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
zat-zat volatile dan penurunan kadar pati (Hassan dan Pantastico,1990). Sifat Optik Bahan Alam Metode non-dekstruktif digunakan untuk mengukur parameter dari mutu komoditi pertanian yang sedang mendapatkan perhatian. Teknik ini seperti difraksi sinar-x, ultrasonik, resonansi magnetik nuklir (NMR), visible dan near infrared (NIR), yang didasari pada pengukuran sifat optiknya, kimia dan sifat fisik produk, sehingga dapat digunakan untuk menentukan karakteristik mutu dari panen. Teknik ini telah dievaluasi untuk penilaian kualitas internal atau external sayur-sayuran dan buah-buahan (Peiris et al., 1999). Keuntungan teknik ini meliputi pelaksanaan yang cepat, pengendalian proses, untuk sistem penilaian dan sampel sebelum proses dapat dibatasi (Lammertyn et al., 2000). Untuk pisang dan buah-buahan yang lain, peran gas etilen (C2H4) akan merubah buah menjadi masak. Karena peningkatan yang mendadak, konsentrasi etilen mengancam penyimpanan buah. Monitoring tingkatan etilen di dalam kamar penyimpanan akan mempengaruhi kehidupan buah, peningkatan kualitas dan menurunkan kerugian. (Ivanov et al., 2005). Spektroskopi telah digunakan untuk analisa komposisi, fungsional, dan analisa ramuan makanan yang berhubungan dengan rasa, proses pertengahan dan produk akhir. Banyak riset telah dilakukan menggunakan spektroskopi visible (Vis) dan near infrared (NIR) untuk pendeteksian keselamatan dan mutu makanan. (Baljinder Singh, 2005). Yeh et al. (1994) telah mengembangkan suatu teknik pengukuran spektroskopi Vis-NIR yang menggunakan gelombang mikro untuk mengukur profil embun dalam pemanasan makanan. Park Et al. (2004) menggunakan suatu metode regresi untuk meneliti reflektansi spektroskopi NIR untuk suatu prediksi kelembutan daging sapi. Keuntungan utama spektroskopi adalah pengukuran tidak merusak, penilaian cepat, dan lebih sedikit sampel. Sehingga dapat dengan mudah mendapatkan penilaian kualitas (Lu et al., 2002). Kebanyakan spektroskopi Vis-NIR yang dihasilkan makanan meliputi lebar pita yang ditimbulkan dari penyerapan overlap yang sebagian besar saling berhubungan dengan kombinasi mode vibrasi yang menyertakan ikatan kimia C-H, O-H dan N-H. Posisi pita bergantung pada temperatur dan ikatan hidrogen (Osborne, 1993).
Selama proses pematangan, buah pisang akan mengalami perubahan pigmen, pati dan kadar gula, hal ini digunakan untuk indikator penggolongan ketuaan. Sekarang buah pisang diperdagangkan menurut tingkatan warna saja. Spektroskopi Vis-NIR dalam metode reflektansi telah digunakan sebagai penelitian untuk pendeteksian dengan cara non-destruktif pada klorofil buah (Zude, 2003). Warna yang ada pada buah-buahan disebabkan oleh pigmen yang dikandungnya. Pigmen tersebut antara lain; warna hijau biasanya disebabkan oleh pigmen klorofil, warna biru atau purple biasanya disebabkan oleh pigmen anthocianin, warna merah biasanya disebabkan oleh pigmen likopen, warna jingga disebabkan oleh pigmen karoten, warna kuning biasanya disebabkan oleh xantofil (Winarno, 1974). Selama proses pematangan, klorofil pada kulit buah mengalami degradasi yang menyebabkan munculnya karoten dan xantofil. Secara umum konsentrasi karoten dan xantofil hanya mengalami sedikit perubahan selama pematangan (Winarno dan Aman, 1979). Simmond (1966) menyatakan bahwa selama proses pematangan kandunagn klorofil menurun yaitu dari 500 – 100 mg/kg kulit hijau menjadi nol saat matang penuh, sedangkan kandungan karoten dan xantofil relatif konstan yaitu 1 – 4mg/kg. Pembentukan karoten ini ditandai dengan warna kuning pada kulit buah. Perubahan kulit ini diikuti oleh perubahan tekstur yang semakin lunak. Menurut Matto et al (1993) perubahan warna terjadi karena berlangsungnya sintesis karotenoid. Pembentukan karotenoid memperlihatkan warna kuning pada kulit buah. Penguraian pigmen klorofil disebabkan oleh enzim klorofilase pada saat pemasakan. Menurut Kays (1991) hilangnya warna hijau merupakan peralihan dari fungsi kloroplas ke kromoplas yang mengandung pigmen karotenoid. Hilangnya klorofil berhubungan dengan beberapa proses seperti aksi dari enzim klorofilase, enzimatik oksidasi atau fotodegradasi. Ketika seberkas cahaya NIR jatuh pada suatu buah, peristiwa radiasi yang direfleksikan permukaan disebut reflektansi tetap. Radiasi yang sampai ke permukaan sebagian akan diteruskan ke dalam struktur sel dan menyebar di segala bagian sel. Sebagian radiasi akan dipantulkan oleh buah tersebut. Sisanya cahaya akan menyebar dan dihamburkan ke dalam. Ketika cahaya NIR menjalar melalui buah, sejumlah tertentu diserap oleh berbagai unsur buah. Energi yang diserap diubah ke dalam
bentuk energi lain. Bagian dari radiasi yang diserap mungkin diubah ke dalam bentuk radiasi. Sehingga radiasi yang meninggalkan permukaan buah terdiri dari reflektansi, transmitans, dan emisi fluoresensi. Karakteristik dari radiasi permukaan buah yang ditinggalkan tergantung pada sifat buah dan peristiwa radiasi. Sehingga, penentukan reflektansi, transmitansi dan absorbansi buah dapat menyediakan informasi yang berhubungan dengan mutu buah. [www.adobe.com/products/readstep2.html] (16 Maret 2007). Warna kulit adalah suatu indikator yang baik untuk mendeteksi kematangan pisang. Selama proses pematangan pisang, warna kulit akan berubahan, daging buah menjadi lunak, rasa berkembang, dan air akan hilang. Tandatanda pemasakan adalah warna berubah dari hijau ke kuning selanjutnya menjadi gelap (Li et al.,1997). Gambar 2 dan 3 menunjukkan spektrum reflektansi buah pisang. Pada kedua kasus penyerapan seluruhnya terjadi pada panjang gelombang 675 nm, yang ditentukan untuk awal penyimpanan (sampai pada hari ke-4). Pengurangan persen reflektansi disebabkan karena penurunan klorofil yang berada pada hari ke-8 sampai ke-13 selama penyimpanan (L. Ruiz-Garcia, 2006)
Gambar 2 Spektrum Visible Pada Pisang Selama Penyimpanan 8 Hari
Gambar 3 Spektrum Visible Pada Pisang Selama Penyimpanan 13 Hari.
Sifat Reologi Bahan Alam Kekerasan Kekerasan bahan merupakan daya tahan terhadap deformasi, dimana kekerasan dipengaruhi oleh kadar air, suhu dan umur bahan. Pada kadar air tinggi, diperlukan energi yang lebih besar untuk memecahkan bahan dibandingkan pada kadar air rendah. Tekstur buah dapat ditentukan secara organoleptik dengan perabaan dan resistensi dari daging buah terhadap tekanan, dapat ditetapkan oleh alat tester tekanan (Apandi, 1984). Menurut Thompson dan Burden (1995) pada saat pematangan buah pisang terjadi tiga proses perubahan tekstur (kelunakan). Pertama proses penguraian pati menjadi gula, kedua pemecahan dinding sel yang diakibatkan adanya perombakkan protopektin yang larut dalam air dan terakhir adanya perombakkan selulosa. Sehingga semakin lama tingkat pematangannya, kekerasannya semakin kecil. Perubahan senyawa pembentuk dinding sel selama pematangan sangat berpengaruh terhadap kekerasan buah, yang menyebabkan buah menjadi lunak (Winarno dan Aman, 1997). Lunaknya tekstur buah disebabkan oleh perombakan protopektin yang tidak larut menjadi pektin yang larut. Jumlah zat-zat pektat dalam perkembangan buah akan meningkat. Namun selama pematangan buah kandunagn pektat dan pektinat yang larut akan meningkat sehingga ketegaran buah akan berkurang (Mattoo et al.,1986). Kerapatan Sifat penting dari zat adalah nisbah massa terhadap volumnya, yang dinamakan kerapatan, yang dapat dinyatakan dalam persamaan m ............................................(1) ρ= V dengan m adalah massa dan V adalah volum. Satuan standar internasional kerapatan adalah kgm-3 (Sears dan Zemansky, 1962). Dalam bidang pertanian khususnya pada buah-buahan, kerapatan buah dapat merepresentasikan tingkat kematangan. Kerapatan akan semakin besar dengan meningkatnya umur buah (Ferdiaz et all, 1992). Buah pisang selama penyimpanan terjadi perubahan susut bobot. Umumnya bobot pisang setelah penyimpanan mengalami penurunan, yang berarti susut bobot meningkat. Proses respirasi setelah buah dipanen dari pohonnya akan tetap berlangsung sehingga buah akan terus kehilangan air yang menyebabkan bobot
buah berkurang (Herly, 2002). Susut bobot yang semakin meningkat selama penyimpanan menunjukkan semakin meningkatnya proses respirasi dan transpirasi pada buah pisang (Suryana, 1999).
penampilan dan tekstur seperti pelunakan buah, hilangnya kerenyahan dan kandungan juice (Kader, 1992).
BAHAN DAN METODE Total Padatan Terlarut. Total padatan terlarut mengukur jumlah zat padat yang terlarut dalam air. Penyusunan utama zat padat terlarut dalam air alami adalah bikarbonat, kalsium, sulfat, hidrogen silika, klorin, magnesium, sodium, potasium, nitrogen,dan fosfor. Kadar glukosa dan fruktosa sangat bervariasi pada tiap jenis buahbuahan atau sayuran tertentu. Pada buahbuahan total padatan terlarut digunakan sebagai indikasi tingkat kematangan. Jika buah menjadi matang maka bagian padatan terlarut bertambah dengan demikian berat jenis bertambah. Oleh karena itu buah yang matang umumnya akan tenggelam dalam air sedangkan buah yang mentah akan mengapung dalam air (Apandi, 1984). Pada proses pematangan terjadi hidrolisis karbohidrat. Pada pisang karbohidarat yang sering dihidrolisis adalah pati. Hal ini mempengaruhi perubahan rasa dan tekstur buah. Peningkatan gula cenderung menyebabkan rasa manis pada buah (Wills at al.,1989). Kadar Air Kadar air bahan adalah jumlah air bebas yang terkandung di dalam bahan yang dapat dipisahkan dengan cara fisis seperti penguapan dan destilasi. Untuk mencari kadar air, bahan dipanaskan sampai membentuk berat bahan kering yaitu berat bahan setelah mengalami pemanasan dalam waktu tertentu sampai mencapai berat konstan, pada keadaan berat konstan tersebut tidak seluruh air yang terkandung dalam bahan teruapkan (Syarief, 1991). Kandungan air daging buah pisang mengalami peningkatan selama pematangan. Kenaikan ini disebabkan oleh kegiatan respirasi dari tangkai, kulit dan sampai ke daging buah yang lebih dominan dibandingkan proses transpirasi dan hidrolisis pati. Respirasi dapat menambah kandungan air karena terjadi pemecahan gula menjadi CO2 dan air. Kenaikan kandungan air diperkirakan sama dengan laju respirasi (Winarno, 2002). Kehilangan air disebabkan oleh proses transpirasi dan respirasi pada buah yang dapat menjadi penyebab utama deteriorasi karena tidak saja berpengaruh langsung pada kehilangan kuantitatif (susut buah) tetapi juga menyebabkan kehilangan kualitas dalam
Bahan dan Alat Bahan dan alat yang digunakan mencakup buah pisang lampung dan aquades. Peralatan yang digunakan adalah interface Workshop 750 (PASCO) dengan software, computer, sensor optik (PASCO), refraktometer, sensor gaya, furnance, neraca analitik, gelas piala, lampu LS-1 tungsenhalogen,USB2000-VIS-NIR Spectrophotometer. Metode Penelitian Pada penelitian ini, pisang lampung akan dipanen setelah mencapai umur tua sekitar 40 hari. Di mana pada umur ini pisang dapat mengalami proses pematangan walaupun sudah dipanen (termasuk buah klimakterik). Setelah pemanenan pisang yang berbeda sisirnya akan dibedakan, sementara yang satu sisir akan dianggap satu kelompok. Pada satu sisir akan diambil satu buah pisang setiap harinya sampai pisang semua terambil. Setiap hari pengambilan pisang akan diukur reflektansi Vis-NIR. Sebagai variabel pembanding akan diukur sifat-sifat lain yaitu kadar air, kekerasan, kerapatan, total padatan terlarut. Secara lengkap proses tersebut diperlihatkan pada diagram alir penelitian. Setiap variabel pembanding akan dikorelasikan dengan sifat optik (reflektansinya). Selain itu reflektansi selama waktu pematangan akan dikaji. Pengukuran Reflektansi Vis-NIR Set alat spektroskopi reflektan Vis-Nir, terdiri dari USB-2000, LS-1 tungsen-halogen, R400-7-VIS-NIR, WS-1, RPH-1 kemudian dihubungkan dengan komputer, kalibrasi alat dengan menggunakan WS-1. Letakkan buah pisang sesuai dengan jarak dari R400-7-VISNIR sampai WS-1. Pengambilan data dengan menyinari bagian buah pisang dan nilai reflektansinya dapat dilihat di monitor. Pengukuran Kekerasan. Pengukuran diawali dengan mempersiapakan alat sensor gaya yang telah dimodifikasi dengan meletakkannya ditempat yang memiliki permukaan rata. Kemudian sensor tersebut dihubungkan dengan interface
dan komputer. Pisang dan alat diletakkan sedemikian rupa sehingga letaknya stabil. Penusukkan dilakukan di bagian tengah buah. Nilai gaya (F) dari hasil penusukan buah dapat dilihat langsung di layar monitor dengan fungsi waktu. Pengukuran Kerapatan ( ρ ). Buah pisang dipotong berbentuk kotak. Kemudian ditimbang menggunakan neraca analitik. Masukkan air ke dalam gelas piala. Setelah itu buah pisang dimasukkan ke dalam gelas piala tersebut sampai bagian pisang tercelup. Tera angka yang terbaca di gelas piala, kemudian dikurangi air yang dimasukkan ke dalam gelas piala. Pengukuran Kadar Air. Pertama-tama pisang ditimbang massanya (ma). Furnance dihidupkan dengan menekan tombol ON. Suhu ditentukan 1100C selama 4 jam kemudian tombol ENTER ditekan. Pisang mulai dimasukkan ke dalam Furnance dan tombol START ditekan. Secara otomatis pengukuran akan selesai dengan waktu yang telah diatur. Kemudian sampel dibiarkan dingin dan ditimbang kembali massanya (mb). KA =
m a − mb x100% ma
Keterangan : ma: massa pisang awal (gram) mb: massa pisang setelah dikeringkan selama 4 jam pada suhu 1100 C (gram) KA : kadar air (%)
Pengukuran Total Padatan Terlarut. Pengukuran Total padatan terlarut (TPT) menggunakan alat Refraktometer GMK 701R digital. Pisang sebanyak 3 gram diperlukan dalam bentuk filtrate, pisang dihancurkan kemudian ditambahkan dengan 20 ml aquades. Kemudian diaduk sampai homogen. Setelah filtrate siap, alat dikalibrasi dengan aquades sehingga menunjukkan angka 0.0 kemudian filtrat diteteskan secara merata pada prisma refraktometer. Tombol ON ditekan kemudian tombol MODE ditekan dan memilih pengukuran untuk TPT selanjutnya tombol ENTER ditekan maka nilai TPT akan terbaca pada layar.
HASIL DAN PEMBAHASAN Karakteristik Vis-NIR buah pisang Dari Gambar 4, reflektansi maksimum terjadi pada daerah antara 580 dan 680 nm. Namun ada kelainan pada sampel pada hari ke-1 sampai hari ke-4. Pada hari ke-1 sampai hari ke-4 bentuk grafiknya berbeda dengan yang lainnya. Dimana ada penurunan yang curam pada panjang gelombang sekitar 680 nm. Karena terjadi absorpsi pada panjang gelombang 680 nm, sehingga reflektansi mengecil pada panjang gelombang tersebut. Pada hari ke-1, absorpsi klorofil pada panjang gelombang 680 nm sangat dominan dan menurun seiring waktu hingga hari ke-4 ketika buah pisang mulai berubah warna menjadi kuning.
100
hari1
90
hari2 hari3
80
hari4 hari5
Reflektansi (%)
70
hari6
60
hari7 50
hari8
40
hari9 hari10
30
hari11 hari12
20
hari13 10
hari14 0 380
hari15 480
580
680
780
880
Panjang Gelombang (nm)
Gambar 4. Reflektansi gelombang Vis-NIR pada buah pisang.
980
60
Reflektansi (%)
50 40 30 20 10 0 0
2
4
6
8 Hari
10
12
14
16
Gambar 5. Reflektansi Vis-NIR pada panjang gelombang hijau (510 nm) selama pematangan. Dari Gambar 5 tersebut, memiliki hubungan kelinearan dengan r2 = 0,8906. Pada hari ke-1 sampai hari ke-15 persen reflektansinya relatif menurun. Penurunan persen reflektansi disebabkan karena pengurangan kandungan klorofil. Pada hari ke-6 buah pisang sudah matang karena pada hari tersebut % reflektansinya paling tinggi
dan perubahan warna pada kulit buah dari warna hijau menjadi kuning. Selama proses pematangan buah pisang dari hari ke-1 sampai hari ke-15 persen reflektansinya menurun. Penurunan persen reflektansi ini disebabkan karena adanya degradasi klorofil selama proses pematangan pada kulit buah, sehingga menyebabkan berkurangnya pigmen klorofil. Pembentukan karoten ini biasanya ditandai dengan warna kuning pada kulit buah. Perubahan warna kulit ini diikuti oleh perubahan tekstur yang semakin lunak (Simmond, 1966). Selain itu selama waktu pematangan kadar air daging buah semakin meningkat, sehingga pada panjang gelombang tersebut semakin lama waktu pematangan absorbansi meningkat karena lebih banyak cahaya yang diserap oleh air dibanding cahaya yang dipantulkan. 100 90 80 Reflektansi (%)
Hal ini karena buah pisang pada hari tersebut masih mentah dan pada kulit buah memiliki kandungan klorofil yang banyak, sehingga banyak cahaya yang diserap pada panjang gelombang tersebut. Selain itu buah pisang pada hari itu berwarna hijau penuh, sehingga reflektansi pada panjang gelombang 680 nm sangat kecil, karena pada panjang gelombang tersebut daerah panjang gelombang merah, maka sedikit cahaya yang direfleksikan, disebabkan buah pisang pada hari tersebut sedikit memiliki pigmen warna merah, sedangkan buah pisang pada hari tersebut yang lebih dominan adalah pigmen klorofil, sehingga pada panjang gelombang 680 nm terjadi penyerapan yang dilakukan oleh klorofil buah pisang. Ketika warna buah pisang seluruhnya berubah menjadi kuning (hari ke-5 hingga hari ke-15), tidak ada absorpsi spesifik pada spektra reflektansi buah pisang. Spektra reflektansi dari panjang gelombang 380–480 dan 880–1000 nm bentuk grafik reflektansinya datar, sedangkan dari panjang gelombang 480–620 nm grafik reflektansinya meningkat, kemudian penurunan reflektansinya terjadi pada panjang gelombang 620–880 nm. Pada hari ke-7 samapi hari ke-15 persen reflektansinya semakin menurun, karena pada hari tersebut buah pisang semakin rusak, sehingga kemampuan untuk merefleksikannya berkurang disebabkan terjadinya degradasi klorofil dan rusaknya sel-sel penyusun buah selama pematangan. Bentuk grafik tersebut adalah karakter dari buah pisang lampung selama pematangan.
70 60 50 40 30 20 10 0 0
2
4
6
8 Hari
10
12
14
16
Gambar 6. Reflektansi Vis-NIR pada panjang gelombang kuning (580 nm) selama pematangan. Grafik reflektansi pada panjang gelombang kuning (580 nm) terhadap hari pematangan ditunjukan pada Gambar 6. Selama proses pematangan buah pisang, persen reflektansi relatif mengalami penurunan. Penurunan persen reflektansi disebabkan semakin lama waktu pematangan kadar air daging buah semakin meningkat. Sehingga reflektansi pada panjang gelombang 580 nm semakin menurun yang disebabkan absorbansi pada panjang gelombang tersebut semakin meningkat. Dari hari ke-1 sampai hari ke-6 mengalami kenaikan, yang disebabkan pada hari tersebut kandungan pigmen warna kuning semakin lama semakin meningkat, sedangkan pada hari ke-6 sampai ke-15 mangalami penurunan karena buah pada hari tersebut semakin lama semakin rusak. Pada hari ke-6 buah pisang sudah matang, dikarenakan reflektansinya paling tinggi dan buah pisang tersebut sudah berubah teksturnya dari keras menjadi agak lunak dan warnanya pun berubah dari warna hijau menjadi warna kuning yang disebabkan karena munculnya pigmen
karoten dan xantofil. Secara umum kandungan karoten dan xantofil hanya mengalami sedikit perubahan selama proses pematangan buah pisang. Sifat fisik dan reologi buah pisang selama pematangan. Grafik kadar air terhadap hari pematangan ditunjukan pada Gambar 7. Grafik tersebut memiliki hubungan kelinearan dengan r2 = 0,8615. Kandungan air daging buah pisang mengalami peningkatan selama pematangan. Kenaikan ini disebabkan oleh kegiatan respirasi dari tangkai dan kulit ke daging buah yang lebih dominan dibandingkan proses transpirasi dan hidrolisis pati. Respirasi dapat menambah kandungan air karena terjadi pemecahan gula menjadi CO2 dan air. Kenaikan kandungan air diperkirakan sama dengan laju respirasi (Winarno, 2002).
Grafik kekerasan terhadap hari pematangan ditunjukan pada Gambar 9. Pada hari ke-1 sampai hari ke-5 penurunannya kekerasannya sangat curam, sedangkan dari hari ke-6 sampai hari ke-15 penurunan kekerasannya sangat kecil, bahkan mendekati stabil. Buah pisang semakin lama waktu pematangannya maka kekerasannya semakin menurun, sehingga semakin lama pematangan buah pisang tersebut semakin matang, dikarenakan kekerasan buah pisang dipengaruhi kadar air, suhu dan umur buah, sehingga semakin lama pematangan buah pisang akan menjadi lebih lunak dan kadar airnya semakin meningkat. Pada saat pematangan buah pisang terjadi peningkatan respirasi, produksi etilen serta terjadi akumulasi gula, perombakkan klorofil dan senyawa lainnya sehingga buah menjadi lunak. Perubahan tekstur (kelunakkan) disebabkan karena terjadi proses penguraian pati menjadi gula dan pemecahan dinding sel yang diakibatkan adanya perombakan protopektin yang larut dalam air dan terakhir adanya perombakkan selulosa.
80
Kadar Air (%)
78 76 74 72 70 68 1
2
3
4
5
6
7
8
Hari
9
10
11
12
13
14
15
16
35
Gambar 7. Perubahan kadar air selama pematangan.
30
Grafik kerapatan terhadap hari pematangan ditunjukan pada Gambar 8. Kerapatan buah pisang dapat merepresentasikan tingkat kematangan. Pada hari ke-1 sampai hari ke-6 nilai kerapatannya relatif naik, dikarenakan kerapatan akan semakin besar dengan meningkatnya umur buah (Ferdiaz et all, 1992). Sedangkan pada hari ke-6 sampai hari ke-15 kerapatan relatif menurun, yang disebabkan meningkatnya proses respirasi dan transpirasi pada buah pisang, sehingga buah akan terus kehilangan air yang menyebabkan bobot buah berkurang. 1.1
Kerapatan (g/ml)]
1.08 1.06 1.04 1.02 1 0.98 0.96 1
2
3
4
5
6
7
8 Hari
9
10
11
12
13
14
Gambar 8. Perubahan kerapatan selama pematangan.
15
Kekerasan (N)
25 20 15 10 5 0 1
2
3
4
5
6
7
8
Hari
9
10
11
12
13
14
15
Gambar 9. Perubahan kekerasan selama pematangan. Grafik total padatan terlarut terhadap hari pematangan ditunjukan pada gambar 10. Pada hari ke-1 sampai hari ke-6 total padatan terlarunya semakin meningkat, hal ini menandakan adanya perubahan sifat reologi yang signifikan yaitu terjadi mekanisme pematangan yang cepat karena pada proses pematangan buah pisang merupakan proses pengakumulasian gula dengan menghidrolisis karbohidrat menjadi senyawa yang lebih sederhana. Karbohidrat yang biasa dihidrolisis adalah pati menjadi vitamin, lemak, mineral, air dan sukrosa, sehingga kandungan buah pisang pada hari tersebut semakin banyak. Sedangkan pada hari ke-7 sampai hari ke-15 nilai total padatan terlarutnya mulai stabil disebabkan pada hari tersebut tidak terjadi lagi hidrolisis karbohidrat.
16
dastis, sedangkan dari 14 sampai 6 N penurunannya relatif kecil karena buah pisang pada saat tersebut sudah matang, sehingga kelunakkannya semakin tinggi.
Pada hari ke-6 buah pisang sudah matang, karena total padatan terlarutnya cukup tinggi. Buah pisang yang memiliki total padatan terlarut tinggi maka semakin lama waktu pematangannya, sehingga buah pisang kadar airnya semakin tinggi dan buah tersebut semakin matang. Pada buah-buahan total padatan terlarut digunakan sebagai indikasi tingkat kematangan. Pada proses pematangan terjadi hidrolisis karbohidrat. Pada pisang karbohidarat yang sering dihidrolisis adalah pati. Hal ini mempengaruhi perubahan rasa dan tekstur buah.
1.4 Turunan kedua reflektansi
1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 -0.2 6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
26
28
30
-0.4 -0.6 Kekerasan (N)
Gambar 12. Turunan kedua reflektansi terhadap kekerasan pada panjang gelombang hijau.
6
TPT (%Brix)
5
Grafik turunan pertama pada panjang gelombang hijau terhadap kerapatan ditunjukan pada Gambar 13. Untuk panjang gelombang hijau (510 nm) pada turunan pertama reflektansi semakin naik terhadap kerapatan, semakin tinggi kerapatannya maka reflektansinya semakin tinggi. Nilai reflektansinya turun dari kerapatan 0,98 sampai 1,01 gr/ml, kemudian reflektansinya naik dari kerapatan 1,02 sampai 1,09 gr/ml.
4 3 2 1 0 0
2
4
6
8 Hari
10
12
14
16
Gambar 10. Nilai total padatan terlarut selama pematangan. Hubungan reflektansi Vis-NIR terhadap sifat fisik dan reologi buah pisang. Grafik reflektansi turunan pertama pada panjang gelombang hijau terhadap kadar air ditunjukan pada Gambar 11, memiliki hubungan kelinearan dengan r2 = 0,8436. Untuk panjang gelombang hijau (510 nm) pada turunan pertama reflektansi semakin menurun terhadap kadar air, semakin tinggi kadar air maka turunan pertama reflektansinya semakin menurun.
Turunan pertama reflektansi
1.6
1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 -0.20.98
0.99
1
1.01
1.02
1.03
1.04
1.05
1.06
1.07
1.08
1.09
-0.4 Kerapatan (gr/ml)
Gambar 13. Turunan pertama reflektansi terhadap kerapatan pada panjang gelombang hijau.
1.6 Turunan pertama reflektansi
1.4
1.4 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 -0.2 70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
-0.4 Kadar air (%)
Gambar 11. Turunan pertama reflektansi terhadap kadar air pada panjang gelombang hijau. Grafik turunan kedua pada panjang gelombang hijau terhadap kekerasan ditunjukan pada Gambar 12. Untuk panjang gelombang hijau (510 nm) kekerasan sebanding dengan reflektansi, semakin menurun kekerasannya, maka reflektansinya semakin menurun. Pada nilai kekerasan 29 sampai 14 N, nilai kekerasannya turun
80
Grafik turunan pertama pada panjang gelombang hijau terhadap total padatan terlaut (TPT) ditunjukan pada Gambar 14. Untuk panjang gelombang hijau (510 nm) pada turunan pertama reflektansi semakin menurun terhadap total padatan terlarut, semakin tinggi total padatan terlarut maka reflektansinya semakin menurun. Nilai total padatan terlarut dari 1 sampai 4,5 besar reflektansinya antara 1,2 sampai 1,6, sedangkan 4,5 sampai 5,5 nilai
Gambar 16. Turunan pertama reflektansi terhadap kekerasan pada panjang gelombang kuning.
reflektansinya mulai dari -0,2 sampai 1,4. Turunan pertama reflektansi
1.6 1.4 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 -0.2 1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
5
5.5
-0.4 Tpt (%Brix)
Gambar 14. Turunan pertama reflektansi terhadap total padatan terlarut pada panjang gelombang hijau. Grafik log (1/R) panjang gelombang hijau terhadap kerapatan ditunjukan pada gambar 15. Untuk panjang gelombang kuning (580 nm) nilai log (1/R) reflektansi semakin naik terhadap kadar air, semakin tinggi kadar airnya maka reflektansinya semakin tinggi. Pada kadar air 70 sampai 75 nilai reflektansinya stabil antara 0 sampai 0,1, sedangkan untuk kadar air 75 sampai 80 reflektansinya meningkat dari 0,1 sampai 0,8.
Grafik log (1/R) pada panjang gelombang kuning terhadap kerapatan ditunjukan pada Gambar 17. Untuk panjang gelombang kuning (580 nm) log (1/R) semakin menurun terhadap kerapatan, semakin tinggi kerapatan maka reflektansinya semakin menurun. Pada nilai kerapatan antara 0,8 sampai 1,01 g/ml nilai log (1/R) meningkat dari 0 sampai 0,8, sedangkan untuk nilai kerapatan dari 1,01 sampai 1,09 nilai log (1/R) relatif turun antara 0,2 sampai 0. 0.8 0.7
Log(1/R)
0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0.98
0.99
1
1.01
1.02
1.03
1.04
1.05
1.06
1.07
1.08
1.09
Kerapatan (gr/ml) 0.8 0.7
Gambar 17. Log (1/R) terhadap kerapatan pada panjang gelombang kuning.
0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
Kadar air (%)
Gambar 15. Log (1/R) terhadap kadar air pada panjang gelombang kuning. Grafik turunan pertama pada panjang gelombang kuning terhadap kekerasan ditunjukan pada Gambar 16. Untuk panjang gelombang kuning (580 nm) turunan pertama reflektansi semakin menurun terhadap kekerasan, semakin tinggi kekerasan maka reflektansinya semakin menurun. Pada nilai kekerasan antara 6 sampai 14 N nilai reflektansinya relatif turun antara 0,4 sampai -0.25, sedangkan untuk nilai kekerasan dari 26 sampai 30 N nilai reflektansinya antara -0,5 sampai -0,3.
0.4 0.3 0.2 0.1 0 -0.1 1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
5
5.5
-0.2 -0.3 -0.4 -0.5 -0.6
0.4 Turunan pertama reflektansi
Grafik turunan pertama pada panjang gelombang kuning terhadap total padatan terlarut (TPT) ditunjukan pada Gambar 18. Untuk panjang gelombang kuning (580 nm) pada turunan pertama reflektansi semakin naik terhadap total padatan terlarut, semakin tinggi total padatan terlarutnya maka reflektansinya semakin tinggi. Pada nilai total padatan terlarut dari 1 sampai 2,5 nilai turunannya menurun dari -0,2 sampai -0,6, sedangkan untuk nilai total padatan terlarut dari 4 sampai 5,5 nilai turunannya relatif naik dari -0,3 sampai 0,3. Turunan pertama reflektansi
Log(1/R)
0.6
Tpt (%Brix)
0.3 0.2 0.1 0 -0.1 6
8
10
12
14
16
18
20
-0.2 -0.3
22
24
26
28
30
Gambar 18. Turunan pertama reflektansi terhadap total padatan terlarut pada panjang gelombang kuning.
-0.4 -0.5 -0.6 Kekerasan (N)
Korelasi reflektansi terhadap sifat fisik / reologi. Persamaan reflektansi gelombang hijau (Y) yang dikorelasikan dengan 4 sifat fisik;
kadar air (X1), kerapatan (X2), kekerasan (X3), dan total padatan terlarut (X4) yaitu
Y = −4,06 X1 + 8,24 X 2 + 1,08 X 3 + 5,33 X 4 + 289,502
dengan kelinearan r2 = 0,887. Untuk korelasi reflektansi terhadap kadar air hubungannya negatif, sehingga hubungan dari reflektansi terhadap kadar air saling berbanding terbalik, semakin rendah nilai reflektansinya maka semakin tinggi nilai kadar airnya. Sedangkan korelasi reflektansi terhadap kerapatan, kekerasan dan total padatan terlarut hubungannya positif, sehingga hubungan reflektansinya terhadap kerapatan, kekerasan dan total padatan terlarut saling berbanding lurus, sehingga reflektansi menurun maka kerapatan, kekerasan dan total padatan terlarut semakin menurun. Persamaan reflektansi gelombang kuning (Y) yang dikorelasikan dengan 4 sifat fisik; kadar air (X1), kerapatan (X2), kekerasan (X3), dan total padatan terlarut (X4) yaitu Y = −7,82X1 − 69,33X 2 + 3,52X3 + 23,02X4 + 577,644 dengan kelinearan r2 = 0,837. Untuk korelasi reflektansi terhadap kadar air dan kerapatan hubungannya negatif, sehingga hubungan dari reflektansi terhadap kadar air saling berbanding terbalik, semakin rendah nilai reflektansinya maka semakin tinggi nilai kadar air dan kerapatannya. Sedangkan korelasi reflektansi terhadap kekerasan dan total padatan terlarut hubungannya positif, sehingga hubungan reflektansinya terhadap kekerasan dan total padatan terlarut saling berbanding lurus, sehingga reflektansi menurun maka kekerasan dan total padatan terlarut semakin menurun.
SIMPULAN Metode reflektansi gelombang cahaya Vis-NIR dapat menentukan proses pematangan buah pisang. Selama proses pematangan terjadi penurunan reflektansi yang disebabkan degradasi klorofil. Terdapat suatu korelasi antara reflektansi (sifat optik) terhadap kekerasan, kerapatan, kadar air dan total padatan terlarut. Telah dilakukan pula analisa log(1/R), turunan pertama dan turunan kedua untuk mencari korelasi yang baik, korelasi terbaik hanya pada kadar air saja.
DAFTAR PUSTAKA Anonim. 2006. Pisang. http://www.ristek.go.id.pdf. (2 Maret2007) Anonim. 2004. NIR Spectroscopy for Grading of Fruits. http://www.adobe.com/products/readste p2.html.(16 Maret 2007) Apandi, M. 1984. Teknologi Buah dan Sayuran. Bandung: PT Alumni. Ashari, Sumeru. 1995. Hortikultura Aspek Budidaya. Jakarta: PenerbitUniversitas Indonesia (UI-Press). Ferdiaz, Dedi, Nuri Andar Wulan et all. 1992. Teknik Analisis Sifat Kimia dan Fungsional Komputasi Pangan. PAU Pangan dan Gizi IPB, Bogor. Gribble, Colin D. and Allan J.Hall. 1992. Optical Mineralogy Principles & Practice. Department of Geology & Applied Geology,University of Glasgow. Hassan, A. dan Er.B.Pantastico.1990. Banana.Asean Food Handling Burean. Malaysia. Herly. 2002. Pengaruh Lama Penyimpanan dan Pertahapan Suhu Pemeraman Terhadap Sifat Fisiologi dan Sifat Fisiko Kimia Buah Pisang Mas( Musa Paradisia L ) [Skripsi]. IPB. Bogor Kays, S.J. 1991. Postharvest Phisiology of Perishacle Plant Product. Van Wostrand Rein Hold. New York L. Ruiz-Garcia, P. Barreiro, J. RodríguezBermejo, J. I. Robla, 2006. Application of LVF-IR specific sensors for volatile assessment in fruits. Spanish Journal of Agricultural Research Lammertyn, J., Peirs, A., De Baerdemaeker, J., Nicolai, B. 2000. Light Penetration Properties of NIR Radiation in Fruit With Respect to Non-destructive Quality Assessment. Postharvest Biology and Technology Lu, R. and D. Ariana. 2002. A Near-Infrared Sensing Technique for Measuring Internal Quality of Apple Fruit. Applied Engineering in Agriculture Matto, A.K., T. Murata, Er. B. Pantastico,K. Chachin dan C.T. Phan. 1986. Perubahan-perubahan Kimiawi Selama Proses Pematangan dan Penuaan. Dalam Er.B. Pantastico (Ed.). Fisiologi Pasca Panen dan Pemanfaatan Buahbuahan dan Sayur-sayuran Tropika dan Subtropika. Diterjemahkan Oleh
Kamariyani dan G.Tjitrosoepomo. Gadjah Mada Universitas Press. Yogyakarta Meng Li, D. C. Slaughter, J. F. Thompson, 1997. Optical Chlorophyll Sensing System for Banana Ripening. Postharvest Biology and Technology. Nurahmah. 2006. Karakteristik Fisik dan pH Pisang Raja dan Pisang Ambon Yang Dilapisi Lilin Yang Disimpan pada Suhu Kamar[Skripsi]. Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor. Nurkhotimah, D. E. 2005. Analisis Keragaman Morfologi Pisang Intoduksi ( Musa spp. ) [Skripsi]. Fakultas Pertanian, Intitut Pertanian Bogor. Osborne, B.G. 1993. Near-Infrared Spectroscopy in Food Analysis. Longman Scientific and Technical. Copublished with John Wiley and Sons Inc, New York. P. Ivanov , E. Llobet , A. Vergara , M. Stankova , X. Vilanova ,J. Hubalek , I. Gracia , C. Cané, X. Correig. 2005. Towards a micro-system for monitoring ethylene in warehouses. Sensors and Actuators B 111-112 . Park, B., Y.R. Chen, W.R. Hruschka, S.D. Shackelford, and M. Koohmaraie. 2004. Principal component regression of near-infrared reflectance spectra for beef tenderness prediction. Transactions of the ASAE 44 Peiris, K. H. S., Dull, G. G., Leffler, R. G., Kays, S. J. 1999. Spatial Variability of Soluble Solids or Dry-matter Content Within Individual Fruits, Bulbs, or Tubers: Iimplication for the Development and Use of NIR Spectroscopy Techniques. Hort. Santoso, B.B. dan B.S.Purwoko.1995. Fisiologi dan Teknologi Pasca Panen Tanaman Hortikultura. Jakarta : Indonesia Australia Eastern University Project. Satuhu, Suyani dan Ahmad Supriyadi. 1992. Pisang. Jakarta: Penebar Swadaya. Sigh, Baljinder. 2005. Visible and NearInfrared SpectroscopicAnalysis of Potatoes. Department of Bioresource Engineering Macdonald Campus, McGill University Montreal, Canada Simmond, N.W. 1966. Bananas ( 2nd edition ). Longman inc., London Suryana, K. 1999. Pengaruh Jenis Bahan Pelapis dan Suhu Simpan Terhadap Daya Simpan dan Kualitas Buah Pisang
Cavendish (Musa Cavendish) [Skripsi]. IPB. Bogor Suryani. 1994. Pengaruh Perlakuan Fisik Terhadap Kekuatan Tekanan Tempurung Biji Kemiri (Aleuritas Moluccana Willd)[Skripsi].Bogor: IPB.Tidak diterbitkan. Syarief, Rizal dan Hariyadi H. 1991. Teknologi Penyimpanan Pangan. Jakarta: Arcan. Thompson, A.K. and O.J.Burden.1995. Harvesting and Fruit. P.424-427.In: S.Gowen.(Ed.) Bananas and Platains.Chap mann & Hall. London. Turner, D.W. 1997. Banana and Plantains. P.58-59.In S. Mitra(Ed.).Postharvest Phisiology and Storage of Tropical and Subtropical Fruits. CAB International, Walling Ford. UK. Winarno, F.G. 1974. Fisiologi Lepas panen. Bogor Winarno, F.G. 2002. Kimia Pangan dan Gizi. Jakarta: PT Gramedia Pustaka Utama. Yeh, R.S, R.C. Anantheswaran, J. Shenk, and V.M. Puri. 1994. Determination of Moisture Profiles in Foods During Microwave Heating Using Vis/Nir Spectroscopy. Lebensm-Wiss UTechnol. Zude, Mannuela. 2003. Non-Desktruktif Predition of banana Fruit Quality Using Vis/Nir Spectroscopy. Institute of Agricultural Engineering Bornim, Germany.
LAMPIRAN
Lampiran 1. Diagram alir penelitian Sampel
Penyimpanan (hari) 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12, 13,14,15
Pengukuran reflektansi Vis-NIR
Pengukuran kerapatan
Pengukuran kekerasan
Pengukuran TPT
Pengukuran kadar air
Pengolahan dan analisis
Penyusunan laporan
Lampiran 2. Setting alat pengukuran reflektansi Vis-NIR.
Lampiran 3. Data analisis reflektansi gelombang hijau dan kuning selama pematangan buah pisang. Hari 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
Reflektansi (%) 510 nm 580 nm 49.837 86.493 49.622 84.802 46.477 85.388 46.744 91.989 46.602 94.310 47.747 94.649 41.410 89.803 40.507 88.015 35.968 82.434 35.098 81.215 28.407 69.319 28.172 66.953 18.761 44.992 11.540 23.266 8.726 16.698
Lampiran 4. Data sifat fisik dan reologi buah pisang selama pematangan. Hari ke 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
Sifat fisik dan reologi Kadar air (%) 70.916 71.604 70.852 70.436 71.012 72.189 71.691 72.975 74.793 74.692 73.904 76.162 75.349 77.218 79.172
Kerapatan (g/ml) 1.025 1.049 1.085 1.086 1.059 1.083 1.034 0.980 1.025 1.017 1.021 1.038 0.993 1.002 1.012
Kekerasan (N) 29.073 28.880 26.213 14.213 12.086 9.533 7.580 6.900 7.580 7.346 7.460 7.366 7.873 7.146 6.773
TPT (% Brix) 1.24 1.50 2.12 4.24 4.90 5.12 5.28 5.02 5.18 5.24 5.22 4.96 4.90 4.78 4.72
Lampiran 5. Data analisis hubungan reflektansiVis-NIR terhadap sifat fisik dan reologi buah pisang. Reflektansi panjang gelombang hijau (510 nm) Kadar air (%)
Turunan pertama reflektansi
Kekerasan (N)
Turunan kedua reflektansi
70.916
1.432
29.073
1.108
71.604
1.304
28.880
0.710
70.852
1.232
26.213
1.117
70.436
1.408
14.213
0.638
71.012
1.162
12.086
1.230
72.189
1.216
9.533
0.364
71.691
1.375
7.580
0.710
72.975
0.755
6.900
0.442
74.793
0.934
7.580
0.262
74.692
0.909
7.346
-0.375
73.904
0.776
7.460
-0.097
76.162
0.679
7.366
-0.160
75.349
0.103
7.873
-0.149
77.218
-0.079
7.146
-0.310
79.172
-0.215
6.773
-0.192
Kerapatan (g/ml)
Turunan pertama reflektansi
Turunan pertama reflektansi
TPT (%Brix)
1.025
1.432
1.24
1.432
1.049
1.305
1.50
1.305
1.085
1.232
2.12
1.232
1.086
1.408
4.24
1.408
1.059
1.162
4.90
1.162
1.083
1.216
5.12
1.216
1.034
1.375
5.28
1.375
0.98
0.755
5.02
0.755
1.025
0.934
5.18
0.934
1.017
0.909
5.24
0.909
1.021
0.776
5.22
0.776
1.038
0.679
4.96
0.679
0.993
0.103
4.90
0.103
1.002
-0.079
4.78
-0.079
1.012
-0.215
4.72
-0.215
Reflektansi panjang gelombang kuning (580 nm) Kadar air (%)
Log(1/R)
Kekerasan (N)
Turunan pertama reflektansi
70.916
0.063
29.073
-0.259
71.604
0.071
28.880
-0.503
70.852
0.068
26.213
-0.506
70.436
0.036
14.213
-0.181
71.012
0.025
12.086
0.128
72.189
0.023
9.533
0.020
71.691
0.046
7.580
-0.007
72.975
0.055
6.900
-0.180
74.793
0.083
7.580
-0.016
74.692
0.090
7.346
-0.236
73.904
0.159
7.460
0.344
76.162
0.174
7.366
0.168
75.349
0.346
7.873
0.006
77.218
0.633
7.146
0.197
79.172
0.777
6.773
0.145
Kerapatan (g/ml)
Log(1/R)
Turunan pertama reflektansi
TPT (%Brix)
1.025
0.063
1.24
-0.259
1.049
0.071
1.50
-0.503
1.085
0.068
2.12
-0.506
1.086
0.036
4.24
-0.181
1.059
0.025
4.90
0.128
1.083
0.023
5.12
0.020
1.034
0.046
5.28
-0.007
0.980
0.055
5.02
-0.180
1.025
0.083
5.18
-0.016
1.017
0.090
5.24
-0.236
1.021
0.159
5.22
0.344
1.038
0.174
4.96
0.168
0.993
0.346
4.90
0.006
1.002
0.633
4.78
0.197
1.012
0.777
4.72
0.145
Lampiran 6. Data analisis persamaan reflektansi panjang gelombang hijau dan kuning terhadap sifat fisik / reologi. SPSS pada panjang gelombang hijau terhadap sifat reologi Model Summary
Model 1
R .942a
R Square .887
Adjusted R Square .842
Std. Error of the Estimate 5.4848
a. Predictors: (Constant), VAR00005, VAR00003, VAR00002, VAR00004 Coefficientsa
Model 1
(Constant) VAR00002 VAR00003 VAR00004 VAR00005
Unstandardized Coefficients B Std. Error 289.502 147.513 -4.062 1.321 8.243 75.630 1.084 2.348 5.337 12.363
Standardi zed Coefficien ts Beta -.779 .020 .659 .549
t 1.963 -3.074 .109 .462 .432
Sig. .078 .012 .915 .654 .675
a. Dependent Variable: VAR00001
SPSS pada panjang gelombang kuning terhadap sifat reologi Model Summary
Model 1
R .912a
R Square .831
Adjusted R Square .764
Std. Error of the Estimate 12.2477
a. Predictors: (Constant), VAR00005, VAR00003, VAR00002, VAR00004 Coefficients a
Model 1
(Constant) VAR00002 VAR00003 VAR00004 VAR00005
Unstandardized Coefficients B Std. Error 577.644 329.400 -7.821 2.950 -69.338 168.883 3.520 5.244 23.027 27.607
a. Dependent Variable: VAR00001
Standardi zed Coefficien ts Beta -.820 -.091 1.170 1.296
t 1.754 -2.651 -.411 .671 .834
Sig. .110 .024 .690 .517 .424
