang lainnya. Monokromator menentukan resolusi suatu spketrometer. Resolusi berkaitan dengan dengan kemampuan monokromator untuk
memisahkan banyaknya jumlah spektra. Resolusi dapat ditentukan oleh ukuran dan karakteristik dispersi prisma atau kisi, susunan optik dari alat-alat dispersi dan lebar slit. Detektor merupakan komponen spektrometer yang berfungsi untuk mengubah energi radiasi menjadi sinyal listrik. Detektor tersusun dari transduser untuk menghasilkan sinyal listrik yang besarnya sebanding dengan daya radiasi (P) yang diterima. Kadar Air Kadar air merupakan besarnya kandungan air didalam suatu bahan per satuan berat tertentu. Kadar air dapat didefinisikan dalam dua pengertian, basis basah dan basis kering. Kadar air basis basah adalah persentase berat air dalam bahan terhadap berat total bahan sebelum dilakukan proses pengeringan. Sedangkan kadar air basis kering adalah persentase berat air dalam bahan terhadap berat kering bahan, yaitu berat bahan setelah semua kandungan air didalamnya dikeluarkan. Kadar air pada buah-buahan berkaitan erat dengan mutunya serta sebagai pengukur bagian kering atau padatan sampel. Kadar air berpengaruh pada kestabilan penyimpanan. Kadar air pada buah erat hubungannya dengan rasa dan keempukannya. Menurut Joslyn, air pada bahan makanan memiliki tiga bentuk yang berbeda yaitu air sebagai pelarut untuk dispersi molekuler dari komponenkomponen kritaloid seperti gula, garamgaram, dan asam-asam yang memiliki berat molekul yang rendah atau sebagai medium dispersi bagi molekul makro hidrofilik seperti protein untuk membentuk larutan koloid. Kemudian air yang diserap sebagai lapisan monomolekuler atau polimolekuler yang sangat tipis pada komponen padat oleh kekuatan molekuler atau dalam kapilerkapiler yang halus oleh kondensasi kapiler. Dan terakhir adalah air yang terikat secara kimia dalam bentuk hidrat seperti monohidrat yang stabil dari dekstrosa, maltosa dan laktosa. Jadi, air dalam suatu bahan makanan terikat secar fisiko kimia sehingga penetapan kadar air memerlukan ketelitian karena adanya kesulitan untuk memecahkan ikatan ikatan air tersebut (Analisis pangan TPG 301). Air merupakan molekul yang memiliki ikatan hidrogen, sehingga dapat menyerap selang panjang gelombang NIR (750- 2600
5
nm). Ikatan O-H bervibrasi pada 1400 nm. Tingkat absorpsivitas panjang gelombang NIR yang lemah menyebabkan kemampuan penetrasi ke bahan kecil. Hal ini menyebabkan teknik nondestruktif spektroskopi refklektansi pada panjang gelombang NIR untuk mengetahui kadar air bahan dapat memberikan data yang baik. Air murni menyerap dalam tiga panjang gelombang NIR yaitu 958 nm, 1153 nm, dan 1460 nm. pH( Tingkat Keasaman) Tingkat keasaman (pH) merupakan suatu ukuran keasaman atau kebasaan dari suatu larutan dalam air. Semakin rendah nilai pH, maka maka larutan tersebut akan semakin asam (Penuntun Praktikum Kimia Dasar I 2004). Parameter yang diamati pada pengujian pH adalah tingkat konsentrasi ion hidrogen (H+) dan ion hidroksida(OH-) dalam larutan. Nilai pH sebanding dengan logaritma dari konsentrasi ion hidrogen dan berskala 0 sampai 14. Bermacam-macam buah memiliki tingkat keasaman yang berbeda-beda sesuai dengan jenisnya dan umurnya. Buah tertentu akan memiliki pH yang rendah (asam) saat buah tersebut muda (belum matang). Sejalan dengan bertambahnya umur, nilai pH akan bertambah hingga buah tersebut matang. Apabila buah sudah melewati umur matangnya, maka semakin tua buah tersebut pH buah akan semakin turun disertai dengan penurunan sifat fisiknya (Apandi, 1984 di dalam Eka Norma S,2006). Total padatan terlarut (TPT) Padatan terlarut total maerupakan senyawa-senyawa terlarut yang dapat melewati kertas saring dan tetap tertinggal setelah filtrat diuapkan pada 103– 105oC(Saeni,1989). Total padatan terlarut merupakan suatu indikator kematangan. Apabila buah mencapai tingkat kematangan, maka total padatan terlarut akan bertambah yang mengakibatkan berat jenisnya bertambah pula. Oleh karena itu, buah yang matang cenderung akan tenggelam didalam air karena berat jenisnya bertambah (Apandi, 1984). Suatu kematangan buah dapat diindikasikan pula dengan kadar gula,dan asam. Buah yang masih muda mengandung asam lebih banyak sedangkan semakin tua maka akan bertambah berkurang asamnya dan semakin manis. Total padatan terlarut memiliki hubungan yang erat dengan kadar
gula. Apabila total padatan terlarut tinggi, maka kadar gula akan tinggi pula. Total padatan terlarut akan sebanding dengan kadar gula yang terkandung pada buah. Semakin tinggi kadar gula, maka total padatan terlarut akan semakin meningkat. Kandungan gula dapat diamati pada selang panjang gelombang 800-1050 nm (Bellon), 800-1700 nm (R. Lu.2001 di dalam Sigit Ariatmoko, 2005). Vitamin C Vitamin C merupakan senyawa turunan karbohidrat. Vitamin C mengandung –
Gambar 4. Asam Askorbat senyawa asam askorbat (C6H8O6) yang merupakan suatu nutrisi esensial untuk proses metabolisme. Struktur kimia asam askorbat ditunjukkan oleh gambar 4. Struktur kristalnya memiliki titik leleh 190192 oC. Senyawa ini dikenal sebagai antioksidan alami (Sediaoetama, 1987; Boschman dan Wells, 1990). Bahan makanan yang menjadi sumber vitamin C adalah buah-buahan segar seperti stroberi, jambu biji, cabe hijau, jeruk, berbagai macam sayuran segar dan bawang merah. Vitamin C mudah larut dalam air dan rusak oleh oksidasi, panas, dan alkali. Penggerusan secara berlebihan sebaiknya dihindarkan agar vitamin ini tidak banyak hilang (Muhtadi et al., 1993 di dalam Veronika, 2001). Buah buahan cenderung memiliki kadar vitamin C yang rendah saat belum matang. Seiring dengan proses kematangan, vitamin C akan semakin meningkat. BAHAN DAN METODE Waktu dan Tempat Penelitian Penelitian dilaksanakan dari bulan September 2007- Maret 2008 di perkebunan stroberi Cisarua, Laboratorium Biofisika Departemen Fisika, Laboratorium Kimia Analitik, Departemen Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor (IPB).
6
Bahan dan Alat Bahan Penelitian ini menggunakan bahan berupa buah stroberi dengan variasi tingkat kematangan atau umur (Lampiran 10). Buah ini dipetik dari perkebunan stroberi di Cisarua dikarenakan suhu yang kurang sesuai jika menanam sendiri di daerah Darmaga. Suhu di perkebunan stroberi mencapai 25oC dan kelembabannya mencapai 85%. Selain itu digunakan bahan lainnya berupa pH buffer 4 dan 7 untuk kalibrasi pH meter, aquades, amilum, KI, KIO3, larutan Na2S2O3, iodin 0,0041 N untuk uji vitamin C. Alat Alat yang digunakan pada penelitian ini terdiri dari spektrometer fiber optik USB 2000 (gambar 5) untuk mengukur nilai reflektans buah stroberi sesuai tingkat kematangannya, komputer (PC), sumber cahaya tungsten halogen LS-1 (gambar 6), oven untuk mengukur TPT dan kadar air, pH meter, neraca analitik, gelas ukur, gelas piala, pipet tetes, saringan, buret, pisau. Metode Penelitian Pengambilan sampel stroberi dilakukan dua kali. Berdasarkan percobaan pendahuluan, stroberi mampu bertahan selama 20 hari saat cuaca cerah dan sinar matahari cukup. Pengambilan sampel pertama dilakukan berdasarkan variabel umur. Sampel ini dilakukan uji fisik berupa
Gambar 5. Spektrometer Fiber Optik USB2000
Gambar 6. Sumber Cahaya LS-1 Tungsten Halogen kadar air dan uji kimia berupa pengukuran pH dan vitamin C. Pengambilan sampel ini tidak dilakukan 1 minggu sekali dikarenakan pada awal pertumbuhan, perkembangan stroberi dari warna dan bobot tidak terlihat perubahan yang signifikan. Sampel diambil saat stroberi berumur 11 hari, 13 hari, 15 hari, 20 hari, 21 hari, 22 hari, dan 23 hari. Pengambilan sampel kedua dilakukan berdasarkan pengelompokkan kesamaan warna kulit buah tanpa diketahui umurnya. Hal ini disebabkan kesulitan mendapatkan stroberi dengan umur tertentu dalam jumlah yang banyak. Pengambilan sampel kedua ini digunakan untuk menguji total padatan terlarut yang terkandung dalam stroberi. Pengambilan sampel dilakukan pada saat bersamaan agar setting alat sama untuk semua sampel stroberi. Setelah itu dilakukan pengambilan data berupa uji spektroskopi reflektans serta karakterisasi fisik dan kimianya. Proses selengkapnya dapat dilihat pada diagram alir penelitian di Lampiran 1. Pengukuran Spektra Reflektansi Set up pengukuran reflektans diatur seperti pada Gambar 7. Gambar 8 menunjukkan ujung fiber optik yang berhadapan dengan sampel diletakkan pada probe holder 90o. Jarak antara ujung fiber optik setelah diletakkan pada holder dengan permukaan probe holder yang akan menyentuh sampel, harus dijaga konstan selama pengukuran. Jarak ini tidak boleh nol karena tidak akan ada refleksi yang bisa ditangkap oleh bundel fiber optik. Sebelum melakukan pengukuran pada sampel, terlebih dulu dilakukan pengukuran referensi (tanpa sampel) dan sampel gelap untuk memperbaiki respon variabel instrumen. Sampel buah stroberi yang telah dipetik diuji reflektansi menggunakan spektrometer USB 2000. Sinar polikromatik yang berasal dari
7
sumber cahaya dikirim oleh fiber optik melalui kaki probe refleksi menuju sampel stroberi. Probe refleksi holder yang digunakan membentuk sudut 90o terhadap permukaan. Output dari probe refleksi membawa cahaya melalui fiber optik dari sampel ke spektrometer yang tersusun dari SMA connector, slit (celah), filter, cermin kolimasi, grating (kisi), cermin pemfokus, L2 detector collection lens, CCD detector (UV atau Vis). Proses penjalaran cahaya didalam spektrometer dapat dilihat di Lampiran 9. Detektor akan menangkap intensitas reflektansi pada kisaran panjang gelombang 200 – 1100 nm. Sejumlah cahaya dari fiber optik akan diubah menjadi data digital. Data digital tersebut akan diolah di komputer menggunakan software yang telah diinstal (OOIBase 32). Software tersebut akan membandingkan hasil dari sampel dengan hasil pengukuran referensi dan dapat menghasilkan data spektrum intensitas reflektans terhadap panjang gelombang sesuai dengan persamaan 6. Data yang diperoleh dari software ini berupa data panjang gelombang dan intensitas reflektans. Beberapa data dapat dilihat pada Lampiran 12. Data tersebut kemudian diolah dalam program Microsoft Office Excel 2003 sehingga dihasilkan spektra reflektans terhadap panjang gelombang seperti pada Gambar 9. Data yang diperoleh tidak bisa dimuat secara keseluruhan dikarenakan jumlahnya yang sangat banyak. Spektrometer USB 2000 memiliki resolusi spektra sebesar 0.3 nm. S − Dλ %R = λ x 100 %....( 7 ) Rλ − Dλ Sλ adalah intensitas sampel saat panjang gelombang λ. Dλ adalah intensitas gelap saat panjang gelombang λ. Rλ adalah intensitas referensi saat panjang gelombang λ (Ocean Optics). spektrometer Sumber cahaya PC
Fiber optik probe Probe holder Gambar 7. Susunan Alat Pengukuran Spektroskopi Reflektansi Stroberi
Sinar
(a)
(b)
(c) Gambar 8. (a). Ujung fiber optik diletakkan pada probe holder 90o. (b) penampang bawah bundel fiber optik. (c) penampang samping fiber optik
Karakterisasi Fisikokimia Setelah dilakukan uji reflektansi, sampel dikarakterisasi sifat fisik berupa pengukuran total padatan terlarut (TPT) dan kadar air serta karakterisasi sifat kimia berupa pengukuran pH dan uji vitamin C buah stroberi. Stroberi yang akan dikarakterisasi terlebih dahulu dihancurkan kemudian disaring dan diambil sari (filtratnya). Total Padatan terlarut ( TPT ) Pengukuran total padatan terlarut dilakukan dengan metode oven. Sampel stroberi yang telah digerus dilarutkan dalam aquades dengan konsentrasi yang sama. Larutan tersebut disaring sehingga diperoleh filtratnya. Filtrat tersebut dibiarkan beberapa jam agar semakin banyak zat yang terlarut. Kemudian filtrat tersebut ditempatkan dalam cawan porselen yang bobot kosongnya telah diketahui secara pasti. Kemudian sampel
8
mulai diuapkan dalam oven dengan suhu 105oC. Pertambahan bobot cawan setelah pengeringan merupakan padatan total yang terdapat dalam contoh air. Skema penetapan kadar air dapat dilihat di Lampiran 11. Padatan total ( mg/g ) =
( A − B ) x 1000 mg contoh
.......... .......... ..(8)
A = bobot cawan + contoh B = bobot cawan kosong Kadar air Pengukuran kadar air dilakukan dengan metode oven. Metode ini digunakan untuk mengukur kadar air pada buah yang diamati dengan basis basah. Sampel yang telah tersedia ditimbang sebelum dikeringkan. Sampel yang telah ditimbang lalu dimasukkan kedalam botol timbang yang telah dikeringkan terlebih dahulu pada temperatur 105oC selama 30 menit. Setelah botol dipanaskan, kemudian didinginkan didalam eksikator lalu ditimbang. Sampel yang telah dimasukkan kedalam botol timbang dikeringkan pada suhu 110oC hingga kering atau bebas air yang ditandai dengan bobot bahan tetap setelah pemanasan (b). Perhitungan kadar air menggunakan hubungan :
a −b a
x100% .................................(9)
a = bobot bahan sebelum dikeringkan b = bobot bahan setelah dikeringkan Tingkat keasaman (pH) Tingkat keasaman (pH) sampel dapat diukur menggunakan alat pH meter TOAHM 20S. Sebelum memulai pengukuran, alat ini harus dikalibrasi terlebih dahulu menggunakan pH buffer 4 dan 7. Nilai yang terbaca harus sesuai dengan nilai pH kalibrasi. Setelah proses kalibrasi dilakukan, elektroda dicuci menggunakan aquades. Setelah pH meter dikalibrasi, maka dimulailah pengukuran larutan contoh. Kadar vitamin C Metode yang digunakan untuk penentuan vitamin C adalah menggunakan teknik iodometri langsung. Teknik ini dilakukan dengan melakukan titrasi sampel dengan I2 secara langsung. Metode ini memanfaatkan
sifat vitamin C yang dapat dioksidasi oleh I2 dengan reaksi sebagai berikut : HC6H7O6 + I2 2HI + C6H6O6 Pengukuran ini dimulai dengan menimbang sampel dan dihaluskan dalam mortar. Kemudian ditambah aquades dan dipindahkan secara kuantitatif kedalam erlenmeyer. Larutan iodin yang dipakai harus dikalibrasi terlebih dulu menggunakan larutan natrium tiosulfat (Na2S2O3). Larutan ini juga perlu dikalibrasi menggunakan larutan baku primer KIO3 yang telah ditambah 10 ml HCl dan KI. Larutan contoh yang akan di uji kadar vitamin C dititrasi menggunakan iodin 0.0041 N. Proses ini dilakukan secara triplo. HASIL DAN PEMBAHASAN Analisa Spektrum Intensitas Reflektans Reflektans Cahaya Tampak dan Pergeseran Panjang gelombang. Pengamatan proses pematangan buah stroberi dilakukan selama 23 hari. Berdasarkan hasil percobaan pendahuluan, stroberi mengalami perubahan warna yang signifikan pada selang umur seperti yang terdapat pada Gambar 9. Gambar 9 menunjukkan perubahan intensitas reflektans pada selang panjang gelombang 400-990 nm terhadap umur petik stroberi. Hampir semua buah memiliki reflektansi yang rendah pada daerah ultraviolet dikarenakan penyerapan energi radiasi oleh pigmen. Hal ini menyebabkan berkurangnya intensitas reflektans di daerah UV. Begitu juga di daerah infra merah dekat yang banyak didominasi oleh serapan air, sehingga mengurangi nilai intensitas reflektans yang terbaca (NN Mohsenin, 1984). Selang panjang gelombang 400-780 nm diambil untuk mengetahui perubahan spektra reflektansi stroberi pada kisaran cahaya tampak akibat adanya pigmen. Proses perubahan warna dari hijau menuju merah menunjukkan bahwa kandungan klorofil dan daya serap cahaya menurun seiring dengan semakin meningkatnya umur buah. Buah-buahan atau sayur-sayuran yang mengalami pengurangan kandungan klorofil akan berubah warna, kenaikan kandungan pigmen karotenoid menyebabkan perubahan warna dari hijau menjadi kuning, merah muda (orange) atau merah.
9
Intensitas Reflektans (%)
30
umur hari umur hari umur hari umur hari umur hari umur hari umur hari
25 20 15 10 5 0
23 22 21 20 15 13 11
400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950
wavelength ( nm) Gambar 9. Perubahan Spektra Buah Stroberi Terhadap Umur Petik Sedangkan pigmen antosianin menyebabkan perubahan warna dari merah menjadi ungu. Berdasarkan hasil penelitian Kumar dan Silva’s (1973) mengenai proses fisik akibat interaksi cahaya dengan bahan biologi (daun kacang kedelai), diperoleh bahwa 96% berkas sinar berhasil memasuki daun. Daun yang mengandung klorofil akan menyerap sinar biru atau merah saat berkas sinar polikromatik melewati kloroplas. Sinar yang bisa lewat hanya pada daerah NIR dan berkas sinar hijau melalui proses transmisi dan refleksi. Kemudian dapat ditangkap oleh mata pengamat. Kurva perubahan spektra stroberi menunjukkan bahwa stroberi yang berumur lebih muda cenderung menyerap rentang panjang gelombang 610-750 nm dan memantulkan warna hijau. Pergeseran puncak dominan (peak) refleksi terjadi mulai dari panjang gelombang 572 nm menuju 650 nm selama proses pematangan. Hal itu terlihat pada Gambar 9 dan 10. Stroberi berumur 11 hari memiliki puncak refleksi hijau pada panjang gelombang 572 nm. Semakin tua, pergeseran panjang gelombang bergerak menuju 650 nm yang mengindikasikan bahwa buah stroberi berwarna merah. Perubahan terbesar sangat jelas terjadi dalam zone penyerapan klorofil (660 nm). Jika umur buah semakin meningkat, maka puncak absorpsi pada 660 nm akan semakin kecil yang mengindikasikan bahwa kandungan klorofil semakin berkurang.
Reflektans relatif pada panjang gelombang serapan klorofil akan meningkat seiring dengan makin bertambahnya umur. Hal tersebut terlihat pada rentang panjang gelombang merah pada umur 11 hari sampai 20 hari. Sedangkan pada umur diatas 20 hari terjadi penurunan intensitas reflektans. Hal tersebut mungkin terjadi karena adanya memar pada buah stroberi. Penurunan intensitas pada buah yang memar akan terlihat pada panjang gelombang serapan klorofil, gula dan air (Masateru Nagata et al.). Menurut Wooley (1971) di dalam Mohsenin NN (1984), saat air menggantikan udara dalam ruang intraselular pada jaringan tanaman, maka reflektansi di daerah NIR akan turun. Sedangkan Ingle dan Hyde (1968), menemukan bahwa memar (bruise) akan menimbulkan reflektansi yang rendah pada panjang gelombang 600 nm. Hal ini berhubungan dengan fakta bahwa jaringan stroberi yang memar akibat adanya tekanan menyebabkan air masuk ke jaringan intraselular buah. Akibatnya, intensitas reflektansi pada buah yang memar akan turun. Buah stroberi mudah sekali mengalami kerusakan jika mengalami gesekan, oleh karena itu proses pemetikan hingga proses pengukuran harus dilakukan dengan sangat hati-hati agar tidak merusak kulit buah. Selain itu, perbedaan kandungan material
10
organik menjadi salah satu penyebab turunnya intensitas reflektans buah stroberi. Apabila panjang gelombang dominan refleksi yang menandakan intensitas maksimum lokal diplotkan terhadap nilai puncak sebagai fungsi periode pematangan (Gambar 10), diperoleh suatu grafik yang mencirikan tahap awal dari proses pematangan. Gambar 10 menunjukkan bahwa semakin tua umur stroberi, maka akan terjadi pergeseran panjang gelombang puncak refleksi dari 572 nm menuju 650 nm. Pergeseran panjang gelombang tersebut terjadi karena adanya perubahan warna buah stroberi dari hijau menuju merah. Hal ini menyebabkan bergesernya puncak pantulan dari panjang gelombang hijau (492-577 nm) menuju panjang gelombang merah (622-780 nm). Tabel 2. Pergeseran Panjang Gelombang Dominan Refleksi Stroberi Pada Umur Tertentu Umur (hari) 11 13 15 20 21 22 23
Panjang gelombang puncak maksimum lokal refleksi (nm) 572 584 601 615 621 624 650
Panjang Gelombang Dominan (nm)
660 650 640 630 620 610 600 590 580 570 560
5
10
15
20
25
Waktu (hari)
Gambar 10. Hubungan Pergeseran Panjang Gelombang Dominan Refleksi Terhadap Umur. Analisa Turunan Spektrum Reflektans Spektrum turunan pertama mengindikasikan laju perubahan intensitas reflektans (%) terhadap panjang gelombang (dR(λ)/dλ). Turunan pertama juga menunjukkan kemiringan kurva reflektans
pada panjang gelombang (λ). Turunan pertama diperoleh dari selisih nilai reflektans terhadap selisih panjang gelombangnya (Han and Rundquist 1994, Tsai and Philpot 1998 di dalam Luoheng Han, 2005). Interval panjang gelombang yang digunakan konstan sebesar 0.37 nm. Analisis turunan dapat menghubungkan bentuk pola reflektans terhadap konsentrasi klorofil (Luoheng Han, 2005). Oleh karena itu, analisis ini juga berhubungan dengan tingkat kematangan buah. Semakin matang buah, maka kandungan klorofil akan semakin berkurang. Perubahan spektra buah stroberi terhadap umur petik koefisien korelasi antara intensitas reflektans dan umur buah kecil pada daerah cahaya tampak dikarenakan tidak ada pola teratur antara intensitas reflektans (%) terhadap umur buah. Hal tersebut dikarenakan adanya faktor lingkungan seperti kondisi buah yang berbeda, kulit stroberi yang mudah rusak dan memar. Oleh karena itu, digunakan turunan pertama untuk melihat korelasi antara turunan pertama intensitas reflektans terhadap umur buah seperti pada Gambar 11. Berdasarkan penelitian Luoheng Han (2005), turunan pertama memiliki koefisien korelasi yang lebih besar terhadap kandungan klorofil dibandingkan koefisien korelasi antara intensitas reflektans terhadap kandungan klorofil. Begitu juga jika turunan pertama dihubungkan dengan umur buah. Hasil spektra turunan pertama stroberi pada Gambar 11 menunjukkan adanya pola teratur pada panjang gelombang 490 nm, 527 nm, 642 nm, 720 nm. Menurut M.N Merzlyak (2002), Kandungan pigmen dapat diperoleh dari amplitudo dan posisi puncak di turunan pertama dari spektrum reflektansi antara 685 nm dan 706 nm. Namun, posisi spektra tersebut dapat berubah sesuai dengan konsentrasi klorofil. Jadi, korelasi yang kuat antara turunan pertama dengan umur buah terjadi pada panjang gelombang 720 nm. Turunan pertama pada 720 nm ditunjukkan oleh Gambar 12 dan menghasilkan korelasi negatif tertinggi terhadap umur buah ( R2 = 0.9814). Nilai turunan pertama pada panjang gelombang 720 nm menurun dengan semakin bertambahnya umur stroberi. Hal ini mengindikasikan bahwa buah stroberi yang berumur paling muda memiliki kandungan klorofil terbesar. Seiring dengan bertambahnya umur, maka kandungan klorofil akan berkurang.
11
0.26
0.18 0.14
93 2
92
R = 0.7088
91 90 89
0.1
88
0.06
87
0.02 -0.02400 -0.06
10 500
600
700
800
U m u r (h a ri)
Gambar 11. Spektra Turunan Pertama Intensitas Reflektans (%) pada Berbagai Umur
25 23 21 19 17 15 13 11 9 7 5
2
R = 0.9814
0
0.05
0.1
0.15
14
16
18
20
22
24
Umur buah ( hari)
Panjang Gelombang (nm)
-0.1
12
900
0.2
Turunan Pertama Reflektansi
Gambar 12. Hubungan Turunan Pertama Intensitas Reflektans Terhadap Umur pada Panjang Gelombang 720 nm Kajian Sifat Fisikokimia Kadar Air Kadar air stroberi dihitung menggunakan metode oven dengan basis basah. Hasil kurva kadar air (%) terhadap umur pada Gambar 13 menunjukkan bahwa kadar air memiliki hubungan positif terhadap umur buah dan diperoleh korelasi linier R2 sebesar 0.7088. Hal ini mengindikasikan bahwa semakin bertambah umur, kadar air stroberi semakin meningkat. Kadar air stroberi bervariasi mulai dari 88%- 93%, nilai ini cenderung meningkat seiring dengan makin meningkatnya umur buah. Hasil uji kadar air menunjukkan bahwa buah stroberi memiliki kadar air yang cukup tinggi. Kadar air pada bahan alam memiliki nilai yang bervariasi, dari 3% hingga mencapai diatas 90% (Analisis pangan TPG 301).
Gambar 13. Hubungan Kadar Air (%) Buah Stroberi Terhadap Umur. Kadar air yang rendah banyak terdapat pada kacang-kacangan, sedangkan kadar air yang tinggi terkandung pada buah-buahan dan sayuran. Selain itu, curah hujan yang cukup tinggi selama proses pertumbuhan stroberi ikut mempengaruhi kadar air buah stroberi. Kadar air pada suatu bahan alam sangat menentukan mutu organoleptiknya terutama rasa dan keempukannya. Semakin banyak kadar air, rasa dan keempukannya akan meningkat. Vitamin C Penentuan kadar vitamin C dilakukan dengan metode iodometri langsung. Kandungannya diukur dalam % berat asam askorbat dalam 100 ml pelarut. Setelah dilakukan uji vitamin C, maka diperoleh kandungan vitamin C seperti pada Gambar 14. Secara umum, kadar vitamin C selama proses pematangan cenderung naik. Kenaikan yang signifikan terjadi saat stroberi berumur diatas 20 hari. Hal ini mengindikasikan bahwa sintesa asam askorbat semakin meningkat apabila umur buah semakin tua. Oleh karena itu, kadar vitamin C (%b/v) dapat mengindikasikan proses kematangan buah. % Vitamin c (g/100 ml)
T u ru n a n p e rta m a
0.22
94
Kadar Air (%)
Umur 23 hari Umur 22 hari Umur 21 hari Umur 20 hari Umur 15 hari Umur 13 hari Umur 11 hari
0.3
0.015 0.013 0.011 0.009 0.007 0.005 0.003 0.001 -0.001
11
13
15
20
21
22
23
Umur Buah (hari)
Gambar 14. Hubungan Vitamin C stroberi Terhadap Umur.
12
TPT 4 3.5 3
pH
TPT (mg/g)
4.5
4.5 4 3.5 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0
2.5 2 1.5 1 0.5 0 11
1
2
3
4
Nomor Kematangan
Gambar 15. Hubungan TPT Stroberi Terhadap Tingkat Kematangan. Nilai total padatan terlarut (TPT) selama proses pematangan buah menunjukkan hasil yang meningkat. Semakin tua umur stroberi, maka semakin besar nilai TPT stroberi. Gambar 15 menunjukkan nilai TPT pada buah yang tingkat kematangannya berbeda. Tingkat kematangan buah dikelompokkan berdasarkan kesamaan warna, bukan berdasarkan umur. Gambar sampel stroberi dapat dilihat pada Lampiran 10. Nomor 1 menunjukkan warna kulit stroberi berwarna hijau, nomor 2 menunjukkan warna kulit stroberi berwarna hijau keputihan, nomor 3 menunjukkan warna kulit stroberi berwarna putih kekuningan, sedangkan nomor 4 menunjukkan warna kulit stroberi berwarna merah. Nilai TPT yang tinggi menunjukkan bahwa kandungan sukrosa stroberi tinggi pula. Kadar gula yang semakin tinggi seiring bertambahnya umur dikarenakan adanya proses pemecahan karbohidrat menjadi glukosa dan sukrosa. pH (Tingkat Keasaman) Nilai pH menunjukkan derajat keasaman suatu bahan. Nilai pH yang tinggi (>7) mengindikasikan bahwa bahan tersebut mengalami penurunan kandungan ion hidrogen. Hal tersebut menyebabkan bahan bersifat basa, begitu juga sebaliknya. Buah yang lebih muda cenderung lebih asam, hal ini disebabkan oleh sedikitnya kadar gula dalam buah. Seiring dengan meningkatnya umur buah, maka kadar gula atau kemanisan buah akan meningkat sehingga menyebabkan tingkat keasaman buah berkurang. Gambar 16 menunjukkan bahwa tingkat keasaman buah stroberi mengalami kenaikan dari umur 11 hari hingga umur 20 (nilai pH semakin rendah). Tingkat keasaman stroberi yang berumur 21 hari
13
15
20
21
22
23
Umur Buah ( hari)
Gambar 16. Nilai pH Buah Stroberi Selama Pematangan. sampai 23 hari mengalami penurunan (nilai pH makin besar), meskipun kurang signifikan. Hal tersebut disebabkan oleh bertambahnya kadar gula dalam stroberi. Kondisi lingkungan dan faktor eksternal lainnya dapat mempengaruhi kondisi pH buah. Nilai rasa asam tidak hanya diindikasikan oleh pH saja, tetapi ditentukan juga oleh asam organik yang terkandung didalam buah, diantaranya asam askorbat. Korelasi Sifat Optik Buah dengan Sifat Fisikokimia Korelasi Intensitas Reflektans Terhadap Kadar Air Secara umum, semakin matang buah stroberi maka akan semakin banyak mengandung air sehingga daya absorpsi buah matang lebih tinggi dibandingkan buah mentah. Hal ini menyebabkan intensitas reflektansi akan menurun seiring dengan meningkatnya kadar air buah stroberi. Selain itu, turunnya intensitas reflektans disebabkan juga oleh meningkatnya keempukan buah dan kadar gula pada buah. Spektra pada daerah NIR dapat memberikan informasi mengenai kandungan air dalam suatu bahan termasuk buah stroberi. Panjang gelombang serapan air murni berada pada panjang gelombang 958 nm, 1153 nm, dan 1460 nm. Spektrometer yang digunakan hanya bisa membaca dengan baik intensitas reflektans hingga panjang gelombang 990 nm. Berdasarkan penelitian pada sifat optik buah tomat, maka dilakukan pengamatan kadar air pada rentang panjang gelombang 950970 nm. Oleh karena itu, dilakukan uji hubungan kadar air (%) terhadap intensitas reflektans dalam rentang tersebut. Nilai kadar air menunjukkan hubungan linier negatif terhadap intensitas reflektans (%) pada panjang gelombang 970 nm yang
13
20
2
R = 0.9764
15 10 5 0 87
88
89
90
91
92
93
94
Kadar air (% )
Gambar 17. Hubungan Intensitas Reflektans (%) Terhadap Kadar Air (%) pada Panjang Gelombang 970 nm Korelasi Intensitas Reflektans Terhadap Total Padatan Terlarut Total padatan terlarut yang tinggi mengindikasikan bahwa kandungan gula pada bahan juga tinggi. Menurut Bellon, kandungan gula dapat diamati pada panjang gelombang 800-1050 nm, 800-1700 nm. Pada spektra reflektans buah stroberi terlihat ada beberapa puncak refleksi dan puncak serapan. Oleh karena itu diindikasikan adanya serapan oleh materi yang terkandung dalam buah stroberi. Lampiran 7 menunjukkan hubungan antara intensitas reflektans terhadap umur buah pada panjang gelombang 580 nm, nilai R2 yang diperoleh hanya sebesar 0,285 sedangkan hubungan intensitas reflektans terhadap TPT ( Gambar 19) mempunyai nilai R2 sebesar 0.6718. Nilai R2 yang rendah mengindikasikan bahwa serapan gula tidak berkorelasi linier dengan intensitas reflektans pada panjang gelombang 580 nm. Hal yang sama terjadi pada puncak serapan 660 nm. Lampiran 7 menunjukkan hubungan antara intensitas reflektans terhadap umur buah pada panjang gelombang 660 nm, nilai R2 yang diperoleh sebesar 0,0014 sedangkan hubungan intensitas reflektans terhadap TPT mempunyai nilai R2 sebesar 0.0505. Nilai R2
Intensitas Reflektansi (%)
Intensitas Reflektansi (%)
25
yang rendah mengindikasikan bahwa serapan gula tidak berkorelasi dengan intensitas reflektans pada panjang gelombang 660 nm. Gambar 18 dan 19 menunjukkan hubungan antara intensitas reflektans terhadap umur buah pada panjang gelombang 850 nm, nilai R2 yang diperoleh sebesar 0,7196, sedangkan hubungan intensitas reflektans terhadap TPT mempunyai nilai R2 sebesar 0.8772. Nilai R2 yang tinggi dapat diperkirakan bahwa serapan gula berkorelasi linier kuat dengan panjang gelombang 850 nm. Hubungan antara Total padatan terlarut (TPT) dengan umur buah memiliki hubungan x1 = 3.281439x2 + 15.11672. Variabel umur ditunjukkan oleh x1, sedangkan x2 merupakan kandungan TPT buah stroberi. Persamaan tersebut menunjukkan bahwa umur buah mempunyai hubungan linier positif dengan TPT. Intensitas reflektans pada daerah ini semakin menurun seiring dengan bertambahnya umur, hal ini disebabkan oleh semakin tingginya kadar gula dan keempukan buah stroberi.
30 25 20 15
2
R = 0.7196
10 5 0 0
5
10 15 Umur (hari)
20
25
Gambar 18. Hubungan Intensitas Reflektansi (%) Terhadap Umur pada Panjang Gelombang 850 nm Intensitas Reflektans (%)
merupakan daerah panjang gelombang NIR. Nilai R2 terbesar diperoleh pada panjang gelombang 970 nm. Sehingga dapat diperkirakan panjang gelombang 970 nm merupakan panjang gelombang serapan air yang terkandung dalam stroberi. Kadar air stroberi ditentukan menggunakan metode oven dengan basis basah. Hubungan antara kadar air (%) yang diukur menggunakan metode oven dengan spektra reflektans relatif buah stroberi diperlihatkan pada Gambar 17.
18 16 14 12 10 8 6 4 2 0
2
R = 0.8772
0
1
2
3
4
5
TPT
Gambar 19. Hubungan Intensitas reflektansi (%) Terhadap TPT pada Panjang Gelombang 850 KESIMPULAN DAN SARAN
14
KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Proses kematangan buah stroberi ditandai dengan makin menurunnya puncak serapan pada serapan panjang gelombang 660 nm. Terjadi pergeseran panjang gelombang pada selang panjang gelombang 572-650 nm. Semakin bertambah umur, maka puncak reflektans dominan stroberi akan bergeser ke panjang gelombang lebih besar. Pengamatan kadar air dilakukan pada daerah NIR, intensitas reflektans terhadap kadar air menunjukkan terjadinya serapan pada panjang gelombang 970 nm dengan nilai R2 = 0.9764. Sehingga diperkirakan serapan oleh air berkorelasi linier kuat dengan kadar air pada panjang gelombang 970 nm. Total TPT meningkat dengan semakin bertambahnya umur. Kurva intensitas reflektansi terhadap TPT memiliki nilai R2= 0.8772 pada panjang gelombang NIR 850 nm. Jadi diperkirakan serapan oleh gula berkorelasi kuat dengan panjang gelombang 850 nm Tingkat keasaman buah pada umumnya akan berkurang dengan semakin bertambahnya umur. Nilai pH tidak sejalan dengan peningkatan umur stroberi. Kadar vitamin C buah stroberi akan meningkat seiring dengan meningkatnya umur buah. Saran Proses pemetikan buah stroberi sampai proses pengukuran harus dilakukan dengan hati-hati. Hal ini disebabkan oleh mudah rusaknya permukaan kulit buah stroberi. Penelitian selanjutnya dapat memperbanyak jumlah sampel, perlakuan pemupukan yang seragam dan pengambilan citra dilakukan saat buah masih di pohon. DAFTAR PUSTAKA Ariatmoko, Sigit. 2005. Uji Karakteristik Optik Buah Tomat Spektroskopi VisNIR. Skripsi. Departemen Fisika. Institut Pertanian Bogor. Anonim. 2000. Sistim Informasi Manajemen Pembangunan di Perdesaan. BAPPENAS. Jakarta. Februari 2000, editor: Kemal Prihatman Ashari, Sumeru. 1995. Hortikultura Aspek Budidaya. UI Press. Jakarta.
Christianti, Isti. 1992. Pengaruh Penyimpanan Beberapa Varietas Jambu Biji (Psidium guajava) Dengan Teknik “Modified Atmosphere Storage”. Skripsi. Jurusan Teknologi Pangan dan Gizi. Institut Pertanian Bogor. Clark, R.N. 1995. Reflectance Spectra. AGU Handbook of Physical Constants: 178188. Dewi, Diyah Utami. 2004. Karakteristik Fisik dan pH cocktail Buah Pepaya Bangkok dengan Lama Penyimpanan Yang Berbeda Pada Suhu Ruang pendingin. Skripsi. Departemen Fisika. Institut Pertanian Bogor. Han, Luoheng. 2005. Estimating chlorophyll-a concentration using firstderivative spectra in coastal water. Vol. 26. No.23. 5235–5244. Harjadi, W. Ilmu Kimia Analitik dasar. 1990. Jakarta: PT Gramedia. Maddu, Akhiruddin. 2007. Pedoman Praktikum Eksperimen Fisika II. Departemen Fisika. Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam. Institut Pertanian Bogor. Maryanto, Ahmad. 2003. Studi pengaruh Kandungan Air Daun Teh Pada Reflektansi Di Daerah 600- 1200 nm. Tesis. Program studi Optoelektronika dan Aplikasi Laser. Universitas Indonesia. Jakarta. Merzlyak, M.N. et al. 2003. Application of Reflectance Spectroscopy for Analysis of Higher Plant Pigments. Vol. 50, No. 5, Hal 704–710. Mohsenin, NN. 1984. Electromagnetic Radiation Properties of Food And Agricultural Product. New York: Gordon And Breach Science Publisher. Munir, Rinaldi. 2003. Metode Numerik. Informatika Bandung. Nur, M Anwar dan Hendra Adijuwana Teknik Spektroskopi Dalam Analisis Biologis. 1989. Depdikbud. Dirjen Dikti. Pusat antar Universitas Hayat. Institut Pertanian Bogor. Octavia, Leny. 2003. Uji Antibakteri, Penentuan Kadar Vitamin C dan gula Total Pada Buah Sirsak (Annona muricata Linn). Skripsi. Departemen Kimia. Institut Pertanian Bogor. Saprudin, Deden, dkk. Penuntun Praktikum Kimia Analitik. 2006. Departemen Kimia. Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam. Institut Pertanian Bogor. Sulastri, Eneng Jajah. 2006. Kajian Sifat
15
Listrik dan Fisik Daging ayam Boiler Selama Proses Penyimpanan dan Pemanasan. Skripsi. Departemen Fisika. Institut Pertanian Bogor. Susilawati, Eka Norma. 2006. Kajian Sifat Listrik dan Fisik Berbagai Jenis Buah Jeruk Pada tingkat Ketuaannya. Skripsi. Departemen Fisika. Institut Pertanian Bogor. Veronika. 2001. Kadar Vitamin C, Gula Pereduksi, Gula Total dan Aktivitas Anti Bakteri Tiga Varietas Jambu Biji. Skripsi. Departemen Kimia. Institut Pertanian Bogor.
16
Lampiran 1. Diagram Alir Penelitian Studi pustaka
Penyusunan proposal Persiapan alat dan pengamatan terhadap pertumbuhan buah stroberi
Percobaan Pendahuluan Buah stroberi dengan umur tertentu
Uji spektra reflektans dengan menggunakan spektrofotometer USB 2000
Karakterisasi fisik TPTdan kadar air
Karakterisasi kimia pH dan vitamin C
Pengolahan data dan analisis
Penyusunan skripsi
Seminar/ sidang
17
Lampiran 2. Data Turunan Pertama Intensitas Reflektansi Terhadap Umur pada Panjang Gelombang 720 nm Turunan Pertama Reflektans Umur (hari) 0.0123 23 0.010918 22 0.037747 21 0.06475 20 0.131463 15 0.148581 13 0.169656 11 Lampiran 3. Data pH Buah Stroberi Terhadap Umur. umur (hari) pH 11 4.26 13 3.85 15 3.28 20 2.97 21 2.92 22 3.02 23 3.1 Lampiran 4. Data TPT buah Stroberi terhadap Variasi Tingkat Kematangan Variasi tingkat kematangan Warna kulit TPT (mg/g) 1 Hijau 1.3 hijau keputihan 2 2 putih 3 kekuningan 2.9 4 merah 3.91
18
Lampiran 5. Data Sampel Pengukuran Kadar Air Umur 23 hari 22 hari 21 hari 20 hari 15 hari 13 hari 11 hari
Berat wadah (gram) 0.0785 0.0879 0.0907 0.0745 0.0849 0.078 0.0921
Berat sampel awal ( gram) 0.2369 0.1152 0.125 0.0784 0.0589 0.0392 0.0387
Berat wadah+sampel setelah dipanaskan( gram) 0.0996 0.0962 0.1009 0.0799 0.0917 0.0827 0.0962
Berat sampel akhir
kadar air (%)
0.0211 0.0083 0.0102 0.0054 0.0068 0.0047 0.0041
91.09328831 92.79513889 91.84 93.1122449 88.45500849 88.01020408 89.40568475
Lampiran 6. Data Sampel Pengukuran Kadar Vitamin C
Umur (Hari)
Bobot sampel untuk Vitamin C (gram)
V awal (mL)
V akhir (mL)
V I2 yang terpakai (mL)
V pelarut (aquades) (mL)
V pelarut (aquades) (L)
V I2 standarisasi (mL)
V Tio standarisasi ( mL)
23 22 21 20 15 13 11
14.5 13.4336 4.7767 3.7634 2.7112 0.6656 0.6201
9.3 22.4 37.3 0.2 9.2 5.8 -
22.4 37.3 43.5 6.2 14.7 9.3 -
13.1 14.9 6.2 6 5.5 3.5 5.8
40 50 20 20 20 10 10
0.04 0.05 0.02 0.02 0.02 0.01 0.01
11.6 11.6 11.6 11.6 11.6 11.6 11.6
10 10 10 10 10 10 10
Lampiran 7. Data Sampel Pengukuran TPT
N Vitamin C
gram Vitamin C (dalam volum pelarut)
gram Vitamin C (dalam 100mL pelarut) ( % VIT C)
ppm vit C
0.001343 0.001222 0.001271 0.00123 0.001128 0.001435 0.002378
0.004726 0.005376 0.002237 0.002165 0.001984 0.001263 0.002093
0.011816 0.01344 0.005592 0.005412 0.004961 0.003157 0.005232
118.162 134.398 55.924 54.12 49.61 31.57 52.316
19
Nama
Warna kulit
Berat Wadah
1 2 3 4
Hijau hijau keputihan putih kekuningan merah
17.8 18.2 18.4411 20.42
Berat wadah+sampel akhir
Berat sampel awal 2.47 2.57 2.1674 2.76
17.8033 18.2052 18.4475 20.4308
18 16 14 12 10 8 6 4 2 0
Intensitas Reflektans (%)
Intensitas Reflektans (%)
Lampiran 8. Kurva Hubungan Intensitas Reflektans Terhadap Umur pada Beberapa Panjang Gelombang Tertentu
R2 = 0.285
0
5
10
15
20
25
10 8 6 2
R = 0.6718
4 2 0 0
1
2
R2 = 0.0014
0
5
10 Umur
15
4
5
Hubungan Intensitas Reflektans (%) Terhadap TPT pada Panjang Gelombang 580 nm Intensitas Reflektans (%)
Intensitas Reflektans (%)
Hubungan Intensitas Reflektans (%) Terhadap Umur pada Panjang Gelombang 580 nm 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0
3
TPT
Umur (hari)
20
25
Lampiran 9. Bahan dan Alat Penelitian Hubungan Intensitas Reflektans (%) Terhadap Umur pada Panjang Gelombang 660 nm
8 7 6 5 4 3 2 1 0
2
R = 0.0505
0
2
4
6
TPT
Hubungan Intensitas Reflektans (%) Terhadap TPT pada Panjang Gelombang 660 nm
berat sampel akhir 0.0033 0.0052 0.0064 0.0108
TPT 0.001336 0.0020233 0.0029528 0.003913
TPT dlm mg/gram 1.336032389 2.023346304 2.952846729 3.913043478
20
Uji Vitamin C Titrasi Iodometri Langsung
Sampel untuk pengukuran Vitamin C
Oven untuk pengukuran TPT
Set up pengukuran reflektans buah
Neraca analitik
Oven untuk pengukuran kadar air
Mortar dan cawan petri
21
Standar referensi spektrometer
pH meter
Probe fiber optik
Probe holder
Penjalaran cahaya pada spektrometer USB 2000
Proses penjalaran cahaya didalam spektrometer USB 2000: SMA Connector : memasukkan input dari fiber optic ke spektrometer Slit (celah) : celah yang dapat mengatur jumlah cahaya yang masuk ke spektrometer. Celah berbentuk persegi yang letaknya di belakang SMA connector. Filter : membatasi radiasi hingga panjang gelombang yang diinginkan. Cermin Kolimasi : memfokuskan dan mensejajarkan cahaya yang berasal dari celah masuk menuju kisi. Kisi : pendispersi sinar yang masuk dan memantulkan cahaya dari cermin kolimasi menuju cermin pemfokus. Cermin pemfokus : menerima cahaya yang dipantulkan dari kisi dan difokuskan menuju CCD detector atau L2 Detector Collection Lens L2 Detector Collection Lens CCD Detector : mengumpulkan cahya yang berasal dari cermin pemfokus lalu mengubah sinyal optik menjadi sinyal digital. Kemudian akan diolah oleh software di PC. Detektor ini sensitif pada daerah panjang gelombang 200-1100 nm.
22
Lampiran 10. Sampel Buah Stroberi dengan Variasi Umur dan Tingkat Kematangan
Umur 11 hari
Umur 21 hari
No. 1
Umur 13 hari
Umur 15 hari
Umur 22 hari
No. 2
Umur 20 hari
Umur 23 hari
No. 3
No. 4
23
Lampiran 11. Pengukuran pH, TPT, kadar air dan vitamin C.
Kalibrasi pH meter menggunakan pH buffer 4 dan 7
Pengukuran sampel dengan pH meter
Filtrat diuapkan didalam Oven/furnace 105oC sampai bobotnya konstan. Preparasi sampel Sampel yang telah digerus dilarutkan dalam aquades.
Total padatan terlarut ( mg/g ) = Larutan tersebut disaring sehingga diperoleh filtratnya
( A − B) x 1000 mg contoh
......................(7)
A = bobot cawan + contoh B = bobot cawan kosong
Penimbangan bobot awal buah menggunakan neraca analitik
Sampel stroberi dengan variasi umur
Oven/ furnace 105oC sampai bobotnya konstan Perhitungan kadar air menggunakan hubungan: a−b x100 % a
.......... .......... .......... ...( 8 )
a = bobot bahan sebelum dikeringkan b = bobot bahan setelah dikeringkan
24
Titrasi dengan iodin 0.0041 N 1. Proses standarisasi iodin:
2. Standarisasi Na2S2O3
Larutan Na2S2O3 dititrasi ke larutan dibawahnya hingga larutan tersebut tidak berwarna
Larutan I2 dititrasi ke Na2S2O3 sampai berubah warna menjadi biru
10 ml HCl +10 ml KI+ 25 ml KIO3
10 ml Na2S2O3 + indikator amilum
Hasil titrasi I2: 1. 12-23.5 = 11.5 ml 2. 23.5-35.2 = 11.7 Rata-rata = 11.6 ml
Hasil titrasi Na2S2O3 : 1. 32.00 ml Na2S2O3 ; KIO30.0064 gr 2. 21.4 ml Na2S2O3; 0.0043 KIO3 Normalitas (N) Na2S2O3:
6 .4 = 0 .0047 N 32 x 42 .8 4 .3 2. = 0 .0047 N 21 .4 x 42 .8
1.
Perhitungan Kadar Vitamin C: (V. N)I2 =(V. N)Vit C 13.1 ml. 0.0041 N=40 ml.N vit C N vitamin C = 13.43x10-4 N =
gram / BE V ( liter )
gram asam askorbat = 13 . 43 x10 − 4 x 88 x 0 . 04 gram = 47 . 2734 x10 − 4 ( 2 . 5 ) / 100 ml % b / v = 0 . 012 %
(V. N)I2 =(V. N)Na2S2O3 11.6 ml . N I2= 10 ml. 0.0047 N NI2 = 0.0041 N
25
Lampiran 12. Data reflektans hasil pengukuran dengan spektrometer. Panjang Gelombang Intensitas Reflektans (%) (nm) 11 hari 13 hari 15 hari 20 hari 21 hari 22 hari 23 hari 390.06 -1.612 2.364 2.153 4.933 1.88 0.847 4.926 390.43 -1.549 2.431 2.19 4.989 1.929 0.891 4.938 390.80 -1.487 2.498 2.227 5.043 1.982 0.932 4.952 391.17 -1.439 2.555 2.255 5.092 2.015 0.962 4.954 391.54 -1.381 2.614 2.289 5.145 2.057 0.991 4.958 391.91 -1.327 2.679 2.325 5.2 2.104 1.028 4.966 392.28 -1.276 2.735 2.359 5.247 2.145 1.059 4.97 392.66 -1.216 2.793 2.398 5.305 2.191 1.099 4.981 393.03 -1.165 2.853 2.433 5.358 2.233 1.136 4.991 393.40 -1.108 2.913 2.466 5.416 2.277 1.17 5.004 393.77 -1.057 2.973 2.503 5.465 2.325 1.208 5.02 394.14 -1.008 3.024 2.534 5.513 2.365 1.243 5.03 394.51 -0.956 3.078 2.569 5.558 2.404 1.277 5.039 394.88 -0.905 3.127 2.602 5.606 2.45 1.313 5.048 395.25 -0.858 3.183 2.634 5.652 2.495 1.347 5.058 395.62 -0.807 3.241 2.667 5.703 2.537 1.384 5.069 395.99 -0.762 3.292 2.701 5.751 2.578 1.415 5.074 396.36 -0.714 3.34 2.731 5.795 2.617 1.443 5.081 396.73 -0.673 3.39 2.757 5.836 2.656 1.472 5.089 397.10 -0.634 3.433 2.781 5.879 2.69 1.496 5.092 397.47 -0.595 3.477 2.806 5.917 2.723 1.521 5.1 397.84 -0.556 3.52 2.829 5.959 2.758 1.548 5.107 398.21 -0.515 3.564 2.854 5.999 2.791 1.577 5.112 398.58 -0.472 3.606 2.883 6.041 2.829 1.601 5.121 398.95 -0.429 3.647 2.907 6.082 2.863 1.624 5.129 399.32 -0.391 3.689 2.931 6.121 2.894 1.649 5.134 399.69 -0.353 3.733 2.956 6.163 2.925 1.673 5.142 400.06 -0.315 3.779 2.981 6.203 2.956 1.701 5.149 400.43 -0.274 3.82 3.004 6.237 2.991 1.729 5.152 400.80 -0.237 3.861 3.027 6.277 3.02 1.751 5.16 401.17 -0.2 3.902 3.053 6.316 3.053 1.777 5.167 401.54 -0.162 3.943 3.079 6.354 3.081 1.8 5.174 401.91 -0.126 3.982 3.108 6.395 3.113 1.825 5.183 402.28 -0.087 4.024 3.133 6.436 3.147 1.845 5.19 402.65 -0.05 4.067 3.158 6.472 3.178 1.868 5.195 403.02 -0.014 4.105 3.184 6.509 3.211 1.892 5.203 403.39 0.018 4.144 3.207 6.543 3.238 1.917 5.21 403.75 0.054 4.185 3.229 6.58 3.267 1.937 5.215 404.12 0.086 4.223 3.248 6.614 3.294 1.958 5.22 404.49 0.121 4.267 3.273 6.65 3.322 1.979 5.227 404.86 0.155 4.304 3.297 6.684 3.347 2.002 5.231 405.23 0.189 4.34 3.319 6.723 3.373 2.02 5.235 405.60 0.219 4.372 3.34 6.756 3.397 2.038 5.238 405.97 0.249 4.411 3.359 6.789 3.423 2.058 5.245 406.34 0.279 4.447 3.378 6.823 3.446 2.077 5.249 406.71 0.31 4.485 3.401 6.863 3.472 2.1 5.253 407.08 0.344 4.522 3.423 6.899 3.498 2.118 5.258
26
Panjang Gelombang Intensitas Reflektans (%) (nm) 11 hari 13 hari 15 hari 20 hari 21 hari 22 hari 23 hari 407.45 0.371 4.559 3.446 6.931 3.526 2.136 5.264 407.82 0.406 4.599 3.47 6.967 3.551 2.158 5.269 408.18 0.435 4.634 3.489 6.999 3.574 2.17 5.273 408.55 0.465 4.67 3.511 7.031 3.599 2.186 5.275 408.92 0.494 4.705 3.534 7.066 3.62 2.205 5.278 409.29 0.523 4.743 3.555 7.101 3.644 2.223 5.283 409.66 0.554 4.78 3.577 7.135 3.67 2.244 5.288 410.03 0.585 4.818 3.601 7.17 3.695 2.263 5.292 410.40 0.616 4.853 3.623 7.205 3.72 2.281 5.298 410.76 0.645 4.888 3.644 7.24 3.746 2.298 5.303 411.13 0.673 4.921 3.664 7.273 3.765 2.314 5.306 411.50 0.703 4.958 3.686 7.306 3.789 2.329 5.31 411.87 0.73 4.991 3.704 7.337 3.811 2.342 5.317 412.24 0.762 5.027 3.731 7.372 3.835 2.361 5.322 412.61 0.788 5.062 3.751 7.402 3.856 2.375 5.322 412.98 0.816 5.094 3.774 7.436 3.879 2.391 5.328 413.34 0.844 5.13 3.794 7.469 3.9 2.407 5.334 413.71 0.87 5.16 3.813 7.5 3.921 2.421 5.338 414.08 0.897 5.197 3.837 7.534 3.944 2.436 5.343 414.45 0.924 5.231 3.855 7.566 3.962 2.449 5.346 414.82 0.952 5.261 3.875 7.598 3.983 2.464 5.349 415.18 0.978 5.294 3.893 7.631 4.004 2.476 5.352 415.55 1.001 5.325 3.913 7.661 4.022 2.488 5.355 415.92 1.028 5.358 3.934 7.695 4.043 2.501 5.357 416.29 1.051 5.388 3.955 7.727 4.061 2.512 5.361 416.66 1.075 5.421 3.977 7.756 4.08 2.528 5.363 417.02 1.099 5.453 3.997 7.787 4.1 2.538 5.366 417.39 1.124 5.484 4.014 7.816 4.118 2.549 5.368 417.76 1.146 5.516 4.033 7.848 4.135 2.56 5.372 418.13 1.172 5.547 4.052 7.879 4.154 2.573 5.377 418.50 1.197 5.578 4.073 7.91 4.174 2.587 5.383 418.86 1.22 5.607 4.093 7.937 4.192 2.598 5.385 419.23 1.241 5.634 4.112 7.965 4.209 2.607 5.386 419.60 1.269 5.664 4.135 7.996 4.228 2.619 5.391 419.97 1.291 5.695 4.155 8.025 4.246 2.631 5.395 420.33 1.314 5.725 4.177 8.054 4.266 2.644 5.401 420.70 1.336 5.754 4.194 8.081 4.282 2.652 5.403 421.07 1.359 5.783 4.211 8.11 4.3 2.663 5.406 421.44 1.383 5.811 4.229 8.137 4.318 2.676 5.409 421.80 1.402 5.838 4.246 8.164 4.335 2.686 5.411 422.17 1.427 5.868 4.266 8.192 4.353 2.696 5.414 422.54 1.448 5.894 4.283 8.219 4.367 2.704 5.415 422.90 1.469 5.92 4.3 8.244 4.382 2.712 5.417 423.27 1.489 5.947 4.317 8.272 4.397 2.723 5.418 423.64 1.51 5.975 4.335 8.299 4.414 2.732 5.42 424.01 1.53 6.002 4.353 8.327 4.429 2.742 5.423 424.37 1.549 6.027 4.371 8.353 4.445 2.75 5.425
