Pada pembuatan kemasan penyerap etilen bahan dasar yang digunakan adalah kitosan dan KMnO4. Menurut Hoagland dan Parris (1996) kitosan dipilih sebagai bahan dasar pembuat film karena dapat membentuk film membran yang
9 baik. Film dari kitosan mempunyai nilai permeabilitas air yang baik untuk dapat meningkatkan umur simpan produk segar (Kittur et al 1998). Kalium permanganat (KMnO4) merupakan salah satu bahan tambahan yang berfungsi sebagai bahan penyerap etilen yang sudah diaplikasikan secara komersial (Day 2008). KMnO4 dapat menghambat pematangan dengan cara mengoksidasi ikatan rangkap etilen yang dihasilkan oleh buah dan merubahnya menjadi bentuk etilen glikol dan mangan oksida (MnO2). Oleh karena itu buah menjadi terhambat proses pematangannya sehingga dapat disimpan lebih lama. Senyawa KMnO4 sebagai oksidator yang kuat lebih aktif dalam bentuk larutan. Efektifitas KMnO4 sebagai absorben dapat dilihat dari perubahan warna ungu (MnO4-) menjadi warna coklat (MnO2) (Ahvenainen 2003).
Plasticizer memiliki peranan yang cukup besar dalam pembentukan film. Penambahan komponen ini diperlukan untuk mengatasi sifat rapuh film yang disebabkan oleh kekuatan intermolekular ekstensif (Kristanoko 1996). Senyawa seperti gliserol, sorbitol, dan polietilen glikol bisa digunakan sebagai plasticizer karena kemampuannya untuk mengurangi ikatan hidrogen internal selain itu dapat meningkatkan jarak intermolekular (Lieberman dan Gilbert 1973).
Dalam pembuatan kemasan penyerap etilen diperlukan plasticizer untuk dapat membentuk film. Plasticizer merupakan bahan organik yang jika ditambahkan ke bahan lain akan mengubah sifat fisik dan atau mekanik bahan tersebut (Ward & Hadley, 1993). Plasticizer berfungsi untuk mengurangi gaya intermolekular sepanjang rantai polimer sehingga mengakibatkan fleksibilitas film meningkat, tetapi menurunkan kemampuan untuk menahan permeabilitas (Banker 1996). Penelitian (Warsiki dan Putri 2012) menggunakan plasticizer sebagai bahan tambahan untuk memperbaiki sifat mekanis film kitosan.
Penelitian awal yang dilakukan yakni uji coba pembuatan film penyerap etilen berbahan dasar kitosan dan KMnO4. Kitosan yang digunakan sebagai bahan dasar pembuat film dilarutkan dalam asam asetat 1%. Asam asetat merupakan pelarut yang baik untuk melarutkan kitosan. Hal tersebut sesuai dengan pernyataan Knorr (1982) bahwa pelarut yang umum digunakan untuk melarutkan kitosan adalah asam asetat dengan konsentrasi 1-2% (v/v).
Gliserol dan sorbitol adalah bahan humektan yang memiliki kemampuan untuk menahan air pada film. Sorbitol mudah larut dalam methanol, isopropanol, butanol, sikloheksanol, fenol, aseton, asam asetat, dimetil formamida, piridin, dan asetamida. Sorbitol mempunyai sifat yang stabil terhadap asam, enzim, dan suhu sampai 140oC (248oF) (Chandra 1997). Hasil karakteristik film dari berbagai formula disajikan pada Tabel 3 :
Tabel 3 Hasil karakterisasi film penyerap etilen
Kode Hasil Karakterisasi Film
F1 Tebal, mudah dikikis, dan elastis F2 Tebal, mudah patah, dan elastis
10
Ketiga formula dibuat dengan konsentrasi KMnO4 yang berbeda yaitu F1 (3 g), F2 (5 g), dan F3 (7 g). Ketika larutan formula ditambahkan KMnO4 terjadi penggumpalan dan peningkatan suhu. Hal ini terjadi karena sifat KMnO4 yang reaktif terhadap bahan organik (Anonim, 2013). Salah satu bahan organik yang terdapat pada film yang dibuat adalah plasticizer sorbitol.
Berdasarkan hasil karakterisasi film secara visual, diperoleh hasil bahwa Formula 1 (F1), Formula 2 (F2), dan Formula 3 (F3) memiliki karakteristik yang berbeda. Ketebalan dan kerapuhan film penyerap etilen yang dihasilkan dipengaruhi oleh perbedaan jumlah KMnO4 yang ditambahkan pada masing-masing formula. Tabel 2 menunjukkan bahwa F3 memiliki karakteristik yang kurang tebal dan mudah patah. Semakin banyak KMnO4 yang ditambahkan, maka film memiliki sifat yang semakin rapuh, karena penambahan KMnO4 menyebabkan volume formula yang dihasilkan semakin sedikit.
Hasil karakterisasi pada Tabel 3 juga menunjukkan bahwa ketiga formula memiliki sifat elastis. Sifat elastis ini disebabkan adanya sorbitol yang digunakan sebagai bahan plasticizer. Plasticizer dapat mengurangi gaya intermolekular sepanjang rantai polimer sehingga mengakibakan fleksibilitas film meningkat (Banker 1996).
Aplikasi Kemasan Penyerap Etilen Pada Buah Tomat
Aplikasi kemasan penyerap etilen dilakukan untuk melihat kinerja KMnO4 dalam menyerap gas etilen yang diproduksi oleh buah. Percobaan dilakukan dengan mengemas buah tomat menggunakan film penyerap etilen. Film dikelim menggunakan alat sealer kemudian disimpan pada suhu ruang (32C) dan suhu kulkas (9C). Tomat yang telah dikemas menggunakan kemasan penyerap etilen disimpan selama lima hari kemudian dianalisis perubahan mutu fisik dan kimianya. Berdasarkan hasil pengamatan secara visual, film yang digunakan untuk mengemas tomat menjadi berkeringat. Keringat tersebut merupakan uap air yang dihasilkan dari tomat yang mengalami proses respirasi. Kedua perlakuan penyimpanan ini jika diamati secara fisik menunjukkan perbedaan.
Pada suhu penyimpanan ruang (32C) buah tomat yang dikemas menggunakan kemasan penyerap etilen cenderung mengalami pematangan yang lebih cepat jika dibandingkan dengan buah tomat yang disimpan pada suhu penyimpanan kulkas (9C). Buah tomat yang di simpan pada suhu ruang ditunjukkan oleh Gambar 3 (a1), sedangkan buah tomat yang di simpan pada suhu kulkas ditunjukkan oleh Gambar 3 (a2). Selain itu film penyerap etilen yang terdapat pada penyimpanan suhu ruang (32C) memiliki uap air yang lebih banyak dibandingkan dengan film penyerap etilen yang disimpan pada suhu kulkas (9C). Hal ini terjadi karena perbedaan laju respirasi dari buah pada masing-masing perlakuan suhu. Menurut Phan et al (1986) suhu adalah salah satu faktor eksternal yang mempengaruhi laju respirasi. Turiska (2007) menyatakan bahwa semakin tinggi suhu penyimpanan maka akan semakin cepat laju respirasi dan perubahan warna pada buah. Laju respirasi yang tinggi membuat buah menjadi lebih cepat matang yang ditunjukkan dengan warna buah yang menjadi merah. Aplikasi penyerap etilen ditunjukkan oleh Gambar 3.
11
Gambar 3 (a) Buah tomat ((a1) suhu penyimpanan ruang (32C), (a2) suhu penyimpanan kulkas (9C)), (b) kemasan penyerap etilen (c) buah tomat dalam kemasan (d) perubahan visual kemasan penyerap etilen
Analisis Mutu Buah Tomat Selama Penyimpanan
Mutu buah tomat yang telah dikemas kemudian dianalisis. Analisis mutu tersebut meliputi kadar air, pH, vitamin C, kadar warna dan kekerasan.
1. Kadar Air
Menurut Syarif dan Hadid (1993), kadar air merupakan persentase kandungan air suatu bahan yang dapat dinyatakan berdasarkan berat basah (wet basis) atau berdasarkan berat kering (dry basis). Kadar air merupakan salah satu karakteristik yang sangat penting, karena air dapat mempengaruhi penampakan, tekstur, dan cita rasa bahan pangan. Kadar air menentukan kesegaran dan keawetan bahan pangan. Kadar air juga dapat diartikan sebagai perbedaan antara berat bahan sebelum dan sesudah dilakukan pemanasan. Pengukuran kadar air dengan metode pemanasan atau metode pengeringan atau metode oven, merupakan metode untuk mengeluarkan sebagian air dari bahan dengan cara menguapkan kandungan air tersebut dengan bantuan energi panas. Prinsip dari metode oven pengering yaitu air yang terkandung dalam bahan akan menguap bila bahan tersebut dipanaskan pada suhu 105oC selama waktu tertentu, perbedaan antara berat sebelum dan sesudah dipanaskan disebut kadar air.
Pengamatan pada hari ke-3 menunjukan sampel kontrol memiliki nilai kadar air yang tinggi yakni sebesar 52,65 %, sedangkan formula F1, F2, dan F3 pada hari ke-3 memiliki nilai kadar air yang rendah yakni sebesar 48,66 %, 40,53 %, dan 43,41 %. Menurut Kader (1992) selama pematangannya buah klimaterik mengalami peningkatan CO2 dan etilen yang besar saat penuaan. Faktor suhu juga berpengaruh terhadap tingkat pematangan buah. Hubungan antara kadar air (%) dengan lama penyimpanan (hari) pada suhu ruang (32oC) dapat dilihat pada Gambar 4. (a) (b) (c) (d) Uap air a1 a2
12
Gambar 4 Hubungan antara kadar air (%) dengan lama penyimpanan (hari) pada penyimpanan suhu ruang (32C)
Hubungan antara kadar air (%) dengan lama penyimpanan (hari) pada suhu kulkas (9oC) dapat dilihat pada Gambar 5. Pengamatan hari ke-4 sampel kontrol memiliki nilai kadar air yang lebih tinggi yakni sebesar 37,44 %, jika dibandingkan dengan formula F3 sebesar 34,70 % . Semakin banyak penambahan konsentrasi KMnO4 maka kadar air akan semakin menurun. Hal ini menunjukan kemasan penyerap etilen formula F3 dapat menghambat proses pematangan buah. Data hasil pengamatan penelitian terdapat pada Lampiran 3 dan kode formula terdapat pada Tabel 1. Analisis statistik pada taraf nyata 0,05 menunjukkan bahwa konsentrasi KMnO4, suhu penyimpanan ataupun interaksi antara konsentrasi KMnO4 dan suhu penyimpanan tidak berpengaruh signifikan terhadap kadar air. Hal ini dikarenakan kurangnya penggunaan konsentrasi KMnO4 yang digunakan pada formulasi. Analisis sidik ragam terdapat pada Lampiran 2.
Gambar 5 Hubungan antara kadar air (%) dengan lama penyimpanan (hari) pada penyimpanan suhu kulkas (9C)
13
2. Uji Kekerasan
Kekerasan sayuran dan buah-buahan dipengaruhi oleh turgor dari sel yang masih hidup yang selalu berubah dalam proses perkembangan dan pematangan. Hal ini disebabkan adanya komponen dinding sel yang berubah, dimana perubahan ini berpengaruh terhadap kekerasan buah yang seringkali ditandai dengan pelunakan buah setelah masak (Winarno dan Wirakartakusumah 1979).
Kekerasan merupakan salah satu kriteria yang dijadikan konsumen untuk menentukan tingkat kematangan buah. Semakin besar nilai kekerasan buah maka semakin rendah mutu buah (Sabrina 2012). Semakin tinggi nilai kekerasan maka buah semakin lunak yang menunjukkan bahwa buah mengalami pematangan. Pengujian kekerasan pada suhu ruang hari ke-4 menunjukkan sampel kontrol memiliki nilai kekerasan yang lebih rendah dari sampel lain, yakni sebesar 3,47, sedangkan formula F1, F2, dan F3 pada hari ke-4 secara berturut-turut memiliki nilai kekerasan yang lebih tinggi, yakni sebesar 15,57; 7,30 dan 17,79. Berdasarkan hasil pengamatan tersebut terlihat bahwa penghambatan proses pematangan buah pada penelitian ini belum dapat dibuktikan pada parameter mutu kekerasan penyimpanan suhu ruang. Hubungan antara uji kekerasan dengan lama penyimpanan (hari) pada suhu ruang (32oC) dapat dilihat pada Gambar 6.
Gambar 6 Hubungan antara uji kekerasan dengan lama penyimpanan (hari) pada penyimpanan suhu ruang (32C)
Buah akan semakin lunak seiring dengan bertambahnya waktu penyimpanan. Pelunakan buah ini merupakan awal dari proses pematangan. Pantastico (1986) mengemukakan bahwa kekerasan buah berkurang karena pembongkaran protopektin yang tidak larut menjadi asam pektat dan pektin yang mudah larut. Hubungan antara kekerasan dengan lama penyimpanan (hari) pada suhu kulkas (9oC) dapat dilihat pada Gambar 7. Pengamatan hari ke-4 sampel kontrol memiliki nilai kekerasan yang lebih tinggi yakni sebesar 4,29, jika dibandingan dengan formula F1, F2, dan F3 yakni sebesar 2,23; 1,72; dan 2,72.
14
Semakin banyak penambahan konsentrasi KMnO4 maka nilai kekerasan akan semakin menurun. Hal ini menunjukan kemasan penyerap etilen formula F1, F2, dan F3 dapat menghambat laju respirasi tomat. Data hasil pengamatan penelitian terdapat pada Lampiran 3. Kode formula terdapat pada Tabel 1. Berdasarkan analisis statistik pada taraf nyata 0,05 menunjukan bahwa suhu penyimpanan mempengaruhi kekerasan buah tomat, tetapi tidak berpengaruh signifikan untuk penambahan KMnO4 ataupun interaksi antara konsentrasi KMnO4 dan suhu penyimpanan. Hal ini dikarenakan kurangnya penggunaan konsentrasi KMnO4 yang digunakan pada formulasi. Analisis sidik ragam terdapat pada Lampiran 2.
Gambar 7 Hubungan antara uji kekerasan dengan lama penyimpanan (hari) pada penyimpanan suhu kulkas (9C)
3. Uji pH
Asam adalah senyawa yang mengandung hidrogen (H+), sedangkan basa adalah senyawa yang menghasilkan ion hidroksil (OH-). Perubahan derajat keasaman (pH) selama penyimpanan dapat berbeda-beda sesuai dengan tingkat kematangan dan tingginya suhu penyimpanan (Pantastico 1986).
Berdasarkan hasil pengamatan pada hari ke-4 tomat yang dikemas menggunakan penyerap etilen dan disimpan pada suhu ruang memiliki nilai yang lebih tinggi dari kontrol pada F1 (4,39) dan F2 (4,38), sedangkan pada F3 memiliki nilai pH yang lebih rendah dari kontrol, yaitu sebesar 4,29 dan pH kontrol 4,31. Berdasarkan hasil terebut, dapat disimpulkan bahwa penambahan KMnO4 pada film dapat menghambat proses pematangan buah tomat, yang ditunjukkan dengan pH sampel yang tetap berada pada kisaran 4 dan tidak berbeda secara signifikan dengan kontrol. Hubungan antara uji pH dengan lama penyimpanan (hari) pada suhu ruang (32oC) dapat dilihat pada Gambar 8. Data hasil pengamatan penelitian terdapat pada Lampiran 3. Kode formula terdapat pada Tabel 1
15
Gambar 8 Hubungan antara uji pH dengan lama penyimpanan (hari) pada penyimpanan suhu ruang (32C)
Hubungan antara uji pH dengan lama penyimpanan (hari) pada suhu kulkas (9oC) dapat dilihat pada Gambar 9. Berdasarkan data hasil pengamatan hari ke-4 menunjukkan bahwa pH sampel F1, F2 dan F3 memiliki nilai secara berturut-turut sebesar 4,22; 4,16 dan 4,24 yang lebih rendah dari kontrol, nilai pH kontol sebesar 4,28. Hal tersebut membuktikan bahwa film yang dihasilkan pada penelitian ini dapat menghambat proses pematangan buah. Berdasarkan analisis statistik pada taraf nyata 0,05 suhu penyimpanan mempengaruhi nilai pH buah, tetapi tidak berpengaruh signifikan untuk penambahan KMnO4 ataupun interaksi antara suhu penyimpanan dan penambahan KMnO4. Hal ini dikarenakan kurangnya penggunaan konsentrasi KMnO4 yang digunakan pada formulasi. Analisis sidik ragam terdapat pada Lampiran 2.
Gambar 9 Hubungan antara uji pH dengan lama penyimpanan (hari) pada penyimpanan suhu kulkas (9C)
16
4. Uji Vitamin C
Salah satu jenis asam organik pada buah adalah asam askorbat atau Vitamin C. Vitamin C merupakan senyawa yang sangat mudah larut air, memiliki sifat asam dan merupakan pereduksi kuat. Bentuk Vitamin C yang ada di alam terutama adalah L-askorbat (Andarwulan dan Koswara 1992).
Berdasarkan hasil pengamatan, pengujian vitamin C menunjukan perlakuan pada sampel penyimpanan suhu ruang dan suhu kulkas mengalami perubahan yang stabil. Menurut Will et al (1981) perubahan nilai vitamin C yang menurun selama penyimpanan disebabkan karena asam-asam organik termasuk asam askorbat mengalami pemecahan menjadi senyawa yang lebih sederhana akibat proses respirasi.
Hubungan antara uji vitamin C dengan lama penyimpanan (hari) pada suhu ruang (32C) dapat dilihat pada Gambar 10, sedangkan grafik hubungan antara uji vitamin C dengan lama penyimpanan (hari) pada suhu kulkas (9C) dapat dilihat pada Gambar 11. Berdasarkan hasil pengamatan tersebut dapat diketahui bahwa sampel F3 memiliki nilai vitamin C yang lebih tinggi dari kontrol baik pada penyimpanan suhu ruang maupun suhu kulkas. Hal ini sesuai dengan nilai pH F3 yang selalu lebih kecil dari kontrol. Nilai vitamin C yang tinggi menunjukkan bahwa buah dalam keadaan yang masih mentah dan memiliki tingkat keasaman yang tinggi. Dapat disimpulkan bahwa sampel F3 dapat menghambat proses pematangan buah tomat. Data hasil pengamatan penelitian terdapat pada Lampiran 3. Kode formula terdapat pada Tabel 1. Hal ini menunjukan bahwa tomat yang dikemas menggunakan film penyerap etilen berbahan dasar KMnO4 dan kitosan tidak mempengaruhi kandungan vitamin C, sehingga kualitas tomat tetap terjaga. Analisis statistik pada taraf nyata 0,05 menunjukkan bahwa suhu penyimpanan, konsentrasi KMnO4 ataupun interaksi antara suhu penyimpanan dan konsentrasi KMnO4 tidak berpengaruh signifikan terhadap kadar vitamin C buah. Hal ini dikarenakan kurangnya penggunaan konsentrasi KMnO4 yang digunakan pada formulasi. Analisis sidik ragam terdapat pada Lampiran 2.
Gambar 10 Hubungan antara uji Vitamin C (mg) dengan lama penyimpanan (hari) pada penyimpanan suhu ruang (32C)
17
Gambar 11 Hubungan antara uji Vitamin C (mg) dengan lama penyimpanan (hari) pada penyimpanan suhu kulkas (9C)
5. Uji Warna
Warna adalah spektrum cahaya yang dipantulkan oleh benda yang kemudian ditangkap oleh indra penglihatan kemudian diterjemahkan oleh otak sebagai sebuah warna tertentu. Warna yang diterima jika mata memandang objek yang disinari berkaitan dengan tiga faktor yaitu sumber sinar, ciri kimia dan fisika objek, dan sifat-sifat kepekaan spektrum mata (Putri 2012). Pada produk pangan, warna merupakan faktor yang menentukan mutu, indikator kematangan, indikator kesegaran dan juga indikator kerusakan pangan.
Buah mengalami perubahan nyata dalam warna selama pematangan, yang menunjukkan terjadinya perubahan-perubahan susunan kimiawi dalam buah. Perubahan warna dapat terjadi melalui proses perombakan maupun proses sintetik atau keduanya. Perubahan warna tomat dari hijau menjadi kuning disebabkan oleh rusaknya klorofil tanpa atau hanya sedikit pembentukan zat karotenoid secara murni. Selama masih berwarna hijau, buah yang mengandung klorofil masih mengalami fotosintesis (Matto et al 1986).
5.1 Nilai Hue
Nilai hue merupakan gambaran dari sumbu 360 di mana daerah kuadran 1 menunjukkan warna kemerahan, daerah kuadaran 2 menunjukkan warna kuning hijau, daerah kuadran 3 menunjukkan warna hjau biru, dan kuadran 4 menunjukkan warna ungu (MacDougall 2002). Nilai hue diperoleh melalui perhitungan invers tangen perbandingan nilai b dengan nilai a. Tabel 4 menjelaskan hubungan antara nilai hue dengan daerah kisaran warna kromatis.
18
Tabel 4 Nilai hue dan daerah kisaran warna kromatis (Hutchings 1999) Nilai hue Daerah kisaran warna
342-18 Merah-Ungu 18-54 Merah 54-90 Kuning-Merah 90-126 Kuning 126-162 Kuning-Hijau 162-198 Hijau 198-234 Biru-Hijau 234-270 Biru 270-306 Biru-Ungu 306-342 Ungu
Hasil pengamatan menunjukkan bahwa nilai hue sampel maupun kontrol berada pada kisaran 54-90, yang berarti warna tomat berubah pada kisaran warna kuning-merah. Semakin matang buah tomat, maka nilai hue akan semakin besar dan mendekati nilai 90 atau secara visual berubah menjadi semakin merah. Berdasarkan hasil pengamatan pada penyimpanan suhu ruang hari ke-4 sampel kontrol memiliki nilai hue yang lebih tinggi dari sampel, yakni 67,87, sedangkan sampel F1 dan F3 memiliki nilai hue sebesar 67,77 dan 67,65. Hal ini menunjukkan bahwa sampel kontrol mengalami pematangan yang lebih cepat. Dengan adanya kemasan penyerap etilen untuk membungkus tomat, maka dapat menghambat pematangan buah. Hubungan antara nilai hue dengan lama penyimpanan (hari) pada suhu ruang (32C) terdapat pada Gambar 12.
Gambar 12 Hubungan antara nilai hue dengan lama penyimpanan (hari) pada penyimpanan suhu ruang (32C).
19 Hubungan antara nilai hue dengan lama penyimpanan (hari) pada penyimpanan suhu kulkas (9C) terdapat pada Gambar 13. Berdasarkan hasil pengamatan suhu penyimpanan kulkas (9C), pada hari ke-4 sampel kontrol memiliki nilai hue yang lebih rendah yakni 67,86 jika dibandingkan dengan sampel F1 (69,68), F2 (69,37), dan F3 (68,47). Perbedaan nilai hue antara F1, F2, dan F3 dengan kontrol tidak terlalu signifikan, hal ini menunjukkan bahwa sampel F1, F2, dan F3 mengalami proses penghambatan yang masih kurang maksimal dikarenakan kurangnya penambahan konsentrasi KMnO4. Analisis statistik pada taraf nyata 0,05 menunjukkan bawa konsentrasi KMnO4, suhu penyimpanan ataupun interaksi antara konsentrasi KMnO4 dan suhu penyimpanan tidak berpengaruh nyata terhadap nilai hue. Hal ini dikarenakan penggunaan konsentrasi KMnO4 yang digunakan pada formulasi terlalu sedikit dan waktu pengamatan yang singkat. Analisis sidik ragam terdapat pada Lampiran 2.
Gambar 13 Hubungan antara nilai hue dengan lama penyimpanan (hari) pada penyimpanan suhu ruang (9C).