KARAKTERISTIK HIDRATASI BIJI DAN PENGARUHNYA TERHADAP PERUBAHAN MUTU BIJI JARAK PAGAR (Jatropha curcas L.)
RANTJE LILLY WORANG
SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2008
PERNYATAAN MENGENAI DISERTASI DAN SUMBER INFORMASI Dengan ini saya menyatakan bahwa disertasi Karakteristik
Hidratasi
Biji dan Pengaruhnya terhadap Perubahan Mutu Biji Jarak Pagar (Jatropha curcas L.)” adalah karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir disertasi ini.
Bogor, Agustus 2008 Rantje Lilly Worang NIM G361030081
ABSTRACT RANTJE LILLY WORANG. Characteristic Hydratation of the Seeds and Its Effect on the Change of Physic Nut (Jatropha curcas L.) Quality. Under direction of OKKY SETYAWATI DHARMAPUTRA, RIZAL SYARIEF, and MIFTAHUDIN. Physic nut (Jatropha curcas L.) is an agricultural commodity which has been chosen as an alternative energy substitute. Physic nut is harvested for two purposes, i.e. for its seeds and oil production. Physic nut seeds with initial moisture content of 8% were stored in various water activity (aw) under laboratory conditions. This research was aimed to determine isothermic sorption for fungal identification on hydratation levels, and to study the effect of water activity and storage duration on the quality of physic nut seeds. The result showed that the isothermic sorption on physic nut seeds was in sigmoid form. The critical point of fungal growth was aw value 0.72 equivalent with moisture content of 7%. The equilibrium of moisture content on aw values 0.06, 0.32, 0.44, 0.64, 0.75, 0.84 and 0.93 was equivalent with the moisture contents 2.68,5.45, 6.14, 7.61, 9.62, 12.56, and 13.52%, respectively. The moisture contents and fungal population decreased with the decrease of water activity. Twenty four fungal species were isolated from physic nut seeds during twenty weeks of storage. At the beginning of storage, most of fungi infected the seeds were classified as field fungi, such as Cladosporium sp., C. cladosporioides, Colletorichum sp., Fusarium semitectum and F. verticillioides. After twenty weeks of storage, the existence of field fungi was generally replaced by storage fungi, such as Aspergillus spp., Eurotium spp., Penicillium spp., and Wallemia sebi, during the period of storage. Storage fungi infected physic nut seeds were classified as xerophilic, mesoxerophilic and hygrophilic fungi. Xerophilic fungi with aw value < 0.80 were Aspergillus restrictus, A. penicillioides, Aspergillus sp. D, Cladosporium cladosporioides, Wallemia sebi, Aspergillus flavus. Mesoxerophilic fungi with aw values between 0.80 – 0.90 were Aspergillus candidus, Aspergillus sp. B, Eurotium chevalieri, E. rubrum, Penicillium citrinum. Hygrophilic fungi with P. oxalicum and aw value > 0.9 were Penicillium citrinum, P. implicatum, isolate I. Lipid contents, viabilities and vigors decreased with the longer period of storage, while free fatty acids and lipase activities increased. The experiments showed that physic nut seeds could be stored up to eight weeks for seeds to be planted and it could be stored up to sixteen to twenty weeks for oil production with aw value between 0.64 and 0.75. The histologic section of embryonic tissue of physic nut seeds showed a damage because of fungal colonization. Key words : Jatropha curcas L., physic nut, isothermic sorption, water activity, fungi, lipid, fatty acid, free fatty acid, lipase, viability, vigor.
RINGKASAN RANTJE LILLY WORANG. Karakteristik Hidratasi Biji dan Pengaruhnya terhadap Perubahan Mutu Biji Jarak Pagar (Jatropha curcas L.). Dibimbing oleh OKKY SETYAWATI DHARMAPUTRA, RIZAL SYARIEF dan MIFTAHUDIN. Karakteristik hidratasi diartikan sebagai karakteristik fisik yang meliputi interaksi antara bahan dengan molekul air yang terkandung di dalamnya dan molekul air di udara sekitarnya. Peranan air di dalam bahan dinyatakan sebagai kadar air dan aktivitas air. Kadar air adalah persentase kandungan air suatu bahan, yang dapat dinyatakan berdasarkan berat basah (wet basis) atau berdasarkan berat kering (dry basis). Aktivitas air atau water activity (aw) didefinisikan sebagai jumlah air bebas dalam bahan pangan yang dapat digunakan oleh mikrob (cendawan) untuk pertumbuhannya. Istilah aktivitas air digunakan untuk menjabarkan air yang tidak terikat atau bebas dalam suatu sistem yang dapat menunjang reaksi biologis dan kimiawi. Semakin tinggi aktivitas air suatu bahan maka semakin tinggi pula kemungkinan tumbuhnya mikrob dalam bahan tersebut. Salah satu tanaman yang banyak dibicarakan saat ini sebagai penghasil bahan bakar nabati adalah jarak pagar (Jatropha curcas L.). Biji jarak pagar yang digunakan baik untuk benih maupun produksi minyak, harus tetap terjaga mutunya selama dalam penyimpanan. Kondisi penyimpanan dapat mempengaruhi karakteristik hidratasi biji yang dapat berpengaruh terhadap perubahan mutu biji jarak pagar. Tujuan penelitian ini adalah menentukan karakteristik hidratasi dalam bentuk sorpsi isotermik biji jarak pagar; mengidentifikasi spesies dan menentukan populasi cendawan yang menyerang biji jarak pada berbagai tingkat hidratasi; serta mengkaji pengaruh aktivitas air dan lama penyimpanan terhadap perubahan mutu biji yang terdiri dari kadar air, cendawan, lemak, asam lemak dan asam lemak bebas, aktivitas lipase, serta daya berkecambah dan daya tumbuh biji jarak pagar. Biji jarak pagar (aksesi Lampung) yang digunakan pada penelitian ini berasal dari buah berwarna kuning sampai kuning kecoklatan, diperoleh dari Desa Loyang, Kecamatan Cikedung, Kabupaten Indramayu, Jawa Barat. Setelah panen buah jarak diangkut ke Laboratorium Fitopatologi SEAMEO BIOTROP di Bogor, selanjutnya kulit buah dikupas secara manual dan biji dikering-anginkan di atas rak-rak di tempat teduh sampai kadar air ±8%. Kadar air biji ditentukan dengan menggunakan metode oven. Isolasi, enumerasi (penghitungan) dan identifikasi cendawan dilakukan dengan menggunakan metode penanaman dan pengenceran berderet dilanjutkan dengan metode cawan tuang. Kandungan lemak, asam lemak dan asam lemak bebas masing-masing ditentukan dengan metode Soxhlet, kromatografi gas, dan titrasi menggunakan KOH. Daya berkecambah dan daya tumbuh biji ditentukan dengan menggunakan metode penanaman masing-masing pada media pasir dan kertas merang. Aktivitas enzim lipase pada biji jarak pagar ditentukan dengan menggunakan metode Moore yang dimodifikasi. Aktivitas enzim lipase dari cendawan ditentukan dengan menggunakan metode Kouker dan Jaeger, serta
mengamati anatomi embrional biji yang terserang cendawan dengan teknik parafin dari Sass. Hasil penelitian menunjukkan, bahwa sorpsi isotermik biji jarak pagar berbentuk sigmoid dengan titik kritis ambang batas untuk pertumbuhan cendawan pada aw 0.62 setara dengan kadar air 7%. Kadar air kesetimbangan biji pada aw 0.06, 0.32, 0.44, 0.64, 0.75, 0.84 dan 0.93 masing-masing setara dengan kadar air 2.68, 5.45, 6.14, 7.61, 9.62, 12.56 dan 13.52%. Kadar air biji yang aman yaitu 7-9%, berada pada aw 0.64 yang setara dengan kadar air 7.61%. Cendawan yang sering terisolasi pada awal penyimpanan adalah cendawan lapangan yaitu Colletotrichum sp., Cladosporium sp., C. cladosporioides, Fusarium semitectum dan F. verticillioides. Berdasarkan nilai aktivitas air yang setara dengan kadar air tertentu biji jarak pagar, cendawan pascapanen dibagi menjadi 3 kelompok. Cendawan-cendawan tersebut adalah cendawan xerofilik yaitu cendawan yang hidup pada aw < 0.8 yang setara dengan kadar air biji 7.6-9.4% meliputi Aspergillus restrictus, A. penicillioides, Cladosporium cladosporioides, Wallemia sebi, Aspergillus flavus,; cendawan mesoxerofilik yaitu cendawan yang hidup pada 0.8 < aw < 0.9 yang setara dengan kadar air biji 10.2-10.4% meliputi Aspergillus candidus, Aspergillus sp. B, Eurotium chevalieri, E. rubrum, Penicillium citrinum; dan cendawan higrofilik yaitu cendawan yang hidup pada aw > 0.9 yang setara dengan kadar air biji 11.5-12.0% meliputi Isolat I, Penicillium citrinum, P. implicatum, dan P. oxalicum. Populasi total cendawan tertinggi diperoleh pada aw 0.93 sebesar 3.25 x 6 10 koloni/g bobot kering. Kandungan lemak, daya berkecambah dan daya tumbuh biji berbanding terbalik atau semakin menurun dengan peningkatan kadar air (aw) dan lama penyimpanan, sedangkan kandungan asam lemak bebas dan aktivitas lipase berbanding lurus atau semakin meningkat dengan semakin tinggi kadar air (aw) dan semakin lama penyimpanan. Asam lemak yang menyusun lemak biji jarak pagar didominasi oleh asam lemak tidak jenuh yaitu asam oleat dan linoleat. Aktivitas air yang dapat digunakan untuk penyimpanan biji jarak pagar secara alami adalah 0.64 – 0.72. Pada kondisi tersebut lama penyimpanan biji yang layak untuk benih adalah 8 minggu penyimpanan dan untuk produksi minyak 16 - 20 minggu penyimpanan. Cendawan yang mempunyai aktivitas lipase cukup tinggi adalah Aspergillus niger, A. tamarii dan Penicillium oxalicum, diikuti oleh A. flavus dan A. restrictus yang mempunyai aktivitas lipase sedang. Biji jarak yang terserang cendawan memperlihatkan jaringan embrio yang rusak karena kolonisasi cendawan. Kata kunci : Jatropha curcas L., jarak pagar, sorpsi isotermik, aktivitas air, cendawan, lemak, asam lemak, asam lemak bebas, lipase, daya berkecambah, daya tumbuh.
© Hak Cipta milik IPB, tahun 2008 Hak Cipta dilindungi Undang-undang Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan atau menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik atau tinjauan suatu masalah; dan pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan yang wajar IPB Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh Karya tulis dalam bentuk apa pun tanpa izin IPB
KARAKTERISTIK HIDRATASI BIJI DAN PENGARUHNYA TERHADAP PERUBAHAN MUTU BIJI JARAK PAGAR (Jatropha curcas L.)
RANTJE LILLY WORANG
Disertasi sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Doktor pada Program Studi Biologi
SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2008
Penguji pada Ujian Tertutup : Dr. Ir. Hamim, M.Si.
Penguji pada Ujian Terbuka : Dr. Ir. Yadi Haryadi, M.Sc. Dr. Ir. Sri Widowati, M.App.Sc.
Judul Disertasi Nama Mahasiswa NIM
: Karakteristik Hidratasi Biji dan Pengaruhnya terhadap Perubahan Mutu Biji Jarak Pagar (Jatropha curcas L.) : Rantje Lilly Worang : G361030081
Disetujui Komisi Pembimbing
Dr. Okky Setyawati Dharmaputra. Ketua
Prof. Dr. Ir. Rizal Syarief, DESS. Anggota
Dr. Ir. Miftahudin, M.Si. Anggota
Mengetahui Ketua Program Studi Biologi
Dekan Sekolah Pascasarjana
Dr. Ir. Dedy D. Solihin, DEA.
Prof. Dr. Ir. Khairil A. Notodiputro, M.S.
Tanggal Ujian : 21 Agustus 2008
Tanggal Lulus :
Kupersembahkan kepada Kekasih Jiwaku : Tuhan Yesus Kristus Kedua orang tuaku Suamiku Sonne Denny Wenses Engka Anak – anakku: Kezia, Anthonius, Daniel
To God only wise, be glory through Jesus Christ for ever Amen Romans 16:27
PRAKATA Puji dan syukur kepada Allah Bapa di dalam Tuhan Yesus Kristus dengan penghantaran Roh Kudus sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tema yang dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan dari bulan Februari 2007 sampai Januari 2008 ini ialah pascapanen, dengan judul Karakteristik Hidratasi Biji dan Pengaruhnya terhadap Perubahan Mutu Biji Jarak Pagar (Jatropha curcas L.). Selama menjalani studi, penelitian dan penulisan disertasi ini, penulis mendapat banyak bantuan, bimbingan dan saran dari berbagai pihak. Untuk itu penulis mengucapkan terima kasih kepada : Komisi Pembimbing Ibu Dr. Okky Setyawati Dharmaputra, Bapak Prof. Dr. Ir. Rizal Syarief, DESS dan Bapak Dr. Ir. Miftahudin, M.Si. Penguji luar komisi Bapak Dr. Ir. Hamim, M.Si., Bapak Dr. Ir. Yadi Haryadi, M.Sc. dan Ibu Dr. Ir. Sri Widowati, M.App.Sc. Pimpinan dan Staf Sekolah Pascasarjana, Pimpinan dan Staf Program Studi Biologi Sekolah Pascasarjana Institut Pertanian Bogor. Rektor Universitas Negeri Manado, Dekan FMIPA dan Ketua Jurusan Biologi FMIPA Universitas Negeri Manado. Pimpinan dan Staf Proyek Due-Like Batch II 2003 UNIMA, Pimpinan dan Staf Proyek BPPS DIKTI 2005, Yayasan Minahasa Raya dan Pemkab Minahasa Utara (Kel. Tommy Sagay-Korinus), Pimpinan dan Staf Yayasan DAMANDIRI, Ibu Dr. Okky Setyawati Dharmaputra atas bantuan sebagian dana penelitian dan penulisan disertasi yang diberikan. Ibu Dr. Theresia Prawitasari (Almh, Pembimbing), I Made Yerly Ghunawan, S.Si, Rully Fathony, S.Si, Wirya Taruna (Ketua LMDH Desa Loyang) dan Juhaedin (Mandor) untuk mendapatkan buah jarak pagar. Direktur SEAMEO BIOTROP, Koordinator Laboratorium Drs. Sunjaya, Asisten Peneliti Ir. Ina Retnowati; Teknisi Pak Edy Suryadi, Pak Suradi dan Rahmat; Manager Teknis Lab Servis Santi Ambarwati, M.Si, serta Laboran ibu Elly, Pak Yadi; Kepala Lab Mikrobiologi dan Biokimia PSSHB serta Laboran Ibu Ika Malikhah dan Endang Rusmalia, Kepala Lab Terpadu serta Laboran Pak Kosasih. Teman-teman di Lab Kultur Jaringan Unit Jasa IPB. Teman-teman di Asrama Mahasiswa Sam Ratulangi Bogor Baru II, Sempur Kaler dan Bogor Baru I, temanteman kuliah di IPB, serta teman-teman lain yang sudah saling membantu, mendoakan, memberi dukungan dan dorongan. Ibu Dra. Adel Suparman Kansil, Tante Ansye Engka dan Keluarga, atas doa, perhatian dan bantuan yang diberikan. Mama Juliana Lina Tondatuon dan Papa Anthon Welly Worang serta Mami Stien Endoh dan Papi Welly Edward Engka atas doa, perhatian dan kasih sayangnya, juga Adik-adik: Herry (Alm), Meidy, Deiby, Ivonne, Donnie, Fernando serta Denly, Joun dan Olin yang sudah membantu dan mendoakan penulis. Yang terkasih suamiku Sonne Denny Wenses Engka dan anak-anakku tercinta: Kezia, Anthonius dan Daniel yang dengan tulus penuh kasih sayang selalu memberi inspirasi, bersabar dan berdoa serta memberi apa yang mereka miliki, demi keberhasilan penulis. Penulis berharap karya ilmiah ini dapat bermanfaat bagi pengembangan ilmu pengetahuan khususnya di bidang ilmu dasar biologi dan teknologi penyimpanan serta penyediaan energi terbarukan. Bogor, Agustus 2008 Rantje Lilly Worang
RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan di Manado pada tanggal 6 Februari 1969 dari ibu Juliana Lina Tondatuon dan ayah Anthon Welly Worang. Penulis anak pertama dari empat bersaudara. Pada tanggal 27 Agustus 1998 menikah dengan Sonne Denny Wenses Engka, S.Pd, saat ini telah dikaruniai tiga orang anak yaitu Kezia Caroline Worang Endoh Engka (Kezia, 9 tahun), Anthonius Edward Worang Endoh Engka (Nio, 7 tahun) dan Daniel John Worang Endoh Engka (Niel, 4 tahun). Pendidikan Sarjana Biologi di IKIP Negeri Manado diselesaikan pada tahun 1992. Pada tahun 2001 penulis menyelesaikan S2 untuk Program Studi Biologi-Mikrobiologi di Program Pascasarjana Universitas Gadjah Mada Yogyakarta. Penulis pada tahun 2003 mendapat kesempatan untuk mengikuti program S3 pada Program Studi Biologi-Mikrobiologi di Sekolah Pascasarjana Institut Pertanian Bogor. Beasiswa pendidikan Pascasarjana diperoleh dari Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi Republik Indonesia tahun 2005. Penulis bekerja sebagai dosen Jurusan Biologi FMIPA Universitas Negeri Manado di Tondano sejak tahun 1994 sampai sekarang. Sebuah artikel berjudul Quality of Physic Nut (Jatropha curcas L.) Seeds Packed in Plastic Material During Storage sudah diterbitkan bulan Juni 2008 pada Jurnal BIOTROPIA. Artikel lain sedang disusun untuk dipublikasikan. Karya ilmiah tersebut merupakan bagian dari program S3 penulis.
DAFTAR ISI Halaman DAFTAR TABEL .........................................................................................
xv
DAFTAR GAMBAR ....................................................................................
xvii
DAFTAR LAMPIRAN ...............................................................................
xx
1 PENDAHULUAN ................................................................................... Latar Belakang .................................................................................. Tujuan Penelitian .............................................................................. Manfaat Penelitian ............................................................................ Hipotesis ............................................................................................ Ruang Lingkup Penelitian .................................................................
1 1 4 5 5 6
2 TINJAUAN PUSTAKA .......................................................................... Botani Jarak Pagar (Jatropha curcas L.) .......................................... Komposisi Kimia Biji dan Minyak Jarak Pagar ............................... Aspek Hidratasi ................................................................................ Cendawan Patogen Benih dan Cendawan Pascapanen .................... Isolasi, Penghitungan dan Identifikasi Cendawan ............................ Penyimpanan Biji-bijian .................................................................... Perkecambahan Biji ...........................................................................
7 7 10 12 16 21 22 23
3 SORPSI ISOTERMIK BIJI JARAK PAGAR ......................................... Abstrak .............................................................................................. Pendahuluan ..................................................................................... Bahan dan Metode ............................................................................. Hasil .................................................................................................. Pembahasan ....................................................................................... Simpulan ...........................................................................................
26 26 26 27 30 31 32
4 PENGARUH AKTIVITAS AIR TERHADAP PERUBAHAN MUTU BIJI JARAK PAGAR .................................................................. Abstrak .............................................................................................. Pendahuluan ...................................................................................... Bahan dan Metode ............................................................................. Hasil ................................................................................................... Pembahasan ....................................................................................... Simpulan ............................................................................................
33 33 33 35 45 66 74
5 PERUBAHAN MUTU BIJI JARAK PAGAR DALAM KEMASAN PLASTIK SELAMA PENYIMPANAN........................ ........................... Abstrak .............................................................................................. Pendahuluan ...................................................................................... Bahan dan Metode ............................................................................. Hasil .................................................................................................. Pembahasan ....................................................................................... Simpulan ............................................................................................
75 75 75 76 82 92 97
6 CENDAWAN YANG MENYERANG BIJI JARAK PAGAR .............. Abstrak .............................................................................................. Pendahuluan ...................................................................................... Bahan dan Metode ............................................................................. Hasil .................................................................................................. Pembahasan ....................................................................................... Simpulan ............................................................................................
98 98 98 100 103 120 122
7 PEMBAHASAN UMUM .........................................................................
123
8 SIMPULAN DAN SARAN ...................................................................... Simpulan ............................................................................................ Saran ..................................................................................................
128 128 129
DAFTAR PUSTAKA ....................................................................................
130
LAMPIRAN ...................................................................................................
137
DAFTAR TABEL Halaman 1
Spesifikasi persyaratan mutu benih di laboratorium .........................
9
2 Komposisi kimia biji jarak pagar ......................................................
10
3
Komposisi asam lemak minyak jarak pagar ......................................
10
4
Sifat fisik minyak jarak pagar ............................................................
11
5
Aktivitas air beberapa larutan garam jenuh pada suhu 30 oC ............
15
6
Aktivitas air dan kadar air kesetimbangan untuk perkembangan cendawan pada penyimpanan biji-bijian ..................
19
7
Nilai aktivitas air minimal untuk pertumbuhan cendawan ................
20
8
Jenis dan berat garam, serta volume akuades yang digunakan untuk menentukan aw ........................................................................
28
Kadar air kesetimbangan biji jarak pada berbagai aktivitas air (aw) .
30
9
10 Kisaran dan rata-rata suhu serta kelembaban relatif ruang simpan selama penyimpanan ...........................................................................
45
11 Rekapitulasi hasil analisis sidik ragam pengaruh aktivitas air (aw) dan lama penyimpanan (Lp) serta interaksinya (aw x Lp) terhadap mutu biji jarak pagar ....................................................................................
46
12 Pengaruh interaksi antara aktivitas air dan lama penyimpanan terhadap kadar air (% b.b) biji jarak pagar ............................................................ 46 13 Persentase biji jarak pagar yang terserang cendawan pada berbagai aw dan lama penyimpanan. Metode isolasi yang digunakan: metode penanaman ................................................................................
48
14 Populasi cendawan (koloni/g b.k.) pada berbagai aktivitas air dan lama penyimpanan. Metode isolasi yang digunakan: metode pengenceran ............................................................................... 50 15 Pengaruh interaksi antara aktivitas air dan lama penyimpanan terhadap populasi cendawan pada biji jarak pagar ............................................... 54 16 Aktivitas air dan kadar air kesetimbangan untuk perkembangan cendawan pada penyimpanan biji jarak pagar .......................................
57
17 Pengaruh interaksi antara aktivitas air dan lama penyimpanan terhadap kandungan lemak (% b.k.) biji jarak pagar ............................................. 57 18 Komposisi asam lemak biji jarak yang disimpan pada aw 0.64 dan 0.93 pada awal, kemudian setelah 12 dan 20 minggu penyimpanan ............
59
19 Pengaruh interaksi antara aktivitas air dan lama penyimpanan terhadap kandungan asam lemak bebas pada biji jarak pagar .............................. 61
20 Pengaruh interaksi antara aktivitas air dan lama penyimpanan terhadap daya berkecambah (%) biji jarak pagar ............................................... 62 21 Pengaruh interaksi antara aktivitas air dan lama penyimpanan terhadap daya tumbuh (%) biji jarak pagar ........................................
64
22 Kisaran dan rata-rata suhu serta kelembaban relatif ruang simpan selama penyimpanan............................................................................
82
23 Rekapitulasi hasil analisis sidik ragam pengaruh lama penyimpanan terhadap mutu biji jarak pagar .........................................................
83
24 Persentase biji jarak pagar yang terserang cendawan selama penyimpanan. Metode isolasi menggunakan metode penanaman ......
84
25 Populasi setiap spesies cendawan pada biji jarak pagar selama penyimpanan. Metode isolasi menggunakan metode pengenceran ......
86
26 Komposisi asam lemak pada minyak jarak pagar pada 0, 3 dan 6 bulan penyimpanan ...............................................................................
88
27 Keberadaan cendawan pada biji jarak pagar hasil isolasi dengan metode penanaman (a) dan metode pengenceran (b) ......................
94
28 Deteksi aktivitas lipase berbagai spesies cendawan pada media seleksi....................................................................................
119
DAFTAR GAMBAR Halaman 1
Diagram alir kegiatan penelitian .....................................................
6
2
Morfologi tanaman jarak pagar (Jatropha curcas L.) .....................
8
3
Bentuk umum adsorpsi dan desorpsi isotermik ................................
15
4
Skema pertumbuhan beberapa spesies cendawan pada berbagai nilai aw ...............................................................................
21
5
Buah dan biji jarak pagar .................................................................
23
6
Pertanaman jarak pagar ...................................................................
24
7
Buah jarak pagar berwarna kuning sampai kuning kecoklatan, pengupasan kulit buah, pengeringan biji di atas rak-rak di tempat teduh dan biji jarak pagar ....................................................
27
8
Pengeringan biji jarak menggunakan oven .......................................
29
9
Sorpsi isotermik biji jarak pagar pada suhu 26 oC.............................
30
10 Buah jarak pagar, pengupasan, pengeringan dan biji jarak pagar ......
35
11 Sorption container dengan berbagai aktivitas air tempat penyimpanan biji jarak pagar ...................................................................................
36
12 Isolasi cendawan dengan metode penanaman ..................................
37
13 Isolasi cendawan dengan metode pengenceran ..................................
38
14 Bak-bak plastik perkecambahan ........................................................
44
15 Interaksi antara aktivitas air dan lama penyimpanan terhadap kadar air biji jarak pagar ......................................................................
47
16 Interaksi antara aktivitas air dan lama penyimpanan terhadap populasi cendawan pada biji jarak pagar ...............................................
55
17 Hasil isolasi cendawan pada biji jarak pagar dari berbagai aw ..............
56
18 Interaksi antara aktivitas air dan lama penyimpanan terhadap kandungan lemak pada biji jarak pagar ..................................
59
19 Kromatogram hasil analisis komponen asam lemak .............................
60
20 Interaksi antara aktivitas air dan lama penyimpanan terhadap kandungan asam lemak bebas pada biji jarak pagar .............................
61
21 Interaksi antara aktivitas air dan lama penyimpanan terhadap daya berkecambah biji jarak pagar ........................................................
63
22 Daya berkecambah biji jarak setelah 20 minggu penyimpanan ............
63
23 Interaksi antara aktivitas air dan lama penyimpanan terhadap daya tumbuh biji jarak pagar ..................................................................
65
24 Daya tumbuh biji jarak pagar pada aw 0.64 dan 0.84 .........................
65
25 Mekanisme hidrolisis lemak (trigliserida) ............................................
69
26 Rak-rak tempat penyimpanan biji jarak pagar ......................................
77
27 Cara memperoleh sampel kerja.............................................................
77
28 Perubahan kadar air biji jarak pagar selama penyimpanan ................
83
29 Hasil isolasi cendawan pada biji jarak pagar awal penyimpanan dan setelah 6 bulan penyimpanan. Metode isolasi dengan metode penanaman ..........................................................................................
85
30 Perubahan populasi total cendawan selama penyimpanan ..................
86
31 Hasil isolasi cendawan pada biji jarak pagar awal penyimpanan dan setelah 6 bulan penyimpanan. Metode isolasi dengan metode pengenceran .........................................................................................
87
32 Perubahan kandungan lemak biji jarak pagar selama penyimpanan ....
87
33 Kromatogram hasil analisis komponen asam lemak pada biji jarak pagar awal penyimpanan .......................................................................
88
34 Perubahan kandungan asam lemak bebas biji jarak pagar selama penyimpanan ........................................................................................
89
35 Perubahan aktivitas lipase biji jarak pagar selama penyimpanan .......................................................................................
90
36 Perubahan daya berkecambah biji jarak pagar selama penyimpanan..
90
37 Daya berkecambah biji jarak pagar pada hari ke-7 setelah tanam .......
91
38 Perubahan daya tumbuh biji jarak pagar selama penyimpanan .........
91
39 Daya tumbuh biji jarak pada hari ke-7 setelah tanam .......................
92
40 Aspergillus candidus. Koloni dan foto mikrograf ................................
104
41 Proses pembentukan konidium pada A. candidus ...............................
105
42 Aspergillus flavus. Kernel biji, koloni dan foto mikrograf ................
106
43 Proses pembentukan konidium pada A. flavus .... ...............................
106
44 Aspergillus niger. Koloni dan foto mikrograf ....................................
107
45 Mikrograf elektron A. niger ..... ........................................................... 107 46 Aspergillus penicillioides. Koloni dan foto mikrograf ........................ 108 47 Aspergillus restrictus. Foto mikrograf ................................................ 108 48 Aspergillus tamarii. Koloni dan foto mikrograf .................................. 109 49 Cladosporium cladosporioides. Koloni dan foto mikrograf ...............
110
50 Colletotrichum sp. Koloni dan foto mikrograf .................................... 110 51 Eurotium chevalieri. Koloni dan foto mikrograf ................................. 112
52 Mikrograf elektron, proses pecahnya kleistotesium ........................... 112 53 Fusarium semitectum. Koloni dan foto mikrograf ............................... 114 54 Fusarium verticillioies. Koloni dan foto mikrograf ............................ 115 55 Lasiodiplodia sp. Koloni dan foto mikrograf ..................................... 115 56 Penicillium citrinum. Koloni dan foto mikrograf ................................ 117 57 Penicillium oxalicum. Koloni dan foto mikrograf ................................. 118 58 Wallemia sebi. Koloni dan foto mikrograf ........................................... 118 59 Jaringan embrio biji jarak pagar ........................................................... 120 60 Koloni cendawan yang berada pada jaringan embrio biji jarak pagar... 120 61 Peta stabilitas dan ambang hidratasi ..................................................... 125
DAFTAR LAMPIRAN Halaman 1
Komposisi media ...............................................................................
138
2
Karakteristik bahan kemasan plastik .................................................
139
3
Analisis sidik ragam pengaruh aktivitas air dan lama penyimpanan terhadap kadar air biji jarak pagar .......................................................
139
4 Analisis sidik ragam pengaruh aktivitas air dan lama penyimpanan terhadap populasi total cendawan pada biji jarak pagar .......................
140
5 Analisis sidik ragam pengaruh aktivitas air dan lama penyimpanan terhadap kandungan lemak biji jarak pagar ..........................................
140
6 Analisis sidik ragam pengaruh aktivitas air dan lama penyimpanan terhadap kandungan asam lemak bebas biji jarak pagar ......................
140
7 Analisis sidik ragam pengaruh aktivitas air dan lama penyimpanan terhadap daya berkecambah biji jarak pagar .........................................
141
8 Analisis sidik ragam pengaruh aktivitas air dan lama penyimpanan terhadap daya tumbuh biji jarak pagar ...............................................
141
9 Analisis sidik ragam pengaruh lama penyimpanan biji jarak pagar dalam kemasan plastik terhadap kadar air ...........................................
141
10 Analisis sidik ragam pengaruh lama penyimpanan terhadap populasi total cendawan ......................................................................
142
11 Analisis sidik ragam pengaruh lama penyimpanan terhadap kandungan lemak biji jarak pagar ......................................................
142
12 Analisis sidik ragam pengaruh lama penyimpanan terhadap kandungan asam lemak bebas biji jarak pagar ...................................
142
13 Analisis sidik ragam pengaruh lama penyimpanan terhadap aktivitas lipase biji jarak pagar ...........................................................
142
14 Analisis sidik ragam pengaruh lama penyimpanan terhadap daya berkecambah biji jarak pagar .....................................................
143
15 Analisis sidik ragam pengaruh lama penyimpanan terhadap daya tumbuh biji jarak pagar .................................................................
143
16 Gambar kromatogram hasil analisis komponen asam lemak biji jarak pagar pada aw 0.64 pada awal penyimpanan .......................................
143
17 Gambar kromatogram hasil analisis komponen asam lemak biji jarak pagar pada aw 0.93 pada awal penyimpanan .......................................
144
18 Gambar kromatogram hasil analisis komponen asam lemak standar
144
19 Gambar kromatogram hasil analisis komponen asam lemak biji jarak pagar pada aw 0.64 setelah 20 minggu penyimpanan ...........................
145
20 Gambar kromatogram hasil analisis komponen asam lemak biji jarak pagar pada aw 0.93 setelah 20 minggu penyimpanan ...........................
145
21 Prosedur pembuatan preparat jaringan embrio biji J. curcas L. menggunakan teknik parafin .................................................................
146
22 Teknik pewarnaan jaringan embrio biji jarak pagar ............................... 147
RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan di Kota Manado Provinsi Sulawesi Utara pada tanggal 6 Februari 1969, dari ibu Juliana Lina Tondatuon dan ayah Anthon Welly Worang. Penulis anak pertama dari empat bersaudara. Pada tanggal 27 Agustus 1998 menikah dengan Sonne Denny Wenses Engka, S.Pd, saat ini telah dikaruniai tiga orang anak yaitu Kezia Caroline Worang Endoh Engka (Kezia, 8 tahun), Anthonius Edward Worang Endoh Engka (Nio, 7 tahun) dan Daniel John Worang Endoh Engka (Niel, 4 tahun). Sarjana Biologi IKIP Negeri Manado diselesaikan pada tahun 1992. Pada tahun 2001 penulis menyelesaikan S2 untuk Program Studi Biologi-Mikrobiologi di Program Pascasarjana Universitas Gadjah Mada Yogyakarta. Penulis pada tahun 2003 mendapat kesempatan untuk mengikuti program S3 pada Program Studi Biologi-Mikrobiologi di Sekolah Pascasarjana Institut Pertanian Bogor. Beasiswa pendidikan Pascasarjana diperoleh dari Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi Republik Indonesia tahun 2005. Penulis bekerja sebagai dosen Jurusan Biologi FMIPA Universitas Negeri Manado di Tondano sejak tahun 1994 sampai sekarang. Sebuah artikel berjudul The Quality of Physic Nut (Jatropha curcas L.) Seeds Packed in Plastic Material During Storage sudah diterbitkan bulan Juni 2008 pada Jurnal BIOTROPIA. Artikel lain sedang disusun untuk dipublikasikan. Karya ilmiah tersebut merupakan bagian dari program S3 penulis. Bogor, Juli 2008.
1
1 PENDAHULUAN LATAR BELAKANG Indonesia merupakan salah satu negara yang tingkat konsumsi energi bahan bakar minyak tinggi. Salah satu masalah yang dihadapi oleh bangsa saat ini adalah pasokan energi dalam negeri mengalami kendala akibat produksi yang cenderung lebih rendah dibanding tingkat konsumsinya.
Menurut data
Automotive Diesel Oil, konsumsi bahan bakar minyak di Indonesia sejak tahun 1995 telah melebihi produksi dalam negeri. Diperkirakan dalam kurun waktu 10 - 15 tahun yang akan datang, cadangan minyak Indonesia akan habis. Perkiraan ini terbukti dengan seringnya terjadi kelangkaan energi atau BBM di beberapa daerah di Indonesia (Hambali 2006; Krisnamurthi 2007).
Konsumsi BBM
Indonesia mencapai 60 milyar liter/tahun, diantaranya 22 milyar untuk konsumsi solar, 12 milyar minyak tanah, 20 milyar premium, dan 6 milyar untuk bahan bakar lainnya (Hamdi 2005). Berdasarkan energi mix nasional tahun 2003 terjadi ketimpangan penggunaan energi, yaitu untuk energi minyak bumi sebesar 54.4%; gas bumi 26.5%; batu bara 14.1%; tenaga air 3.4%; panas bumi 1.4%, dan energi lainnya 0.2% (Prastowo 2006) sehingga perlu mencari sumber energi alternatif pengganti. Ketika harga BBM terus meningkat dan subsidi pemerintah dicabut, bahan bakar alternatif merupakan salah satu pilihan untuk dikembangkan. Jarak pagar (Jatropha curcas L.), tanaman yang banyak dibicarakan orang akhir-akhir ini merupakan salah satu bahan baku yang prospektif untuk dimanfaatkan sebagai bahan bakar nabati. Buah jarak pagar dipanen untuk dua tujuan, yaitu sebagai benih atau untuk produksi minyak. Adikadarsih dan Hartono (2007) mengemukakan bahwa penggunaan biji jarak pagar untuk benih harus berasal dari buah berwarna kuning hingga kuning kehitaman karena memiliki daya berkecambah dan daya tumbuh yang tinggi yaitu masing-masing 89% dan 81%. Menurut Wanita dan Hartono (2007) buah berwarna kuning menghasilkan biji dengan kadar minyak tertinggi yaitu 29.4%. Biji jarak pagar yang kandungan minyak nabatinya tinggi dan tidak dapat dimakan (non edible oil), sehingga tidak akan bersaing dengan keperluan konsumsi, mulai dilirik orang untuk digunakan sebagai bahan bakar alternatif
2
(biodiesel). Biodiesel didefinisikan sebagai bahan bakar mesin diesel yang berasal dari sumber lipid atau minyak nabati terbarukan. Minyaknya memenuhi syarat ideal sebagai sumber energi yang potensial dan prospektif serta ramah lingkungan (Soerawidjaja 2001; Hambali et al. 2006 ; Warsiki et al. 2007). Minyak dari tanaman jarak pagar dapat digunakan sebagai bahan bakar pengganti solar dan minyak tanah, dengan cara
langsung digunakan ataupun
dicampur. Teknologinya sederhana dengan harga murah, dan saat ini telah dikembangkan kompor dengan bahan bakar biji jarak pagar kering. Bahan bakar dari minyak jarak pagar memiliki beberapa kelebihan dibandingkan solar (minyak bumi), karena menghasilkan pembakaran lebih sempurna pada mesin, sehingga emisi gas buangannya relatif lebih kecil dari pada solar serta ramah lingkungan (Hariyadi 2006). Sifat fisik dan kimia minyak jarak yang hampir serupa dengan diesel minyak bumi, menyebabkan bahan bakar ini dapat digunakan sebagai bahan bakar untuk mesin otomotif (Hambali et al. 2006). Biji maupun minyak jarak pagar diketahui mengandung asam lemak tak jenuh cukup tinggi. Oleh karena itu sangat dimungkinkan terjadi peningkatan kandungan asam lemak bebas baik dalam biji maupun minyak itu sendiri. Peningkatan asam lemak bebas pada biji dan minyak jarak pagar akibat serangan cendawan dapat merusak mesin (Sudradjat et al. 2007). Selain itu nilai asam lemak bebas yang tinggi akan meningkatkan biaya netralisasi jika lemak (minyak) biji jarak akan diproses menjadi biodiesel (Warsiki et al. 2007). Asam lemak bebas ini akan memblokir reaksi pembentukan metil ester (biodiesel), yaitu metanol yang seharusnya bereaksi dengan trigliserida menjadi terhalang oleh reaksi pembentukan sabun. Hal ini akan menyebabkan konsumsi metanol menjadi tinggi sebesar 40% (lebih mahal) dan rendemen biodiesel menurun sebesar 30% (Sudradjat et al. 2007). Salah satu cara untuk memperkecil atau menghambat laju kenaikan asam lemak bebas pada biji dan minyak jarak pagar adalah mengemas dan menyimpannya pada kondisi yang sesuai. Menurut Harrington dan Douglas (1970) aktivitas air atau kelembaban relatif dan suhu ruangan tempat penyimpanan merupakan faktor fisik yang terpenting, karena keduanya menentukan kadar air bahan. Dengan menjaga kadar air, diharapkan proses
3
hidrolisis in situ pada biji dapat dikendalikan. Demikian juga dengan serangan cendawan pada biji jarak pagar dapat dikendalikan dengan cara mempertahankan kadar air biji. Untuk mendapatkan biji atau benih jarak yang bermutu harus memperhatikan tingkat kemasakan buah, kadar air biji yang aman disimpan, wadah dan kondisi tempat penyimpanan biji yang mendukung/layak, lama penyimpanan, serta daya berkecambah dan daya tumbuh biji yang baik. Dengan demikian dibutuhkan penanganan pascapanen biji yang baik. Sebaliknya jika penanganan pascapanen biji kurang baik maka akan menyebabkan biji dapat terserang cendawan sehingga mutu biji menurun. Tujuan penyimpanan biji-bijian antara lain untuk mempertahankan mutu biji-bijian tetap tinggi dalam waktu yang lama. Penyimpanan dipengaruhi oleh karakteristik hidratasi yang meliputi aktivitas air (aw), kadar air, dan kelembaban relatif ruang tempat penyimpanan biji. Secara umum sifat-sifat hidratasi ini digambarkan dengan kurva sorpsi isotermik, yaitu kurva yang menunjukkan hubungan antara kadar air bahan dengan aktivitas air atau kelembaban relatif kesetimbangan ruang tempat penyimpanan bahan, pada suhu tertentu (Brooker et al. 1974). Sorpsi isotermik tersebut tidak hanya dapat menunjukkan pada tingkat kadar air berapa dapat dicapai tingkat aktivitas air yang dibutuhkan untuk penyimpanan, tetapi juga menunjukkan terjadinya perubahan-perubahan penting pada kandungan air dalam biji. Berkaitan dengan penanganan pascapanen, pengetahuan akan kurva ini sangat penting untuk penyimpanan produk pertanian, terutama pada penyimpanan jangka panjang yang menggunakan bangunan penyimpanan (gudang atau pun silo). Untuk mengetahui kondisi penyimpanan yang baik dan memprediksi potensi kerusakan biji jarak pagar selama penyimpanan, maka dibutuhkan pengetahuan tentang karakteristik hidratasi biji jarak pagar. Selama penanganan pascapanen hingga penyimpanan, biji jarak pagar dapat diserang oleh cendawan. Serangan cendawan pada biji-bijian dapat menyebabkan penurunan daya berkecambah dan perubahan warna biji, penurunan kandungan kimia yaitu menyebabkan penguraian lemak (minyak) sehingga meningkatkan keasaman minyak, terjadinya peningkatan suhu sehingga
4
mengakibatkan pemanasan biji-bijian pada waktu disimpan (hot spot), dan dapat dihasilkannya mikotoksin oleh cendawan yang berpengaruh terhadap kesehatan hewan dan manusia (Sauer et al. 1992). Informasi dasar mengenai pengaruh karakteristik hidratasi biji jarak pagar terhadap spesies dan tingkat serangan cendawan selama penyimpanan belum diketahui. Demikian halnya pengaruh hidratasi terhadap pelepasan asam lemak bebas, daya berkecambah serta daya tumbuh biji jarak pagar sebagai akibat perkembangan cendawan belum pernah dipublikasikan. Oleh karena itu penelitian ini penting untuk dilakukan.
TUJUAN PENELITIAN Tujuan umum penelitian ini adalah untuk mengkaji
hubungan antara
konsep sorpsi air (hubungan kadar air dan aktivitas air) maupun lama penyimpanan (baik pada aktivitas air berbeda maupun pada kondisi gudang) terhadap perubahan mutu biji jarak pagar, baik untuk benih maupun untuk produksi minyak. Tujuan khusus penelitian ini yaitu untuk : 1. Menentukan karakteristik hidratasi dalam bentuk kurva sorpsi isotermik biji jarak pagar. 2. Mengidentifikasi spesies dan menentukan populasi cendawan yang menyerang biji jarak pagar pada berbagai tingkat hidratasi. 3. Mengkaji pengaruh aktivitas air dan lama penyimpanan terhadap serangan cendawan, kandungan lemak, asam lemak dan asam lemak bebas, serta daya berkecambah dan daya tumbuh biji jarak pagar. 4. Meneliti aktivitas enzim lipase yang dikandung dalam biji jarak pagar terhadap reaksi hidrolisis lemak 5. Mendeteksi aktivitas enzim lipase dari cendawan yang menyerang biji jarak pagar. 6. Mengamati struktur embrional biji jarak pagar yang terserang cendawan.
5
MANFAAT PENELITIAN Hasil penelitian ini dapat memberikan kontribusi dalam pengembangan ilmu pengetahuan khususnya dalam hal penjelasan mengenai fenomena suksesi cendawan berdasarkan tingkat hidratasi pada penyimpanan biji jarak pagar. Dalam hal pengembangan teknologi proses, informasi yang diperoleh mengenai serangan cendawan dapat digunakan untuk memperbaiki tata cara penanganan pascapanen dan proses pengolahan biji jarak pagar.
HIPOTESIS 1. Peningkatan hidratasi dalam penyimpanan biji jarak pagar menimbulkan kerusakan biologis yang dicirikan dengan adanya peningkatan serangan cendawan, aktivitas lipase (peningkatan asam lemak bebas) dan penurunan mutu biji (benih). 2. Karakteristik hidratasi dapat menjelaskan suksesi perkembangan serangan cendawan pada biji (benih) jarak pagar.
6
RUANG LINGKUP PENELITIAN
Perkebunan jarak pagar
Pemanenan buah berwarna kuning-kecoklatan
Pengupasan kulit buah
Pengeringan biji dengan cara dikeringanginkan di tempat teduh (kadar air ±8%)
Pengemasan dalam kantung jala-jala
Pengemasan dalam kantung plastik polietilena
Penyimpanan biji pada suhu dan kelembaban relatif ruang dengan lama penyimpanan 0, 1, 2, 3, 4, 5, dan 6 bulan
* Penentuan mutu : Kadar air, serangan cendawan, kandungan lemak, asam lemak, asam lemak bebas, aktivitas lipase biji, daya berkecambah dan daya tumbuh biji
Penyimpanan biji pada aw 0.06, 0.32, 0.44, 0.64, 0.75, 0.84, 0.93 (suhu ruang)
Pengamatan setiap hari sampai 30 hari (sampai berat konstan)
* Penentuan : Kadar air keseimbangan, sorpsi isotermik, titik kritis pertumbuhan cendawan
Gambar 1 Diagram alir kegiatan penelitian.
Penyimpanan biji pada aw 0.64, 0.75, 0.84, 0.93 (suhu ruang)
Penyimpanan selama 0, 1, 2, 3, 4, 6, 8, 12, 16, dan 20 minggu
* Penentuan mutu * Deteksi aktivitas lipase cendawan * Pengamatan jaringan embrio biji
7
Akan tetapi minyak yang akan digunakan untuk bahan baku biodiesel harus memiliki nilai kandungan asam lemak bebas (free fatty acid) yang rendah. Kandungan asam lemak bebas yang tinggi akan menyebabkan minyak jarak pagar harus mengalami proses netralisasi terlebih dahulu sebelum diproses menjadi biodiesel, yaitu melalui reaksi transesterifikasi. Oleh karena itu proses tersebut akan meningkatkan biaya pengolahan. Kandungan asam lemak bebas maksimum yang memungkinkan proses netralisasi dapat dihindari adalah kurang dari 2% (Heyne 1987; Indartono 2006).
7
2 TINJAUAN PUSTAKA BOTANI JARAK PAGAR (Jatropha curcas L) Tanaman jarak pagar yang berasal dari Meksiko, Amerika Tengah, termasuk famili Euphorbiaceae, berupa perdu dengan tinggi 1 - 7 m, bercabang tidak teratur, batangnya berkayu berbentuk silindris, dan bila terluka mengeluarkan getah. Daun tanaman jarak tunggal berlekuk dan bersudut tiga atau lima. Panjang daun berkisar antara 5 - 15 cm dengan tulang daun menjari. Buah tanaman jarak berupa buah kotak berbentuk bulat telur dengan diameter 2 - 4 cm. Buah jarak terbagi menjadi tiga ruang, masing-masing ruang berisi satu biji. Biji berbentuk bulat lonjong dan berwarna coklat kehitaman. Panjang biji 2 cm dengan ketebalan sekitar 1 cm. Biji mengandung minyak dengan kandungan sekitar 30 - 50% (Heller 1996). Morfologi tanaman jarak pagar disajikan pada Gambar 2. Jarak pagar tumbuh di dataran rendah sampai ketinggian sekitar 1000 m dpl. Curah hujan berkisar antara 300 - 2380 mm/tahun. Suhu yang sesuai untuk pertumbuhan tanaman jarak adalah 20 - 26 oC. Tanaman jarak memiliki sistem perakaran yang mampu menahan air sehingga tahan terhadap kekeringan. Tanaman ini dapat tumbuh di atas tanah berpasir, tanah berbatu, tanah lempung, atau tanah liat. Tanaman ini juga dapat beradaptasi pada tanah yang kurang subur, memiliki drainase baik, tidak tergenang, dan pH tanah 5.0 – 6.5 (Hariyadi 2006). Sejak lama semua bagian tanaman jarak pagar telah digunakan dalam pengobatan
tradisional.
Minyaknya
digunakan
sebagai
pembersih
perut
(pencahar), mengobati penyakit kulit seperti infeksi jamur, dan untuk mengobati rematik. Daunnya dapat dimanfaatkan untuk makanan ulat sutra, sebagai bahan antiseptik setelah proses kelahiran, serta menyembuhkan batuk atau bersifat antiradang. Sari pati rebusan daunnya digunakan sebagai obat batuk dan antiseptik pasca melahirkan. Bahan yang berfungsi meredakan luka dan peradangan juga telah diisolasi dari bagian tanaman jarak pagar. Berbagai ekstrak dari biji dan daun menunjukkan sifat antimoluska, antiserangga, dan antijamur. Phorbol ester dan curcin dalam jarak pagar diduga merupakan salah satu racun utamanya (Gubitz et al. 1999).
8
Gambar 2 Morfologi tanaman jarak pagar (Jatropha curcas L.) (Heller 1996). a = tandan bunga b = batang c = daun d = bunga betina e = bunga jantan
f = g= h= i =
penampang melintang buah buah penampang membujur buah biji
9 Bagian tanaman yang paling tinggi manfaatnya adalah buah. Daging buahnya dapat dimanfaatkan untuk pupuk hijau dan produksi biogas, sementara bijinya untuk pakan ternak setelah dilakukan detoksifikasi. Selain itu bagianbagian tubuh tanaman jarak pagar juga dapat digunakan untuk bahan insektisida. Biji, daging buah, dan cangkang dapat digunakan sebagai bahan bakar. Bahkan sewaktu zaman penjajahan Jepang minyaknya sudah diolah untuk bahan bakar pesawat terbang (Prihandana & Hendroko 2006). Dalam pertumbuhannya, tanaman ini memiliki waktu berbunga dan berbuah yang berbeda. Pada satu tandan biasanya terdapat sekitar 10 – 20 buah yang memiliki tingkat kemasakan berbeda, yaitu hijau, hijau kekuningan, kuning, kuning kehitaman, dan hitam sampai mengering. Bila dipelihara dengan baik, tanaman jarak pagar dapat hidup lebih dari 20 tahun. Produktivitas tanaman jarak berkisar antara 2 – 4 kg biji/pohon/tahun. Produksi akan stabil setelah tanaman berumur lebih dari 5 tahun. Dengan tingkat populasi tanaman 2 500 pohon/ha maka tingkat produktivitas antara 5 – 10 ton biji/ha. Bila rendemen minyak sebesar 30% maka setiap ha lahan dapat diperoleh 1.5 – 3 ton minyak/ha/tahun (Hambali 2006). Tanaman jarak pagar dipanen untuk dua tujuan, yaitu sebagai benih atau untuk produksi minyaknya (Adikadarsih & Hartono 2007). Biji jarak yang akan digunakan sebagai benih ataupun untuk diambil minyaknya sering kali harus melalui penyimpanan. Apabila selama penyimpanan biji tidak cukup kering, atau kondisi tempat penyimpanan biji tidak baik, maka biji mudah diserang cendawan dan cepat rusak. Biji jarak pagar yang akan digunakan sebagai benih, memiliki spesifikasi persyaratan mutu seperti yang tercantum pada Tabel 1.
Tabel 1 Spesifikasi persyaratan mutu biji (benih) jarak pagar di laboratorium No.
Jenis pemeriksaan
Persyaratan
1.
Kemurnian fisik
2.
Daya berkecambah
> 80 %
3.
Kadar air
7-9 %
4.
Kesehatan benih
Sumber : Dirjenbun (2006)
99 %
Bebas hama dan penyakit
10 KOMPOSISI KIMIA BIJI DAN MINYAK JARAK PAGAR Gubitz et al. (1999) mengemukakan komposisi kimia biji jarak pagar seperti disajikan pada Tabel 2. Tabel 2 Komposisi kimia biji jarak pagar No.
Komposisi kimia
Kandungan (%)
1
Kadar air
6.20
2.
Protein
10.00
3.
Lemak
38.00
4.
Karbohidrat
17.00
5.
Serat kasar
15.50
6.
Abu
5.30
Sumber : Gubitz et al. (1999)
Minyak biji jarak pagar berwarna kekuningan dan dapat diekstrak dengan cara mekanik ataupun ekstraksi dengan pelarut seperti heksana. Sebanyak 35 - 40% minyak dapat diekstrak dari biji (keseluruhan), dan 50 - 60% berada dalam daging biji (kernel). Minyak jarak pagar mengandung 21% asam lemak jenuh dan 79% asam lemak tidak jenuh (Gubitz et al. 1999). Minyak jarak pagar sangat prospektif untuk dimanfaatkan sebagai bahan baku biodiesel dan memiliki komposisi trigliserida yang mengandung asam oleat dan linoleat (Hambali et al. 2006). Kandungan asam lemak pada minyak jarak pagar disajikan pada Tabel 3, sedangkan sifat fisik minyak jarak pagar disajikan pada Tabel 4.
Tabel 3 Komposisi asam lemak minyak jarak pagar Jenis asam lemak
Sifat dan komponen
Komposisi (%)
Asam palmitat
Jenuh, C 16:0
12 – 17
Asam stearat
Jenuh, C 18:0
5 – 10
Asam oleat
Tidak jenuh, C 18:1
35 – 64
Asam linoleat
Tidak jenuh, C 18:2
19 – 42
Asam linolenat
Tidak jenuh, C 18:3
2–4
Sumber : Sudrajat et al. (2005)
11 Tabel 4 Sifat fisik minyak jarak pagar Sifat fisik Titik pembakaran Densitas pada 15 oC Viskositas pada 30 oC Sisa karbon Kandungan abu sulfat Titik tuang Kadar air Kadar sulfur Bilangan asam Bilangan iod
Satuan o
C g/cm3 nm2/s %(m/m) %(m/m) o C ppm ppm Mg KOH/g -
Nilai 236 0.9177 49.15 0.34 0.007 -2.5 935 <1 4.75 96.5
Sumber : Gubitz et al. ( 1999)
Sudradjat (2006) mengemukakan bahwa minyak jarak memiliki tingkat keasaman atau bilangan asam yang tinggi. Bila biodiesel jarak pagar dengan kondisi bilangan asam tinggi diaplikasikan ke mesin kendaraan dapat merusak mesin. Dengan cara penyimpanan yang keliru, bilangan asam minyak jarak pagar akan terus meningkat menjadi sekitar 80 - 100, bahkan pernah mencapai 150. Kandungan asam lemak bebas minyak jarak pagar berkisar antara 10 - 20%. Asam lemak bebas ini akan memblokir reaksi pembentukan metil ester (biodiesel), yaitu metanol yang seharusnya bereaksi dengan trigliserida menjadi terhalang oleh reaksi pembentukan sabun. Penyebab utama keasaman minyak jarak pagar adalah faktor internal, yaitu kandungan asam lemak tidak jenuh dengan ikatan rangkap, keberadaan enzim pemecah lemak (seperti lipase, lipoksidase, atau lipolitik), serta keberadaan mikrob alami dari jenis bakteri, cendawan, dan khamir yang semuanya dapat menyebabkan keasaman minyak jarak, baik secara sendiri-sendiri maupun saling berinteraksi. Ketika faktor internal bertemu dengan faktor eksternal seperti udara, aerasi, pemanasan, air, kation logam, atau bahan kimia maka akan terjadi proses oksidasi. Proses oksidasi menghasilkan senyawa peroksida atau hidroperoksida yang kemudian memecah lemak menjadi asam lemak dan gliserol, disertai terbentuknya gugus aldehid, keton, dan hidrokarbon lain (tengik). Bahkan proses oksidasi dapat berlangsung secara berantai, yaitu minyak yang telah asam bila tertinggal pada peralatan dapat menjadi sumber keasaman bagi minyak berikutnya yang diproses menggunakan alat tersebut (Sudradjat et al. 2007).
12 Apabila cara penanganan dan teknologi keliru maka kadar keasaman minyak akan terus meningkat selama kegiatan pascapanen sampai penyimpanan di gudang. Pengemasan biji menggunakan karung plastik polipropilena dan diletakkan bersentuhan dengan lantai gudang dapat menyebabkan peningkatan keasaman secara berarti, biji bercendawan, dan kehampaan minyak. Demikian pula penyimpanan biji menggunakan kardus dari karton, meskipun tidak kontak dengan lantai, tetapi dalam keadaan terbuka dapat menyebabkan peningkatan keasaman minyak. Penyimpanan yang cukup aman adalah menggunakan kantong plastik polietilena yang ditutup rapat dan tidak kontak dengan lantai (Sudradjat 2006).
ASPEK HIDRATASI Karakteristik hidratasi bahan hasil pertanian dapat diartikan sebagai karakteristik fisik yang meliputi interaksi antara bahan dengan molekul air yang terkandung di dalamnya dan molekul air di udara sekitarnya. Peranan air di dalam bahan biasanya dinyatakan sebagai kadar air dan aktivitas air. Kadar air adalah persentase kandungan air suatu bahan, yang dapat dinyatakan berdasarkan berat basah (wet basis) atau berdasarkan berat kering (dry basis). Aktivitas air atau water activity (aw) merupakan faktor yang sangat penting dalam penyimpanan bahan (Anonim 2005), dan didefinisikan sebagai jumlah air bebas dalam bahan pangan yang dapat digunakan oleh mikrob (cendawan) untuk pertumbuhannya. Peranan air di udara dinyatakan dalam kelembaban relatif (RH), dan kelembaban mutlak (H). Dalam bahan pangan, air terutama berperan sebagai pelarut yang digunakan selama proses metabolisme. Tingkat mobilitas dan peranan air bagi proses kehidupan biasanya dinyatakan dengan besaran aktivitas air (aw), yaitu perbandingan tekanan parsial uap air dalam bahan dengan tekanan uap air jenuh. Selain itu, aktivitas air dapat pula dinyatakan sebagai kelembaban relatif kesetimbangan dibagi 100. Semakin tinggi nilai aw suatu bahan maka semakin tinggi pula kemungkinan tumbuh dan berkembangnya mikrob dalam bahan tersebut (Syarief & Halid 1993).
13 Aktivitas air menggambarkan sifat dari bahan itu sendiri sedangkan kelembaban relatif menyatakan sifat lingkungan atmosfir yang berada dalam keadaan setimbang dengan bahan tersebut. Bertambah atau berkurangnya kandungan air ke suatu bahan pada suatu keadaan lingkungan ditentukan oleh kelembaban relatif kesetimbangan. Kesetimbangan kadar air suatu bahan didefinisikan sebagai tingkat kadar air bahan tersebut setelah berada pada suatu keadaan lingkungan tertentu untuk jangka waktu tertentu. Kesetimbangan kadar air tergantung pada kelembaban dan suhu lingkungan, jenis dan kematangan biji-bijian. Tiap jenis biji-bijian memiliki karakteristik tekanan uap air pada suhu dan kadar air tertentu dan karakteristik ini menentukan apakah bahan tersebut akan melakukan proses penyerapan atau penguapan. Bila tekanan uap air dari air yang terdapat dalam bahan sama dengan tekanan uap air udara sekeliling maka dicapai kadar air kesetimbangan. Dengan demikian kadar air kesetimbangan adalah kadar air yang dicapai oleh bahan setelah tekanan uap airnya seimbang dengan udara sekelilingnya. Sorpsi isotermik menyatakan hubungan antara kadar air kesetimbangan suatu bahan dengan kelembaban relatif udara lingkungan dimana bahan tersebut berada. Masalah sorpsi isotermik pada bahan pertanian pada dasarnya menyangkut penyerapan atau penguapan air dari bahan yang bersangkutan. Penyerapan air dari udara ke dalam bahan yang kering adalah adsorpsi, sedangkan proses penguapan air dari bahan yang basah ke udara sekelilingya disebut desorpsi. Istilah umum yang meliputi penguapan dan penyerapan disebut sorpsi. Secara alami, komoditas pertanian baik sebelum maupun sesudah diolah bersifat higroskopis, yaitu dapat menyerap air dari udara sekeliling dan juga sebaliknya dapat melepaskan sebagian air yang terkandung ke udara. Secara umum sifat-sifat hidratasi ini digambarkan dengan kurva isotermik, yaitu kurva yang menunjukkan hubungan antara kadar air bahan dengan kelembaban relatif keseimbangan ruang tempat penyimpanan bahan atau aktivitas air, pada suhu tertentu. Sorpsi isotermik adalah unik untuk setiap jenis komoditas pertanian dan tergantung pada suhu dan kelembaban udara lingkungan dari bahan yang bersangkutan (Brooker et al. 1974).
14 Aktivitas air merupakan faktor yang sangat penting dalam penyimpanan bahan (Anonim 2005). Istilah aktivitas air digunakan untuk menjabarkan air yang tidak terikat atau bebas dalam suatu sistem yang dapat menunjang reaksi biologis dan kimiawi. Air yang terkandung dalam bahan pangan, apabila terikat kuat dengan komponen bukan air lebih sukar digunakan baik untuk aktivitas mikrobiologis maupun aktivitas kimiawi (Syarief & Halid 1993). Besarnya aw bahan berbeda-beda menurut sifat relatifnya terhadap air murni; dan hal ini sangat dipengaruhi oleh sifat produk serta kondisi lingkungannya. Kandungan air bahan yang ditempatkan di udara terbuka akan berubah sampai mencapai kondisi setimbang dengan kelembaban relatif udara di sekitarnya. Kondisi setimbang tercapai apabila kadar air bahan sudah menjadi konstan. Pada keadaan setimbang (ekuilibrium) maka aw bahan akan sama dengan kelembaban relatif udara di sekelilingnya (ERH = equilibrium relative humidity) dibagi 100 : aw = ERH/100 Prinsip tersebut digunakan untuk mengendalikan
aw bahan dengan cara
mengendalikan RH udara. Cara yang paling sederhana untuk mengatur kelembaban udara adalah dengan menggunakan berbagai larutan garam jenuh dalam tempat penyimpanan tertutup (misalnya eksikator). Kemudian sampel yang akan diduga aw-nya ditimbang dan dimasukkan ke dalam eksikator, selanjutnya dibiarkan beberapa lama hingga tercapai berat konstan pada suhu tertentu. Salah satu sifat penting dari suatu larutan adalah tekanan partial uap air dari suatu komponen volatil yang terbentuk dari larutan. Dalam suatu larutan, tekanan uap air menunjukkan suatu ukuran adanya kecenderungan suatu bahan meninggalkan larutan dalam bentuk uap air. Bila bahan non volatil (garam) ditambahkan pada bahan volatil (air) maka tekanan uap air akan berkurang sebanding dengan konsentrasi molekul air tersebut (Purwadaria et al. 1982). Fenomena di atas berguna pada percobaan sorpsi isotermik, yaitu proses adsorpsi dan desorpsi dari suatu bahan biji-bijian yang berada dalam lingkungan tertentu (kelembaban relatif atau aktivitas air dan suhu tertentu) dapat dibuat dengan bantuan larutan garam jenuh yaitu campuran antara garam dan air. Tingkat kelembaban relatif yang diinginkan dapat dibuat dari campuran kedua bahan ini. Aktivitas air beberapa jenis garam dapat dilihat pada Tabel 5.
15 Tabel 5 Aktivitas air beberapa larutan garam jenuh pada suhu 30 oC No
Jenis garam
aw
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
NaOH LiCl CH3COOK MgCl2 NaI K2CO3 KNO2 Mg(NO3)2 NaNO2 KI NaNO3 NaCl KBr KCl K2CrO4 BaCl2 KNO3 K2SO4
0.076 0.113 0.216 0.324 0.362 0.432 0.472 0.514 0.637 0.679 0.731 0.751 0.803 0.836 0.863 0.897 0.923 0.971
Sumber : Bell & Labuza (2000)
Pada umumnya kurva sorpsi isotermik berbentuk sigmoid (menyerupai huruf S) dan khas bagi setiap bahan pangan. Pada kenyataannya grafik penyerapan uap air dari udara oleh bahan pangan (kurva adsorpsi) dan grafik pelepasan uap air oleh bahan pangan ke udara (kurva desorpsi) tidak berimpit. Keadaan ini disebut fenomena histerisis (Gambar 3).
aw Gambar 3 Bentuk umum adsorpsi dan desorpsi isotermik memperlihatkan fenomena histerisis (Labuza 1968).
16 CENDAWAN PATOGEN BENIH DAN CENDAWAN PASCAPANEN Cendawan adalah mikrob yang pada umumnya terdiri atas banyak sel yang bergabung menjadi satu (multiseluler). Hal ini merupakan salah satu ciri pembeda dengan bakteri karena bakteri adalah uniseluler. Di bawah mikroskop dapat dilihat bahwa cendawan terdiri dari filamen yang disebut hifa. Kumpulan hifa disebut miselium yang dapat dilihat dengan mata telanjang, menyerupai kapas atau benang-benang wol dengan berbagai warna (Alexopoulus et al. 1996). Pada biji dapat ditemukan berbagai jenis cendawan, dan mungkin sebagian dari cendawan tersebut bersifat patogen bagi tanaman (Neergaard 1979). Cendawan ada yang menempel pada permukaan testa dan disebut cendawan eksternal, atau terdapat di dalam jaringan biji dan disebut cendawan internal biji. Menurut Halloin (1986) ada dua mekanisme yang menyebabkan kerusakan biji akibat cendawan yang terbawa oleh biji, yaitu dengan menghasilkan enzim eksoseluler dan toksin. Enzim eksoseluler yang pada umumnya diproduksi oleh cendawan ialah enzim selulase, pektinase, amilase, protease, dan nuklease. Berdasarkan
pada
ekologinya,
cendawan
yang
menyerang
biji
diklasifikasikan kedalam cendawan lapangan dan cendawan pascapanen. Cendawan lapangan dan cendawan pascapanen menghasilkan enzim eksoseluler untuk menguraikan bahan-bahan cadangan biji (protein, lemak dan karbohidrat) menjadi bahan-bahan yang dapat digunakan oleh cendawan. Aktivitas tersebut dapat menyebabkan kualitas biji menurun. Selain itu, cendawan juga dapat menghasilkan senyawa-senyawa toksik dalam biji seperti aflatoksin pada biji jagung dan kacang tanah. Beberapa
senyawa toksik dapat meningkatkan
konsentrasi kebocoran sel, sehingga menyebabkan kemunduran biji ( Halloin 1986; Sauer 1988; Christensen 1991). Cendawan pada biji yang berasal dari lapangan biasanya berlokasi di dalam jaringan biji. Serangan cendawan ke dalam jaringan biji terjadi pada saat pembentukan biji, yaitu pada fase penyerbukan, fase antara penyerbukan dan pembuahan, dan fase sesudah pembuahan (Neergaard 1979). Apabila serangan cendawan terjadi pada akhir pembentukan biji, cendawan akan berada di permukaan testa atau jaringan di bagian luar seperti testa, permukaan kotiledon atau endosperm, tetapi apabila serangan terjadi pada awal pembentukan biji, letak cendawan dapat lebih ke dalam lagi. Inokulasi Fusarium moniliforme (sekarang
17 F. verticillioides) pada tanaman sorgum yang dilakukan saat awal perkembangan biji sorgum, serangan cendawan terlihat lebih dalam dari pada bila inokulasi dilakukan pada fase perkembangan biji yang lebih tua. Biji sorgum akan masak lebih awal dan ukurannya lebih kecil dari pada biji yang normal (Castor & Frederiksen 1981). Kulit biji secara fisik atau kimiawi merupakan pertahanan yang utama bagi biji untuk mencegah penetrasi cendawan ke dalam jaringan biji yang lebih dalam dari kulit biji. Kulit biji yang keras dan tidak dapat ditembus oleh air adalah pertahanan fisik bagi penetrasi cendawan ke dalam biji. Kemampuan kulit biji untuk menahan ekskresi kebocoran hasil metabolisme biji ke dalam tanah akan mengurangi kemungkinan pertumbuhan cendawan di sekitar biji (Halloin 1986). Retakan pada biji yang terjadi secara mekanis, memberikan peluang bagi serangan cendawan ke dalam biji (Styer & Cantliffe 1984). Kerugian yang ditimbulkan oleh cendawan yang terbawa biji yaitu menurunkan viabilitas dan mempercepat laju kemunduran biji. Keberadaan biji yang telah terserang cendawan merupakan inokulum bagi tanaman-tanaman sehat lainnya di dalam lahan atau antar lahan (McDonald & Nelson 1986; Christensen 1991). Serangan cendawan pada biji-bijian dapat menyebabkan penurunan daya berkecambah, perubahan warna, bau apak, pemanasan pada biji-bijian, pembusukan,
perubahan
komposisi
kimia,
penguraian
lemak
sehingga
meningkatkan kandungan asam lemak bebas dan penurunan kandungan nutrisi (Sauer et al. 1992). Selain itu spesies cendawan tertentu dapat memproduksi mikotoksin yang berbahaya bagi kesehatan manusia dan hewan (Ominski et al. 1994). Pertumbuhan cendawan dipengaruhi oleh beberapa faktor lingkungan tempat cendawan tumbuh. Ominski et al. (1994) mengemukakan bahwa beberapa faktor lingkungan tersebut adalah aktivitas air (aw) dan kadar air, suhu, substrat, O2 dan CO2, interaksi mikrob, kerusakan mekanis, infestasi serangga, jumlah spora dan lama penyimpanan. Jumlah air bebas yang dibutuhkan oleh cendawan untuk pertumbuhannya ditetapkan oleh aktivitas air (aw). Semua cendawan mempunyai aw minimum, optimum dan maksimum untuk pertumbuhannya. Aktivitas air 0.70 merupakan aw minimum pembentukan koloni semua spesies cendawan di penyimpanan.
18 Umumnya dalam hal penyimpanan biji-bijian yang memenuhi persyaratan normal (kadar air 14%, tetapi tidak semua komoditas), evolusi cendawan yang mungkin terjadi adalah sebagai berikut : Mula-mula akan terjadi pertumbuhan yang sangat lambat dari Apergillus glaucus (sekarang disebut Eurotium spp.), kemungkinan diikuti oleh A. restrictus yaitu spesies cendawan yang bersifat xerotoleran dibandingkan dengan cendawan penyimpanan lainnya. Perkembangan cendawan akan menyebabkan peningkatan aw dan suhu secara lokal dalam penyimpanan biji-bijian. Ketika aw meningkat,
spesies cendawan yang
memerlukan aw lebih tinggi akan berkembang dengan cepat. Cendawan tersebut yaitu A. candidus, A. ochraceus, A. flavus, Penicillium. Keadaan ini akan mempergawat dan mempercepat perubahan atau kerusakan biji-bijian. Sedangkan cendawan serotoleran akan kembali ke fase laten atau tahap istirahat (dalam kurva pertumbuhan) (Syarief 1983). Aspergillus restrictus dapat menurunkan daya berkecambah dan menyebabkan perubahan warna pada biji, cendawan ini mencemari gandum dan jagung (blue-eye) pada penyimpanan dengan kadar air 14.0 - 14.5% selama beberapa bulan. Demikian halnya Eurotium
spp., cendawan ini dapat
menyebabkan hal yang sama seperti A. restrictus, akan tetapi pada kadar air lebih tinggi (14.5 - 15.0%). Aspergillus candidus dapat tumbuh dengan cepat dalam penyimpanan beberapa hari, hal ini sangat membahayakan bagi daya berkecambah dan dapat mengubah warna biji. Di samping itu, bila biji-bijian terserang oleh A. candidus dapat meningkatkan suhu penyimpanan hingga di atas 55 oC. Selain A. candidus, A. flavus juga dikenal sebagai penyebab utama kenaikan suhu. Penicillium islandicum, dikenal sebagai cendawan padi atau beras, karena dapat menyebabkan warna kuning pada butiran beras. Cendawan ini memproduksi islanditoksin (racun beras kuning). Sedangkan A. flavus dan A. parasiticus sudah lama dikenal sebagai penghasil aflatoksin (Christensen & Sauer 1982; Syarief 1983). Pengertian tingkat kadar air yang aman untuk penyimpanan tidak selalu berada pada kadar air yang setara dengan aw 0.62 (ambang batas minimum pertumbuhan cendawan). Untuk penyimpanan beras misalnya, nilai aw 0.62 menurut sorpsi isotermik setara dengan kadar air 12%. Sedangkan penyimpanan dikatakan aman pada kadar air 13-14% (kecuali untuk benih), yaitu kondisi
19 dimana kadar air tersebut setimbang dengan keadaan lingkungan (suhu dan kelembaban relatif).
Beberapa nilai aw yang optimum untuk perkembangan
cendawan selama penyimpanan disajikan pada Tabel 6. Tabel 6 Aktivitas air dan kadar air kesetimbangan untuk perkembangan cendawan pada penyimpanan biji-bijian Kadar air (% b.b) Spesies cendawan
aw
Aspergillus halophilicus A. restrictus
0.65-0.70
Beras, jagung, gandum 13.0-14.0
Sorgum
Kedelai
Kacang tanah, biji bunga matahari
14.0-14.5
12.0-12.5
8.5-9.0
0.70-0.75
14.0-14.5
14.5-15.0
12.5-13.0
9.0-9.5
Eurotium spp. Wallemia sebi A. candidus A. ochraceus A. flavus
0.70-0.75
14.5-15.0
14.5-15.0
12.5-13.0
9.0-9.5
0.75-0.80
15.5-16.0
16.0-16.5
14.5-15.0
9.0-9.5
0.80-0.85
17.0-18.0
19.0-19.5
17.0-17.5
10.0-10.5
Penicillium spp. P. citrinum
0.80-0.85 0.85-0.90
16.5-20.0
17.0-19.5 16.5-17.5
17.0-20.0
10.0-15.0
Sumber : Christensen & Sauer (1982); Syarief (1983)
Pada umumnya biji-bijian dapat disimpan pada periode yang lama apabila kondisi penyimpanan sejuk dan kering. Walaupun demikian, peluang cendawan untuk merusak lebih besar pada penyimpanan dalam jangka lama dibandingkan dengan jangka pendek. Hal tersebut disebabkan oleh peningkatan suhu dan kelembaban di dalam penyimpanan sebagai aktivitas metabolisme biji-bijian, serangga dan cendawan (Ominski et al. 1994). Berdasarkan nilai aktivitas air minimal, maka cendawan yang menyerang biji-bijian di penyimpanan atau cendawan pascapanen, dapat digolongkan menjadi tiga golongan yaitu cendawan higrofilik yaitu cendawan yang untuk pertumbuhan atau perkecambahan spora memerlukan aktivitas air yang tinggi (aw diatas 0.9);
cendawan mesoxerofilik yaitu cendawan yang untuk
pertumbuhan atau perkecambahan spora terjadi pada aw 0.8 - 0.9; dan cendawan xerofilik yaitu cendawan yang untuk pertumbuhan atau perkecambahan spora terjadi pada aw yang lebih rendah dari 0.8 (Syarief & Halid 1993). Kisaran kebutuhan nilai aw minimal bagi pertumbuhan cendawan dalam penyimpanan disajikan pada Tabel 7.
20 Tabel 7 Nilai aktivitas air minimal untuk pertumbuhan cendawan
Spesies cendawan Alternaria alternata Aspergillus candidus A. clavatus A. flavus A. fumigatus A. ochraceus A. parasiticus A. penicillioides A. restrictus A. sydowii A. tamarii A. terreus A. versicolor A. wenti “Basipetospora” halophila Botrytis cinerea Byssochlamys nivea Chrysosporium xerophilum Ch. fastidium Cladosporium cladosporioides
C. herbarum Epicoccum nigrum Eurotium amstelodami E. chevalieri E. echinulatum E. repens E. rubrum Exophiala werneckii Fusarium avenaceum F. culmorum F. graminearum F. oxysporum F. poae F. solani
aw minimum 0.85-0.88 0.75-0.78 0.85 0.78-0.80 0.85-0.94 0.76-0.83 0.78-0.82 0.73-0.77 0.71-0.75 0.78 0.78 0.78 0.78 0.73-0.75 0.77-0.78 0.93-0.95 0.84-0.92 0.71 0.61 0.86-0.88 0.85-0.88 0.86-0.90 0.71-0.76 0.71-0.73 0.64 0.72-0.74 0.70-0.71 0.77-0.78 0.87-0.91 0.87-0.91 0.89 0.87-0.89 0.89 0.87-0.90
Spesies cendawan F. sporotrichioides F. tricinctum F. verticillioides Geomyces pannorum Mucor circinelloides M. racemosus M. spinosus Neosartorya fischeri Paecilomyces variotii Penicillium aurantiogriseum
P. brevicompactum P. charlesii P. chrysogenum P. citrinum P. commune P. digitatum P. expansum P. griseofulvum P. islandicum P. oxalicum P. roqueforti P. rugulosum P. verrucosum Phytophthora infestans Polypaecilum pisce Pythium splendens Rhizoctonia solani Rhizopus stolonifer Stachybotrys chartarum Thamnidium elegans Trichothecium roseum Verticillium lecanii Wallemia sebi Xeromyces bisporus
aw minimum 0.86-0.88 0.89 0.87 0.92 0.90 0.94 0.93 0.925 0.79-0.84 0.79-0.85 0.78-0.82 0.78-0.80 0.78-0.81 0.80-0.82 0.83 0.90 0.82-0.85 0.81-0.85 0.83-0.86 0.88 0.83 0.85 0.81-0.83 0.85 0.75-0.77 0.90 0.96 0.93 0.94 0.94 0.90 0.90 0.69-0.75 0.61
Sumber : Samson et al. (1996)
Nilai aktivitas air minimal untuk pertumbuhan cendawan pada Tabel 7 berlaku umum dan dapat tidak berlaku untuk beberapa komoditas. Seperti yang disajikan pada Tabel 6 dari beberapa hasil penelitian, aktivitas air dari spesies cendawan tergantung dari jenis komoditasnya.
21 Menurut Hocking (2003) Aspergillus penicillioides merupakan salah satu spesies yang dapat tumbuh pada aw rendah yaitu sekitar 0.66 – 0.67. Pada saat terjadi peningkatan kadar air maka aktivitas air pun meningkat menjadi 0.68 – 0.70 sehingga memberikan kesempatan bagi Eurotium dan Wallemia mulai tumbuh dan berkembang. Selanjutnya berkembang Aspergillus candidus yang dapat tumbuh pada konsentrasi oksigen rendah. Jika aw mencapai 0.80 – 0.83 maka berbagai spesies cendawan toksigen mulai tumbuh termasuk di dalamnya Aspergillus flavus (aflatoksin), A. ochraceus (okratoksin), A. versicolor (sterigmatosistin) dan Penicillium sp. (Gambar 4).
Aspergillus penicillioides
Eurotium dan Wallemia
A. candidus
A. flavus dan spesies cendawan lain yang toksigen
Gambar 4 Skema pertumbuhan beberapa spesies cendawan pada berbagai nilai aw (Hocking 2003).
ISOLASI, PENGHITUNGAN DAN IDENTIFIKASI CENDAWAN Untuk mengisolasi cendawan lapangan dan cendawan pascapanen digunakan antara lain metode penanaman dan metode pengenceran berderet (Pitt et al. 1992) pada media Dichloran 18% Glycerol Agar (DG18) (Hocking & Pitt 1980). Tujuan isolasi menggunakan metode penanaman yaitu untuk mengetahui persentase biji yang terserang oleh setiap spesies cendawan, sedangkan tujuan isolasi menggunakan metode pengenceran yaitu untuk mengetahui populasi setiap spesies cendawan per gram bahan.
22 Untuk identifikasi cendawan lapangan digunakan media Potato Dextrose Agar (PDA) dan Czapek Yeast Extract Agar (CYA), sedang untuk identifikasi cendawan pascapanen (terutama Aspergillus dan Penicillium) digunakan
tiga
media, yaitu CYA, Malt Extract Agar (MEA) dan 25% Glycerol Nitrate Agar (G25N). Untuk identifikasi cendawan pascapanen yang xerofilik seperti Eurotium dan Eupenicillium digunakan media Czapek Yeast Extract Agar yang mengandung 20% Sucrose (CY20S) (Pitt & Hocking 1997). DG18 adalah media yang digunakan terutama untuk mengisolasi cendawan xerofilik, yaitu cendawan yang tumbuh dan berkembang pada substrat dengan kadar air rendah. Contoh cendawan xerofilik yaitu Eurotium, Eupenicillium, Aspergillus restrictus, A. penicillioides, Walemia sebi, dan lainlain. Eurotium dan Eupenicillium masing-masing merupakan tingkat teleomorf Aspergillus dan Penicillium. Sebagian besar spesies dari Aspergillus dan Penicillium juga dapat tumbuh dengan baik pada media tersebut.
PENYIMPANAN BIJI-BIJIAN Penyimpanan biji-bijian bertujuan untuk mempertahankan mutu awal bijibijian selama mungkin. Proses penyimpanan tidak dapat meningkatkan mutu bijibijian lebih tinggi dari mutu awal sebelum disimpan. Perubahan keadaan lingkungan selama penyimpanan dan kadar air kesetimbangan dari biji-bijian mempengaruhi mutu simpan. Kadar air yang dimiliki oleh bahan penting sekali dalam peramalan keadaan bahan tersebut selama penyimpanan terutama bahan pangan yang bersifat higroskopis (Purwadaria et al. 1982). Menurut Justice dan Bass (2002), tujuan utama penyimpanan biji (benih) tanaman bernilai ekonomis ialah untuk mengawetkan cadangan bahan tanam dari satu musim ke musim berikutnya. Selama penyimpanan, karena pengaruh beberapa faktor, keadaan atau mutu benih akan mengalami kemunduran (deteriorasi). Proses deteriorasi tidaklah dapat dicegah atau dihindarkan melainkan hanyalah mengurangi kecepatan deteriorasinya. Mengurangi kecepatan deteriorasi tersebut dapat dilakukan dengan beberapa usaha dan perlakuan yaitu dengan caracara penyimpanan yang baik dan tepat.
23 Berdasarkan tuntutan benih terhadap penyimpanan maka dibedakan dua tipe benih, yaitu tipe ortodoks dan tipe rekalsitran. Benih ortodoks yaitu benih yang menghendaki kondisi penyimpanan kering dan dingin atau dikenal dengan istilah Dry Cold Storage (DGS). Benih rekalsitran yaitu benih yang menghendaki kondisi penyimpanan lembab dan dingin. Biji jarak pagar termasuk dalam kelompok benih ortodoks, karena untuk dapat disimpan lama biji harus disimpan dalam kondisi kadar air rendah dan suhu ruang penyimpanan relatif rendah (Hong et al. 1996) Faktor-faktor yang mempengaruhi daya berkecambah biji selama penyimpanan mencakup daya berkecambah dan vigor biji awal, kondisi kulit dan kadar air biji awal, kemasan biji, komposisi gas, suhu dan kelembaban ruang tempat penyimpanan, kerusakan mekanis pada waktu panen dan pengolahan, penyerapan nutrisi oleh hama dan jasad renik (mikrob), kemudian oleh panas dan susunan kandungan kimia dari biji (Copeland 1976; Sadjad 1980).
PERKECAMBAHAN BIJI Biji atau benih mempunyai arti dan pengertian yang bermacam-macam tergantung dari bidang dan segi mana peninjauannya. Dalam bidang bercocok tanam (agronomi), benih adalah fase generatif dari siklus kehidupan tumbuhan yang dipakai untuk mempertahankan dan memperbanyak dirinya secara generatif. Dalam pengertian ilmu tumbuhan (botani) tepatnya secara embriologis, benih adalah biji yang berasal dari bakal biji. Bakal biji dalam pertumbuhannya setelah masak lalu menjadi biji, sedangkan integumennya menjadi kulit biji dan ovarium menjadi buah (Esau 1977; Desai 2004; Justice & Bass 2002). Jadi dapat dikatakan bahwa istilah benih mempunyai pengertian lebih bersifat agronomis, sedang biji lebih bersifat biologis. Buah dan biji jarak pagar disajikan pada Gambar 5.
a
b
Gambar 5 Buah (a) dan biji jarak pagar (b).
24
Gambar 6 Pertanaman jarak pagar.
Sadjad (1994) menyatakan bahwa biji (benih) bukan obyek pascapanen karena benih merupakan komoditi pratanam, yang prosedur produksinya harus dipersiapkan sejak benih sumber yang ditanam harus jelas identitas genetiknya, sampai menghasilkan benih bermutu. Benih terbagi atas benih ortodoks dan benih rekalsitran. Jarak pagar termasuk benih ortodoks yang dapat dikeringkan hingga kadar airnya mencapai 5-7%. Walaupun demikian, jarak pagar sangat sensitif terhadap pengeringan langsung di bawah sinar matahari. Pengeringan biji jarak pagar dapat dilakukan dengan cara dikeringanginkan (Joker et al. 2003). Daya berkecambah biji merupakan kemampuan biji untuk tumbuh normal pada keadaan biofisik lapang yang serba optimum. Parameter yang digunakan dapat berupa persentase kecambah normal berdasarkan penilaian terhadap struktur tumbuh embrio yang diamati secara langsung. Daya tumbuh biji adalah kemampuan biji untuk tumbuh normal pada keadaan lingkungan yang suboptimum (Sutopo 2004). Perkecambahan merupakan suatu rangkaian kompleks dari perubahanperubahan
morfologi,
fisiologi
dan
biokimia.
Tahap
pertama
suatu
perkecambahan biji dimulai dengan proses penyerapan air oleh biji, melunaknya kulit biji dan hidrasi dari protoplasma. Tahap kedua dimulai dengan kegiatankegiatan sel dan enzim-enzim serta meningkatnya tingkat respirasi biji. Tahap ketiga merupakan tahap terjadinya penguraian bahan-bahan seperti karbohidrat, lemak dan protein menjadi bentuk-bentuk yang melarut dan ditranslokasikan ke titik-titik tumbuh. Tahap keempat adalah asimilasi dari bahan-
25 bahan yang telah diuraikan tadi di daerah meristematik untuk menghasilkan energi bagi kegiatan pembentukan komponen dan pembentukan sel-sel baru. Tahap kelima adalah pertumbuhan dari kecambah melalui proses pembelahan, pembesaran dan pembagian sel-sel pada titik-titik tumbuh. Sementara daun belum dapat berfungsi sebagai organ untuk fotosintesis maka pertumbuhan kecambah sangat bergantung pada persediaan makanan yang ada di dalam biji (Hartmann & Kester 1983; Agarwal & Sinclair 1997). Perkecambahan biji dipengaruhi oleh dua faktor, yaitu faktor dalam dan faktor luar. Faktor dalam meliputi tingkat kemasakan biji, ukuran biji, dormansi dan penghambat perkecambahan, sedangkan faktor luar meliputi air, temperatur, oksigen, cahaya, dan media tanam. Biji yang dipanen sebelum tingkat kematangan fisiologisnya tercapai tidak mempunyai daya berkecambah tinggi (Harrington 1972; Bewley & Black 1986). Air merupakan salah satu faktor penting bagi berlangsungnya proses perkecambahan biji. Biji tanaman mempunyai kemampuan berkecambah pada kisaran air tanah tersedia mulai dari kapasitas lapang sampai titik layu permanen. Kapasitas lapang air tanah adalah jumlah air maksimum yang tertinggal setelah air permukaan dikuras dan setelah air yang keluar dari tanah karena gaya berat habis. Sedangkan titik layu permanen adalah suatu keadaan dari kandungan air tanah yang menyebabkan terjadi kelayuan pada tanaman yang tidak dapat kembali lagi menjadi tanaman segar (kering). Suhu merupakan faktor penting kedua bagi perkecambahan biji. Suhu optimum adalah suhu yang paling menguntungkan bagi berlangsungnya perkecambahan biji. Persentase perkecambahan tertinggi terjadi pada suhu di antara 26.5 - 35 oC. Seperti air, oksigen merupakan faktor yang sangat dibutuhkan dalam perkecambahan untuk berlangsungnya proses respirasi. Terbatasnya oksigen yang dapat dipakai untuk respirasi akan mengakibatkan perkecambahan biji terhambat. Sedangkan cahaya dibutuhkan oleh biji dalam perkecambahannya berbeda-beda tergantung pada jenis tanaman (Bewley & Black 1986; Copeland & McDonald 2001; Desai 2004).
123
7 PEMBAHASAN UMUM Biji mencapai kualitas maksimum pada saat masak fisiologis. Dari waktu tersebut sampai ke proses penanaman hanya terjadi kemunduran. Laju kemunduran biji tergantung dari besarnya derajat penyimpangan terhadap keadaan optimum untuk mencapai kualitas maksimum. Selama penyimpanan biji akan mengalami penuaan dan kemunduran. Proses kemunduran biji tidak dapat dicegah, tetapi yang dapat dilakukan hanya dengan mengurangi kecepatannya, yaitu antara lain dengan metode penyimpanan yang layak (Sadjad 1994). Penentuan sorpsi isotermik biji jarak pagar merupakan salah satu faktor penting dalam upaya untuk mempertahankan mutu biji selama penyimpanan. Sorpsi isotermik menunjukkan hubungan antara kadar air keseimbangan dan aktivitas air atau kelembaban relatif ruang tempat penyimpanan bahan, pada suhu tertentu. Sorpsi isotermik biji jarak pagar bentuknya sigmoid, dengan titik kritis ambang batas toleransi minimum pertumbuhan cendawan yaitu pada aw 0.62 (Syarief 1983) setara dengan kadar air 7%. Kadar air keseimbangan biji pada aw 0.06, 0.32, 0.44, 0.64, 0.75, 0.84 dan 0.93 masing-masing setara dengan kadar air 2.68, 5.45, 6.14, 7.61, 9.62, 12.56 dan 13.52%. Kadar air biji jarak sebesar 5.45 - 7.61% berada pada daerah multilayer yaitu pada kisaran aw 0.25 - 0.70. Pada kondisi ini biji jarak pagar dapat bertahan dari serangan cendawan, akan tetapi proses penurunan mutu biji secara kronologis yaitu berkaitan dengan waktu tetap berlangsung. Pada umumnya biji-bijian dapat disimpan dalam periode yang lama apabila kondisi penyimpanan sejuk dan kering. Walaupun demikian, peluang cendawan untuk merusak biji-bijian lebih besar pada penyimpanan dalam jangka panjang dibandingkan dengan jangka pendek. Hal tersebut disebabkan oleh peningkatan suhu dan kelembaban di dalam penyimpanan sebagai aktivitas metabolisme biji-bijian, serangga dan cendawan (Sauer et al. 1992). Semakin tinggi suhu, semakin tinggi pula kecepatan pertumbuhan cendawan (Richardson 1999). Suhu dan kadar air yang rendah menyebabkan populasi cendawan menurun, namun tidak akan menyebabkan cendawan mati melainkan hanya menyebabkan dorman dan pertumbuhannya terhambat (Douglas & Boyle 1996).
124 Sebagian besar lemak biji jarak pagar tersusun dari asam lemak tidak jenuh yaitu asam oleat dan linoleat yang mengandung satu atau lebih ikatan rangkap, peka terhadap proses otooksidasi.
Menurut Copeland & McDonald
(2001) biji yang berlemak tinggi mengalami penurunan daya berkecambah lebih cepat dibandingkan dengan biji berkarbohidrat tinggi. Peroksidasi lemak adalah penyebab awal kemunduran biji. Priestley (1986) mengemukakan bahwa selama penyimpanan peroksidasi dapat muncul, baik sebagai otooksidasi atau secara langsung oleh enzim lipoksigenase, suatu enzim yang banyak terdapat di dalam biji kering. Ada dua kemungkinan hal yang menyebabkan degradasi lemak yaitu terjadinya proses otooksidasi (nonenzimatik) dan aktivitas metabolisme oleh enzim lipolitik. Akan tetapi
yang paling besar peranannya dalam penurunan
kandungan lemak pada biji berlemak adalah proses otooksidasi. Hal tersebut menyebabkan umur simpan biji-biji berlemak menjadi pendek. Kadar air biji jarak sebesar 9.62 - 13.52% berada pada daerah kondensasi kapiler yang menyatakan terjadinya kondensasi air pada pori-pori bahan, yaitu pada aw >0.70. Daerah ini mengandung air bebas yang cukup banyak, sehingga sangat optimal bagi beberapa reaksi biokimia seperti aktivitas enzimatik, aktivitas mikrob seperti pertumbuhan cendawan, khamir dan bakteri, dan juga reaksi fisik. Peranan faktor hidratasi biji-bijian dan lingkungannya sangat dominan dalam terjadinya perubahan (penyimpangan) mutu atau kerusakan biji. Labuza et al. (1972) dan Syarief (1983) menyajikan ambang batas tingkat hidratasi (aw) dalam hubungannya dengan kecepatan reaksi kerusakan. Hubungan ini digambarkan dengan apa yang disebut peta stabilitas dan ambang hidratasi (Gambar 61).
125
Gambar 61 Peta stabilitas bahan yang merupakan fungsi dari faktor hidratasi 1. Oksidasi lemak, 2. Pencoklatan non enzimatik, 3. Kurva sorpsi isotermik, 4. Aktivitas enzimatik, 5. Pertumbuhan cendawan, 6. Pertumbuhan khamir, 7. Pertumbuhan bakteri (Labuza et al. 1972; Syarief 1983).
Salah satu reaksi kimia yang berpengaruh pada mutu biji-bijian terutama selama penyimpanan adalah reaksi hidrolisis lemak. Hidrolisis pada biji berlemak merupakan suatu reaksi yang memutuskan gugus asil dari trigliserida dan menghasilkan asam lemak bebas. Pemutusan gugus asil dan dihasilkannya asam lemak bebas memberikan dampak negatif terhadap mutu biji jarak pagar. Asam lemak bebas merupakan indeks kerusakan biji-bijian yang mengandung lemak selama penyimpanan (Pomeranz 1992). Nilai asam lemak bebas yang tinggi akan meningkatkan biaya netralisasi jika lemak (minyak) jarak pagar akan diproses menjadi biodiesel (Warsiki et al. 2007). Kandungan asam lemak bebas dalam minyak jarak yang disyaratkan untuk digunakan sebagai biodiesel adalah < 1% (0.8%) (Sudradjat et al. 2007) atau < 2% (Indartono 2006). Asam lemak bebas ini akan memblokir reaksi pembentukan metil ester (biodiesel), yaitu metanol yang seharusnya
bereaksi
dengan
trigliserida
menjadi
terhalang
oleh
reaksi
pembentukan sabun. Hal ini akan menyebabkan konsumsi metanol menjadi tinggi sebesar 40% (lebih mahal) dan rendemen biodiesel menurun sebesar 30%.
126 Cendawan yang menyerang biji jarak digolongkan sebagai cendawan lapangan dan cendawan pascapanen. Populasi total cendawan pada aw 0.64 semakin menurun dengan semakin lama penyimpanan, sebaliknya pada aw 0.93 populasi total cendawan semakin tinggi. Demikan juga populasi total cendawan pada biji jarak pagar yang dikemas dalam kemasan plastik dengan komposisi NY15/PE15/LLDPE70 yang disimpan secara alami pada kondisi laboratorium, semakin menurun dengan semakin lama penyimpanan. Berdasarkan nilai aktivitas air yang setara dengan kadar air tertentu biji jarak pagar, cendawan pascapanen dibagi menjadi tiga kelompok. Cendawancendawan tersebut adalah cendawan xerofilik yaitu cendawan yang hidup pada aw < 0.8 yang setara dengan kadar air biji
7.6 - 9.4% meliputi Aspergillus
restrictus, A. penicillioides, Cladosporium cladosporioides, Wallemia sebi, Aspergillus flavus,; cendawan mesoxerofilik yaitu cendawan yang hidup pada 0.8 < aw < 0.9 yang setara dengan kadar air biji Aspergillus candidus, Aspergillus sp. B,
10.2 - 10.4%
meliputi
Eurotium chevalieri, E. rubrum,
Penicillium citrinum; dan cendawan higrofilik yaitu cendawan yang hidup pada aw > 0.9 yang setara dengan kadar air biji jarak pagar 11.5 - 12.0% meliputi isolat I, Penicillium citrinum, P. implicatum, P. oxalicum. Cendawan pascapanen yang bersifat lipolitik kebanyakan dijumpai pada penyimpanan biji-bijian yang mengandung lemak.
Cendawan yang dalam
pertumbuhannya memproduksi lipase dapat menggunakan lemak dan minyak sebagai sumber karbon dan melepaskan asam lemak bebas. Semakin tinggi kandungan asam lemak bebas akibat hidrolisis lemak oleh enzim lipase dalam biji maupun oleh cendawan dapat menurunkan daya berkecambah dan daya tumbuh biji jarak pagar. Beberapa spesies cendawan yang mampu mendegradasi senyawa lemak dan mempunyai aktivitas lipolitik yang tinggi adalah Aspergillus, Cladosporium dan Penicillium (Pomeranz 1992; Ketaren 2005). Hasil uji aktivitas lipase secara semi-kuantitatif dari berbagai spesies cendawan didapatkan bahwa Aspergillus niger,
A. tamarii dan Penicillium oxalicum mempunyai aktivitas
lipase yang tinggi, sedangkan A. flavus dan A. restrictus mempunyai aktivitas lipase sedang. Selain itu dengan semakin tinggi kandungan asam lemak bebas
127 akibat hidrolisis lemak oleh enzim lipase dalam biji maupun oleh cendawan dapat menurunkan daya berkecambah dan daya tumbuh biji jarak pagar. Semakin menurunnya mutu biji di penyimpanan juga disebabkan oleh faktor internal seperti daya berkecambah pada awal periode simpan, serangan hama dan penyakit. Pian (1981) berpendapat bahwa kemunduran biji ditentukan oleh daya berkecambah dan daya tumbuh biji pada awal penyimpanan, kadar air biji, kondisi simpan, dan serangan cendawan. Sedangkan suhu, cahaya dan komposisi gas dalam penyimpanan ikut pula berpengaruh terhadap kemunduran biji (Harrington 1972; Agarwal & Sinclair 1997). Faktor lain yang berpengaruh adalah kerusakan fisik (mekanis) yang terjadi pada waktu panen dan pengolahan, kerusakan oleh panas dan proses kimiawi di dalam biji, serta susunan kimia biji. Sadjad (1994) mengemukakan beberapa kriteria biji yang telah mundur yaitu perkecambahan biji berjalan lambat, terdapat perbedaan yang besar antara jumlah biji yang berkecambah pada hitungan pertama dan kedua, bibit tumbuh lemah dan lambat, tanggap kecambah terhadap gravitasi lemah, persentase kecambah abnormal meningkat, pada taraf awal bibit terserang penyakit, benih cepat membusuk dan tidak tumbuh, dan ujung akar tidak dapat tumbuh dengan normal. Biji yang menunjukkan performansi daya tumbuh baik dinyatakan biji bervigor tinggi, sedangkan biji dengan performansi kurang baik dikelompokkan ke dalam biji yang bervigor rendah. Biji vigor dicirikan oleh beberapa karakteristik yaitu : berkecambah cepat dan merata, bebas dari penyakit, tahan terhadap gangguan mikroorganisme, tumbuh kuat dalam keadaan lapangan yang kurang menguntungkan, efisien dalam memanfaatkan cadangan makanan, tahan disimpan, laju tumbuh atau pertambahan berat kering tinggi, menghasilkan tanaman yang berproduksi tinggi, tidak menunjukkan perbedaan pertumbuhan di lapangan dan di laboratorium, dan tahan terhadap saingan. Daya
berkecambah
dan daya tumbuh biji tidak selalu dapat dibedakan, terutama pada kelompokkelompok yang mengalami kemunduran cepat. Berdasarkan kaidah SteinbauerSadjad, penurunan daya tumbuh biasanya lebih cepat dari pada daya berkecambah biji (Sadjad 1994).
128
8 SIMPULAN DAN SARAN SIMPULAN Proses kemunduran biji tidak dapat dicegah, tetapi yang dapat dilakukan hanyalah dengan mengurangi kecepatannya dengan metode penanganan pascapanen antara lain penyimpanan yang layak Informasi mengenai karakteristik hidratasi biji jarak pagar merupakan salah satu faktor penting dalam upaya untuk mempertahankan mutu biji selama penyimpanan. Sorpsi isotermik biji jarak pagar berbentuk sigmoid dengan titik kritis untuk pertumbuhan cendawan pada aw 0.62 setara dengan kadar air 7%. Kadar air keseimbangan biji pada aw 0.06, 0.32, 0.44, 0.64, 0.75, 0.84 dan 0.93 masingmasing setara dengan kadar air 2.68, 5.45, 6.14, 7.61, 9.62, 12.56 dan 13.52%. Sebanyak dua puluh satu spesies dan tiga isolat cendawan telah diisolasi dari biji jarak pagar. Cendawan-cendawan tersebut dibagi atas cendawan xerofilik yaitu cendawan yang hidup pada aw < 0.8 yang setara dengan kadar air biji 7.6 - 9.4% meliputi Aspergillus restrictus, A. penicillioides, Cladosporium cladosporioides, Wallemia sebi, Aspergillus flavus,; cendawan mesoxerofilik yaitu cendawan yang hidup pada 0.8 < aw < 0.9 yang setara dengan kadar air biji 10.2-10.4%
meliputi Aspergillus candidus, Aspergillus sp. B,
chevalieri, E. rubrum, Penicillium citrinum;
Eurotium
dan cendawan higrofilik
yaitu
cendawan yang hidup pada aw > 0.9 yang setara dengan kadar air biji 11.5 - 12.0% meliputi isolat I, Penicillium citrinum, P. implicatum, P. oxalicum. Populasi total cendawan tertinggi diperoleh pada aktivitas air 0.93 sebesar 3.25 x 106 koloni/g bobot kering. Kandungan lemak, daya berkecambah dan daya tumbuh biji berbanding terbalik atau semakin menurun dengan peningkatan kadar air (aw), sedangkan asam lemak bebas berbanding lurus atau semakin meningkat dengan semakin lama penyimpanan. Asam lemak yang menyusun lemak biji jarak pagar didominasi oleh asam oleat dan linoleat Aktivitas air yang dapat digunakan untuk penyimpanan biji jarak pagar secara alami adalah 0.64 – 0.75. Pada kondisi tersebut lama penyimpanan biji yang layak untuk benih adalah hingga 8 minggu penyimpanan dan untuk produksi minyak hingga 16 minggu penyimpanan.
129 Pada penyimpanan secara alami dalam kemasan plastik dengan komposisi NY15/PE15/LLDPE70, kadar air biji meningkat setelah satu bulan penyimpanan, tetapi selanjutnya relatif konstan sampai dengan 6 bulan penyimpanan dan berada pada kisaran kadar air yang aman. Sebanyak 18 spesies dan satu isolat cendawan diisolasi dari biji jarak selama penyimpanan dalam kemasan plastik. Cendawan yang menyerang biji awal penyimpanan sebagian besar adalah cendawan lapangan yaitu Cladosporium sp, Colletorichum sp, dan Fusarium verticillioides. Cendawan pascapanen yang menyerang biji adalah Aspergillus
flavus, A. niger, A.
ochraceus, A. penicillioides, A. restrictus, A. tamarii, A. wentii, Eurotium chevalieri, E. rubrum, Fusarium semitectum, Penicillium citrinum, P. oxalicum dan isolat D. Kandungan lemak, daya berkecambah dan daya tumbuh biji berbanding terbalik dengan semakin lama penyimpanan, sedangkan asam lemak bebas dan aktivitas lipase berbanding lurus (meningkat) selama penyimpanan. Penurunan daya tumbuh lebih cepat daripada penurunan daya berkecambah. Pada kondisi ini, mutu biji jarak yang masih layak untuk digunakan sebagai benih adalah hingga dua bulan penyimpanan, sedangkan untuk diambil minyaknya hingga lima bulan penyimpanan. Cendawan yang mempunyai aktivitas lipase cukup tinggi adalah Aspergillus niger, A. tamarii dan Penicillium oxalicum, diikuti oleh A. flavus dan A. restrictus yang mempunyai aktivitas lipase sedang. Biji jarak yang terserang cendawan memperlihatkan jaringan embrio yang rusak karena kolonisasi cendawan.
SARAN Perlu dilakukan penelitian mengenai
pengaruh berbagai metode
pengeringan, jenis kemasan, dan metode penyimpanan terhadap mutu biji jarak pagar. Selain itu perlu mendapatkan metode untuk analisis secara kuantitatif untuk produksi enzim lipase yang berasal dari biji jarak dan dari cendawan untuk kegunaan yang lain.
130
DAFTAR PUSTAKA Adikadarsih S, Hartono J. 2007. Pengaruh kemasakan buah terhadap mutu benih jarak pagar (Jatropha curcas L). Di dalam: Karmawati et al., editor. Prosiding Lokakarya II: Status Teknologi Tanaman Jarak Pagar. Bogor, 29 Nov 2006. Bogor: Pusat Litbang Perkebunan. hlm 143-148. Agarwal VK, Sinclair JB. 1997. Principles of Seed Pathology. Edisi ke-2. New York: CRC Lewis Publishers. Alexopoulus CJ, Mims CW, Blackwell M. 1996. Introductory Mycology. Edisi ke-4. New York : John Wiley & Sons, Inc. Anonim. 2005. AquaLab Water Activity: http://us.f543.mail.yahoo.com. [8/15/2005].
Theory:
Primer.
Antara. 2005. Tumbuhan jarak energi alternative BBM. http://www.antara.co.id [Oktober 2005]. [AOAC] Association of Official Analytical Chemist. 1984. Official Methods of the Association of Agricultural Analytical Chemists. Arlington: Association of Analytical Chemist, Inc. [AOAC] Association of Official Analytical Chemist. 1999. Di dalam: Horwitz W, editor. Volume ke-2. Official Methods of Analysis of Food Composition; Additives; Natural Contaminants. Edisi ke-16. Gaithersburg: AOAC. [AOAC] Association of Official Analytical Chemist. 2000. Horwitz W, editor. Official Methods of Analysis of Food Composition. Gaithersburg: AOAC. Barnett HL, Hunter BB. 1999. Illustrated Genera of Imperfect Fungi. The American Phytopathological Society. St. Paul, Minnesota: APS Press. Bell LN, Labuza TP. 2000. Moisture Sorption: Practical Aspects of Isotherm Measurement and Use. Minnesota: American Association Cereal Chemist. Bewley JD, Black M. 1986. Seeds Physiology of Development and Germination. New York: Plenum Press. Brooker DB, Bakker-Arkema FW, Hall CW. 1974. Drying Cereal Grain. Westport, Connecticut: The AVI Publ Comp Inc. Bulaong SSP, Dharmaputra OS. 2002. Fungal population, aflatoxin and free fatty acid contents of peanuts packed in different bag types. Biotropia 19 : 125. Caldwell RW, Tuite J, Carlton WW. 1981. Pathogenicity of Penicillia to ear rots. Phytopath 71:175. Castor LL, Frederiksen.1981. Histopathology of Fusarium moniliforme infection of sorghum kernel. Phytopath 71:208 Christensen CM. 1991. Fungi and seed quality. Di dalam: Arora DK, Mukerji KG, Marth EH, editor. Handbook of Applied Mycology. Volume ke-3. Foods and Feeds. New York: Marcel Dekker.
131 Christensen CM, Kaufmann HH. 1969. Grain Storage: The role of Fungi in Quality Loss. Minnesota: American Association of Cereal Chemist. Christensen CM, Sauer DB. 1982. Microflora. Di dalam: Christensen CM, editor. Storage of Cereal Grains and Their Products. St. Paul: American Association of Cereal Chemist. Christensen CM, Miller BS, Johnston JA. 1992. Moisture and its measurement. Di dalam: Sauer DB, editor. Storage of Cereal Grains and Their Product. Edisi ke-4. Minnesota: American Association of Cereal Chemist. hlm 3954. Copeland LO. 1976. Principles of Seed Science and Technology. USA : Burgess Publishing Company. Copeland LO, McDonald MB. 2001. Principles of Seed Science and Technology. Edisi ke-4. Boston: Kluwer Academic Publishers. Desai BB. 2004. Seeds Handbook : Biology, Production, Processing, and Storage. Edisi ke-2. New York: Marcel Dekker, Inc. Dharmaputra OS, Retnowati I, Ambarwati S. 2007. Three different types of plastic packaging materials : their effects on mould infection and aflatoxin contamination. Biotropia 14 (1): 9-23. [Dirjenbun] Direktorat Jenderal Perkebunan. 2006. Pedoman Mutu Benih Jarak Pagar Sistem dan Prosedur Pembangunan Sumber Benih dan Peredaran Benih Jarak Pagar. Jakarta : Dirjenbun. Douglas PL, Boyle R. 1996. Effect of drying control on mycotoxins production. Di dalam: Highley E, Johnson GI, editor. Mycotoxin Contamination in Grains. Prosiding 17th ASEAN Technical Seminar on Grain Postharvest Technology; Lumut, 25-27 Jul 1996. Canberra: Australian Center for International Agricultural Research. hlm 27-33. Duckworth RB. 1974. Water relationships of foods. IFST (UK). Mini Symp Dehydration. hlm 6-9. Esau K. 1977. Plant Anatomy. Anatomy of Seed Plants. NewYork: John Wiley & Sons. Garraway MO, Evans RC. 1984. Fungal Nutrition and Physiology. New York: John Wiley and Sons Inc. Ghosh J, Nandi B. 1986. Deteriorative abilities of some common storage fungi of wheat. Seed Sci Technol 14:141. Golob P. 1976. Techniques for Sampling Bagged Produce. Di dalam: Wright SPD, editor. Tropical Stored Products Information. Slough: Tropical Stored Products Centre. hlm 37-48. Gubitz GM, Mittelbach M, Trabi M. 1999. Exploitation of the Tropical Oil Seed Plant Jatropha curcas L. Biores Technol 67:73-82. Gupta IJ, Schmitthenner AF, McDonald MB. 1993. Effect of storage fungi on seed vigour of soybean. Seed Sci Technol 21:581.
132 Halloin JM. 1986. Microorganism and seed deterioration. Di dalam: McDonald MB, Nelson CJ, editor. Physiology of Seed Deterioration. Madison: Crop Science Society of America, Inc. hlm 89-100. Hambali E. 2006. Prospek Pengembangan Tanaman Jarak Pagar untuk Biodiesel dan Produk Turunan Lainnya. Prosiding Workshop Pendirian Kebun Bibit Sumber, Demplot dan Feasibility Study untuk Perkebunan Jarak Pagar. Bogor, 16-17 Mei 2006. Bogor: SBRC, LPPM-IPB. Hambali et al. 2006. Jarak pagar tanaman penghasil biodiesel. Jakarta: Penebar Swadaya. Hamdi A. 2005. Energi hijau terbarukan. Jurnal Analisis. Jakarta: Pelayanan Informasi Pengembangan Jarak Pagar Nasional. Nomor 1. (22 Sep 2005). Hariyadi. 2006. Sistem budidaya tanaman jarak pagar (Jatropha curcas L.). Prosiding Seminar Nasional: Pengembangan Jarak Pagar (Jatropha curcas L.) untuk Biodiesel dan Minyak Bakar. Bogor: Pusat Penelitian Surfaktan dan Bioenergi. Institut Pertanian Bogor. Harrington JF. 1972. Seed Storage and Longevity. Di dalam: Kozlowski TT, editor. Seed Biology. Volume ke-3. New York: Academic Press. hlm 145-245. Harrington JF, Douglas JE. 1970. Seed Storage and Packaging. New Delhi: National Seed Corporation, Ltd. Hartmann KT, Kester DE. 1983. Plant Propagation Principle and Practices. Ed ke-4. Englewood Cliffs: Prentice-Hall Inc. Hasnam 2007. Pengelolaan Kebun Induk untuk Produksi Benih Jarak Pagar (Jatropha curcas L.). Materi Pelatihan Pembangunan Kebun Induk Jarak Pagar. Puslitbang Perkebunan. Heller J. 1996. Physic nut. Jatropha curcas L. Promoting the conservation and use of underutilized and neglected crops. 1. Rome: International Plant Genetic Resources Institute. Henderson SM & Perry RL. 1976. Agricultural Process Engineering. The AVI Publishing Co., Inc., West Port. Connecticut. Hocking AD. 2003. Microbiological Facts and Fictions in Grain Storage. Proceeding of the Australian Postharvest Technical Conference. Canberra, 25–27 Juni 2003. Canberra: CSIRO Stored Grain Research Laboratory. Hocking AD, Pitt JI. 1980. Dichloran-glycerol medium for enumeration of xerophilic fungi from low-moisture foods. Appl Environ Microbiol 39 : 488-492. Hong TD, Linington S, Ellis RH. 1996. Seed Storage Behaviour: a Compendium. Rome: IPGRI. Hou CT, Johnston TM. 1992. Screening of lipase activities with cultures from Agricultural Research Service Culture Collection. JAOCS 69:1088-1097
133 Huang AHC. 1975. Enzyme of glycerol metabolism in the storage tissues of fatty seedling. Plant Physiol 55:555. Indartono SY. 2006. Mengenal Biodiesel : Karakteristik, Produksi, hingga Performansi Mesin. Berita IPTEK Online. http://www.beritaiptek.com. 11 Agustus 2006. Joker et al. 2003. Jatropha curcas L. www.dsfc.dk. 19 Desember 2006. Justice OL, Bass LN. 2002. Prinsip dan Praktek Penyimpanan Benih. Roesli R, penerjemah. Jakarta: PT RajaGrafindo Persada. Terjemahan dari: Principles and Practices of Seed Storage. Kamil J. 1979. Teknologi Benih. Padang: Penerbit Angkasa Raya. Ketaren S. 2005. Minyak dan Lemak Pangan. Jakarta: UI-Press. Kouker G, Jaeger K. 1986. Specific and sensitive plate assay for bacterial lipase. Appl Environ Microbiol 53 : 211-213. Krisnamurthi B. 2007. Pengembangan Bahan Bakar Nabati dan Kebijakan Diversifikasi Energi. Di dalam: Karmawati et al. editor. Prosiding Lokakarya I: Status Teknologi Budidaya Jarak Pagar. Jakarta, 11-12 Apr 2006. Bogor: Pusat Litbang Perkebunan. Kusmarya A. 2007. Pengaruh umur pohon induk dan umur simpan terhadap viabilitas benih jarak pagar (Jatropha curcas L.) [skripsi]. Bogor: Fakultas Pertanian, Institut Pertanian Bogor. Labuza TP.1968. Sorption phenomena in foods. J Food Technol 22:263-273. Labuza TP et al. 1972. Stability of intermediate moisture food. J Food Sc 37:154. Lacey J, Magan N. 1991. Fungi in cereal grain: their occurrence and water and temperature relationship. Di dalam: Chelkowski J, editor. Cereal Grain: Mycotoxins, Fungi and Quality in Drying and Storage. Amsterdam: Elsevier Science. Lambaga MS. 2005. Kajian perubahan mutu biji kemiri kupas pecah selama penyimpanan dalam atmosfer terkendali [tesis]. Bogor: Sekolah Pascasarjana, Institut Pertanian Bogor. McDonald MB, Nelson CJ. 1986. Physiology of seed deterioration. CSSA Special Publication Number 11. Madison: Crop Science Society of America, Inc. hlm.123 Moore TC. 1973. Research experiences in plant physiology. A laboratory manual. New York: Spriger-Verlag. Moore-Landecker E. 1996. Fundamentals of the Fungi. New Jersey: Prantice Hall. Neergaard P. 1979. Seed Pathology. Volume I. London: The MacMilland Press Ltd.
134 Ominski KH, Marquardt RR, Sinha RN, Abramson D. 1994. Ecological aspects of growth and mycotoxin production by storage fungi. Di dalam: Miller JD, Trenholm HL. Editor. Mycotoxins in Grain: Compounds Other than Aflatoxin. Minnesota: Eagan Pr. hlm 287-312. Parkin KL. 1993. Environmental effects on enzyme activity. Di dalam: Nagodawithana T, Reed G. Editor. Enzymes in Food Processing. Sandiego USA: Academic Press Inc. Pian ZA. 1981. Pengaruh uap etil alkohol terhadap viabilitas benih jagung (Zea mays L) dan pemanfaatannya untuk menduga daya simpan. [disertasi]. Bogor: Fakultas Pascasarjana, Institut Pertanian Bogor. Pitt JI, Hocking AD, Samson RA, King AD. 1992. Recommended methods for mycological examination of foods. Di dalam: Samson RA, Hocking AD, Pitt JI, King AD, editor. Modern Methods in Food Mycology. Amsterdam: Elsevier. hlm 365-368. Pitt JI, Hocking AD. 1997. Fungi and Food Spoilage. Blackie Academic and Professional.
Edisi ke-2. London:
Pomeranz Y.1992. Biological, Functional, and Nutritive Changes of Cereal Grains and Their Product. St. Paul: American of Cereal Chemist Inc. hlm 55-141. Prastowo B. 2006. Pandangan Umum Mengenai Jarak Pagar dan Langkah Strategis Badan Litbang Pertanian Berkaitan dengan Pengelolaan Energi Nasional. Bogor: Pusat Penelitian dan Pengembangan Perkebunan. Priestley DA. 1986. Seed Aging, Implications of seed storage and persistence in the soil. Ithaca: Comstock Publishing Associates. Prihandana R, Hendroko R. 2006. Petunjuk Budi Daya Jarak Pagar. Jakarta: PT Agromedia Pustaka Purwadaria HK, Kumendong J, Sadjad S, Abdullah K. 1982. Mempelajari kadar air keseimbangan dan sorpsi isotermi biji-bijian serta penerapannya untuk penyimpanan. Laporan Penelitian. Bogor: IPB. Richardson K. 1999. Moulds: their effect on nutrition and prevention. Di dalam : Jin Z et al., editor. Proceedings of the 7th International Working Conference on Stored Product Protection; Beijing, 14-19 Okt 1998. Chengdu: Sichuan Publishing House of Science and Technology. hlm 255-260. Sadjad S. 1977. Beberapa parameter baru untuk vigor benih jagung. Simposium I Peranan Hasil Penelitian Padi dan Palawija dalam Pembangunan Pertanian. Maros LP3. hlm 1-8. Sadjad S. 1980. Panduan Pembinaan Mutu Benih Tanaman Kehutanan Indonesia. Jakarta: Direktorat Jendral Departemen Kehutanan. Sadjad S. 1993. Dari Benih kepada Benih. Jakarta.: PT Gramedia Widiasarana Indonesia.
135 Sadjad S. 1994. Kuantifikasi Metabolisme Benih. Jakarta.: PT Gramedia Widiasarana Indonesia. Samson RA, Hoekstra ES, Frisvad JC, Filtenborg O. 1996. Introduction to FoodBorn Fungi. Ed ke-3. Baarn: Centraalbureau voor Schimmelcultures. Sass JE. 1951. Botanical Micro Technique. Ed ke-2. USA The Iowa State College Pr. Sauer DB. 1988. Effects of fungal deterioration on grain : nutritional value, toxicity, germination. Int J Food Microbiol 7: 267 Sauer DB, Meronuck RA, Christensen CM. 1992. Microflora. Di dalam: Sauer DB, editor. Storage of Cereal Grains and Their Products, 4th ed. Minnesota: American Association of Cereal Chemists, Inc. hlm 313-340. Soerawidjaja TH. 2001. Memanfaatkan peluang yang dibuka oleh penghapusan subsidi harga pada energi berbasis fosil. Bandung: Pusat Penelitian Material dan Energi ITB. Spiess WEL, Wolf W. 1987. Critical evaluation of methods to determine moisture sorption isotherm. Di dalam: Rocland RB, Beuchat LR., editor. Water Activity : Theory and Application to Foods. New York : Marcell-Dekker Steel RGD, Torrie JH. 1991. Prinsip dan Prosedur Statistika. Suatu Pendekatan Biometrik. Edisi Kedua. Jakarta : PT Gramedia Pustaka Utama. Styer RC, Cantliffe.1984. Infection of two endosperm mutans of sweet corn by Fusarium moniliforme and its effect on seedling vigor. Phytopath 74: 189-194. Sudradjat R. 2006. Memproduksi Biodiesel Jarak Pagar. Jakarta: Penebar Swadaya. Sudradjat R, Hendra A, Setiawan W, Setiawan D. 2005. Teknologi Pembuatan biodiesel dari minyak biji tanaman jarak pagar. Jurnal Hasil Hutan, 23 (1) : 53-68. Sudradjat HR, Setiawan D, Widyawati Y, Ariatmi R, Sahirman. 2007. Permasalahan dalam teknologi pengolahan biodiesel dari minyak jarak pagar. Di dalam: Karmawati E. et al., editor. Prosiding Lokakarya II: Status Teknologi Tanaman Jarak Pagar. Bogor, 29 Nov 2006. Bogor: Pusat Litbang Perkebunan. hlm 195-212 Suhartianti S. 1998. Studi hubungan kadar air dengan viabilitas dan asam lemak bebas benih kakao (Theobroma cacao L) pada beberapa cara pengeringan benih [skripsi]. Bogor: Fakultas Pertanian, Institut Pertanian Bogor. Sutopo L. 2004. Teknologi Benih. Jakarta: PT RajaGrafindo Persada. Syarief R. 1983. Influence des conditions hydrothermiques de stockage sur les qualites microbiologiques et technologiques du grain [These de Docteur]. Nantes: ISN Universite′ de Nantes. Syarief R, Halid H. 1993. Teknologi Penyimpanan Pangan. PAU Pangan dan Gizi IPB. Jakarta : Penerbit ARCAN.
136 Vivantari ACGP. 1994. Perubahan kandungan asam lemak benih wijen (Sesamun indicum L.) dan hubungannya dengan viabilitas pada benih selama penyimpanan [skripsi]. Bogor: Fakultas Pertanian, Institut Pertanian Bogor. Wanita YP, Hartono J. 2007. Pengaruh tingkat kemasakan buah terhadap kadar minyak jarak pagar (Jatropha curcas L). Di dalam: Karmawati E. et al. editor. Prosiding Lokakarya II: Status Teknologi Tanaman Jarak Pagar. Bogor, 29 Nov 2006. Bogor: Pusat Litbang Perkebunan. hlm 177-180. Warsiki E, Sumangat D, Rismawati W. 2007. Pengaruh bahan dan kondisi pengemasan terhadap mutu biji jarak pagar. Di dalam: Hambali E. et al. (Eds). Prosiding Konferensi Jarak Pagar Menuju Bisnis Jarak Pagar yang Feasible. Bogor, 19 Juni 2007. Bogor: SBRC, LPPM-Institut Pertanian Bogor. hlm 231-238.
137
LAMPIRAN
138 Lampiran 1 Komposisi media (Pitt & Hocking 1997) Media untuk isolasi cendawan Dichloran 18% Glycerol Agar (DG18) Glukosa Pepton KH2P04 MgS04. 7H20 Gliserol Agar-agar batang merek AA Dikloran Kloramfenikol Akuades
l0 g 5g 1g 0.5 g 220 g 20 g (pengganti agar Bacto) 2 mg (0,2% b/v di dalam etanol 1 mi) 100 g 1000 ml
Media untuk identifikasi cendawan Potato Dextrose Agar (PDA) Kentang Dekstrosa Agar-agar batang merek AA Akuades
200 g 20 g 20 g (pengganti agar Bacto) 1000 ml
Czapek Yeast Extract Agar (CYA) KH2P04 Konsentrat czapek* Trace metal solution** Ekstrak khamir Sukrosa Agar-agar batang merek AA Akuades
1g 10 ml 1 m1 5g 30 g 20 g (pengganti agar Bacto) 1000 ml
CYA + 20% Sukrosa (CY20S) KH2P04 Konsentrat czapek* Trace metal solution** Ekstrak khamir Sukrosa Agar-agar batang merek AA Akuades
1g 10 ml 1 m1 5g 200 g 20 g (pengganti agar Bacto) 1000 m1
* Konsentrat Czapek NaNO3 KCl MgSO4. 7H20 FeSO4. 7H20 Akuades
30g 5g 5g 0.1 g 100 ml
139 * Trace metal solution CuSO4. 5H20 ZnSO4. 7H20 Akuades
0.5 g 1g 100 m1
Lampiran 2 Karakteristik bahan kemasan plastik Nama produk
Kode
Komposisi
Ketebalan (mm)
Kecepatan transmisi uap air (g/m2/ 24 jam)
Kecepatan transmisi oksigen (cc/m2/24 jam)
TRL.VACUUM BAG 03
NY70
NY15/PE15/ LLDPE70
0.0974
0.6340
1.8734
•
Dianalisis oleh Laboratorium Uji dan Kalibrasi, Balai Besar Kimia dan Kemasan, Jakarta. LLDPE = Linear Low Density Polyethylene
Lampiran 3
Analisis sidik ragam pengaruh aktivitas air dan lama penyimpanan terhadap kadar air biji jarak
Sumber keragaman
DB
Jumlah Kuadrat F hitung kuadrat tengah Perlakuan 65 197.2155150 3.0340848 524.57 Aktivitas air (aw) 3 149.7550500 49.9183500 8630.45** Galat petak utama 6 0.0280150 0.0046692 0.81 Lama penyimpanan (LP) 9 21.2918833 2.3657648 409.02** Galat anak petak 20 0.1623167 0.0081158 1.40 aw x LP 27 25.9782500 0.9621574 166.35** Galat 54 0.3123350 0.0057840 Total 119 197.5278500 ** Pengaruh aktivitas air, lama penyimpanan dan interaksinya berbeda sangat nyata terhadap kadar air biji jarak pagar
Pr › F ‹ 0.0001 ‹ 0.0001 0.5688 ‹ 0.0001 0.1617 ‹ 0.0001
140 Lampiran 4
Analisis sidik ragam pengaruh aktivitas air dan lama penyimpanan terhadap populasi total cendawan pada biji jarak pagar
Sumber keragaman
Jumlah Kuadrat F hitung kuadrat tengah Perlakuan 65 578468558543 10148571203 14.77 Aktivitas air (aw) 3 86202683944 28734227981 41.81** Galat petak utama 6 6138641550.1 1023106925 1.49 Lama penyimpanan (LP) 9 149798511829 16644279092 24.22** Galat anak petak 20 15071072007 753553600.37 1.10 aw x LP 27 313880136593 16520007189 24.04** Galat 54 24052629754 687217992.97 Total 119 602521188297 ** Pengaruh aktivitas air, lama penyimpanan dan interaksinya berbeda sangat nyata terhadap populasi total cendawan pada biji jarak pagar
Lampiran 5
DB
‹ 0.0001 ‹ 0.0001 0.2107 ‹ 0.0001 0.3946 ‹ 0.0001
Analisis sidik ragam pengaruh aktivitas air dan lama penyimpanan terhadap kandungan lemak biji jarak pagar
Sumber keragaman
Jumlah Kuadrat F hitung kuadrat tengah Perlakuan 65 730.7750158 11.2426926 25.83 Aktivitas air (aw) 3 60.6813692 20.2271231 46.48** Galat petak utama 6 1.3026733 0.2171122 0.50 Lama penyimpanan (LP) 9 608.8382175 67.6486908 155.45** Galat anak petak 20 12.9432500 0.6471625 1.49 aw x LP 27 47.0095058 1.7410928 4.00** Galat 54 23.4994767 0.4351755 Total 119 754.2744925 ** Pengaruh aktivitas air, lama penyimpanan dan interaksinya berbeda sangat nyata terhadap kandungan minyak biji jarak pagar Lampiran 6
Pr › F
DB
Pr › F ‹ 0.0001 ‹ 0.0001 0.8064 ‹ 0.0001 0.1248 ‹ 0.0001
Analisis sidik ragam pengaruh aktivitas air dan lama penyimpanan terhadap kandungan asam lemak bebas biji jarak pagar
Sumber keragaman
DB
Jumlah Kuadrat F hitung kuadrat tengah Perlakuan 65 17.89651750 0.27533104 37.41 Aktivitas air (aw) 3 3.06450917 1.02150306 138.81** Galat petak utama 6 0.06191833 0.01031972 1.40 Lama penyimpanan (LP) 9 14.11909083 1.56878787 213.18** Galat anak petak 20 0.18043333 0.00902167 1.23 aw x LP 27 0.47056583 0.01742836 2.37** Galat 54 0.39738167 0.00735892 Total 119 18.29389917 ** Pengaruh aktivitas air, lama penyimpanan dan interaksinya berbeda sangat nyata terhadap kandungan asam lemak bebas biji jarak pagar
Pr › F ‹ 0.0001 ‹ 0.0001 0.2307 ‹ 0.0001 0.2705 ‹ 0.0001
141
Lampiran 7
Analisis sidik ragam pengaruh aktivitas air dan lama penyimpanan terhadap daya berkecambah biji jarak pagar
Sumber keragaman
Jumlah Kuadrat F hitung kuadrat tengah Perlakuan 65 103152.9667 1586.9687 82.12 Aktivitas air (Aw) 3 14668.90000 4889.63333 253.03** Galat petak utama 6 87.80000 14.63333 0.76 Lama penyimpanan (LP) 9 74546.16667 8282.90741 428.62** Galat anak petak 20 711.33333 35.56667 1.84 Aw x LP 27 13138.76667 486.62099 25.18** Galat 54 1043.5333 19.3247 Total 119 104196.5000 ** Pengaruh aktivitas air, lama penyimpanan dan interaksinya berbeda sangat nyata terhadap daya berkecambah biji jarak pagar
Lampiran 8
DB
Pr › F ‹ 0.0001 ‹ 0.0001 0.6066 ‹ 0.0001 0.0391 ‹ 0.0001
Analisis sidik ragam pengaruh aktivitas air dan lama penyimpanan terhadap daya tumbuh biji jarak pagar
Sumber keragaman
DB
Jumlah Kuadrat F hitung kuadrat tengah Perlakuan 65 107975.8333 1661.1667 74.55 Aktivitas air (Aw) 3 11649.16667 3883.05556 174.25** Galat petak utama 6 113.33333 18.88889 0.85 Lama penyimpanan (LP) 9 90320.83333 10035.64815 450.35** Galat anak petak 20 683.33333 34.16667 1.53 Aw x LP 27 5209.16667 192.93210 8.66** Galat 54 1203.3333 22.2840 Total 119 109179.1667 ** Pengaruh aktivitas air, lama penyimpanan dan interaksinya berbeda sangat nyata terhadap vigor biji jarak pagar
Lampiran 9 Analisis sidik ragam pengaruh lama penyimpanan biji jarak pagar dalam kemasan plastik terhadap kadar air Sumber db JK KT F hit F 0.05 F 0.01 Perlakuan 6 0.438 0.073 66.935** 2.85 4.46 Galat 14 0.015 0.001 Total 20 0.453 0.023 ** Pengaruh lama penyimpanan berbeda sangat nyata terhadap kadar air biji jarak pagar
Pr › F ‹ 0.0001 ‹ 0.0001 0.5391 ‹ 0.0001 0.1079 ‹ 0.0001
142 Lampiran 10 Analisis sidik ragam pengaruh lama penyimpanan biji jarak pagar dalam kemasan plastik terhadap populasi total cendawan Sumber db JK KT F hit F0 .05 F 0.01 Perlakuan 6 168170037.143 28028339.524 15.092** 2.85 4.46 Galat 14 26001152.000 1857225.143 Total 20 194171215.143 9708560.757 ** Pengaruh lama penyimpanan berbeda sangat nyata terhadap populasi total cendawan pada biji jarak pagar
Lampiran 11 Analisis sidik ragam pengaruh lama penyimpanan biji jarak pagar terhadap kandungan lemak Sumber db JK KT F hit F 0.05 F 0.01 Perlakuan 6 147.336 24.556 25.980** 2.85 4.46 Galat 14 13.232 0.945 Total 20 160.570 8.029 ** Pengaruh lama penyimpanan berbeda sangat nyata terhadap kandungan lemak biji jarak pagar
Lampiran 12 Analisis sidik ragam pengaruh lama penyimpanan biji jarak pagar terhadap kandungan asam lemak bebas Sumber db JK KT F hit F 0.05 F 0.01 Perlakuan 6 1.626 0.271 59.416** 2.85 4.46 Galat 14 0.064 0.005 Total 20 1.690 0.085 ** Pengaruh lama penyimpanan berbeda sangat nyata terhadap asam lemak bebas biji jarak pagar
Lampiran 13 Analisis sidik ragam pengaruh lama penyimpanan biji jarak pagar terhadap aktivitas lipase Sumber db JK KT F hit F 0.05 F 0.01 Perlakuan 6 0.996 0.166 31.954** 2.85 4.46 Galat 14 0.073 0.005 Total 20 1.069 0.053 ** Pengaruh lama penyimpanan berbeda sangat nyata terhadap aktivitas lipase biji jarak pagar
143 Lampiran 14 Analisis sidik ragam pengaruh lama penyimpanan biji jarak pagar terhadap daya berkecambah Sumber db JK KT F hit F 0.05 F 0.01 Perlakuan 6 2390.474 398.412 23.502** 2.85 4.46 Galat 14 237.336 16.953 Total 20 2627.8109 131.390 ** Pengaruh lama penyimpanan berbeda sangat nyata terhadap daya berkecambah biji jarak pagar
Lampiran 15 Analisis sidik ragam pengaruh lama penyimpanan biji jarak pagar terhadap daya tumbuh biji jarak pagar Sumber db JK KT F hit F 0.05 F 0.01 Perlakuan 6 8028.571 1338.095 46.833** 2.85 4.46 Galat 14 400.000 28.571 Total 20 8428.571 421.429 ** Pengaruh lama penyimpanan berbeda sangat nyata terhadap daya tumbuh biji jarak pagar Lampiran 16 Gambar kromatogram hasil analisis komponen asam lemak biji jarak pagar pada aw 0.64 pada awal penyimpanan, menggunakan kromatografi gas
2
1
4
3
4
5
6
7
1. Asam miristat 3. Asam stearat 5. Asam linoleat 7. Asam linolenat. 2. Asam palmitat 4. Asam oleat 6. Asam arakidat
144 Lampiran 17 Gambar kromatogram hasil analisis komponen asam lemak biji jarak pagar pada aw 0.93 pada awal penyimpanan
2
1
4
4
5
3
7
6
Lampiran 18 Gambar kromatogram komponen asam lemak standar, menggunakan kromatografi gas
4
5 7
2 3
6
1
1. Asam miristat 3. Asam stearat 5. Asam linoleat 7. Asam linolenat. 2. Asam palmitat 4. Asam oleat 6. Asam arakidat
145 Lampiran 19 Gambar kromatogram hasil analisis komponen asam lemak biji jarak pagar pada aw 0.64 setelah 20 minggu penyimpanan
2
4
1
4
5
3
6
7
Lampiran 20 Gambar kromatogram hasil analisis komponen asam lemak biji jarak pagar pada aw 0.93 setelah 20 minggu penyimpanan
2
1
4
3
4
5
6 7
146 Lampiran 21 Prosedur pembuatan preparat embrio biji jarak pagar (Jatropha curcas L.) menggunakan teknik parafin (Sass 1951)
FIKSASI DALAM FFA Yaitu : pematian jaringan biji tanpa merusak struktur yang dilakukan dengan merenam material ke dalam larutan FAA (Formaldehyde Acetic Acid Alcohol) dengan komposisi 50 ml asam asetat, 50 ml formalin, dan 900 ml alkohol 95% untuk setiap 1 liter larutan. Perendaman selama 12 -24 jam.
DEHIDRASI Yaitu : pengeluaran air dari dalam jaringan agar parafin dapat masuk ke dalam jaringan dengan tahapan sebagai berikut : Alkohol 20% : 3x5 menit Alkohol 40% : 3x5 menit Alkohol 60% : 3x5 menit Alkohol 80% : 3x5 menit Alkohol 95% : 3x5 menit Alkohol 100% : 3x5 menit
PRAPARAFINASI Yaitu : penghilangan alkohol dari jaringan agar jaringan dapat dimasuki larutan parafin. Dilakukan dengan mencelupkan material ke dalam larutan alkohol 100% dengan tahapan sebagai berikut : Alkohol : Xilol 4 : 0 : 3x5 menit 3 : 1 : 3x5 menit 2 : 2 : 3x5 menit 1 : 3 : 3x5 menit 0 : 4 : 3x5 menit
PENGAMATAN
PEWARNAAN (Lampiran 22)
EMBEDDING/ PEMOTONGAN Pemotongan menggunakan mikrotom dengan ukuran 5 – 10 um
BLOCKING/ PENCETAKAN Yaitu : pencetakan parafin yang mengandung material ke dalam bentuk balok
PARAFINASI Yaitu : proses pemasukan parafin ke dalam jaringan dengan tahapan sebagai berikut : Xilol : Parafin cair 4 : 0 : 3x5 menit 3 : 1 : 3x5 menit 2 : 2 : 3x5 menit 1 : 3 : 3x5 menit 0 : 4 : 24 menit
147 Lampiran 22 Teknik pewarnaan jaringan embrio biji jarak pagar (Sass 1951) Xilol
Xilol
Xilol : Alkohol = 1: 1
Xilol : Alkohol = 1: 1
Alkohol 100%
Alkohol 100%
Alkohol 95%
Alkohol 95%
Alkohol 70%
Alkohol 70%
Alkohol 50%
Alkohol 50%
Alkohol 30%
Alkohol 30%
Akuades
Akuades
Safranin 0.5%
Alcian blue 1%
Akuades
