PENDAHULUAN Latar Belakang Indonesia sebagai negara beriklim tropis menghasilkan banyak jambu biji (psidium guajava), tetapi sampai saat ini yang menjadi masalah yaitu bagaimana proses pasca panen agar jambu tidak cepat busuk sehingga memiliki kualitas dan kuantitas yang tinggi. Jambu biji termasuk komoditi yang mudah rusak (persibel) sehingga tanpa penanganan yang baik hanya dapat disimpan beberapa hari saja, apabila disimpan dalam suhu kamar. (Rukmana, 1996). Keruksakan yang terjadi pada buah-buahan diakibatkan proses metabolisme seperti respirasi dan transparasi. Proses metabolisme tersebut akan terus berlangsung sehingga akan terjadi perubahan-perubahan yang dapat mengakibatkan penurunan mutu bahan pangan tersebut. Disamping itu banyak keruksakan yang terjadi disebabkan oleh perlakuan mekanisfisis dan biologis (Winarno, 1981) Selama proses respirasi berlangsung ,buah menggunakan oksigen dari lingkungan sekitar dan menghasilkan karbondioksida. Oleh karena itu laju respirasi dapat diukur melalui peningkatan karbondioksida dan penurunan oksigen. Apabila dilihat dari pola respirasinya jambu biji termasuk kedalam kelompok buah Klimakterik. Hal tersebut ditunjukan oleh adanya peningkatan respirasi yang menyolok sesudah dipanen bersamaan dengan saat pemasakan disertai perubahan warna , cita rasa dan tekstur (Apandi 1984). Saat komoditas mencapai masak fisiologis, respirasinya mencapai klimakterik dan sudah siap panen. Agar buah-buahan tidak mudah rusak setelah dipanen dan sampai ke konsumen, maka diperlukan penanganan pasca panen yang baik terutama pada saat penyimpanan.(Satuhu dan Supriyadi 1999). Terdapat dua cara penyimpanan yaitu secara alami dan penggunaan sarana-sarana tertentu. Jenis penyimpanan yang kedua terbagi menjadi empat macam, antara lain penyimpanan suhu rendah, penggunaan bahan kimia, control atmosfir, dan iradiasi. Penyimpanan buah dengan menggunakan wadah berupa toples yang tertutup rapat dapat memperlambat penurunan kualitas buah.
Tujuan Penelitian Penyimpanan buah jambu biji dengan wadah plastik untuk sifat optik dengan menggunakan spektrometer UV-Vis dapat Mempelajari sifat optik buah jambu biji yaitu pergeseran spectrum intensitas reflektansi (%) akibat absorbansi cahaya, turunan pertama intensitas selama penyimpanan. Mempelajari hubungan antara sifat kimia-fisika buah jambu biji selama penyimpanan yang meliputi % susut bobot, pH, Total Padatan Terlarut (% brix) dan kekerasan. Mempelajari hubungan antara sifat kimia-fisika dengan sifat optik yaitu hubungan intensitas reflektansi (%) dengan % susut bobot, pH, TPT dan kekerasan, selain itu juga mencari hubungan antara turunan pertama intensitas dengan penyimpanan (hari) dan sifat kimia-fisika pada panjang gelombang 720 nm. Hipotesis Penyimpanan buah jambu biji agar kualitas tidak menurun lebih cepat salah satu cara yaitu dengan penyimpanan pada wadah plastik yang tertutup. Perubahan kualitas selama penyimpanan berhubungan dengan perubahan sifat optik yang dapat diteksi penurunan kualitas dengan menggunakan spektrometer UV-Vis dan perubahan sifat kimia-fisika dengan alat yang sudah digunakan pada penelitian sebelumnya yaitu Refraktometer, Penetrometer, pH meter dan Neraca Digital
Perumusan Masalah Manfaat Penelitian Penelitian ini bermanfaat untuk memberikan informasi mengenai pengaruh dari penggunaan toples plastik untuk menyimpan buah jambu biji lebih lama. Selain itu dapat membantu para petani dan pengusaha hortikultura dalam teknik penyimpanan buah jambu biji agar kualitas buah tidak cepat turun.
TINJAUAN PUSTAKA Jambu biji atau jambu kulutuk “Guava” (psidium guajava) bukan tanaman asli Indonesia. Jambu biji berasal dari Benua Amerika bagian trofis, antara Mexsiko dan Amerika Serikat. Didalam belantara Peru dan Brasil, jambu biji merupakan penghuni asli pula (Rismunandar, 1989)
Jambu biji ditemukan oleh bangsa Spayol di daerah Amerika pada tahun 1500an. Bauhnya dikenal mereka sebagai buah yang lezat, nikmat dan baik untuk kesehatan. Orang Spayol yang telah berjasa menyebarkan populitas buah jambu biji di daerah trofis maupun subtrofis. (Rismunandar, 1989). Di Indonesia sekalipun pembudidayaan jambu biji pada umumnya masih dalam bentuk kultur pekarangan, namun berdasarkan jumlah produksi pada tahun 2000 termasuk urutan ke 10 dari 12 jenis buah-buahan komersil yang dihasilkan di Negara Indonesia. Jumlah produksi terbanyak sampai triwulan III terdapat di pulau Jawa. Produksi jambu biji pada triwulan III mencapai 60.664 ton. Botani dan Jenis Jambu Biji Sistematika tatanama (taksonomi) tanaman jambu biji diklasifikasikan sebagai berikut : Kingdom : Plantae Divisi : Spermatophyta Sub divisi : Angiospermae Kelas : Dicotyledonae Ordo : Myrtales Famili : Myrtaceae Genus : Psidium Spesies : Psidium guajava L Pada dasarnya plasma nutfah jambu biji dapat di golongkan kedalam tiga jenis , yaitu terdiri atas : 1. Jambu biji biasa, mempunyai daging buah berwarna merah, berbiji banyak dan rasanya manis, contoh jambu klutuk atau jambu biji local. 2. Jambu susu, buahnya berbiji sedikit dan rasanya kurangf manis. Contoh jambu susu. 3. .Jambu Sukun, buahnya tidak berbiji, ukuran buah besar-besar, namun rasanya hambar. Contoh jambu apel. Dari ketiga jenis jambu biji tadi, berdasarkan kandungan biji dalam buahnya dapat dibedakan menjadi dua kelompok yaitu: 1. Jambu biji berbiji dua atau diploid (2n), jambu biji berbiji ini dibedakan atas dua jenis menurut tingkat kemasakan buahnya di pohon, yaitu jambu biji yang mampu masak di pohon seperti jambu susu dan jambu biji yang
buahnya tidak dapat masang di pohon misalnya jambu Bangkok. 2. Jambu biji tidak berbiji atau triploid (3n), jenis jambu ini buahnya tidak berbiji misalnya jambu apel. Jambu biji adalah sejenis perdu tinggi pohon dapat mencapai 10 m tumbuh baik di daerah trofis dan sub trofis. Kulit buah jambu biji umumnya berwarna hijau kekuning-kuningan. Buah berasal dari pohon liar berdiameter antara 3-8 cm, sedangkan pohon yang di pelihara diameter buahnya mencapai 13 cm dan beratnya mencapai 700 g. Buahnya mengandung biji-biji kecil yang keras, berkisar antara 153-664 per buah (Palaniswamy dan Shanmugavelu, 1974 yang di kutip Wilson, 1980) Kandungan Gizi Jambu Biji Bagian yang paling penting dari jambu biji adalah buahnya. Buah yang sudah masak selain enak untuk dikonsumsi juga baik untuk kesehatan, juga mengandung gizi cukup tinggi dan komposisinya lengkap seperti disajikan pada table 1. Tabel 1. Kandungan Gizi pada Jambu Biji No. Kandungan gizi Jumlah kanduangan gizi 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Kalori (energi)(cal) Protein (gram) Lemak (gram) Karbohidrat (gram) Kalsium (mg) Fosfor (mg) Zat besi (mg) Vitamin A(S.I.) Vitamin B1 (mg) Vitamin C (mg) Air (gram) Bagian yang dapat dimakan
49.000 0.90 0.30 12.20 14.00 28.00 1.10 25.00 0.02 87.00 86.00 82.00
Sumber:Direktorat Gizi Depkes RI (1981) Jambu biji di petik 2 sampai 3 kali dalam satu minggu selama 6 sampai 10 kali masa panen. Kemasan Plastik Menurut Hall (1989) fungsi asli pengepakan adalah mewadahi, mengangkut, dan mengeluarkan meskipun demikian, penggunaan plastik sebagai bahan pengemas
memungkinkan banyak variasi dan serbaguna seperti melindungi, menyimpan, mengukur dan memamerkan produk. Pada umumnya plastik film lebih bersifat permiabel terhadap gas CO2 dibanding terhadap O2. Bila kantung tertutup rapat dimana di dalam wadah ada buah-buahan maka persentase O2 dalam wadah akan menurun, sedang gas CO2 akan bertambah banyak. Setelah beberapa saat akan berakibat timbulnya off flavour dan off odour (Sjaifullah, 1979). Dalam kemasan yang rapat semua O2 bebas dalam waktu singkat akan terpakai habis sehingga respirasi menjadi anaerobik dan terbentuklah zat-zat penguap seperti alkohol dan CO2. Kandunga CO2 sebesar 20% atau lebih dapat menimbulkan keruksakan, hal ini sering terdapat dalam kemasan-kemasan rapat pada suhu ruang biasa (Hall et al, 1989). Spektroskopi Reflektans Cahanya merupakan salah satu bentuk gelombang elektromagnetik. Tabel. 1 menunjukan spektrum cahaya tampak dalam spektrum gelombang elektromagnetik. Semua bahan organik terdiri atas atom, karbon, oksigen, hidrogen, nitrogen, fosfor dan sulfur, dengan sebagian elemen-elemen penyusun lainnya. Unsur-unsur ini bersatu dalam ikatan ionik dan ikatan kovalen Tabel 2.Pembagian spektrum cahaya Tampak No.
(nm)
Spectrum
1 2 3 4 5 6 7 8
380 455 490 580 600 620
Ultra Violet Violet Biru Hijau Kuning Jingga Merah Infra merah
780
Ikatan yang terjadi secara alami. Timbulnya gaya elektrostatik antar atom. Perkalian antara frekwesi dalam detik-1 dan panjang gelombang dalam cm merupakan suatu konstanta yang disebut kecepatan radiasi. Molekul pada keadaan ground state akan bergetar konstan. Radiasi elektromagnetik digambarkan dalam hubungan berikut: c ……………….(2)
Dimana adalah panjang gelombang (nm), adalah frekwensi (Hez) dan c adalah kecepatan cahaya (2.998x108 m/s), adalah bilangan gelombang. Molekul dan radiasi memiliki dua nilai yang bersesuaian yaitu energi dan frekwensi. Unit radiasi adalah foton, dan energi dari foton di berikan pada persamaan, E f h ……………. (4)
h adalah konstanta Plank (6.623x10-27 ergsec), jadi energi dari foton berbanding lurus dengan panjang gelombang dari radiasi yang di berikan. Energi foton akan diserap oleh molekul menjadi energi yang digunakan untuk berrotasi, bervibrasi, atau bentuk lainnya. Molekul hanya menyerap energi yang sesuai dengan karakterisasi vibrasinya yang dapat menyebabkan tereksitasinya molekul ini ke tingkat yang lebih tinggi. Secara umum terdapat beberapa jenis vibrasi yaitu streching, wagging, rocking, twisting dan scissoring. Ketika energi yang diberikan dari panjang gelombang tampak atau NIR meradiasi dan di serap (absorbsi), ada tiga reaksi atas foton ke sampel yaitu absorbsi (diserap), transmisi (diteruskan), refleksi (dipantulkan), oleh sebuah molekul maka energi akan mengalami perubahan. Besarnya energi rotasional akan lebih kecil dari energi vibrasinya. Total energi yaitu jumlah antara energi rotasi dengan energi vibrasi. Intensitas penyerapan dapat digambarkan dalam persamaan transmisi, yaitu
T
I ………………. (5) Io
Dimana I adalah intensitas energi yang diteruskan dan Io adalah intensiatas energi yang datang. Untuk absorbsi, intensitasnya dapat dijelaskan dengan persamaan hukum Lamber Beer, yaitu
I I log10 O log10 ….. (6) I T dan
I log10 kcl ………….(7) T A=kcl ……………………(8) A adalah parameter dari absorbsi, k adalah konstanta absorbansi molekuler, yang merupakan karakteristik dari setiap molekul, c adalah konsentrasi absorbansi dari molekul, dan l adalah panjang lintasan
absorbsi yang melewati sampel. Absorbsi radiasi oleh molekul pada panjang gelombang tertentu sering digunakan untuk menganalisis secara kuantitatif hubungan langsung antara absobsi dengan konsentrasi. Reaktansi pada kondisi tertentu dapat dianalogikan seperti persamaan diatas, dan dapat dituliskan menjadi persamaan : log10 1 / R 0.4343 .x.c A …(9) Refleksi dapat terjadi secara spekular yang memiliki sudut datang sama dengan sudut refleksi sedangkan difusi yang memiliki sudut datang tidak sama dengan sudut pantul. Banyaknya sinar yang dipantulkan dari suatu permukaan akibat pemantulan ini hanya 4 % selebihnya akan ditransmisikan menuju sampel. Proses pemantulan total yang dapat kita amati terbagi menjadi dua proses yaitu pemantulan regular dan body reflcktion. Sinar yang di transmisikan menuju sampel memiliki beberapa kemungkinan yaitu sinar diserap oleh sampel, sinar ditransmisikan melewati sampel dan sinar akan di pantulkan setelah berhasil masuk ke sampel (body reflektion) . Setiap permukaan benda mengalami refleksi difusi dan spekular. Sebagian besar permukaan lebih banyak mengalami refleksi spekular, namun sebagian mengalami refleksi difusi. Refleksi spekular meningkat sebanding dengan mengkilap (gloss) dan halusnya suatu permukaan yang dikenai berkas sinar. Sampel yang digunakan pada percobaan spektroskopi reflektansi berupa padatan yang tebal sehingga intensitas yang datang akan seluruhnya diserap atau dipantulkan. Spektrofotometer Secara umum spektrofotometer terdiri dari sumber cahaya , pemilih panjang gelombang, dan detektor. Semua spektrofotometer memiliki pemisah untuk frekwensi yang berbeda yaitu filter, prisma atau kisi. Secara umum spektroskopi terdiri dari sumber cahaya, pemilih panjang gelombang (wavelangth selector) dan detektor. Sumber radiasi dapat berupa lampu incandescent dan lampu tungsten halogen. Lampu incandescent dapat menghasilkan spektra yang kontinu dari Keterangan gambar 1.sumber cahaya, 2 prob holder 3.spektrometer 4.komputer. Panjang gelombang 350 nm hingga daerah NIR 2.5 m . Lampu incandescent memiliki kawat filamen berupa tungsten yang
dipanaskan oleh arus listrik. Filamen dibungkus oleh tabung gelas yang berisi gas inert atau vakum.
3
4
2
1
Gambar 1.Prinsip kerja spektroskopi Sedangkan lampu tungsten halogen merupakan lampu incandescent dengan penambahan iodin. Intensitas dari lampu ini bergantung pada tegangan yang diberikan. Peningkatan tegangan akan menyebabkan peningkatan intensitas tiga atau empat kali dari intensitas awal.
Gambar 2. Kurva distribusi spektra sumber energi radiasi Panjang gelombang dapat berupa filter atau monokromator. Monokromator terdiri dari celah masuk (entrance slit), kolimator yang menghasilkan berkas radiasi sejajar setelah melewati celah masuk, kisi atau prisma yang memisahkan campuran panjang gelombang menjadi komponen-komponen panjang gelombang penyusunnya (dispersi), elemen pemfokus untuk membentuk kembali berkas yang akan keluar melalui celah keluar (exit slit). Celah keluar berfungsi untuk menentukan panjang gelombang tertentu yang diteruskan dan menahan panjanag gelombang lainnya. Monokromator menentukan resolusi suatu spektrometer. Resolusi berkaitan dengan kemampuhan monokromator untuk menisahkan Daya dari pembiasan bergantung pada indek bias dari prisma. Sinar yang datang pada setengah bagian prisma, dengan bagian tengahnya terdapat cermin, akan di biaskan dan didispersikan menjadi warna-warna
penyusunnya. Sebuah kisi secara fisik terdiri dari banyak slit yang melakukan proses pemantulan atau tranmisi dari radiasi. Kualitas dari kisi tergantung dari derajat ketelitian dari kelurusan alur, kesejajaran alur, keseragaman jarak alur yang teratur. Susut Bobot Salah satu indikator terjadinya penurunan kualitas buah jambu biji yaitu terjadinya penyusutan massa atau bobot selama penyimpanan. susut bobot (%) =
kehilanganberat x100% ……. (1) beratawal Susut bobot dijadikan % diperoleh dari persamaan (1) Kekerasan Mohsenin (1980), dalam Suryani (1994) menyatakan bahwa kekerasan bahan dapat di definisikan sebagai daya tahan terhadap deformasi. Sifat ini di pengaruhi oleh kadar air dan umur bahan. Pada kadar air tinggi diperlukan energi yang lebih besar untuk memecahkan atau menusuk bahan dibandingkan pada kadar air rendah. Uji tekan sering digunakan untuk komoditas buah, dimana yang menjadi indikatornya yaitu mudah tidaknya buah di lepaskan dari tangkai buah. Kekerasan bahan dipengaruhi oleh turgor sel yang masih hidup. Dalam proses perkembangan dan pematangan buah, tekanan turgor selalu berubah. Perubahan turgor disebabkan oleh adanya komponen dinding sel yang berubah. Perubahan ini berpengaruh terhadap kekerasan yang biasanya menyebabkan buah menjadi lunak setelah matang (Winarno dan Aman, 1979). Semakin lama penyimpanan buah jambu biji maka kekerasan kulit dan daging semakin menurun. Kekerasan mempunyai arti yang sangat penting dalam penentuan kualitas bahan. Kekerasan memperlihatkan daya tahan bahan terhadap gangguan mekanik dari luar atau lingkungan fisik sekitarnya. dan merupakan ber.esaran skalar yang tidak dipengaruhi oleh arah. F F …….(10) kekerasan = luaspenampang
r 2
pH (Tingkat Keasaman) pH atau tingkat keasaman digunakan untuk menyatakan tingkat keasaman atau basa yang dimiliki oleh suatu zat, larutan
atau benda. Istilah pH diturunkan dari konsentrasi ion hydrogen dalam suatu larutan.
pH log10
1 ……….. (11) H
+
(H ) adalaha konsentrasi ion hidrogen. pH normal memeiliki nilai 7 sementara bila nilai pH > 7 menunjukan zat tersebut bersifat basa. Sedangkan nilai pH <7 menunjukan keasaman. pH 0 menunjukan derajat keasaman tertinggi, dan pH 14 menunjukhan derajat kebasaan tertinggi (Gaman dan Sherrington, 1992) Bermacam-macam buah memiliki tingkat kemasaman yang berbeda sesuai dengan jenisnya dan umurnya. Buah tertentu akan memiliki pH yang rendah (asam) saat buah tersebut muda (belum matang). Sejalan dengan bertambahnya masa umur nilai pH akan menurun disertai dengan menurunnya sifat fisiknya (Apandi, 1984, dalam Diah,2004 ). Nilai pH akan ,menurun seiring dengan lamanya penyimpanan buah pasca panen. Total Padatan Terlarut (TPT) Total Padatan Terlarut merepresentasikan kadar gula atau kadar padatan yang terlarut dalam bahan tersebut (Winarno dan Aman 1979). Secara subsitusional kadar zat yang terlarut dalam bahan akan mempengaruhi sifat bahan itu. Kadar karbohidrat buah-buhan dan sayuran berkisar dari 2 % sampai 30 % dan dapat mencapai 60 % pada biji-bijian. Karbohidrat dalam buah-buahan dan sayuran terdiri atas zat pati, polisakarida dan gulagula sederhana terutama sukrosa, glukosa dan fruktosa. Kadar sukrosa, glukosa dan fruktosa sangat bervariasi. Pada pisang dan tebu dapat mencapai lebih dari 20 %. Pada jambu biji, gula merupakan kandungan terbesar dari total padatan terlarut. Suatu kematangan buah dapat diindikasikan pula dengan kadar gula, dan asam. Buah yang masih muda mengandung asam lebih banyak sedangkan semakin tua maka akan bertambah berkurang asamnya dan semakin manis. Total padatan terlarut memiliki hubungan yang erat dengan kadar gula. Apabila total padatan terlarut tinggi maka kadar gula akan ringgi pula. Total padatan terlarut akan sebanding dengan kadar gula yang terkandung pada buah. Semakin tinggi kadar gula, maka total padatan terlarut akan semakin meningkat.
Kadar gula akan dapat di amati pada selang panjang gelombang 800-1050 nm (Bellon), 800-1700 nm (R.Lu di dalam Inna Novianti,2008).
BAHAN DAN METODE Waktu dan Tempat Penelitian Penelitian dilaksanakan dari bulan 1April 2008 – 18 April 2008 di perkebunan jambu biji Ciapus Ciomas, labolatorium Fisika terapan Departemen Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor (IPB).
Bahan dan Alat Bahan Penelitian ini menggunakan bahan berupa buah jambu biji dengan variasi tingkat kematangan atau umur. Buah ini dipetik dari perkebunan jambu biji di Ciapus yang merupakan perkebunan khusus jambu biji. Selain itu digunakan bahan lainnya yaitu pH buffer 4 untuk kalibrasi pH meter, aquades, aquabides untuk kalibrasi Refraktometer dan pH meter. Alat Alat yang digunakan pada penelituan ini terdiri dari spectrometer fiber optic USB 2000 (gambar 5) untuk mengukur nilai reflektans buah jambu biji sesuai dengan waktu penyimpanan, computer (PC),PASCO SCIENCE WORKSHOP 750 INTERFACE, Data studio 1.7.2 program yang menjalankan sensor, sumber cahaya tungsten halogen LS1 (Gambar 6), neraca digital, refractometer untuk mengukur Total Padatan Terlarut (TPT), Economi Force Sensor (Penetrometer) untuk mengukur kekerasan, pH meter untuk mengukur pH, Refractometer untuk mengukur nilai TPT, gelas ukur, pipet tetes, pisau, gelas piala, kertas saring, mortar dan cawan Petri.
Metode Penelitian Penelitian Utama Penelitian utama dilakukan untuk meneliti perubahan sifat fisik jambu biji yang disimpan di dalam plastik polietilen pada hari ke 1, 5, 10 dan 15, dimana setiap pengambilan data setiap wadah berisi 4 sampel. Sebelum dilakukan penyimpanan, buah jambu biji sudah siap panen dan dilakukan beberapa tahap sebelum penyimpanan yaitu
pemetikan (pemilihan jambu biji berdasarkan ukuran), sortasi mutu / grading berdasarkan ukuran, pencucian membersihkan komoditas dari kotoran dan hama penyakit yang masih melekat, pengeringan menghilangkan air yang berlebihan setelah itu, buah jambu biji di masukan kedalam toples plastik polietilen dan sudah siap untuk di lakukan penelitian bagian wadah yang masih terbuka di tutup dengan perekat. Dibawah ini gambar kondisi buah jambu biji selama penyimpanan.
a
b
c
d
Gambar 3. Kondisi Buah jambu biji (a).hari ke-1, (b) hari ke-5 (c).hari ke-10, (d) hari ke15 Adapun beberapa sifat fisik yang diukur antara lain % susut bobot, spektra reflektansi dan kekerasan, sifat kimia yang diukur yaitu pH dan total padatan terlarut (TPT). Secara garis besar langkah persiapan dan pengukuran sample dapat dilihat di lampiran 1 dan 2.
Karakterisasi fisikokimia Susut Bobot Jambu yang sudah di petik dilakukan penyimpanan. Pengambilan data dilakukan dengan pengukuran berat jambu biji yaitu dengan menggunakan neraca digital Nilai susut bobot (%) diperoleh dengan menggunakan persamaan (1). Gambar timbangan digital yang digunakan dalam penelitian dapat dilihat pada lampiran 1 Kekerasan Pengukuran kekerasan atau daya tekan dilakukan dengan menggunakan alat ukur yang disebut dengan Economi Force Sensor.selama 30 detik untuk setiap sampel. Sampel yang akan diukur ditusuk dengan Economi Force Sensor. sedalam 0.6 mm selama 30 detik pada satu titik yang telah ditentukan, gaya yang diberikan dibuat
