11/09/2012
KARAKTERISTIK BIOLOGI DAN FISIOLOGI Kemampuan Akhir yang Diharapkan : •Mahasiswa PS ITP semester 3 mampu menjelaskan karakteristik biologi dan fisiologi bahan pangan
PROSES METABOLISME Bahan hasil pertanian bahan hidup melakukan proses
metabolisme selama bahan tersebut hidup terjadi perubahan bahan rusak
perlu penanganan untuk menghambat kerusakan Metabolisme : usaha untuk memenuhi kebutuhan hidup
bahan terutama energi
Energi diperoleh dengan cara : - fotosintesa
- respirasi - fermentasi
FOTOSINTESA
RESPIRASI
Pengertian : proses metabolisme dalam bahan hasil
pertanian dengan menggunakan CO2 dari udara, air dari dalam tanah dengan bantuan sinar matahari dan klorofil untuk menghasilkan karbohidrat.
Sinar matahari menaikkan tingkat energi elektron
e-
e-
dalam pembakaran senyawa makromolekul (karbohidrat, protein, lemak) untuk menghasilkan CO2, air dan sejumlah besar elektron . oksidasi
NADH + H+
MAKROMOLEKUL
energi e(elektron)
eKlorofil
Proses metabolisme biologis dengan menggunakan oksigen
O2
H2O
flavoprotein dan sistem sitokrom
mereduksi oksigen H2O + 30 mol ATP
Jika senyawa makromolekul = glukosa maka :
C6H12O6 + 6O2
enzim
6H2O +6CO2
Contoh : pada hasil pertanian yang berklorofil, dan jasad
renik tertentu (ganggang biru/hijau)
1
11/09/2012
Pengukuran Proses Respirasi Senyawa yang digunakan : 1. 2. 3. 4.
Glukosa ATP CO2 O2
Pengukuran Proses Respirasi (2) 1. Perubahan Kandungan Gula Secara teoritis dapat dilakukan, secara praktis sulit, karena :
Jumlah gula yang terdapat dalam bahan tidak tetap Pembentukan gula dari sukrosa dan penggunaan gula untuk respirasi sering terjadi bersamaan
2. Kandungan ATP Secara praktek sulit Butuh waktu yang lama, ketelitian yang tinggi dan alat yang canggih
Pengukuran Proses Respirasi (3) 3. Penyerapan O2 Jumlah oksigen yang digunakan dalam respirasi relatif sedikit sulit dilaksanakan (butuh alat yang peka seperti GC) 4. Produksi CO2 Produksi CO2 selama respirasi cukup besar sehingga mudah diukur Sulit dibedakan antara respirasi anaerob dan aerob Cara yang praktis adalah mengukur produksi CO2
2
11/09/2012
FERMENTASI Contoh : laju respirasi jeruk = 70 mg CO2/kg/jam laju respirasi ercis = 400 mg CO2/kg/jam Respiration Quotient (RQ) : perbandingan CO2 yang dihasilkan dengan O2 yang digunakan
RQ =
mol CO2 yang dihasilkan mol O2 yang digunakan
Contoh : C6H12O6 + 6 O2 ----> 6 CO2 + 6 H2O + energi QR= 6/6 = 1
Merupakan reaksi oksidasi reduksi Zat yang dioksidasi (pemberi elektron) dan zat yang
direduksi (penerima elektron) adalah zat organik Pada respirasi zat yang direduksi adalah zat anaorganik (O2) Senyawa organik yang digunakan umumnya glukosa
dipecah menjadi : aldehid, alkohol atau asam melalui proses glikolisis C6H12O6 + khamir 2C2H5OH + 2 CO2 (alkohol) Terjadi jika persediaan oksigen berkurang
2 C51H98O6 + 145 O2 ----> 102 CO2 + 98 H2O + energi QR = 102/145 = 0,71
KLIMAKTERIK DAN KELAYUAN Pada fermentasi energi yang dihasilkan relatif kecil
dibandingkan substrat yang digunakan persediaan substrat lebih cepat habis dan bahan menjadi busuk atau mati
Buah : hasil dari beberapa jenis bentuk pertumbuhan :
- pembesaran bakal buah - pembesaran jaringan Tahap-tahap pertumbuhan buah dan sayur : o Pembelahan sel o Pendewasaan sel (maturation) o Pematangan sel (ripening) o Pelayuan (senescence) o Pembusukan (deterioration) Pada setiap proses pertumbuhan terjadi proses respirasi
3
11/09/2012
Berdasarkan laju respirasi buah dan sayur dibedakan atas : o
o
Golongan Klimakterik Golongan Non Klimakterik
Laju respirasi (jumlah CO2)
Non Klimakterik Pembelahan Pembesaran sel sel
Senescense
Skema hubungan antara proses pertumbuhan dengan laju respirasi
KLIMAKTERIK Apel Alpukat Pisang Blueberry Jambu Nangka Kiwifruit Apricot
Pengertian klimakterik :
= suatu fase kritis dalam kehidupan buah = suatu keadaan auto stimulation dari dalam buah sehingga buah menjadi matang disertai dengan peningkatan laju respirasi = masa peralihan dari proses pertumbuhan menjadi layu KLIMAKTERIK = suatu periode mendadak yang khas pada buah-buahan tertentu, dimana pada proses tersebut terjadi serangkaian perubahan biologis diawali dengan proses pembuatan etilen yang ditandai dengan terjadinya proses pematangan
NON KLIMAKTERIK Mangga Muskmelon Pepaya Peach Pear Persimon Tomat Semangka
Blackberry Cacao Cherry Ketimun Terong Grape Leci
Lime Orange Nenas Raspberry Strawberry Lemon
4
11/09/2012
Tahap-tahap Klimakterik b. Perubahan Kimia
Proses klimakterik dibagi dalam 3 tahap :
A = praklimakterik 1 = klimakterik menaik Produksi 2 = puncak klimakterik CO2 3 = klimakterik menurun
2
1
Pada saat pematangan : aktivitas sel meningkat perlu energi (ATP) yang tinggi mitokondria bekerja lebih berat respirasi meningkat terjadi klimakterik
Frenkel et al., (1968) : pada buah pear
3 A
Pearson& Robertson (1954) : pada apel disebut : RESPIRATION CONTROL THEORY
Pada awal klimakterik ditambah substrat penghambat sintesa protein tidak terjadi puncak klimakterik tidak terjadi pemasakan
Jika ekstrak protein dari buah diisolasi pada fase klimakterik ditemukan enzim yang aktif dalam pematangan : enzim malat
KELAYUAN (SENESCENCE) Pada fase pra klimakterik sintesa lemak, etilen dan
protein meningkat Pada fase puncak klimakterik : dekarboksilasi asam malat meningkat Klimakterik : hasil perubahan kimia dalam jaringan secara alami dan biologis
Suatu tahap normal yang selalu terjadi dalam siklus
kehidupan tanaman Dapat terjadi setiap saat Gejala-gejala : Abscision
pada daun, buah/bunga
Pematangan buah Daya
tahan terhadap penyakit dan buah
Menguningnya daun
5
11/09/2012
Skema pertumbuhan dan kehidupan tanaman Perubahan dalam sel waktu proses senescence :
Total Volume Sel
ripe
Mature
Juvenility
senescence
Perkecembahan
Proses Terjadinya Kelayuan Kelayuan terjadi jika terdapat hormon yang
menghambat sintesa protein, yaitu : - auxin - giberelin - asam absisat - sitokinin - etilen
Dinding sel menipis Khloroplast pecah Endoplasmik retikula rusak Sitoplasma kotor Mitokondria masih utuh Permeabilitas membran sel berubah karena jaringan sel melemah Hilangnya klorofil Protein menurun
AUXIN Berperan dalam sintesa etilen (C2H4) senescence Pemberian auxin pada pohon induknya menghambat
pematangan (stop drop spray) CH2 - COOH
6
11/09/2012
GIBERELIN (GA3)
2. ASAM ABSISAT Ditemukan dalam biji kapas
Bekerja spesifik pada tanaman
Merangsang terjadinya absisi
Menghambat pematangan Mencegah pelayuan efektif
CH3
Efektif pada pisang dan tomat Tidak efektif pada arbei dan apel
H3C
O OH
C
O=C
CH3
CH3
OH
COOH
CH
H2C
C
C
C
CH2
O
C
OH
CH
CH COOH
CH CH3
3SITOKININ Menghambat terjadinya senescence Sitokinin sintesis (N6-benzyladenin) memperlambat degradasi klorofil
pada selada dan sayuran hijau C
CH2 CH
NH
CH2OH CH3
N H
7
