TI JAUA PUSTAKA
BAHA DA METODE
Tempat dan Waktu Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium Teknik Pengolahan Pangan dan Hasil Pertanian (TPPHP) Fakultas Teknologi Pertanian dan Laboratorium Lingkungan dan Bangunan Pertanian (LBP) Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor pada bulan Maret sampai bulan Juni 2009.
Bahan dan Alat
Bahan utama yang digunakan pada penelitian ini adalah buah manggis yang diperoleh dari petani manggis di Purwakarta dan Desa Jabong, Kabupaten Subang, Jawa Barat. Manggis dipanen dengan indeks kematangan 1 dengan warna kulit buah hijau kekuningan. Bahan lain yang digunakan adalah KMnO4, asam askorbat dan lilin lebah. Arang aktif sebagai absober KMnO4 dan asam askorbat, kain kasa sebagai pengemas arang aktif. Keranjang plastik/karton sebagai wadah pengangkutan, timbangan analitik, lemari pendingin untuk penyimpanan, Gass analyzer Shimadzu untuk pengukuran laju respirasi, Gass Chromatography (GC?FID) untuk pengukuran efektivitas penyerapan etilen, Rheometer model CR?300 untuk mengukur kekerasan, Refraktometer Atago PR?210 untuk mengukur total padatan terlarut daging buah manggis, Color Reader CR?10 untuk mengukur warna kelopak dan warna kulit buah manggis, kipas angin, mixer, termometer, stoples kaca serta alat?alat penunjang penelitian lainnya seperti alat?alat gelas.
Tahapan Penelitian
Penelitian dilakukan dalam 2 tahap, Penelitian tahap pertama merupakan penelitian pendahuluan yang meliputi analisis penyerapan etilen oleh KMnO4 dan penyerapan oksigen oleh asam askorbat. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui efektivitas penyerapan etilen dengan absorber arang aktif yang telah diberi larutan KMnO4 yang terdiri dari 3 konsentrasi yaitu 50 ppm, 100 ppm dan jenuh pada dua suhu penyimpanan (13 °C dan suhu ruang). Pengukuran dilakukan dengan menggunakan kromatografi gas dengan detektor FID (Flame Ionization Detector). Selain itu, untuk mengetahui penyerapan oksigen oleh asam askorbat
pada 3 konentrasi uji yaitu 200 ppm, 400 ppm dan 600 ppm selama 12 hari pengukuran dengan interval 4 hari. Pengukuran ini menggunakan alat Gass analyzer Shimadzu.
Penelitian tahap kedua merupakan aplikasi kombinasi perlakuan bahan penyerap etilen, penyerap oksigen dan suhu terhadap buah mangggis selama penyimpanan dengan tujuan mempertahankan mutu manggis terutama kesegaran kelopak (sepal) buah manggis.
Penelitian Tahap Pertama
Penelitian tahap pertama terdiri dari : (a) Pembuatan bahan penyerap etilen dan oksigen; (b) Pengujian bahan penyerap etilen (KMnO4) dengan kromatografi gas FID (Flame Ionization Detector); (c) Pengujian bahan penyerap oksigen (asam askorbat) dengan Gass Analyzer Shimadzu. Hasil dari penelitian tahap pertama menjadi acuan untuk penelitian selanjutnya, baik untuk penyerap etilen maupun penyerap oksigen.
Pembuatan Penyerap Etilen dan Oksigen
Pembuatan penyerap etilen dalam kemasan sachet (kain kasa) menggunakan arang aktif yang diberikan larutan KMnO4 dengan berbagai konsentrasi (50 ppm, 100 ppm dan jenuh). Arang aktif sebanyak 10 gram diberikan larutan KMnO4 masing?masing 5 ml. Sama seperti pada pembuatan penyerap etilen, penyerap oksigen juga menggunakan arang aktif sebagai media penyerap (absorber) dan kain kasa sebagai pembungkus. Perbedaan ada pada variasi konsentrasi yang digunakan yaitu 200 ppm, 400 ppm dan 600 ppm. Arang aktif yang telah diberikan asam askorbat selanjutnya dikeringkan selama 45 menit kemudian dimasukkan kedalam kain kasa (sachet). Penyerap oksigen dalam bentuk sachet dimasukkan kedalam stoples untuk selanjutnya diukur konsentrasi gas oksigen didalam stoples (chamber) dengan Gass Analyzer Shimadzu. Pengukuran dilakukan selama 12 hari dengan interval 4 hari pada dua suhu penyimpanan yaitu suhu ruang dan suhu 13 °C. Diagram alir pembuatan penyerap etilen dan oksigen dapat dilihat pada Gambar 6.
Gambar 6. Diagram alir pembuatan bahan penyerap etilen dan oksigen
Selanjutnya sachet dimasukkan kedalam stoples (chamber respiration) dengan volume 3300 ml tanpa buah manggis didalamnya. Arang aktif yang digunakan sebagai bahan penyerap (absorber) dapat dilihat pada gambar 7.
Gambar 7. Arang aktif penyerap etilen (Absorber)
BAHAN PENYERAP ETILEN (ARANG AKTIF)
Larutan KMnO4 atau asam askorbat
Arang aktif (10 gram)
Diberikan 5 ml larutan KMnO4 atau asam askorbat
Pengeringan selama
60 menit (KMnO4) dan 45 menit (asam askorbat)
Penyerap etilen atau oksigen (Sachet)
Dimasukkan dalam kain kasa
Analisis Penyerap Etilen (KMnO4)
Analisis penyerap etilen (KMnO4) dilakukan untuk mengetahui efektifitas bahan penyerap etilen yang telah dibuat. Sebanyak 10 gram arang aktif dimasukkan dalam kain kasa (sachet). Sachet (kantong penyerap etilen) dimasukkan kedalam stoples kosong berukuran 3300 ml. Selanjutnya dilakukan penginjeksian gas etilen kedalam stoples sebanyak 150 ppm (0,5 ml). Pengukuran konsentrasi gas etilen dengan kromatografi gas dilakukan setiap 2 jam sekali dari jam ke?0 sampai jam ke?8.
Konsentrasi etilen yang diinjeksikan adalah 150 ppm, melalui perhitungan diketahui berapa gas etilen yang diinjeksikan kedalam stopless 3300ml.
jumlah etilen = 150/ 1.000.000 x 3300ml = 0,49 ml = 0,5 ml
Pengambilan gas etilen dilakukan dengan menggunakan syringe 1 ml. Hasil pengukuran etilen dihitung dengan rumus sebagai berikut :
Konsentrasi etilen (ppm) =
Kondisi kromatografi gas pada saat pengukuran adalah suhu kolom 50oC, suhu injektor 70oC, laju aliran 30 ml/menit dengan jenis kolom 6 FT Hayesep T 80/100 Mesh. Berdasarkan kromatogram standar didapatkan bahwa peak etilen muncul pada RT (Retention Time) 1,46.
Analisis Penyerap Oksigen (Asam askorbat)
Analisis penyerap oksigen (asam askorbat) dilakukan untuk mengetahui daya serap bahan penyerap oksigen yang telah dibuat. Sebanyak 10 gram arang aktif yang telah diberikan larutan asam askorbat dengan 3 konsentrasi yang berbeda yaitu 200 ppm, 400 ppm dan 600 ppm dimasukkan dalam kain kasa (sachet). Sachet (kantong penyerap) dimasukkan ke dalam stoples kosong dengan volume 3300 ml. Selanjutnya dilakukan pengukuran selama 12 hari (interval 4 hari) dengan alat Gass analyzer Shimadzu pada dua suhu penyimpanan yaitu suhu 13 oC dan suhu ruang.
Area sample
Penelitian Tahap Kedua
Buah manggis dengan indeks kematangan 1 dengan visualisasi hijau kekuningan dipetik, dibersihkan kemudian dilakukan sortasi dengan memilih buah manggis yang memenuhi syarat perlakuan yaitu kondisi buah yang bebas dari penyakit tanaman dan memiliki ukuran serta warna buah yang sama. Selanjutnya buah dibersihkan dari kotoran dan getah kuning yang menempel dengan menggunakan kain lap basah. Untuk mencegah pengerasan buah diakhir penyimpanan tidak dilakukan pencucian buah manggis dengan air mengalir. Buah manggis yang telah disortasi kemudian diberi perlakuan dibawa ke laboratorium TPPHP Departemen Teknik Pertanian Fateta IPB, Bogor. Sebagai kontrol adalah buah manggis tanpa perlakuan. Buah manggis yang telah diberi masing?masing perlakuan untuk dievaluasi mutu awal buah (warna kelopak, warna kulit buah, susut bobot, kekerasan dan total padatan terlarut). Parameter yang diukur selama penyimpanan adalah warna kelopak, warna kulit buah, susut bobot, kekerasan, laju respirasi, dan total padatan terlarut (TPT).
Penelitian tahap II meliputi sortasi, pembersihan, pelilinan dan perlakuan dengan penyerap etilen dan penyerap oksigen.
Sortasi Buah Manggis
Sortasi dilakukan dengan cara memilih buah manggis yang memenuhi syarat perlakuan yaitu kondisi buah dengan kelopak buah (sepal) yang berwarna hijau muda sampai hijau dengan jumlah sepal yang lengkap (utuh). Kondisi buah dan sepal harus dalam keadaan segar. Selanjutnya buah dipilih yang memiliki ukuran dengan diameter berkisar antara 55?65 mm dan indeks warna buah 1 untuk diberikan perlakuan.
Pembersihan
Pembersihan pada saat pemetikan dikebun (panen) dan setelah buah dibawa ke laboratorium TPPHP. Pembersihan dimaksudkan untuk menghilangkan getah kuning, kotoran (debu) yang melekat pada kulit buah atau sepal manggis dan semut yang sering ditemui pada buah manggis. Penggunaan kain/lap basah
dilakukan untuk menghindari buah kontak dengan air, karena pencucian dapat menyebabkan kekerasan pada buah manggis setelah beberapa lama penyimpanan. Pelilinan 6 %
Pembuatan emulsi lilin 12% sebagai bahan pelapis buah manggis terdiri dari lilin lebah 120 g, asam oleat dan triethanol amin 40 g, air 820 g. Lilin dipanaskan sampai mencair. Asam oleat dan triethanol amin ditambahkan secara perlahan. Dalam keadaan panas campuran kemudian di mixer dan di blender sambil ditambahkan air panas.
Emulsi kemudian siap untuk didinginkan dan siap untuk digunakan (Suyanti 1993). Emulsi lilin 12% dapat diencerkan lagi dengan air dengan besarnya pengenceran tergantung dari konsentrasi yang diinginkan (dengan menggunakan perbandingan), untuk konsentrasi 6% maka dari emulsi lilin dengan air adalah 1 : 2. Artinya jika ada 1 liter emulsi lilin 12% maka untuk mendapatkan emulsi lilin 6% ditambahkan air sebanyak 1 liter (Rubiyah 2008).
Buah manggis yang telah bersih selanjutnya dicelupkan dalam larutan lilin 6% selama 1 menit kemudian dikeringkan dengan menggunakan kipas angin hingga benar?benar kering untuk selanjutnya dimasukkan kedalam stoples yang telah berisi penyerap etilen dan penyerap oksigen. Proses pelilinan dilakukan pada semua sampel buah manggis, sehingga pelilinan pada penelitian ini dianggap sebagai kondisi bukan perlakuan. Tujuan pelilinan pada penelitian ini adalah untuk mencegah transpirasi yang tinggi pada buah manggis selama penyimpanan pada dua suhu penyimpanan yaitu suhu 13 ºC dan suhu ruang.
Pemberian Penyerap Etilen dan Penyerap Oksigen
Selanjutnya buah manggis yang telah dilapisi lilin lebah 6 % dimasukkan kedalam stoples yang telah berisi sachet penyerap etilen (KMnO4) dan sachet
penyerap oksigen (asam askorbat) pada masing?masing konsentrasi. Kemudian stoples disimpan pada suhu 13 °C dan suhu kamar (28?30 °C). Pengamatan dan pengukuran dilakukan selama 40 hari dengan selang/interval 4 hari. Parameter yang diamati meliputi warna kelopak (sepal), warna buah, susut bobot, kekerasan, laju respirasi dan total padatan terlarut. Tahapan penelitian dapat dilihat pada diagram alir pelaksanaan penelitian (Gambar 8).
Gambar 8. Diagram alir pelaksanaan penelitian Rancangan Penelitian
Rancangan penelitian yang digunakan pada penelitian ini adalah Rancangan Acak Lengkap (RAL) yang disusun secara faktorial dengan 2 faktor dan 3 ulangan. Faktor pertama adalah kombinasi perlakuan KMnO4 dan asam askorbat yang terdiri dari 5 taraf yaitu :
P1 (A0B0) : KMnO4 0 ppm dan asam askorbat 0 ppm (kontrol) P2 (A1B1) : KMnO4 50 ppm dan asam askorbat 400 ppm P3 (A1B2) : KMnO4 50 ppm dan asam askorbat 600 ppm Konsentrasi KMnO4
A1 = 0 ppm (kontrol) A2 = 50 ppm
A3 = 100 ppm
Manggis
Sortasi berdasarkan indeks wama kulit buah manggis (indeks 1?2) dan ukuran
Penyimpanan suhu 13°C dan kontrol (suhu ruang)
Pengamatan dan Pengukuran
Fisik : Warna sepal, warna kulit buah, kekerasan kulit buah, dan susut bobot.
Kimia : Total padatan terlarut, laju respirasi.
Konsentrasi asam askorbat B1 = 0 ppm (kontrol) B2 = 400 ppm
B3 = 600 ppm
Penimbangan bobot awal
Pelapisan lilin lebah 6 %
Uji mutu awal : Susut bobot Warna sepal Warna buah TPT Kekerasan
Pemberian KMnO4 dan Asam askorbat (sachet)
Uji Tahap Pertama
Penyerapan etilen KMnO4
(Kromatografi Gas) Penyerap oksigen (Gass Analyzer)
P4 (A2B1) : KMnO4 100 ppm dan asam askorbat 400 ppm P5 (A2B2) : KMnO4 100 ppm dan asam askorbat 600 ppm
Faktor kedua adalah suhu penyimpanan yang terdiri dari dua taraf yaitu : C1 = suhu penyimpanan 13 °C
C2 = suhu ruang (28?30 °C).
Sesuai dengan rancangan yang digunakan maka model matematikanya adalah :
Y
ij= + A
i+ B
j+ (AB)ij
+εεεε
ijkKeterangan :
Yij = Respon setiap parameter yang diamati µ = Nilai rataan umum
Ai = Pengaruh kombinasi perlakuan KMnO4 dan asam askorbat taraf ke?i Bj = Pengaruh suhu penyimpanan taraf ke?j
(AB)ij = Pengaruh interaksi kombinasi perlakuan dan suhu penyimpanan
εijk
= Pengaruh galat percobaan dimana : i = 1, 2, 3, 4, 5j = 1, 2
Data yang diperoleh akan dianalisis dengan menggunakan analisis sidik ragam (Mattjik dan Sumertajaya, 2000) dengan tingkat kepercayaan 95% menggunakan PKBT Stat, dan apabila terdapat pengaruh perlakuan akan dilanjutkan dengan menggunakan uji BNJ.
Pengamatan dan Pengukuran
Pengamatan dan pengukuran dilakukan selama 40 hari dengan selang (interval) 4 hari. Parameter yang akan diamati adalah warna kelopak, warna buah, susut bobot, kekerasan, laju respirasi dan total padatan terlarut.
1. Laju Respirasi (ml/kg jam)
Pengukuran laju respirasi dilakukan selama 37 hari pada penyimpanan suhu 13 oC dan suhu ruang. Tujuan pengukuran laju respirasi adalah untuk mengukur kebutuhan CO2 dan O2 buah manggis selama penyimpanan.
Pengukuran laju respirasi dilakukan dengan cara memasukkan buah yang telah ditimbang dan diketahui berat awalnya ke dalam stoples (chamber) yang tertutup rapat dan pada bagian pinggir penutup dilapisi dengan lilin (malam) dengan tujuan supaya tidak terjadi kebocoran. Kemudian disimpan dalam lemari pendingin pada suhu 13 oC dan suhu ruang (28?30 oC). Pengukuran laju respirasi dilakukan setiap 3 jam pada hari pertama, 6 jam pada hari kedua, 9 jam, 12 jam dan selanjutnya pengukuran dilakukan setiap hari (24 jam). Dua buah selang yang ujung?ujungnya dijepit dihubungkan dengan alat pengukuran (gas analyzer) dimasukkan ke dalam chamber untuk melewatkan gas CO2 dan O2. Pada alat akan terbaca persen gas CO2 dan O2. Chamber ditempatkan dalam lemari pendingin dengan suhu 13 oC dan pada suhu kamar. Pengukuran laju respirasi dilakukan sebanyak 3 ulangan. Data laju respirasi kemudian diplotkan dalam kurva laju respirasi. Laju produksi gas CO2 dan O2
(ml/kg jam) selama respirasi diukur dengan persamaan sebagai berikut : dt dx W V R= ... (2) Dimana:
R = laju respirasi (ml/kg jam) W= berat segar produk (kg)
V = volume bebas ruangan “respiration chamber” (ml) t = waktu (jam)
x = konsentrasi gas CO2 dan O2 (%)
2. Susut Bobot (%)
Pengukuran susut bobot dilakukan berdasarkan persentase penurunan bobot bahan sejak awal penyimpanan sampai akhir penyimpanan dingin. Pengukuran susut bobot dilakukan dengan menggunakan timbangan digital sebelum buah manggis disimpan pada suhu 13 oC dan suhu ruang (Wo) dan setiap kali akhir pengamatan dilakukan (Wi). Susut bobot diperoleh dengan membandingkan pengurangan bobot awal dengan bobot akhir yang dinyatakan dengan persen. Pengukuran susut bobot dilakukan setiap 4 hari sekali. Rumus yang digunakan untuk mengukur susut bobot adalah sebagai berikut:
Wo Wi Wo− = (%) bobot Susut x 100% ... (3) Dimana:
Wo = bobot bahan awal penyimpanan (gram) Wi = bobot bahan akhir penyimpanan (gram)
3. Kekerasan
Pengukuran kekerasan dilakukan berdasarkan tingkat ketahanan buah terhadap jarum penusuk rheometer model CR?300 yang diset dengan mode 20, beban maksimum 10 kg, kedalaman penekanan jarum penusuk 15 mm, kecepatan penurunan beban 90 mm/menit, dan diameter prob (jarum) 5 mm. Pengujian dilakukan pada bagian pangkal, tengah, dan ujung buah. Selama pengujian buah dipegang dengan tangan agar buah tidak bergeser. Nilai pengukuran dinyatakan dalam kg2force. Pengujian kekerasan selama penelitian dilakukan setiap 4 hari sekali.
4. Total Padatan Terlarut (oBrix)
Pengukuran total padatan terlarut dilakukan dengan menggunakan Refraktometer digital. Pasta buah diletakkan pada prisma Refraktometer digital yang sudah distabilkan pada suhu 25oC, kemudian dilakukan pembacaan. Sebelum dan sesudah pembacaan, prisma Refraktometer dibersihkan dengan menggunakan aquadest. Angka Refraktometer menunjukkan kadar total padatan terlarut (oBrix).
Warna Kelopak dan Kulit Buah
Warna kelopak dan kulit buah manggis diukur dengan menggunakan
Color Reader Minolta CR?10 yang telah dikalibrasi. Alat ini mempunyai sistem notasi warna hunter (sistem warna L, a, dan b). Alat Color Reader
Gambar 9. Alat Color Reader Minolta CR?10
Sistem warna L menyatakan parameter kecerahan (brightness) dengan [L=0 (hitam) dan L=100 (putih)]. Sistem warna a dan b merupakan koordinat?koordinat kromatisitas, menyatakan warna kromatik campuran merah hijau dengan nilai +a dari 0 sampai +60 untuk warna merah dan –a dari 0 sampai –60 untuk warna hijau. Nilai b menyatakan warna kromatik campuran kuning biru dengan nilai +b dari 0 sampai +60 untuk warna kuning dan nilai –b dari 0 sampai –60 untuk warna biru (MacDougall 2002).