TINJAUAN PUSTAKA
Identifikasi Buah Manggis
Manggis merupakan tanaman buah berupa pohon yang berasal dari hutan tropis teduh di kawasan Asia Tenggara, yaitu hutan belantara Malaysia atau Indonesia. Dari Asia Tenggara, tanaman ini menyebar ke daerah tropis lainnya seperti Srilanka, Malagasi, Karibia, Hawaii, dan Australia Utara dan ke daerah Amerika Tengah. Di Indonesia manggis disebut dengan berbagai nama lokal seperti manggu (Jawa Barat), manggus (Lampung), manggusto (Sulawesi Utara), manggista (Sumatera Barat).
Di Indonesia, umumnya pohon manggis belum
dibudidayakan secara perkebunan tetapi tumbuh di sekitar pemukiman penduduk atau tumbuh di hutan secara liar (Gambar 1).
Gambar 1 Pohon manggis yang tumbuh di sekitar pemukiman penduduk.
9
Berdasarkan ilmu taksonomi, tanaman atau pohon manggis diklasifikasikan sebagai berikut: Kingdom : Plantae : Spermatophyta
Divisi
Sub divisi : Angiospermae Kelas
: Dicotyledonae
Ordo
: Guttiferanales
Keluarga : Guttifernae Genus
: Garcinia
Spesies
: Garcinia mangostana L.
balai
penelitian
pohon
buah-buahan
solok
sumatera
barat
merekomendasikan tanaman manggis dibagi dalam 3 (tiga) klon, yaitu kelompok kecil, sedang, dan besar (tabel 4). di dunia publikasi, klon tanaman manggis tidak ada yang dikenal secara pasti karena biji dari buah tanaman manggis termasuk dalam golongan jenis biji apomiksis, dimana golongan tanaman jenis ini pembiakannya hanya dengan biji buah sehingga generasi tanaman berikutnya tetap tidak berubah seperti tanaman asalnya.
Tabel 4 Tiga klon tanaman manggis Kriteria panjang daun lebar daun ketebalan kulit buah diameter buah berat buah jumlah buah per tandan
Kelompok Kecil < 17 cm < 8.5 cm < 6.0 mm < 5.5 cm < 70 g < 2 butir
Sedang 17 – 20 8.5 – 10 6.0 – 9.0 5.5 – 6.5 70 – 140 1 – 2 butir
Besar cm cm mm cm g
> 20 cm > 10 cm > 9.0 mm > 6.5 cm > 140 g > 2 butir
Pertumbuhan tanaman manggis mempunyai masa muda yang panjang. Tanaman manggis mulai berproduksi buah dengan baik apabila telah berusia lebih dari 8 tahun. Masa muda tanaman manggis yang panjang ini membuat para investor kurang berminat menanamkan investasi modalnya membuka perkebunan manggis. Untuk pertama kalinya, jumlah hasil panen buah tanaman manggis
10
adalah rendah tetapi pada panen berikut dan seterusnya akan meningkat mengikuti bertambahnya umur tanaman.
Tanaman manggis biasanya berbuah setahun
sekali, namun dapat berbuah di luar musim dengan jumlah produksi buah yang jauh lebih rendah dari ketika musim biasanya. Di Indonesia, musim buah manggis dimulai pada bulan November sampai pada bulan April tahun berikutnya. Produksi rata-rata pada panen pertama hanya sejumlah 5 - 10 buah/pohon, pada panen kedua rata-rata sejumlah 30 buah/pohon, dan selanjutnya rata-rata dapat mencapai sejumlah 600 – 1 000 buah/pohon sesuai dengan bertambahnya umur pohon.
Puncak produksi pohon manggis yang
dipelihara secara intensif dapat menghasilkan hingga sejumlah 3 000 buah/pohon dengan rata-rata sejumlah 2 000 buah/pohon. Produksi per ha (100 pohon) dapat mencapai sekitar 200 000 buah atau 20 ton buah. Panen raya terjadi seiring dengan datangnya musim kemarau panjang. Buah manggis terletak pada ranting pohon dan dapat berkembang sekalipun tersembunyi dari cahaya matahari (Gambar 2). Buah yang besar dan berkulit mulus sering didapat pada ranting-ranting bagian dalam tajuk pohon, sebaliknya buah cenderung lebih kecil dan kulit berwarna kusam yang berada pada ujung ranting-ranting yang terbuka karena tidak terlindung dari gangguan alam dan hama penyakit. Secara normal, satu ranting hanya mengeluarkan 1 buah manggis namun pada secara berkala dapat ditemukan ranting yang mengeluarkan 3 hingga 7 buah manggis sekaligus. Sentra produksi buah manggis di Indonesia adalah Kalimantan Timur, Kalimantan Tengah, Jawa Barat (Jasinga, Ciamis, Wanayasa, Tasikmalaya), Sumatera Barat, Sumatera Utara, Riau, Jawa Timur, Sulawesi Utara, Bali, NTB, NTT, Maluku, dan Papua.
11
Gambar 2 Buah manggis timbul pada ujung atau bagian dalam ranting pohon.
Anatomi, Morfologi, dan Sifat Fisik Buah Manggis
Buah manggis berbentuk bulat, berdiameter lebih kurang 8 cm, dan memilik berat rata-rata antara 80 - 130 g per buah (Gambar 3). Tebal kulit buahnya antara 6 - 10 mm dan jika matang penuh berwarna merah ungu. Setiap buah manggis memiliki rata-rata 4 helai daun kelopak buah yang melekat diantara kulit buah dan tangkai buah. Karena bentuk daun kelopak buah yang menyerupai mahkota inilah sehingga buah manggis dijuluki “Queen of Fruit” dan keutuhannya dijadikan salah satu standar mutu luar buah oleh masyarakat eropa. Baik serangga maupun kotorannya sering bermukim di bawah daun kelopak buah ini sehingga menjadi persoalan yang agak sulit untuk dibersihkan, yang juga dijadikan salah satu syarat standar mutu luar yang harus dipenuhi. Daging buah yang telah masak memiliki tekstur yang lembut, berwarna putih bersih, dan rasa manis berpadu asam sedikit sepat jika dimakan dalam keadaan segar. Setiap buah manggis memiliki daging buah antara 4 hingga 7 pasi dan jumlahnya dapat diduga dari bagian dasar buah yang berbentuk menyerupai daun kipas angin. Ukuran setiap pasi dalam buah yang sama tidak sama besar, dimana satu atau dua pasi lebih besar dari pasi
12
lainnya. Setiap pasi mengandung biji berbentuk pipih berwarna coklat kehitaman, sementara pasi yang berukuran kecil biasanya tidak mengandung biji. Rasa daging buah manggis yang manis berpadu asam dan sedikit sepat dan memilik aroma yang khas, menurut Nagy, S. and P.E. Shaw (1980) memiliki nilai gizi seperti diuraikan pada Tabel 5.
Gambar 3 Bentuk bunga, buah muda di pohon, buah siap dipanen, dan buah manggis siap dikonsumsi. Tabel 5 Komposisi kandungan nilai gizi buah manggis (per 100 g) Jenis Gizi Nilai Gizi Air 79.7 g kalori 76.0 kal karbohidrat 18.6 g serat kasar 1.3 g lemak 0.8 g protein 0.7 g Abu 0.2 g kalsium 18.0 mg
Jenis Gizi fosfor Zat besi
Nilai Gizi 11.0 mg 0.3 mg
vitamin A
0.0 IU thiamine 0.06 mg vitamin B riboflamin 0.01 mg niacin 0.04 mg vitamin C 2.0 mg
Persyaratan minimum mutu buah manggis berdasarkan SNI (01-3211-1992), buah manggis digolongkan menjadi 3 (tiga) kelas, yaitu Mutu Super, Mutu I, dan Mutu II (Tabel 6).
13
Tabel 6 Persyaratan minimum SNI tentang pengkelasan mutu buah manggis Jenis Uji 1 2 3 4
Keseragaman Diameter buah Tingkat kesegaran Warna kulit
5 6 7 8 9
Buah cacat / busuk Tangkai / kelopak Kadar kotoran Serangga hidup/mati Warna daging buah
Persyaratan Mutu I
Mutu Super seragam > 65 mm segar hijau kemerahan –merah muda mengkilap 0% utuh 0% tidak ada putih bersih khas manggis
Mutu II
seragam seragam 55 – 65 mm < 55 mm segar segar hijau kemerahan hijau kemerahan –merah muda mengkilap 0% 0% utuh Utuh 0% 0% tidak ada tidak ada putih bersih khas putih bersih manggis khas manggis
Tingkat Ketuaan dan Kematangan Buah Manggis
Di dalam perkembangannya, buah mengalami tiga fase perubahan, yaitu pertumbuhan, penuaan, dan pematangan. Oleh karenanya di dalam buah dikenal istilah tua (mature) dan matang (ripe). Istilah tua pada buah didefinisikan sebagai fase pertumbuhan yang secara alami telah sempurna perkembangannya dan segera akan memasuki fase pematangan (Kader, 1992). Pada proses kematangannya, buah mengalami beberapa perubahan keadaan, diantaranya adalah perubahan sifat fisik (struktur, warna, tekstur) dan perubahan sifat kimia (rasa dan aroma). Adanya perubahan keadaan buah ini dapat dijadikan suatu petunjuk terjadinya kematangan.
Perubahan Sifat Fisik Buah Manggis Perubahan struktur dengan kisaran yang luas seperti perubahan dalam tebal dinding sel, permeabilitas plasma, dan banyaknya ruang antar sel akan menyebabkan menjadi lunaknya jaringan daging buah.
Menjadi lunaknya
jaringan daging buah dianggap sebagai petunjuk utama terjadinya pemasakan buah (Pantastico et al., 1986).
14
Hurng (2000) mengatakan bahwa perubahan indeks tekstur buah dan sayuran berhubungan dengan perubahan nilai Young modulusnya.
Selanjutnya Hurng
menginformasikan hasil penelitiannya bahwa semakin tua buah mangga memiliki nilai Young modulus yang semakin rendah dan mempunyai hubungan korelasi yang nyata (R2 = 0.8668). Dengan demikian, kematangan buah dapat ditunjukkan dengan adanya perubahan struktur jaringan buah yang dicerminkan oleh kekerasan (firmness) atau nilai Young modulus buah yang semakin rendah. Perubahan warna, tekstur, aroma, dan rasa menunjukkan terjadinya perubahan-perubahan buah dalam susunannya. Perubahan buah secara maksimal baru akan terjadi setelah terselesaikannya perubahan kimia. Umumnya perubahan warna kulit buah terjadi dari warna hijau ke arah warna kuning meski tidak semua buah mengalami demikian. Perubahan aroma setiap buah mempunyai intensitas yang berbeda, ada yang menyengat namun ada pula yang tidak mengeluarkan aroma.
Sehingga secara umum tingkat kematangan buah biasanya ditandai
dengan perubahan warna kulit buah dan keluarnya aroma buah. Dalam proses kematangannya, buah manggis memerlukan waktu lebih kurang 13 - 14 minggu. Tanda kematangannya adalah apabila terjadi perubahan pada warna kulit buah.
Kulit buah yang belum matang berwarna hijau
kekuningan dan akan berubah menjadi hijau dengan bintik-bintik ungu atau kemerahan ketika memasuki masa matang penuh. Keseluruhan kulit buah akan berubah warna dari coklat kemerahan dan seterusnya kehitaman jika buah cukup matang. Terdapat berbagai tingkat kematangan dalam satu pohon pada masa yang sama dan untuk memudahkan waktu panen maka digunakan indeks warna sebagai petunjuk.
Perubahan warna dari satu indeks warna ke satu indeks warna
seterusnya setelah buah manggis dipanen memerlukan waktu satu hari pada suhu 25 – 30 OC. Pemilihan buah manggis untuk dipanen tergantung dengan tujuan pemasarannya.
Untuk tujuan ekspor buah manggis dipanen ketika berumur
104~108 hari sejak bunga mekar, sedangkan untuk pasaran lokal buah manggis dipetik ketika berumur 114 sejak bunga mekar.
Adapun kriterianya adalah
sebagai berikut : 1. Kulit buah berwarna ungu kemerah-merahan atau merah muda,
15
2. Kulit buah masih hijau dengan ungu merah mencapai 10~25 %, warna ungu merahnya mencapai 50 % masih bias ditolerir. Tingkat kematangan buah manggia sangat berpengaruh terhadap mutu dan daya simpannya.
Suprapta (1999) merinci Indeks kematangan buah manggis
berdasarkan indeks warna (Tabel 7). Tabel 7 Indeks kematangan buah manggis berdasarkan indeks warna kulit buah Indeks Warna 0 1 2
3
4
5
Deskripsi warna kulit buah kehijauan dengan sedikit kesan merah, kulit buah masih bergetah jika dipotong warna kulit buah merah kekuningan dengan bercak merah, getah pada kulit buah agak kurang, daging buah masih sulit dipisahkan dari kulit buah keselurahan permukaan kulit buah berwarna kemerahan dan bercak merah masih jelas, kulit buah sedikit bergetah, daging buah sudah dapat dipisahkan dari kulit buah (pemetikan untuk ekspor) keseluruhan permukaan kulit buah berwarna coklat kemerahan, kulit buah masih bergetah jika dikonsumsi (untuk ekspor masih diizinkan hingga indeks ini) keseluruhan permukaan kulit buah berwarna ungu kemerahan, getah pada kulit buah sudah tidak ada, daging buah mudah dilepas dari kulit buah, keseluruhan permukaan kulit buah berwarna ungu gelap atau kehitaman
Dengan melihat deskripsi uraian Tabel 7 di atas maka bentuk fisik buah manggis yang dimaksud seperti digambarkan pada Gambar 4.
16
indeks 0
indeks 3
indeks 1
indeks 2
indeks 4
indeks 5
Gambar 4 bentuk fisik buah manggis menurut indeks kematangan berdasarkan indeks warna kulit buah.
Perubahan Sifat Kimia Buah Manggis Pada proses pematangannya buah juga mengalami perubahan kandungan kimia dan aktivitas enzimatik berupa ester, alkohol, dan asam lemak rantai pendek. Perubahan ini terbentuk akibat terjadinya proses fermentasi pada buah. Sehingga adanya kandungan ester dan alkohol yang tercermin pada aroma yang ditimbulkan oleh buah masak dapat dijadikan suatu petunjuk kematangan buah. Zat-zat pektin dan selulosa merupakan karbohidrat cadangan yang labil, yang juga berfungsi sebagai sumber potensial bagi asam, gula, dan zat-zat respiratorik lainnya selama pematangan (Pantastico et al., 1986). Pada tahap awal pertumbuhan buah, kadar gula total termasuk gula pereduksi dan non-pereduksi sangat rendah. Ketika tingkat kematangan buah meningkat, kandungan gula total buah akan meningkat secara cepat dengan terbentuknya glukosa dan fruktosa. Kenaikan gula yang dapat dicerminkan dengan terjadinya peningkatan rasa manis
17
buah secara mendadak ini dapat digunakan sebagai petunjuk kimia telah terjadinya kematangan buah. Sedangkan Mahendra (2002) menyatakan untuk buah manggis terdapat 6 tingkat indeks panen seperti disajikan pada Tabel 8. Tabel 8 Warna, kekerasan kulit buah, dan total padatan terlarut buah manggis pada berbagai indeks panen Indeks Panen 0 1 2 3 4 5
Warna Kulit Buah kuning hijau keputih-putihan hijau kekuningan hijau tua kemerahan merah kehijauan merah keunguan ungu kehitaman
Total Kekerasan Padatan Kulit Buah Terlarut (kg) ( O Brix) 7.0 13.5 3.5 2.5 2.0 2.0 1.8
14.0 16.2 18.8 18.7 19.0
Kondisi Daging Buah pada Kulit atau Cangkangnya tidak terpisah tidak terpisah sulit dipisahkan dapat dipisahkan mudah dipisahkan mudah dipisahkan
Fisiologi Pasca Panen Buah Manggis
Buah manggis seperti buah dan bahan pertanian lain masih melangsungkan aktivitas hidup setelah dipanen. Aktivitas hidup ini berlangsung menggunakan persediaan bahan bakar yang ada, yaitu substrat yang terakumulasi selama pertumbuhan dan pemasakan buah. Proses metabolisme ini terus berlangsung dan selalu mengakibatkan perubahan-perubahan yang pada akhirnya menyebabkan kerusakan. Wills et al. (1991) menyatakan bahwa semua bahan hidup terus menerus memerlukan energi yang digunakan untuk mempertahankan organisasi seluler, transportasi metabolit ke seluruh jaringan, dan mempertahankan permeabilitas membran. Sebagian besar energi yang diperlukan buah segar disuplai dari hasil respirasi aerob.
Substrat yang digunakan pada respirasi ini adalah glukosa
(heksosa) dengan reaksi kimia sebagai berikut :
18
C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O +
energi
(1)
Apandi (1984) dan Syarif dan Irawati (1989) menyatakan bahwa respirasi adalah suatu proses metabolisme dengan cara menggunakan oksigen dalam pembakaran senyawa yang lebih komplek, seperti pati, gula, protein, lemak, dan asam organik sehingga menghasilkan molekul yang lebih sederhana seperti karbon dioksida dan air serta energi dan molekul lain yang dapat digunakan oleh sel untuk reaksi sintesa. Hal yang serupa dinyatakan oleh Muchtadi (1992) bahwa terdapat 3 fase dalam proses respirasi, yaitu : 1). perombakan polisakarida menjadi gula-gula sederhana, 2). oksidasi gula-gula sederhana tersebut menjadi asam piruvat, dan 3). transformasi aerobik asam piruvat dan asam-asam organik lainnya menjadi karbondioksida, air, dan energi. Kecepatan respirasi dapat dijadikan sebagai suatu indikasi yang baik untuk menentukan masa simpan buah.
Proses respirasi dengan kecepatan tinggi
biasanya dihubungkan dengan masa simpan yang pendek sehingga dapat menunjukkan kecepatan penurunan mutu buah dan nilai jual buah. Berdasarkan pola respirasinya, secara umum buah dikelompokkan menjadi dua golongan, yaitu buah golongan klimakterik dan non klimakterik (Rhodes, 1970). Buah golongan klimakterik adalah buah yang memiliki pola laju respirasi yang diawali dengan peningkatan secara lambat, kemudian meningkat hingga mencapai puncak dan menurun lagi, sedangkan buah golongan non klimakterik adalah buah yang memiliki pola laju respirasi yang hampir mendatar (Sjaifullah, 1996). Beberapa peneliti melaporkan bahwa klimakterik adalah suatu fase kritis dalam kehidupan buah dan selama terjadinya proses ini banyak sekali perubahan yang berlangsung (Winarno dan Wirakartakusumah, 1979).
Pendapat lain
menyatakan bahwa klimakterik adalah suatu keadaan auto stimulation dari dalam buah tersebut sehingga buah menjadi matang yang disertai dengan adanya peningkatan respirasi.
Bentuk pertumbuhan dan pola laju respirasi buah
klimakterik dan non klimakterik digambarkan pada Gambar 5.
19
Gambar 5 Perkembangan pertumbuhan dan pola laju respirasi buah (Kays,1991). Buah manggis termasuk dalam golongan buah klimakterik seperti juga alpukat, apel, durian, mangga, melon, pisang, semangka, dan sirsak, sedangkan buah yang termasuk dalam golongan buah non klimakterik antara lain adalah anggur, belimbing, duku, jambu air, jeruk, kelengkeng, nenas, rambutan, dan salak. Sjaifullah (1996) menyatakan bahwa buah golongan klimakterik dipanen pada saat mencapai pertumbuhan maksimum (mature) tetapi belum matang (unripe) sehingga proses pematangannya akan tetap berlanjut setelah dipetik dari pohon.
Buah golongan klimakterik dapat dipercepat pematangannya melalui
pemeraman. Apabila pemeraman dilakukan pada buah yang dipetik telah tua (mature) maka akan menghasilkan buah matang yang baik, sebaliknya pada buah yang dipetik belum cukup tua (immature) maka akan menghasilkan buah matang yang kurang baik, sedangkan apabila pemeraman dilakukan pada buah yang dipetik sebelum memasuki masa penuaan maka buah yang akan dihasilkan tidak akan mengalami kematangan yang sesungguhnya.
20
Kerusakan Bagian Dalam Buah Manggis
Getah kuning (gamboges) merupakan penyakit utama buah manggis. Buah yang terkena penyakit ini arilnya mengandung getah berwarna kuning sehingga rasa daging buahnya menjadi pahit. Serangan penyakit ini kadang tidak diketahui sebelum buah manggis dibuka sehingga sulit untuk dibedakan antara buah manggis yang terkena getah kuning dengan buah manggis yang sehat. Penyebab penyakit ini belum diketahui secara pasti.
Sebagian pakar
menduga bahwa getah kuning merupakan suatu penyakit fisiologis yang terjadi akibat pecahnya sel-sel kulit buah bagian dalam akibat terjadinya perubahan potensial air. Getah berwarna kuning akan keluar dan melekat pada permukaan daging buah. Sebagian pakar lain berpendapat bahwa getah kuning timbul akibat terjadinya luka pada kulit bagian dalam yang disebabkan oleh benturan pada buah manggis ketika berada di pohon atau dipanen. Seorang pakar Thailand berpendapat bahwa keluarnya getah kuning disebabkan oleh memarnya buah dan serangan tungau dan bakteri pada tangkai buah.
Namun Hadisutrisno (1996) menduga bahwa penyakit getah kuning
disebabkan oleh serangan cendawan Fusarium sp. yang masuk melalui luka pada jaringan buah manggis.
Memarnya buah dan serangan tungau hanyalah
merupakan jalan masuk penyebab penyakit dan predesposisi, sedangkan bakteri berwarna kuning di sekitar daging buah manggis merupakan bakteri sekunder yang umum dijumpai pada buah manggis yang mendapat serangan lanjut. Selanjutnya Hadisutrisno menyatakan bahwa cendawan Fusarium sp akan menginfeksi buah manggis muda dengan bantuan kutu buah dan setelah masuk ke dalam buah cendawan ini mengalami masa inkubasi yang cukup lama, dan baru menunjukkan gejala setelah buah manggis matang. Selain penyakit getah kuning, kerusakan buah manggis lainnya adalah membusuknya daging buah. Kadang-kadang buah manggis diserang oleh sejenis kumbang Curculio sp., famili Curculionidae. Kumbang dewasa bertelur pada kulit buah ketika buah manggis mengalami pembesaran dan kemudian larva membesar di dalam buah manggis hingga dapat mencapai 8 ekor menempati pasi daging buah. Larva akan serentak menjadi dewasa ketika buah manggis masak
21
dan memakan daging buah hingga biji buah. Sebelum menjadi kepompong, larva akan membuat lubang pada bagian yang berhubungan dengan tangkai atau tampuk buah manggis. Kerusakan lain pada bagian dalam buah manggis adalah mengerasnya daging buah sehingga warnanya tidak putih bersih namun berwarna bening (tranluscent). Kerusakan ini adalah juga diakibatkan oleh getah kuning. Ketiga bentuk kerusakan bagian dalam buah manggis yang telah diuraikan di atas dapat dilihat pada Gambar 6.
getah kuning (gamboges) pada permukaan kulit bagian luar buah
getah kuning (gamboges) pada permukaan daging buah atau permukaan kulit buah bagian dalam
daging buah berwarna bening dan mengkeras (transluscent)
kebusukan pada daging buah (decay)
Gambar 6 Kerusakan yang terjadi pada buah manggis.
Evaluasi Mutu Buah Secara Non Destruktif
NDT (non-destructive testing) atau NDE (non-destructive evaluation) atau juga NDI (non-destructive inspection) merupakan suatu metode pemeriksaan bersifat teknik yang secara khusus dapat memberikan informasi mengenai kondisi
22
bahan dan komponen yang diperiksa tanpa melakukan pengrusakan terhadap bahan dan komponen tersebut. NDT memeriksa suatu produk secara aktual dan langsung dan dapat mengungkap keberadaan kerusakan sebagai informasi hasil evaluasi untuk menuju kriteria penerimaan atau penolakan. NDT merupakan satu bagian alat utama sebagai pengontrol mutu dan dimasukkan dalam program mutu pada berbagai industri, seperti, industri pesawat, mobil, konstruksi, dan lain sebagainya. Di bidang pertanian, pengaplikasian NDT untuk menguji mutu buah secara cepat, tepat dan handal juga telah mulai giat dikaji dan menunjukkan hasil yang memberi harapan sehingga penanganan buah segar khususnya dalam pemeriksaan mutu bagian dalam dapat diatasi dengan tanpa merusak buah tersebut. Berikut adalah beberapa teknik NDT yang telah diaplikasikan untuk maksud tersebut :
Image Processing (Citra Digital) Teknik image processing (citra digital) adalah suatu teknologi yang dikembangkan untuk mendapatkan informasi dengan cara memodifikasi bagian dari image yang diperlukan sehingga menghasilkan image dalam bentuk lain yang lebih informatif (Jain et al., 1995). NDT dengan citra digital telah berhasil digunakan untuk menentukan beragam sifat fisik seperti warna, bentuk, ukuran, dan cacat pada berbagai buah sub tropika (Chen, 1993) dan tropika (Budiastra et al., 1995). Namun sayangnya teknik ini hanya mampu menguji mutu luar buah saja, sedangkan sifat atau mutu bagian dalam buah tidak dapat dideteksi.
Gelombang Infra Merah Dekat (NIR, atau near infra red) Gelombang NIR (near infra red) merupakan spektrum gelombang elektromagnetik yang mempunyai panjang gelombang pada daerah 7x102 - 3x103 nm (1 nm = 10-9 m), sedangkan panjang gelombang infra merah pada daerah 3x103 nm - 3x105 nm. Teknik ini memanfaatkan sifat refleksi dan absorpsi dari bahan yang diperiksa. Di bidang pertanian biasanya teknologi ini dimanfaatkan
23
untuk pemeriksaan mutu hasil proses pemanasan dan pengeringan produk makanan dan produk pertanian. Dalam pemeriksaan mutu teknik NDT dengan gelombang NIR terbukti mampu menentukan sifat atau mutu bagian dalam buah seperti kandungan gula buah peach (Kawano et al., 1989), apel (Ikeda et al., 1992) dan gula dan asam buah mangga gedong (Purwadaria et al., 1997). Daya tembus gelombang NIR sayangnya hanya memiliki kemampuan yang terbatas pada kedalaman 5 mm di bawah permukaan kulit buah.
Gelombang Sinar X dan Sinar Gamma Seperti gelombang NIR, gelombang sinar X dan gamma juga merupakan spektrum gelombang elektromagnetik namun mempunyai panjang gelombang masing-masing pada daerah 10-2 - 10 nm dan 10-3 - 5x10-1 nm. Teknik NDT dengan sinar X atau gamma ini menganalisa image hasil proses film berupa keadaan bagian dalam bahan yang ditangkap ketika gelombang sinar X atau gamma dilewatkan ke dalam bahan. Image tersebut berupa suatu susunan warna abu-abu yang merupakan warna antara hitam dan putih. Teknik NDT dengan gelombang sinar X atau gamma telah teruji dapat diterapkan untuk memeriksa komponen dalam buah semangka (Kawano, 1993). Tetapi karena investasi alat yang mahal dan kekawatiran adanya efek samping terhadap buah yang diperiksa, penerapan di masyarakat secara luas belum dilakukan.
Hal yang sama juga pada penerapan spektrum gelombang
elektromagnetik NMR (Nuclear Magnetic Resonance) untuk mengevaluasi bagian dalam buah (Chen, 1993). Panjang gelombang NMR adalah pada daerah 9x109 2x1011 nm.
Gelombang Ultrasonik Gelombang
ultrasonik
bukan
merupakan
spektrum
gelombang
elektromagnetik tetapi merupakan gelombang akustik (suara) yang mempunyai frekuensi sangat tinggi untuk dideteksi oleh telinga manusia rata-rata. Teknologi
24
gelombang ultrasonik menjadi alternatif pilihan untuk menentukan mutu bagian dalam buah karena daya tembusnya yang melebihi NIR, dan biaya investasinya yang lebih murah dibanding teknik dengan gelombang sinar X, sinar gamma, ataupun NMR, serta tanpa adanya efek yang berbahaya dari buah yang dievaluasi jika dikonsumsi.
Aplikasi Gelombang Ultrasonik untuk Penentuan Mutu Buah
Pengamatan terhadap karakteristik gelombang ultrasonik yang dirambatkan melalui medium merupakan dasar dari pengaplikasian gelombang ultrasonik. Penentuan parameter gelombang ultrasonik seperti kecepatan rambat, koefisien atenuasi, dan power spectral density dalam material enjiniring dan banyak jaringan biologi telah didokumentasikan dengan baik dalam literatur (Well, 1969; Krautkramer dan Krautkramer, 1990). Besarnya ketiga parameter gelombang ultrasonik tersebut dipengaruhi oleh bentuk geometri dan sifat fisik bahan medium yang dirambatkan.
Karena
pengaplikasian gelombang ultrasonik untuk pemeriksaan yang bersifat non destruktif atau tidak mengganggu sifat bahan medium, biasanya gelombang ultrasonik yang digunakan memiliki intensitas yang rendah (Cheng et al., 1994 dan Trisnobudi, 1998). Berikut akan diuraikan kesimpulan dari beberapa hasil penelitian dalam memeriksa mutu buah dengan menganalisis ketiga parameter karakteristik gelombang ultrasonik tersebut ketika dirambatkan.
Perbedaan Kecepatan Rambat Gelombang Ultrasonik Ada perbedaan kecepatan rambat gelombang suara pada tingkat kematangan buah alpukat, apel, dan melon (Mizrach et al., 1989). Kecepatan gelombang ultrasonik pada buah dipengaruhi oleh susunan sel internal serta modulus elastik jaringannya.
Dan kecepatan rambat gelombang ultrasonik pada buah akan
menurun dengan semakin matangnya buah (Self et al., 1994).
Kecepatan
25
gelombang ultrasonik menunjukkan fluktuasi yang datar selama waktu penyimpanan (proses pelunakan buah), namun dengan menggunakan suatu persamaan pangkat tiga terdapat hubungan yang berkorelasi cukup baik (r = 0.8204) antara kecepatan rambat gelombang ultrasonik dengan masa simpan (Mizrach et al., 1998b). Prediksi tingkat kematangan buah tomat jenis cherry dapat
dilakukan
menggunakan
(Trisnobudi, 1998).
kecepatan
rambat
gelombang
ultrasonik
Kecepatan rambat gelombang ultrasonik juga telah
dimanfaatkan pada produk pertanian olahan dan produk pertanian selain buah, yaitu dalam mengukur : kadar padatan lemak dalam daging, kadar ampas buah atau gula dalam jus, kadar bubuk dalam kopi, kadar alkohol dan padatan dalam minuman anggur, kadar lemak dan padatan dalam susu, kadar minyak dalam emulsi, kadar padatan dalam yeast slurry, dan kadar air dan struktur es cream, kematangan dan umur buah dan telur, ketebalan kulit telur, mendeteksi keretakan keju, dan kerenyahan biskuit (Bamberger et al., 1999).
Perbedaan Koefisien Atenuasi Gelombang Ultrasonik Perubahan warna kulit buah merupakan suatu indikasi tingkat kematangan buah melon utuh.
Koefisien atenuasi gelombang ultrasonik pada buah melon
utuh berkorelasi baik (r = 0.8440) dengan perubahan warna kulit buah atau tingkat kematangannya. Namun karena kulit buah melon terlalu tebal, keluaran signal output gelombang ultrasonik berkorelasi kurang baik dengan keadaan daging buahnya.
Oleh karenanya diperlukan suatu sistem pemancar gelombang
ultrasonik dengan frekuensi diatas 50 khz (galili et al., 1993). Nilai atenuasi buah alpokat mentah (pemetikan : 13 agustus) sebesar 4.54 db/mm dan pada buah alpokat matang (pemetikan : 19 nopember) sebesar 2.611 db/mm.
Disimpulkan bahwa terjadi penurunan koefisien atenuasi gelombang
ultrasonik dengan semakin tingginya tingkat kematangan buah alpukat (mizrach et al., 1998a). Hasil analisis terhadap buah alpukat yang sama terdapat hubungan korelasi yang tinggi, yaitu antara kekerasan daging buah dengan masa proses pelunakan (r = 0.9946) dan antara kekerasan daging buah dengan koefisien atenuasi gelombang ultrasonik (r = 0.9919). Mizrach et al. (1998b) selanjutnya
26
melaporkan bahwa ada hubungan korelasi yang cukup baik antara bobot kering buah alpukat tua (maturity) sebagai indikator dalam mengevaluasi kandungan minyaknya dengan koefisien atenuasi gelombang ultrasonik (r = 0.8127). Indeks penyakit fisiologi buah mangga dapat diindikasikan dengan koefisien atenuasi gelombang ultrasonik (berfrekuensi 500 khz) yaitu dengan nilai di atas dan di bawah 14 neper/m (hurng et al., 2000)). Atenuasi gelombang ultrasonik juga telah diaplikasikan pada produk pertanian olahan dan produk pertanian selain buah, seperti untuk mengukur kestabilan orange juice dan umur telur (bamberger et al., 1999).
Perbedaan Power Spectral Density Gelombang Ultrasonik Perbedaan power spectral density dapat digunakan untuk menentukan tingkat kematangan dan kerusakan buah durian dengan ketepatan yang tinggi masing-masing sebesar 97% dan 73% (Budiastra et al., 2000).
Nilai power
spectral density buah durian muda lebih besar dibanding nilai pada durian tua (Haryanto, 2002). Pada buah manggis bagus dan buah manggis rusak dapat dibedakan berdasarkan nilai power spectral density dimana nilai pada buah manggis bagus adalah 0.365 ± 0.200 sedangkan pada buah manggis rusak sebesar 0.050 ± 0.040 (Budiastra et al., 2002).
