Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium Teknik Pengolahan Pangan dan Hasil Pertanian (TPPHP) Departemen Teknik Mesin dan Biosistem, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor pada tanggal 30 Mei 2013 sampai dengan tanggal 19 Agustus 2013.
Bahan dan Alat
Bahan utama yang digunakan pada penelitian ini adalah buah pisang Mas Kirana (Musa sp. AA Group) dari petani pisang Mas Kirana di daerah Sukabumi. Pisang Mas Kirana dipanen dengan indeks warna 2 dengan kulit buah warna hijau lebih banyak dibandingkan warna kuning atau buah telah berumur 80 – 100 hari (pada Tabel 2) dengan keadaan pisang Mas Kirana telah matang fisiologis. Pisang Mas Kirana yang telah diperoleh dari petani, kemudian dimasukkan ke dalam kardus, selanjutnya dibawa ke laboratorium Teknik Pengolahan Pangan dan Hasil pertanian (TPPHP). Sesampai di laboratorium, buah pisang Mas Kirana disimpan dalam lemari pendingin pada suhu 15 °C sampai digunakan keesokan harinya. Bahan yang digunakan adalah KMnO4 dan silica gel (pada Gambar 4), bahan- bahan lain diantaranya kasa berlubang, natrium hipoklorit dan bahan-bahan lain yang menunjang penelitian ini. Alat yang digunakan dalam penelitian ini diantaranya pisau, cosmotector tipe XP-3140 untuk mengukur CO2 dan cosmotector tipe XP-3180 untuk mengukur O2, timbangan digital METTLER PM4800, buret, reflek konduktor (pendingin balik), rheometer CR-500DX Japan, refraktometer (ATAGO, Japan), chromameter (CR-310), dan oven (ISUZU, Japan).
(a) (b)
Gambar 4 (a) Silica gel, (b) Larutan KMnO4
Metode
Penelitian ini dibagi dalam tiga tahap, penelitian tahap pertama bertujuan untuk pengukuran respirasi buah pisang Mas Kirana. Penelitian tahap kedua yaitu tahapan perancangan kemasan MAP, dan penelitian tahap ketiga dilakukan dengan pemberian penyerap etilen (KMnO4) pada kemasan yang disimpan pada suhu ruang ±28 °C dan penyimpanan suhu dingin 15 °C sehingga akan diketahui umur simpan dan mutu buah pisang Mas Kirana.
Pengukuran laju respirasi
Penelitian tahap pertama digunakan untuk menentukan laju respirasi pada berbagai suhu penyimpanan yaitu suhu dingin 15 °C dan suhu lingkungan ±28 °C. Pada Gambar 5 menjelaskan pisang Mas sebanyak kurang lebih 5 buah (220-280 g) dimasukkan ke dalam stoples gelas dengan volume 3310 ml. Stoples gelas ditutup dengan penutup yang telah dilengkapi dengan dua buah pipa plastik fleksibel sebagai saluran pengeluaran dan pemasukan udara atau gas. Jarak antara stoples gelas dan penutupnya ditutup dengan lilin untuk mencegah udara keluar atau masuk stoples gelas. Selanjutnya pipa plastik ditutup dengan menggunakan klem dan stoples gelas berisi pisang Mas Kirana yang disimpan pada suhu ruang ±28 oC dan suhu 15 oC.
Gambar 5 Diagram alir pengukuran laju respirasi buah pisang Mas Kirana Pada Gambar 5 menjelaskan langkah-langkah dalam pengukuran laju respirasi buah pisang Mas Kirana. Pada saat dilakukan penutupan pada stoples, tutup dan lapisi bagian antara celah tutup dan stoples dengan lilin. Pengukuran laju respirasi pisang Mas Kirana dengan menggunakan cosmotector dapat dilihat pada Gambar 6.
Laju respirasi dihitung berdasarkan laju produksi CO2 dan laju konsumsi O2. Laju respirasi dihitung dengan Persamaan (1) dan (2), (Susana et al. 2002; Kays 1991) sebagai berikut:
R =
∆∆
.
(1)Masukkan pisang ke stoples 3310 ml
Penutupan
Perhitungan Laju Respirasi Timbang
Trimming dan pembersihan
Pengukuran gas O2 dan CO2 pada jam ke-3, 6, dan 9 Penimbangan 220-280 g
Pisang Mas Kirana
R =
2 − 12 − 1
.
−
(2)
Dimana :
R = laju respirasi (ml/kg.jam), V = volume bebas wadah (ml), w = bobot bahan (kg),
x = konsentrasi gas (desimal) t = waktu (jam)
Vs = volume stoples (ml) db = densitas buah (kg/ml)
Gambar 6 Pengukuran laju respirasi pisang Mas Kirana dengan menggunakan cosmotector
Perancangan kemasan MAP
Penelitian tahap kedua dilakukan dengan melalui tahapan perancangan kemasan MAP yang kita peroleh dari pendekatan literatur, pengukuran, dan simulasi, setelah itu dilakukan verifikasi terhadap hasil rancangan kemasan MAP. Menurut Rokhani (2008), tahapan perancangan MAP yaitu:
1. Memilih x1, dan x2 /memilih konsentrasi O2 dan CO2 optimum, berdasarkan Ahmad (2001) x1: 2-5% dan x2: 2-5%
2. Menentukan permeabilitas P1, P2. Nilai permeabilitas kemasan pada Tabel 7 Gunadnya (1993)
3. Menentukan laju respirasi, R1 dan R2 (diukur pada penelitian tahap 1)
4. Jika tidak ada data, dengan mensimulasikan untuk menentukan w, b, A (berat produk, ketebalan, dan luas permukaan kemasan) untuk menduga komposisi O2 (x1) dan CO2 (x2) yang sama.
Untuk menentukan luas permukaan plastik maupun berat optimum buah pada
kemasan, maka digunakan Persamaan (3) (Mannapperuma dan Singh 1989):
.�
1=
P1 A1( 1 – 1 )b
,
.�
2=
P2 A2( 2 – 2 )
b
(3) Dimana:
w : berat bahan yang dikemas (kg) b : tebal kemasan (mil)
R1 : laju konsumsi O2 (ml/kg.jam) R2 : laju produksi CO2 (ml/kg.jam)
P1 : Permeabilitas terhadap O2 (ml.mil/m2.jam pada tekanan 1 atm) P2 : Permeabilitas terhadap CO2 (ml.mil/m2.jam pada tekanan 1 atm) C1 : Konsentrasi O2 udara normal (desimal)
C2 : Konsentrasi CO2 udara normal (desimal) X1 : Konsentrasi O2 dalam kemasan (desimal) X2 : Konsentrasi CO2 dalam kemasan (desimal)
Pembuatan penyerap etilen
Menurut Rahman (2007) KMnO4 (25mg/100ml) pada suhu 28 °C mempunyai laju penyerapan terhadap etilen yang lebih optimal dibandingkan KMnO4 (100mg/100ml) dan (50 mg/100 ml), sehingga konsentrasi KMnO4 (25mg/100ml) lebih efektif digunakan pada suhu ruang sedangkan pada suhu 15 °C laju penyerapan terhadap etilen yang optimal terjadi pada konsentrasi (100 mg/100 ml),sehingga konsentrasi KMnO4 (100mg/100ml) lebih efektif digunakan pada suhu 15 °C.
Pembuatan penyerap etilen KMnO4 (25mg/100ml) ini dengan menimbang 25 mg KMnO4 yang dilarutkan dalam 100 ml aquades. Silica gel 100 g direndam dalam larutan tersebut selama 10 menit, silica gel disaring dan dikering anginkan kemudian dibungkus dalam kasa. Pembuatan KMnO4 (100mg/100ml) tahapannya dengan menimbang 100 mg KMnO4 yang dilarutkan dalam 100 ml aquades. Silica gel 100 g direndam dalam larutan tersebut selama 10 menit disaring, distiriskan dan dikeringanginkan selama 30 menit. Hasil penimbangan setelah silica gel direndam di dalam larutan KMnO4 sebesar 135-138 g, atau berat silica gel setelah ditimbang meningkat sebesar 35-38 g. Banyaknya larutan KMnO4 yang diserap sebesar 70-80 ml, maka larutan KMnO4 yang diserap dalam 100 g silica gel yaitu 0.7 - 0.8 ml/g. Setelah itu timbang hasil penyerapan silica gel dengan KMnO4 per 15 g, sehingga didapatkan 9 sachet penyerap etilen, atau rata-rata berat larutan KMnO4 yang terserap di dalam 15 g silica gel sebesar 3.89-4.22 g larutan KMnO4. Tahapan pembuatan penyerap etilen ini terlihat pada Gambar 7.
Gambar 7 Diagram alir tahap pembuatan penyerap etilen Prosedur penelitian tahap ketiga adalah sebagai berikut.
a. Buah pisang yang di trimming dimasukkan ke dalam wadah styrofoam yang dikemas dengan plastik LDPE, PP dan WSF secara atmosfir termodifikasi b. Buah pisang yang diberi perlakuan penyerap etilen ke dalam kemasan
atmosfir termodifikasi dimasukkan silica gel yang sudah menyerap KMnO4 seberat 15 g dan dimasukkan dalam sachet (kasa)berukuran 5 x 6 cm, dilipat dan direkatkan seperti terlihat pada Gambar 8. Digunakannya penyerap etilen sebesar 15 gram ini disesuaikan dengan proporsi luasan kemasan dan berat pisang yang dikemas dalam 1 kemasan.
Rendam silica gel 100 g ke dalam larutan
KMnO4 25 mg KMnO4 100 mg
Masukkan aquades 100 ml Masukkan aquades 100 ml
Larutan KMnO4 (25 mg/100 ml)
Larutan KMnO4 (100 mg/100 ml)
Rendam silica gel 100 g ke dalam larutan
Diamkan 10 menit dan saring Diamkan 10 menit dan saring
Tiriskan dan kering anginkan selama 30 menit
Tiriskan dan kering anginkan selama 30 menit
Masukkan dalam kasa 5 cm x 6 cm
Masukkan dalam kasa 5 cm x 6 cm Timbang silica gel yang sudah
menyerap KMnO4 per 15 g
Timbang silica gel yang sudah menyerap KMnO4 per 15 g
(a) (b)
Gambar 8 (a) Penyerap etilen (b) Penyerap etilen dalam sachet
c. Kemasan atmosfir termodifikasi disimpan pada suhu ruang 28 °C dan suhu dingin 15 °C.
d. Pengamatan terhadap komposisi gas, analisis mutu terhadap susut bobot, nilai warna kulit buah, kekerasan, total padatan terlarut, kadar pati, vitamin C, kadar air daging pisang dilakukan setiap 2 hari sekali, sedangkan uji organoleptik/sensori dilakukan saat buah matang penuh (layak konsumsi).. e. Pengamatan dilakukan sampai buah membusuk dan tidak layak konsumsi.
Gambar 9 Diagram alir penelitian tahap ketiga Pengamatan :
Setiap 2 hari sekali
Komposisi gas O2 dan CO2 di dalam kemasan Susut bobot
Warna kulit buah (nilai °hue) Kekerasan
Total padatan terlarut Uji pati
Uji vitamin C
Uji kadar air daging buah
Uji organoleptik/sensori (saat layak konsumsi)
Plastik LDPE
Suhu dingin 15 °C Buah pisang segar
Penimbangan
Pencelupan dengan natrium hipoklorit 75-125 ppm selama 1 menit
Penambahan penyerap etilen (KMnO4)
Pengemasan MAP aktif Pembersihan, sortasi, trimming
Analisis mutu awal (Berat, warna, kekerasan, TPT, Pati, vitamin C, dan
kadar air) (H0)
Plastik PP Plastik WSF
Penyimpanan
Suhu ruang ±28 °C
Prosedur Analisis Pengukuran komposisi gas
Pengukuran komposisi gas dilakukan dengan memodifikasi styrofoam dengan diberi selang untuk disalurkan ke alat pengukur konsentrasi O2 maupun CO2 yaitu cosmotector. Komposisi gas diukur setiap 2 hari sekali pada jam ke-3, 6 dan 9, kemudian diukur komposisi gas O2 dan CO2 pada kemasan tersebut dengan cosmotector tipe XP-3140 untuk mengukur CO2 dan cosmotector tipe XP-3180 untuk mengukur O2.
Pengukuran susut bobot
Pengukuran persen berat dilakukan dengan menggunakan timbangan digital, berdasarkan persentase penurunan bobot bahan sejak awal penyimpanan sampai hari ke-n penyimpanan dan dinyatakan dalam persen. Dokumentasi pengukuran susut bobot dapat dilihat pada Lampiran 2. Rumus yang digunakan untuk mengukur susut bobot seperti pada Persamaan (4) berikut ini (Hiba dan Abu-Bakr 2008).
Susut bobot % = 0−
0 100% (4)
Dimana :
W0 : berat bahan awal penyimpanan (g),
Wn : berat bahan pada hari ke-n penyimpanan (g).
Pengukuran warna
Pengukuran warna dilakukan dengan menggunakan Chromameter (CR- 310). Melalui alat ini akan diperoleh tingkat intensitas cahaya dengan sistem notasi warna Hunter dalam bentuk 3 parameter yaitu L*, a* dan b* seperti pada Gambar 10. Nilai L* menunjukkan tingkat kecerahan [L*= 0 (hitam) dan L*=100 (putih)]. Nilai a* terdiri dari +a* yang menunjukkan warna merah dengan nilai 0 hingga 60, sedangkan –a* menunjukkan warna hijau dengan nilai 0 hingga -60. Nilai b* terdiri dari +b* yang menunjukkan warna kuning dengan nilai 0 hingga 60, serta nilai –b* yang menunjukkan warna biru dengan nilai 0 hingga -60. (Yong Wang et al. 2006)
(a) (b)
Gambar 10 a) Chromameter dan b) Sistem notasi warna Hunter
Hasil pengukuran nilai a* dan b* dikonversikan ke dalam satuan kromatik derajat hue (°hue). Nilai °hue mendeskripsikan warna murni dimana menunjukkan warna dominan dalam campuran beberapa warna. Untuk memperoleh nilai °hue digunakan rumus Persamaan (5) sebagai berikut:
°hue = tan-1 (b*/a*) (5)
Pengukuran kekerasan
Pengukuran kekerasan dilakukan menggunakan rheometer seperti tampak pada Gambar 11. Alat dipasang pada strain 5 mm dengan beban maksimum 2 kg dan menggunakan probe no 4 dengan diameter probe 5 mm. Bahan ditusuk pada bagian daging suku buah pisang dan diulang pada bagian daging suku yang lainnya sebanyak 3 kali. Kekerasan daging buah langsung dapat dibaca pada alat dalam satuan kgf .
Gambar 11 Alat pengukur kekerasan dengan rheometer
Pengukuran total padatan terlarut
Total padatan terlarut diukur menggunakan refraktometer ATAGO, Japan. Daging buah pisang diperas untuk didapatkan filtratnya. Filtrat daging buah tersebut diletakkan di atas lensa refraktometer untuk dilakukan pembacaan hasil seperti terlihat pada Gambar 12. Lensa dibersihkan menggunakan air aquades dan dikalibrasi setiap kali dilakukan pembacaan hasil. Total padatan terlarut dinyatakan dalam satuan °Brix.
Gula adalah zat padat terlarut yang terbanyak terdapat dalam jus buah- buahan dan karenanya zat padat terlarut dapat digunakan sebagai penafsiran rasa manis. Refraktometer digunakan untuk mengukur (derajat ekuivalen Brix untuk larutan gula) dalam sampel jus buah yang kecil. Untuk buah besar, ambil potongan bagian ujung atas, bawah dan bagian tengah buah. Pisahkan daging buahnya dengan menyaring jus melalui lembaran kecil kain kasa. Bersihkan dan standarisasi refraktometer setiap akan melakukan pengukuran dengan air distilasi (Hassan, M.K et al. 2005)
Gambar 12 Refraktometer digital
Pengukuran kadar pati
Kadar pati diukur dengan metode Luff Schoorl (AOAC 1990) yaitu 3 g daging buah pisang Mas Kirana ditimbang, kemudian dimasukkan ke dalam erlenmeyer 500 ml dan ditambah dengan 30-40 ml larutan HCl 3% serta beberapa butir batu didih, selanjutnya dihubungkan dengan reflek konduktor (pendingin balik) dan dididihkan selama 3 jam. Larutan dinetralkan dengan NaOH 4 N, setelah itu larutan di masukkan ke dalam labu takar 100 ml dan disaring. 10 ml
hasil saringan tersebut di masukkan ke dalam erlenmeyer 300 ml dan ditambah dengan 25 ml larutan luff (larutan hasil campuran Na2CO3, asam sitrat dan CuSO45H2O) serta 15 ml aquades dan batu didih, kemudian dihubungkan dengan reflek konduktor dan dididihkan selama 10 menit. Selanjutnya ditambahkan 10 ml KI 30% dan 25 ml larutan H2SO4 4 N ke dalam larutan tersebut dan kemudian dititrasi dengan larutan Natrium Thiosulfat 0.1 N dengan indikator larutan kanji (misalnya a ml). Blanko dilakukan dengan 25 ml larutan luff ditambah 10 ml air destilata (misalnya b ml), kemudian hitung jumlah ml thio 0.1 N dengan Persamaan (6) dengan rumus :
z ml
=
− x N thio0.1
(6)
z ml larutan thio 0.1 N pada daftar sakar (daftar yang memuat hubungan jumlah ml larutan Thio dengan kandungan beberapa macam gula) larutan Luff Schoorl sebanding dengan y mg glukosa, selanjutnya kadar pati dihitung dengan Persamaan (7) dengan rumus :
Kadar pati (%)= 0.95 100% (7) Keterangan:
y = mg glukosa
fp = faktor pengenceran
Pengukuran kandungan vitamin C
Kandungan vitamin C diukur dengan titrasi menggunakan iodine dan menggunakan 3-4 tetes indikator larutan amilum dengan konsentrasi 1 gram/100 ml. Pembuatan larutan amilum: aquades 100 ml sebanyak 80 ml di didihkan kemudian dicampur dengan 20 ml aquades tersisa dengan tepung kanji sebanyak 1 gram. Kemudian, pengukuran kandungan vitamin C dilakukan dengan menghancurkan bahan 30 gram daging buah, kemudian bahan ancuran tersebut dimasukkan ke dalam labu takar 100 ml dan ditambahkan aquades sampai tera lalu disaring. Setelah disaring, larutan diambil sebanyak 25 ml diberi 3-4 tetes indikator larutan amilum kemudian dititrasi dengan iodine. Titrasi dilakukan sampai terbentuk warna biru tua yang stabil. Menurut (AOAC 1990) kandungan vitamin C dapat dihitung dengan Persamaan (8) dengan rumus :
Vitamin C (mg/100g bahan) =ml Iodine 0.01 N x 0.88 x fp x100
( ) (8) Keterangan :
Fp : faktor pengenceran
Pengukuran kadar air daging pisang
Analisis kadar air dilakukan terhadap pisang Mas Kirana yang sudah disimpan. Cawan kosong dikeringkan dalam oven pada suhu 100°C-105°C selama 15 menit, dan didinginkan dalam desikator selama 10 menit, lalu ditimbang (A)g. Kemudian daging buah pisang yang telah dihomogenkan dimasukkan ke dalam cawan dan ditimbang sebanyak 5 g (B)g. Selanjutnya dipanaskan dalam oven
pada suhu 100°C-105°C sampai beratnya konstan (±24 jam), lalu didinginkan dalam desikator dan ditimbang (C)g. Kadar air diukur dengan metode oven (AOAC 1990) pada Persamaan (9) dihitung dengan rumus:
Ka: −− 100% (9)
Dimana : Ka adalah kadar air, A adalah berat cawan, B adalah berat cawan dan bahan sebelum dikeringkan dan C adalah berat cawan+bahan setelah dikeringkan.
Uji organoleptik (sensori)
Pengujian organoleptik atau sensori terhadap warna kulit, kekerasan daging buah, rasa, dan aroma buah pisang Mas Kirana yang disimpan dalam sistem kemasan MAP aktif dilakukan saat buah layak konsumsi berdasarkan uji organoleptik dengan skala 1-5 terhadap 15 orang panelis. Skor yang diberikan terdiri dari: 5 (sangat suka), 4 (suka), 3 (agak suka), 2 (tidak suka) serta 1 (sangat tidak suka). Batas penolakan oleh panelis a. dalah skor 3 (Fabio et al. 2008). Pengujian organoleptik ini menggunakan panel tidak terlatih. Kelompok mahasiswa dan atau staf peneliti termasuk dalam kategori panelis agak terlatih. Panelis dalam kategori ini mengetahui sifat-sifat sensorik dari contoh yang dinilai karena mendapat penjelasan atau sekedar latihan tetapi tidak cukup intensif dan teratur. Formulir uji organoleptik buah pisang Mas Kirana dapat dilihat pada Lampiran 16.
Rancangan Penelitian
Rancangan percobaan yang digunakan dalam penelitian tahap ketiga tentang pengamatan mutu buah pisang Mas Kirana adalah rancangan faktorial yang disusun secara acak lengkap dengan 3 faktor. Faktor pertama adalah jenis plastik yang terdiri dari 3 taraf yaitu:
P1: plastik LDPE (Low Density PolyEthylene) P2: plastik PP (Polypropylene)
P3: plastikWSF (White Stretch Film)
Faktor kedua yaitu perlakuan suhu dengan 2 taraf yaitu: T1: suhu ruang 28 °C
T2: suhu dingin 15 °C
Faktor ketiga yaitu perlakuan penyerap etilen (KMnO4) dengan 2 taraf yaitu: A1: tanpa penyerap etilen
A2: dengan penyerap etilen.
Penelitian ini dilakukan dengan 3x ulangan. Jadi jumlah satuan percobaannya 3x2x2x3=36 satuan percobaan.
Data dianalisis dengan uji sidik ragam (ANOVA) dengan bantuan program SPSS v.16 dan SAS 9.1.3 kemudian apabila hasilnya berpengaruh nyata pada selang kepercayaan 5%, maka dilakukan dengan uji lanjut Duncan untuk membedakan taraf pada tiap-tiap perlakuan (Kudachikar 2007). Model matematis dari rancangan percobaan tersebut pada Persamaan (10) yaitu :
Y
ijkl= µ + α
i+
j+
k+(α )
ij+ (α
)
ik+ (
)
jk+ (α
)
ijk+ ε
ijkl (10)Keterangan :
Yi jkl = Respon pada faktor jenis plastik taraf ke-i, suhu taraf ke-j,
penyerap etilen taraf ke-k, dan ulangan taraf ke-l, µ = nilai rata-rata umum pengamatan,
αi = pengaruh faktor jenis plastik ke-i, i = pengaruh faktor suhu ke-j,
k = pengaruh faktor penyerap etilen ke-k,
(α )
ij = pengaruh interaksi perlakuan jenis plastik ke-i dan suhu ke-j,(α
)
ik = pengaruh interaksi perlakuan jenis plastik ke-i dan penyerap etilenke-k,
(
)
jk = pengaruh interaksi perlakuan suhu ke-j dan penyerap etilen ke-k,(α
)
ijk = pengaruh interaksi perlakuan jenis plastik ke-i, suhu ke-j danpenyerap etilen ke-k,
ε
i j kl = pengaruh galat percobaan jenis plastik taraf ke-i, suhu taraf ke-j,penyerap etilen taraf ke-k, dan ulangan taraf ke-l. i=1,2,3 ; j=1,2 ; k=1,2 ; l =1,2,3
HASIL DAN PEMBAHASAN