KARAKTERISASI OPTIK BUAH PISANG LAMPUNG SELAMA PEMATANGAN DENGAN METODE REFLEKTANSI VIS-NIR
ADI YANTO
DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2007
ABSTRAK ADI YANTO. Karakterisasi Optik Buah Pisang Lampung Selama Pematangan Dengan Metode Reflektansi Vis-NIR. Dibimbing oleh JAJANG JUANSAH dan AKHIRUDDIN MADDU. Pendeteksian non-dekstruktif telah dilakukan dengan cara uji optik buah pisang lampung menggunakan metode reflektansi Vis-NIR yang dikorelasikan terhadap sifat reologi. Selama proses pematangan, reflektansi menurun yang disebabkan degradasi klorofil pada kulit buah, dan sebaliknya muncul pigmen karoten dan xantofil. Secara umum konsentrasi karoten dan xantofil hanya mengalami sedikit perubahan selama pematangan. Untuk korelasi reflektansi panjang gelombang hijau, hubungan reflektansi terhadap kadar air saling berbanding terbalik, sedangkan reflektansi terhadap kerapatan, kekerasan dan total padatan terlarut berbanding lurus. Untuk korelasi reflektansi panjang gelombang kuning, hubungan reflektansi terhadap kadar air dan kerapatan saling berbanding terbalik, Sedangkan reflektansi terhadap kekerasan dan total padatan terlarut berbanding lurus. Kata kunci: Reflektansi Vis-NIR, non-destruktif, klorofil, karoten, xantofil dan degradasi.
KARAKTERISASI OPTIK BUAH PISANG LAMPUNG SELAMA PEMATANGAN DENGAN METODE REFLEKTANSI VIS-NIR
ADI YANTO
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 BOGOR 2007
Judul Nama NRP
: Karakterisasi Optik Buah Pisang Lampung Selama Pematangan Dengan Metode Reflektansi Vis-NIR : Adi Yanto : G74103024
Menyetujui,
Pembimbing I
Jajang Juansah, M.Si NIP. 132 311 933
Pembimbing II
Dr. Akhiruddin Maddu, M.Si NIP. 132 206 239
Mengetahui : Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Pertanian Bogor
Dr. Drh. Hasim, DEA NIP. 131 578 806
Tanggal lulus :
PRAKATA Assalaamu’alaikum Wr. Wb. Segala puji dan syukur kepada Allah SWT atas segala nikmat dan rahmatNya sehingga penulis dapat menyelesaikan karya ilmiah ini. Shalawat serta salam senantiasa tercurah kepada junjungan kita Nabi Muhammad SAW beserta keluarga, sahabat serta seluruh umatnya sampai akhir zaman. Judul yang dipilih dalam penelitian adalah “Karakterisasi Optik Buah Pisang Lampung Selama Pematangan Dengan Metode Reflektansi Vis-NIR“. Penulis sangat menyadari hasil penelitian ini masih sangat jauh dari kesempurnaan, oleh karena itu penulis sangat mengharapkan masukan baik berupa kritik, saran maupun koreksi yang membangun sehingga dapat membuat hasil penelitian ini menjadi lebih baik. Penulis mengucapkan terimakasih kepada : 1. Ayahanda dan Ibunda tercinta atas dukungan yang tak ternilai, atas do’a yang tak henti-hentinya, dan cucuran air mata. Juga Kakak (Mai & Sri) yang aku banggakan, Adik tercinta (Rosita & Rafita) sebagai motivasi dan Abang ipar (Maing) yang baik. 2. Bapak Jajang Juansah M.Si dan Dr. Akhiruddin Maddu M.Si terima kasih atas bimbingannya selama ini. Saya tidak bisa membalas kebaikan Bapak, semoga Allah yang akan membalasnya dengan melimpahkan keberkahan buat bapak dan keluarga semua. 3. Bapak Jamil Husain M.Si dan Ibu Yessie Widya Sari M.Si terima kasih atas waktunya menjadi penguji buat saya. Dan Dosen-dosen yang tercinta (Pak Umar…) dan Staf Departemen Fisika (Pak Firman …). 4. Untuk seseorang yang aku cintai dan rindukan, terimakasih atas do’a dan semangatnya. 5. My family in Bogor “X Bara 3” (Opik, West, Adi Ho, Awit & Subhi). 6. 7 Soul (Izhal, D-not, Syeikh Tah, Bang Marwan, Priyo, Azis, Alwi). 7. Teman-teman Fisika 39, 40, 41, 42 dan penghuni wisma Mardhotilah. Wassalaamu’alaikum Wr. Wb
Bogor, Agustus 2007
Adi Yanto
RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan di Jakarta pada tanggal 11 Mei 1985 dari pasangan Bapak Rohim Awi dan Ibu Armanih. Penulis merupakan putra ketiga dari lima bersaudara. Penulis menempuh pendidikan di SDN 07 PT Joglo – Jakarta (1991 - 1997), MTs Al-Mubarak Joglo – Jakarta (1997 – 2000), MAN 10 Joglo – Jakarta (2000 - 2003) dan tahun 2003 penulis masuk ke Departemen Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor melalui jalur USMI. Selama mengikuti perkuliahan penulis pernah aktif sebagai staf komisi keuangan Dewan Perwakilan Mahasiswa FMIPA perioda 2004-2005, staf Himpunan Mahasiswa Fisika (HIMAFI) perioda 2005 – 2006, dan Humas Pesta Sains 2005. Penulis pernah menjadi asisten praktikum Fisika dasar pada tahun 2006 – 2007.
DAFTAR ISI Halaman PENGESAHAN ................................................................................................................ ii DAFTAR GAMBAR ....................................................................................................... iv DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................................... v PENDAHULUAN Latar Belakang ................................................................................................... Tujuan ................................................................................................................ Hipotesis ............................................................................................................ Waktu dan tempat penelitian .............................................................................
1 1 1 1
TINJAUAN PUSTAKA Pisang ............................................................................................................................ Pisang Lampung ................................................................................................ Pertumbuhan dan Perkembangan Buah Pisang .................................................. Proses Pematangan Buah Pisang ....................................................................... Sifat Optik Bahan Alam ................................................................................................... Sifat Reologi Bahan Alam ............................................................................................... Kekerasan .......................................................................................................... Kerapatan ........................................................................................................... Total Padatan Terlarut ....................................................................................... Kadar Air ...........................................................................................................
1 2 2 2 3 4 4 4 5 5
BAHAN DAN METODE Bahan dan Alat ................................................................................................................. Metode Penelitian ............................................................................................................ Pengukuran Reflektansi Vis-Nir ........................................................................ Pengukuran Kekerasan ...................................................................................... Pengukuran Kerapatan ( ρ ) .............................................................................. Pengukuran Kadar Air ...................................................................................... Pengukuran Total Padatan Terlarut ...................................................................
5 5 5 5 6 6 6
HASIL DAN PEMBAHASAN Karakteristik Vis-NIR buah pisang .................................................................... Sifat fisik dan reologi buah pisang selama pematangan ..................................... Hubungan reflektansiVis-NIR terhadap sifat fisik dan reologi buah pisang....... Korelasi reflektansi terhadap sifat fisik/reologi .................................................
6 8 9 10
SIMPULAN ..................................................................................................................... 11 DAFTAR PUSTAKA ...................................................................................................... 11 LAMPIRAN ..................................................................................................................... 13
DAFTAR GAMBAR 1 Pisang .......................................................................................................................... 2 Spektrum Visible Pada Pisang Selama Penyimpanan 8 Hari ...................................... 3 Spektrum Visible Pada Pisang Selama Penyimpanan 13 Hari .................................... 4 Reflektansi gelombang Vis-NIR pada buah pisang ..................................................... 5 Reflektansi panjang gelombang hijau (510 nm) terhadap hari pematangan ................ 6 Reflektansi panjang gelombang kuning (580 nm) terhadap hari pematangan ............. 7 Kadar air terhadap hari pematangan ............................................................................ 8 Kerapatan terhadap hari pematangan .......................................................................... 9 Kekerasan terhadap hari pematangan .......................................................................... 10 Total padatan terlarut terhadap hari pematangan ........................................................ 11 Reflektansi turunan pertama pada panjang gelombang hijau terhadap kadar air ...................................................................................................... 12 Turunan kedua dari reflektansi pada panjang gelombang hijau terhadap kekerasan.... 13 Turunan pertama dari reflektansi pada panjang gelombang hijau terhadap kerapatan. 14 Turunan pertama dari reflektansi pada panjang gelombang hijau terhadap total padatan terlarut.................................................................................... 15 Log (1/R) dari reflektansi pada panjang gelombang kuning terhadap kerapatan ......... 16 Turunan pertama dari reflektansi pada panjang gelombang kuning terhadap kekerasan..................................................................................................... 17 Log (1/R) dari reflektansi pada panjang gelombang kuning terhadap kerapatan ......... 18 Turunan pertama pada panjang gelombang kuning terhadap total padatan terlarut .....
Halaman 2 4 4 6 7 7 8 8 8 9 9 9 9 9 10 10 10 10
DAFTAR LAMPIRAN 1 Diagram alir penelitian ................................................................................................ 2 Setting alat percobaan reflektansi ............................................................................... 3 Data analisis reflektansi gelombang hijau dan kuning selama pematangan buah pisang ............................................................................................ 4 Data sifat fisik dan reologi buah pisang selama pematangan....................................... 5 Data analisis hubungan reflektansiVis-NIR terhadap sifat fisik dan reologi buah pisang ................................................................................................... 6 Data analisis persamaan reflektansi panjang gelombang hijau dan kuning terhadap sifat fisik / reologi ..............................................................................
Halaman 14 15 16 16 17 19
PENDAHULUAN Latar Belakang Salah satu buah yang digemari oleh sebagian besar penduduk dunia adalah pisang (Musa paradisiaca L). Buah ini digemari karena memiliki rasa enak, kandungan gizinya tinggi, mudah didapat dan harganya relatif murah. Pisang adalah buah bergizi yang merupakan sumber vitamin, mineral dan juga karbohidrat. Pisang dijadikan buah meja, sale pisang, puree pisang (bubur pisang) dan tepung pisang. Kulit pisang dapat dimanfaatkan untuk membuat cuka melalui proses fermentasi alkohol dan asam cuka. Daun pisang dipakai sebagai pembungkus berbagai macam makanan trandisional Indonesia. Tanaman pisang (Musa spp.) termasuk ke dalam genus Musaceae yang tumbuh di wilayah tropis. Pisang memiliki keragaman genetik tinggi sebagai hasil dari persilangan dua tetua liar yaitu Musa accuminata colla dan Musa balbisiana culla yang telah berlangsung sangat lama (Ashari, 1995). Keturunan M.accuminata banyak dimanfaatkan sebagai pisang meja seperti pisang ambon, raja dan lampung. Secara umum penilaian kematangan buah pisang dilakukan secara visual dengan melihat warna dan kekerasan. Untuk melakukan penilaian kualitas internal buah pisang dilakukan dengan mencicipi rasanya. Penilaian dengan cara visual sulit mengelompokkan hasil panen secara seragam. Sementara penilaian dengan mencicipi buah akan merusak buah. Buah-buahan memiliki karakteristik khusus dalam penyerapan sinar matahari. Sinar matahari akan diserap pada pajang gelombang tertentu untuk masing-masing umur buah. Proses pematangan buah umumnya ditandai dengan perubahan warna, kadar air, dan kadar gula buah. Tujuan Mengamati karakteristik optik dengan metode reflektansi gelombang cahaya Vis-NIR buah pisang selama proses pematangan. Hipotesis Pada proses pematangan buah pisang terjadi perubahan fisik dan optik. Sifat optik buah pisang akan berkorelasi linear terhadap sifat kekerasan, kerapatan, kadar air dan total padatan terlarut.
Waktu dan Tempat Penelitian Penelitian dilakukan dari bulan Desember 2006 – Agustus 2007 di Laboratorium Biofisika, Departemen Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetehuan Alam, Institut Pertanian Bogor.
TINJAUAN PUSTAKA Pisang Pisang adalah tanaman buah berupa herba yang berasal dari kawasan di Asia Tenggara. Tanaman ini kemudian menyebar ke Afrika (Madagaskar), Amerika Selatan dan Tengah. Di Jawa Barat, pisang disebut dengan Cau, di Jawa Tengah dan Jawa Timur dinamakan gedang. Klasifikasi botani tanaman pisang adalah sebagai berikut: (http://www.ristek.go.id.pdf.) Divisi : Spermatophyta Sub divisi : Angiospermae Kelas : Monocotyledonae Keluarga : Musaceae Genus : Musa Spesies : Musa spp. Dalam ilmu tumbuhan, pisang dikenal dengan bahasa Arab maus dan menurut Linneus termasuk keluarga musaceae. Beberapa ahli menyebutkan, Linneus memberikan penghargaan kepada Antonius Musa (dokter pribadi kaisar Romawi Octaviani Agustinus yang menganjurkan untuk memakan pisang) dengan memberikan nama musa pada tanaman pisang. Sebelum menggunakan nama banana dalam kehidupan sehari-hari, nama musa digunakan untuk memberi nama buah pisang yang merah kecokelatan di lembah sungai Indus di India. Dalam bahasa sansekerta musa berarti merah kecokelatan (Satuhu, 1992). Tanaman pisang merupakan tanaman monoecious. Bunga jantan, betina dan terkadang bunga steril berada di dalam satu tanaman. Tonjolan pada tangkai bunga memunculkan satu atau dua baris kelompok bunga yang tersusun spiral. Kolompok bunga tersebut tertutup oleh braktea berwarna merah keunguan. Setiap hari satu sampai tiga braktea lepas dan menampakkan kelompok bunga. Kelompok bunga tersebut akan berkembang menjadi sisir pisang pertama, kedua dan seterusnya. Ada sekitar 12 -20 bunga tiap sisir dan sekitar 5 – 15 sisir dalam satu tandan. Tandan pisang mungkin menggantung vetikal ke arah atas, bawah, menjulur ke samping, atau tergantung miring dengan sudut tertentu.
Bunga netral muncul di belakang bunga betina. Bunga netral tidak berkembang menjadi buah karena benang sari tidak menghasilkan polen. Bunga jantan yang berwarna merah keunguan yang berada di ujung tandan buah akan muncul di belakang bunga netral. Bunga jantan tersebut dikenal dengan nama jantung pisang. Sama seperti bunga netral, bunga jantan tidak memproduksi polen, walaupun benang sari berkembang dengan baik (Nurkhotimah, 2005). Pisang Lampung Pisang lampung adalah pisang meja. Pisang lampung ujung buahnya lancip. Setiap tandan terdiri dari 6-8 sisir dan setiap sisir terdiri dari 18-20 buah. Berat setiap sisir ± 940 gram, berat setiap buah ± 50 gram. Panjang buah ± 9 cm dan lingkar buah ± 10,5 cm. Warna kulit buah kuning penuh dan aromanya harum. Pisang lampung disajikan sebagai hidangan segar. Sayangnya jenis pisang ini mudah sekali rontok dari sisirnya (Satuhu, 1992). Pertumbuhan dan Perkembangan Buah Pisang Setelah proses inisiasi pembentukan buah pisang mengalami empat tahapan fisiologi yaitu pertumbuhan (growth), pendewasaan (maturity), pematangan (ripening) dan penuaan (senescense). Pertumbuhan berkaitan dengan pembelahan dan pembesaran sel sampai ukuran maksimal. Pendewasaan buah dimulai sebelum pertumbuhan berakhir sampai terjadi perubahan fisik dan kimia yang berhubungan dengan kualitas buah dan penanganan pasca panen. Pematangan (ripening) terjadi pada akhir pendewasaan sampai buah mengalami perkembangan flavour, tekstur dan aroma yang optimum untuk dikonsumsi, selanjutnya menjadi kemunduran yang ditandai dengan menurunnya respirasi dan produksi etilen sebagai tanda permulaan senescense (Hassan dan Pantastico,1990).
Gambar 1 Pisang lampung.
Selama proses pertumbuhan dan perkembangan buah, bobot masing-masing buah terus bertambah. Bobot daging buah pada pemulaan perkembangan buah sangat rendah dan semakin bertambah ketika matang. Sedangkan bobot kulit semakin berkurang. Dengan semakin matangnya buah, bobot daging buah bertambah disertai sedikit demi sedikit pengurangan berat kulitnya (Matto et al.,1986). Kandungan gula dalam daging buah selama pematangan meningkat dengan cepat sehingga tekanan osmotiknya meningkat dan daging buah menyerap air dari kulit, yang menyebabkan meningkatnya perbandingan bobot daging dan kulit buah (Turner,1997). Menurut Hassan dan Pantastico (1990) kehilangan air pada kulit buah bukan hanya disebabkan oleh proses osmotik tetapi juga akibat transpirasi Proses Pematangan Buah Pisang Selama proses pematangan, buah banyak mengalami peristiwa biokimia dan fisik. Beberapa perubahan fisik meliputi penampakan warna, tekstur (kelunakan) dan ukuran buah, sedangkan perubahan kimia meliputi total padatan terlarut, kandungan karbohidrat, asam, rasa, aroma, tekstur dan struktur (Thompson dan Burden, 1995). Perubahan yang umum terjadi pada proses pematangan adalah hilangnya warna hijau yang disebabkan oleh degradasi klorofil. Perubahan warna merupakan petunjuk yang paling mudah untuk melihat tingkat kematangan (Turner,1997). Faktor utama yang bertanggung jawab terhadap degenerasi klorofil adalah derajat keasaman (pH) dan enzim klorofilase. Hilangnya klorofil berkaitan dengan pembentukan dan munculnyan pigmen warna kuning sampai merah. Buah-buahan masih melakukan kegiatan respirasi setelah dipanen dan pada waktu penanganan pasca panen. Respirasi merupakan pemecahan senyawa-senyawa kompleks dalam sel seperti pati, gula dan asam-asam organik menjadi molekul sederhana dengan menggunakan oksigen dari udara dan menghasilkan karbondioksida, air dan sejumlah energi (Santoso dan Purwoko,1979). Selama penyimpanan buah pisang mengalami perubahan fisik dan kimia sejalan dengan proses pematangan. Perubahan fisik yang terjadi adalah perubahan warna, kelunakan buah, rasio daging, kulit buah dan susut bobot. Sedangkan perubahan kimia yang terjadi adalah peningkatan kadar gula, produksi
