Fisiologi Pascapanen Buah-sayuran (2016)

8/19/2019 Fisiologi Pascapanen Buah-sayuran (2016)

1/46


2/46

! Penyimpanan produk segar merupakan bagian yg takterpisahkan pd kehidupan modern saat ini.

! Bermanfaat dalam : penyediaan produk segar sepanjangtahun, distribusi produk jarak jauh, mempertahankankualitas produk saat supply melebihi demand, dll.

! Tujuan utama dari penyimpanan ini adalah untukmemperpanjang umur produk (shelf life).

! Penyimpanan produk segar dpt dilakukan baik padakondisi temperatur lingkungan (ambient temperaturestorage), penyimpanan dingin (refrigerated storage),maupun pd lingkungan atmosphere terkendali(controlled atmosphere storage).

PENDAHULUAN


3/46

Setelah dipanen, produk segar masih tetapmeneruskan proses kehidupannya. Beberapaperubahan yang terjadi setelah panen al :

! Warna hijau berubah menjadi kuning, krn chlorophylberkurang dan pigmen merah dan biru muncul

! Pati dan asam-asaman umumnya menurun! Kandungan gula meningkat

! Senyawa-senyawa volatile (mudah menguap)dihasilkan, shg timbul aroma khas dari produk

! Lapisan lilin pd kulit berkembang, mengurangi evaporasi


4/46

Produk segar (buah dan sayur) mengalami tigatahap perkembangan yaitu :

1. Maturation, bagian-bagian edible (yg dpt dimakan)mulai berguna. Tahap awal dr proses ini pd buahbiasanya buah blm masak shg belum dpt dikonsumsi.

2. Ripening, tahap akhir dr proses maturation. Tingkatperkembangan produk mencapai maksimum. Padabuah ; ukuran memcapai maksimum, kualitas pdkondisi terbaik

3. Senescene , pertumbuhan produk berhenti dan mulaiterjadi kerusakan. Secara biologis senescene berakhirdng kematian produk.


5/46


6/46

Laju kerusakkan pd senescene merupakan fungsi dari :suhu, kelembaban, cahaya, kandungan O 2 dan CO 2 atmosphere, dan konsentrasi ethilene

1. Suhu rendah : mencegah kerusakkan2. RH tinggi : mencegah transpirasi berlebihan (layu)3. O2 rendah : menurunkan laju respirasi4. CO

2tinggi : mencegah kerusakkan

5. Cahaya : dpt menyebabkan berkembangnya warna hijau6. Ethilene tinggi : pemasakan premature (premature

yellowing)

Pemahaman kondisi lingkungan ruang simpan ygm e n d a l a m a k a n s a n g a t b e r m a n f a a t d l mmeminimalisisr kerusakkan produk simpan.


7/46

! Respirasi merupakan proses pemecahan karbohidrat,

protein dan lemak menjadi komponen-komponen yanglebih sederhana dengan menghasilkan CO 2, air danenergi dalam bentuk panas.

C 6H12 O 6 + 6O 2 → 6CO 2 + 6H 2O + energi

! Air dan energi bebas tersebut digunakan oleh mikrobia

untuk tumbuh serta menyebabkan terjadinyadisorganisasi pada jaringan (dinding sel rusak) ataukerusakan komoditas


8/46

! Akibat adanya oksidasi senyawa gula menjadi CO 2, H2Odan dibebaskannya energi maka buah akan mengalamipenurunan kualitas seperti penurunan kadar gula sehinggaakan berpengaruh terhadap cita rasa dan penurunan berat

kering.! Hal tersebut menunjukkan bahwa respirasi yang

berlangsung pada buah-buahan dan sayuran berhubunganerat dengan umur simpan

! Oleh karena itu perlu diupayakan penurunan laju respirasiuntuk memperpanjang umur simpan buah dan sayuran .


9/46

Dari reaksi tsb dpt diketahui :

1. Volume gas yang terlibat sama besar, yaitu volume O2 =volume CO2 Respiratory Quotient (RQ) = (Vol CO2 dilepas)/(Vol O2 diserap)RQ naik dng berjalannya ripenning, shg RQ>1 pd ripening

buah spt buah apel, pir, dan jeruk2. Komposisi udara dlm ruang simpan berubah. O2 menurundan CO2 meningkat, mendukung CA storage

3. Dihasilkan air dan panas, akan mempengaruhi RH dantemperatur ruang simpan


10/46

" Laju respirasi tergantung pd konsentrasi O2 dan CO2ruangan#

Laju respirasi yg tinggi :# Lama simpan produk pendek# Merupakan sifat jaringan muda (asparagus, sweet corn, broccoli, dll)

" Laju respirasi rendah merupakan tipikal dari produk yangtelah tua spt buah yang masak (mature fruit), kentang,bawang, dan gula beets.

" Laju respirasi umumnya dinyatakan dlm ml CO2/kg produk/Jam atau mg CO2/kg produk/jam. Atau dalam panas ygdiproduksi :1 mg CO2/kg.jam = 61,2 k.cal/ton.hari = 220 BTU/ton.hari

" Laju respirasi tergantung pd temperatur, akan naik dua kalilipat setiap kenaikkan temperatur 10oC


11/46

Faktor yangmempengaruhi respirasi

Faktorinternal

Tingkat perkembangan

Susunan kimiawi jaringan

Ukuran produk

Pelapis alami

Jenis jaringan

Faktor

eksternal

Suhu

Etilen

Oksigen yang tersedia

Karbon dioksidaZat pengatur pertumbuhan

Kerusakan buah


12/46

! Laju respirasi buah-buahan dipengaruhi oleh faktorinternal dan eksternal.

! Faktor internal meliputi tingkat perkembangan,besarnya komoditas, penutup alamiah, tipe jaringandan komposisi kimia jaringan .

! Faktor eksternal meliputi suhu, O 2, CO2, hormontanaman, etilen, dan luka mekanis.


13/46

! Faktor penutup alamiah (kulit berlapis lilin) menunjukkan buahtersebut mempunyai laju respirasi yang rendah seperti padabuah apel dan semangka dengan laju respirasi 5 – 10 mg CO 2 /kg/jam yang tergolong rendah (Kader, 1992).

! Hal tersebut disebabkan CO 2 terakumulasi di dalam ruangantertutup kulit sehingga menghambat laju respirasi dan difusioksigen ke dalam buah terhambat oleh adanya lapisan lilin pada

kulit.


14/46

! Faktor komposisi kimia jaringan akan mempengaruhi lajurespirasi.! Pemecahan substrat secara kuantitatif dapat didekati dengan

besarnya nilai Respiratory Quatient (RQ) yaitu rasio volume

CO2 yang diproduksi dengan volume O2 yang digunakanselama kurun respirasi yang sama.! Jika RQ = 1 menunjukkan substrat yang dioksidasi seluruhnya

adalah karbohidrat (gula), jika RQ < 1 menunjukkan asamlemak atau asam amino yang dioksidasi dan jika RQ > 1menunjukkan asam organik yang dioksidasi.

! Pada umumnya RQ yang besar berarti laju respirasi juga tinggi.


15/46

a. Laju respirasi dan oksidasi substrat menurunb. Pematangan tertunda dan sebagai akibatnya umur

komoditi menjadi lebih panjangc. Perombakan klorofil tertundad. Produksi C2H4 rendahe. Laju pembentukan asam askorbat berkurangf. Perbandingan asam-asam lemak tak jenuh berubahg. Laju degaradasi senyawa pektin tidak secepat seperti

dalam udara


16/46

(a) penurunan reaksi-reaksi sintesis pematangan (misalnyaprotein, zat warna),

(b) penghambatan beberapa kegiatan enzimatik (misalnyasuksinodehidrogenase, sitokrom oksidase),

(c) penurunan produksi zat-zat atsiri, gangguan metabolismeasam organik, terutama penimbunan asam suksinat,

(e) kelembaban pemecahan zat-zat pektin,


17/46

! Oksigen dalam udara tidak dapat dihilangkan sama sekali dariatmosfer karena adanya oksigen masih diperlukan untukmenjaga berlangsungnya metabolisme secara normal.

! Pada kondisi oksigen dibawah 1 – 3% banyak komoditi justrumengalami kerusakan karena terjadi respirasi anaerob yangmenyebabkan buah terfermentasi sehingga busuk(Ghout, et.al, 1991; Dong, et.al, 2003; Pantastico, 1989).


18/46

! Batas toleransi komoditi terhadap gas-gas tersebut bervariasi.Konsentrasi CO2 yang sesuai dapat mempertahankan mutubuah yang disimpan karena respirasinya terhambat sehinggaperubahan-perubahan pada bahan tersebut terhambat.

! Beberapa komoditi tidak tahan pada konsentrasi CO2 tinggi.

! Beberapa komoditi tahan pada konsentrasi CO2 1%, sedangkankomoditi lain tahan pada konsentrasi O2 10% atau lebih.

! Misalnya pada jeruk konsentrasi 5% menurunkan aktivitas

respirasi, akan tetapi dengan konsentrasi 10% terjadipeningkatan respirasinya (Sapers, 1992; Paul, 1981;Pantastico, 1989; Sudjata dan Wayan, 2001)


19/46

Komoditas O 2 (%) CO 2 (%) N 2 (%)

Pisang 2 – 5 2 - 5 90 – 96Mangga 3 - 7 5 - 8 85 – 92Pepaya 2 - 5 5 - 8 87 – 93Tomat 3 - 5 0 - 2 95 - 97

Tabel 2.1 Batas ketersediaan O2 dan CO2 untuk respirasi buah segar

Sumber : Day (1993), Exama, Arul, Lencki, Lee, and Toupin (1993), Moleyar andNarasimham (1994), Powrie and Skura (1991), and Smith and Ramaswamy (1996).


20/46

! Berdasarkan polarespirasinya selama pematangan, buah-buahandibedakan menjadi dua kelompok yaitubuah klimakterik dan nonklimakterik.

! Buah klimakterik adalah buah yang mengalami kenaikan produksiCO2 dan gas etilen (C2H4) seiring kenaikan tingkat kematangannya,seperti pisang, mangga, tomat dan lain-lain.

! Buah non klimakterik yaitu buah yang tidak mengalami perubahanyang signifikan dalam produksi CO2 maupun gas etilen selamapematangan, seperti jeruk, strawberry, anggur dan sebagainya.

BU H KLIM KTERIK D N NON KLIM KTERIK


21/46

! Pada buah klimakterik, laju respirasi ketika periode pembelahansel akan menurun sampai periode permulaan pematangan,kemudian terjadi peningkatan laju respirasi secara menonjolsampai puncak pada periode pematangan, selanjutnya terjadipenurunan pada saat senescence (lewat matang).

! Pada buah non klimakterik terjadi pola respirasi yang terusmenerus dari periode pembelahan sel sampai periode

senescence.


22/46

! Pada produk klimakterik, berdasarkan laju respirasinya

siklus hidup produk tsb dapat dibagi menjadi 3 phase :

! Pra klimakterik, laju respirasinya rendah ,buah berkembang

! Klimakterik, laju respirasi meningkat tajammenuju maximum, ripening buah mulai

! Pasca klimakterik, laju respirasi menurun,ripening dan senescene maximum, buah rusak


23/46

! Tahap pematangan buah klimakterik dikelompokkanmenjadi 4 tahap yaitu pra-klimaterik, peningkatanklimaterik, puncak klimaterik dan pasca klimaterik.

! Pada tahap pra klimaterik , buah-buahan masih

mentah, sehingga cara untuk memperlambat prosespematangan dan memperpanjang umur simpanbuah-buahan harus dilakukan pada tahap tersebutkarena ketika tahap pra klimaterik telah dilewati

maka proses pematangan akan langsung dimulai.


24/46

! Pada tahap peningkatan klimakterik, buah-buahan

telah mempunyai kemampuan untuk membentuketilen.

! Proses pematangan terjadi pada tahap tersebut,sehingga penambahan etilen pada tahap

peningkatan klimakterik tidak berpengaruh atausedikit pengaruhnya terhadap pematangan.

! Pada tahap puncak klimakterik, beberapa jenisbuah sudah berada pada keadaan masak penuh,lalu menjadi terlalu matang atau busuk pada tahappasca klimakterik.


25/46

! Untuk mempertahankan kualitas buah yg

terbaik, panen sebaiknya dilakukan pd saat praklimakterik atau awal klimakterik. Pada kondisiin i buah akan masak lambat se lamapenyimpanan.

! Pada kondisi O2 yg kurang, maka respirasiberjalan tdk sempurna, diikuti proses fermentasianaerobic menyebabkan aroma produk yg burukdan rasa yg tidak normal. Jumlah O2 yg

dibutuhkan untuk respirasi normal (RQ±1)ditentukan oleh : laju respirasi produk dantemperaturnya.


26/46

! Transpirasi yaitu pengurangan jumlah air melalui penguapan(Snowdown, 1990).

! Akibat transpirasi, jumlah air dalam produk pascapanenakan semakin berkurang sehingga akan menyebabkanterjadinya susut bobot buah

! Kader (1992) menyatakan bahwa kehilangan air melaluitranspirasi merupakan penyebab utama kerusakan produkpascapanen karena tidak hanya berpengaruh terhadapkehilangan hasil secara kuantitatif saja (susut bobot),namun juga berpengaruh terhadap penampakan(kelayuan), kualitas testur (kelunakan) dan kualitas nutrisi.

TRANSPIRASI


27/46

! Tingkat kehilangan air sangat dipengaruhi oleh sifat permukaan jaringan produk, seperti adanya kutikula, sel-sel epidermmis,stomata, dan lentisel.

! Kutikula tersusun atas atas lapisan lilin, kutin, lapisan campurankutin, lilin dan polimer karbohidrat.

! Ketebalan, struktur, dan komposisi kimia dari kutikula sangatbervariasi pada berbagai komoditi dan pada tahapperkembangan setiap komoditi.

! Kehilangan air terjadi sangat lambat pada semangka karenaadanya lapisan lilin pada kulit buahnya sedangkan pada wortelkehilangan air berjalan lebih cepat (Pamengkas, 2003).


28/46

! Etilen (C2H4) adalah fitohormon berupa gas hidrokarbon sederhana yang dapatberdifusi ke dalam maupun keluar jaringan buah dan berpengaruh terhadapwarna, tekstur, dan aroma buah (Watkins, 2002).

! Sebagai hormon tanaman, etilen berfungsi untuk mengatur pertumbuhan,perkembangan dan pematangan dan secara fisiologi aktif dalam jumlah yangsangat kecil (< 0,1 ppm).

! Proses pematangan buah ditandai dengan pembentukan etilen.

! Pematangan buah yang termasuk buah klimaterik dimulai dengan peningkatanproduksi etilen (Tranggono, 1989; Kader , 1992).

! Aktivitas enzim klorofilase bertambah tinggi pada saat buah mencapai puncakklimaterik, kemudian menurun mencapai 0 setelah lewat klimaterik.

ETILEN


29/46

! Ethylene dihasilkan oleh berbagai produk selamaproses ripening. Ethylene berperan dalam prosespemaskkan buah, dengan adanya gas ini prosespemasakkan buah menjadi lebih cepat. Oleh karenaitu, adanya ethylene dalam ruang simpan ygditujukan untuk memperpanjang umur simpanproduk sangat tidak diinginkan, karena akanmempercepat proses senescene produk.


30/46

! Perubahan komposisi gas dalam ruang

simpan dpt menekan pembentukan ethylene.Kenaikan konsentrasi CO2 diketahui dptmenghambat terbentuknya ethylene.

! Penelitian pd salah satu jenis apel dalam CAstorage menunjukkan penghabatan thdterbentuknya ethylene terbaik didapatkanpd konsentrasi CO2 : 3 – 6%. Peningkatankonsentrasi sampai 6 – 12% CO2 hanyaberpengaruh sedikit.


31/46

! E t h y l e n e d p t d i g u n a k a n u n t u kmempercepat pemasakkan buah hanyabila ruang simpan berventilasi ataukonsentrasi O2 dalam ruangan tsb dijaga

±21%. Pada tekanan partial O2 yg rendah,buah tdk akan masak meskipunkonsentrasi ethylene tinggi, demikian jugabila ruang simpan kedap udara.


32/46

! Respirasi dr produk segar dpt dinyatakan dlmlaju konsumsi O2 atau produksi CO2. Metode ygumum digunakan untuk menentukan lajurespirasi adl :

1. Sistem tertutup atau statik (closed or staticsystem)2. System mengalir atau flushed (flowing or

flushed system)3. System permeabel (permeable system)

! Disini akan diperkenalkan cara pengukuranmaupun analisis laju respirasi produk segardengan sistem tertutup saja.


33/46

! Pada sistem tertutup, suatu kontainer kedap udara ygdiketahui volumenya diisi dng produk segar dimana

kontainer tersebut berisi udara lingkungan sbg kondisiatmosphere awal, kemudian ditutup dng rapat.Perubahan konsentarsi O 2 dan CO 2 selama periodetertentu diukur dan digunakan untuk mengestimasikan

nilai laju respirasi.

! Persamaannya adalah :

W

V x

dt

dGO R fr O

2

2

=

W

V x

dt

dGCO R fr CO

2

2

=


34/46


35/46


36/46


37/46

! Dari penelitian diketahui, respirasi dari apeltdk terpengaruh pd penurunan O 2 dari 21%menjadi 14%.

! Penurunan lbh lanjut sampai 4% menurunkanlaju respirasinya, tetapi nilai RQ-nya tetap 1.

! Ketika konsentrasi O 2 antara 1 – 3 %, respirasimenghasilkan CO 2 yg tdk proporsional lagi(terlalu besar) dan mengakibatkan RQ naikdengan tajam.


38/46

! Karena itu, penurunan konsentrasi O2 dibawah

3% adalah berbahaya. Hanya beberapa jenisbuah dpt menjaga laju respirasi yang normal (RQ±1) pada konsentrasi O2 = 2% dan CO2 = 0%.

! Tekanan parsial O 2 juga berpengaruh thd lajurespirasi. Semakin tinggi tekanan gas O 2 makalaju respirasi akan semakin menurun.


39/46

! Respirasi apel pd atmosphere yang diisi O 2 murni :a. Pd tekanan 1 atm, laju respirasi 5 mg

CO 2 /100 gr apel/jamb. Pd tekanan 6 atm, laju respirasi 3,3 mg

CO 2 /100 gr apel/jamc. Pd tekanan 11 atm, tidak ada respirasi


40/46

Efek tekanan parsial O2 thd laju respirasi dpt ditulis sbb :

V = (Vm x Ci)/(Km + Ci)

V = laju respirasi terukur

Vm = laju respirasi maksimumKm = konstanta enzyme respirasiCi = konsentrasi O2


41/46

BA

Konsentrasi O2

L a

j u R e s p

i r a s i

Dalam bentuk kurva hubungantersebut adalah sbb :

A : untuk organ tanaman dng

s i s t e m r e s p i r a s i y gmempunyai kemampuanmengikat O2 tinggi, misaldaun

B : untuk organ tanaman dngs i s t e m r e s p i r a s i y gmempunyai kemampuanmengikat O2 rendah, misalumbi buah.


42/46

! Pengaruh CO2 thd laju respirasi masih belumbanyak diteliti. Phase pertumbuhan buah yi :preclimacteric, climacteric, dan postclimactericsangat berpengaruh disini.

! Dari hasil studi yg ada : laju respirasi dari apel pdphase postclimacteric terhambat pd atmosphere ygmengandung 5 – 10% CO2. Tetapi konsentrasi ygsama tidak berpengaruh terhadap buah pd phase

preclimacteric.


43/46

! Untuk sebagian besar buah-buahan, adanyakonsentrasi CO2 dibawah 5% akanmenghambat laju respirasi, kecuali lemondan mungkin beberapa jenis jeruk. Hal inimungkin disebabkan krn terhambatnyaproses decarboxylation dr asam-asamorganik yg mengakibatkan menurunnya laju

respirasi scr keseluruhan.


44/46

! Pengaruh O2 yg rendah dan CO2 yg tinggi adalahmenekan laju respirasi dan memperpanjangtercapainya periode climacteric produk

! Hasil penelitian : pd atmosphere yg mengandung 5%

CO2 dan 16% O2, laju respirasi buah apelmenghasilkan CO2 dan mengkonsumsi O2, 50% dan60% daripada respirasi pd udara atmosphere.


45/46

! Banyak data komposisi atmosphere ygdirekomendasikan untuk CA storage,untuk beberapa jenis apel al :o Golden delicious T : 0 o C, 10% CO

2, 11%O

2,

79%N 2$ 7-8 blno Mc. Intosh T : 3,5 oC, 5% CO 2 , 3%O 2 , 92%N 2$ 6-7

blno Jonathan T : 3-4 oC, 6-9% CO 2 , 12-15%O 2 , 79%N 2$

7 bln


46/46

Fisiologi Pascapanen Buah-sayuran (2016)

Documents