KARAKTERISTIK HIDRATASI BIJI DAN
PENGARUHNYA TERHADAP PERUBAHAN
MUTU BIJI JARAK PAGAR (Jatropha curcas L.)
RANTJE LILLY WORANG
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
PERNYATAAN MENGENAI DISERTASI DAN
SUMBER INFORMASI
Dengan ini saya menyatakan bahwa disertasi Karakteristik Hidratasi Biji dan Pengaruhnya terhadap Perubahan Mutu Biji Jarak Pagar (Jatropha curcas L.)” adalah karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir disertasi ini.
ABSTRACT
RANTJE LILLY WORANG. Characteristic Hydratation of the Seeds and Its Effect on the Change of Physic Nut (Jatropha curcas L.) Quality. Under direction of OKKY SETYAWATI DHARMAPUTRA, RIZAL SYARIEF, and MIFTAHUDIN.
Physic nut (Jatropha curcas L.) is an agricultural commodity which has been chosen as an alternative energy substitute. Physic nut is harvested for two purposes, i.e. for its seeds and oil production. Physic nut seeds with initial moisture content of 8% were stored in various water activity (aw) under
laboratory conditions. This research was aimed to determine isothermic sorption for fungal identification on hydratation levels, and to study the effect of water activity and storage duration on the quality of physic nut seeds. The result showed that the isothermic sorption on physic nut seeds was in sigmoid form. The critical point of fungal growth was aw value 0.72 equivalent with moisture content of
7%. The equilibrium of moisture content on aw values 0.06, 0.32, 0.44, 0.64, 0.75,
0.84 and 0.93 was equivalent with the moisture contents 2.68,5.45, 6.14, 7.61, 9.62, 12.56, and 13.52%, respectively. The moisture contents and fungal population decreased with the decrease of water activity. Twenty four fungal species were isolated from physic nut seeds during twenty weeks of storage. At the beginning of storage, most of fungi infected the seeds were classified as field fungi, such as Cladosporium sp., C. cladosporioides, Colletorichum sp., Fusarium semitectum and F. verticillioides. After twenty weeks of storage, the existence of field fungi was generally replaced by storage fungi, such as Aspergillus spp., Eurotium spp., Penicillium spp., and Wallemia sebi, during the period of storage. Storage fungi infected physic nut seeds were classified as xerophilic, mesoxerophilic and hygrophilic fungi. Xerophilic fungi with aw value < 0.80 were
Aspergillus restrictus, A. penicillioides, Aspergillus sp. D, Cladosporium cladosporioides, Wallemia sebi, Aspergillus flavus. Mesoxerophilic fungi with aw
values between 0.80 – 0.90 were Aspergillus candidus, Aspergillus sp. B, Eurotium chevalieri, E. rubrum, Penicillium citrinum. Hygrophilic fungi with aw value > 0.9 were Penicillium citrinum, P. implicatum, P. oxalicum and
isolate I. Lipid contents, viabilities and vigors decreased with the longer period of storage, while free fatty acids and lipase activities increased. The experiments showed that physic nut seeds could be stored up to eight weeks for seeds to be planted and it could be stored up to sixteen to twenty weeks for oil production with aw value between 0.64 and 0.75. The histologic section of embryonic tissue
of physic nut seeds showed a damage because of fungal colonization.
RINGKASAN
RANTJE LILLY WORANG. Karakteristik Hidratasi Biji dan Pengaruhnya terhadap Perubahan Mutu Biji Jarak Pagar (Jatropha curcas L.). Dibimbing oleh OKKY SETYAWATI DHARMAPUTRA, RIZAL SYARIEF dan MIFTAHUDIN.
Karakteristik hidratasi diartikan sebagai karakteristik fisik yang meliputi interaksi antara bahan dengan molekul air yang terkandung di dalamnya dan molekul air di udara sekitarnya. Peranan air di dalam bahan dinyatakan sebagai kadar air dan aktivitas air. Kadar air adalah persentase kandungan air suatu bahan, yang dapat dinyatakan berdasarkan berat basah (wet basis) atau berdasarkan berat kering (dry basis). Aktivitas air atau water activity (aw) didefinisikan sebagai
jumlah air bebas dalam bahan pangan yang dapat digunakan oleh mikrob (cendawan) untuk pertumbuhannya. Istilah aktivitas air digunakan untuk menjabarkan air yang tidak terikat atau bebas dalam suatu sistem yang dapat menunjang reaksi biologis dan kimiawi. Semakin tinggi aktivitas air suatu bahan maka semakin tinggi pula kemungkinan tumbuhnya mikrob dalam bahan tersebut. Salah satu tanaman yang banyak dibicarakan saat ini sebagai penghasil bahan bakar nabati adalah jarak pagar (Jatropha curcas L.). Biji jarak pagar yang digunakan baik untuk benih maupun produksi minyak, harus tetap terjaga mutunya selama dalam penyimpanan. Kondisi penyimpanan dapat mempengaruhi karakteristik hidratasi biji yang dapat berpengaruh terhadap perubahan mutu biji jarak pagar.
Tujuan penelitian ini adalah menentukan karakteristik hidratasi dalam bentuk sorpsi isotermik biji jarak pagar; mengidentifikasi spesies dan menentukan populasi cendawan yang menyerang biji jarak pada berbagai tingkat hidratasi; serta mengkaji pengaruh aktivitas air dan lama penyimpanan terhadap perubahan mutu biji yang terdiri dari kadar air, cendawan, lemak, asam lemak dan asam lemak bebas, aktivitas lipase, serta daya berkecambah dan daya tumbuh biji jarak pagar.
Biji jarak pagar (aksesi Lampung) yang digunakan pada penelitian ini berasal dari buah berwarna kuning sampai kuning kecoklatan, diperoleh dari Desa Loyang, Kecamatan Cikedung, Kabupaten Indramayu, Jawa Barat. Setelah panen buah jarak diangkut ke Laboratorium Fitopatologi SEAMEO BIOTROP di Bogor, selanjutnya kulit buah dikupas secara manual dan biji dikering-anginkan di atas rak-rak di tempat teduh sampai kadar air ±8%.
mengamati anatomi embrional biji yang terserang cendawan dengan teknik parafin dari Sass.
Hasil penelitian menunjukkan, bahwa sorpsi isotermik biji jarak pagar berbentuk sigmoid dengan titik kritis ambang batas untuk pertumbuhan cendawan pada aw 0.62 setara dengan kadar air 7%. Kadar air kesetimbangan biji pada
aw 0.06, 0.32, 0.44, 0.64, 0.75, 0.84 dan 0.93 masing-masing setara dengan kadar
air 2.68, 5.45, 6.14, 7.61, 9.62, 12.56 dan 13.52%. Kadar air biji yang aman yaitu 7-9%, berada pada aw 0.64 yang setara dengan kadar air 7.61%.
Cendawan yang sering terisolasi pada awal penyimpanan adalah cendawan lapangan yaitu Colletotrichum sp., Cladosporium sp., C. cladosporioides, Fusarium semitectum dan F. verticillioides. Berdasarkan nilai aktivitas air yang setara dengan kadar air tertentu biji jarak pagar, cendawan pascapanen dibagi menjadi 3 kelompok. Cendawan-cendawan tersebut adalah cendawan xerofilik yaitu cendawan yang hidup pada aw < 0.8 yang setara dengan kadar air biji
7.6-9.4% meliputi Aspergillus restrictus, A. penicillioides, Cladosporium cladosporioides, Wallemia sebi, Aspergillus flavus,; cendawan mesoxerofilik yaitu cendawan yang hidup pada 0.8 < aw < 0.9 yang setara dengan kadar air biji
10.2-10.4% meliputi Aspergillus candidus, Aspergillus sp. B, Eurotium chevalieri, E. rubrum, Penicillium citrinum; dan cendawan higrofilik yaitu cendawan yang hidup pada aw > 0.9 yang setara dengan kadar air biji 11.5-12.0%
meliputi Isolat I, Penicillium citrinum, P. implicatum, dan P. oxalicum.
Populasi total cendawan tertinggi diperoleh pada aw 0.93 sebesar 3.25 x
106 koloni/g bobot kering. Kandungan lemak, daya berkecambah dan daya tumbuh biji berbanding terbalik atau semakin menurun dengan peningkatan kadar air (aw) dan lama penyimpanan, sedangkan kandungan asam lemak bebas dan
aktivitas lipase berbanding lurus atau semakin meningkat dengan semakin tinggi kadar air (aw) dan semakin lama penyimpanan. Asam lemak yang menyusun
lemak biji jarak pagar didominasi oleh asam lemak tidak jenuh yaitu asam oleat dan linoleat.
Aktivitas air yang dapat digunakan untuk penyimpanan biji jarak pagar secara alami adalah 0.64 – 0.72. Pada kondisi tersebut lama penyimpanan biji yang layak untuk benih adalah 8 minggu penyimpanan dan untuk produksi minyak 16 - 20 minggu penyimpanan. Cendawan yang mempunyai aktivitas lipase cukup tinggi adalah Aspergillus niger, A. tamarii dan Penicillium oxalicum, diikuti oleh A. flavus dan A. restrictus yang mempunyai aktivitas lipase sedang. Biji jarak yang terserang cendawan memperlihatkan jaringan embrio yang rusak karena kolonisasi cendawan.
Kata kunci : Jatropha curcas L., jarak pagar, sorpsi isotermik, aktivitas air, cendawan, lemak, asam lemak, asam lemak bebas, lipase, daya berkecambah, daya tumbuh.
© Hak Cipta milik IPB, tahun 2008 Hak Cipta dilindungi Undang-undang
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan atau menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik atau tinjauan suatu masalah; dan pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan yang wajar IPB
KARAKTERISTIK HIDRATASI BIJI DAN PENGARUHNYA
TERHADAP PERUBAHAN MUTU BIJI JARAK PAGAR
(
Jatropha curcas
L.)
RANTJE LILLY WORANG
Disertasi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Doktor pada
Program Studi Biologi
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
Penguji pada Ujian Tertutup : Dr. Ir. Hamim, M.Si.
Penguji pada Ujian Terbuka : Dr. Ir. Yadi Haryadi, M.Sc.
Judul Disertasi : Karakteristik Hidratasi Biji dan Pengaruhnya terhadap Perubahan Mutu Biji Jarak Pagar (Jatropha curcas L.) Nama Mahasiswa : Rantje Lilly Worang
NIM : G361030081
Disetujui
Komisi Pembimbing
Dr. Okky Setyawati Dharmaputra. Ketua
Prof. Dr. Ir. Rizal Syarief, DESS. Dr. Ir. Miftahudin, M.Si. Anggota Anggota
Mengetahui
Ketua Program Studi Dekan Sekolah Pascasarjana Biologi
Dr. Ir. Dedy D. Solihin, DEA. Prof. Dr. Ir. Khairil A. Notodiputro, M.S.
Kupersembahkan kepada
Kekasih Jiwaku : Tuhan Yesus Kristus
Kedua orang tuaku
Suamiku Sonne Denny Wenses Engka
Anak – anakku: Kezia, Anthonius, Daniel
To God only wise,
be
glory through Jesus Christ for ever
Amen
PRAKATA
Puji dan syukur kepada Allah Bapa di dalam Tuhan Yesus Kristus dengan penghantaran Roh Kudus sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tema yang dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan dari bulan Februari 2007 sampai Januari 2008 ini ialah pascapanen, dengan judul Karakteristik Hidratasi Biji dan Pengaruhnya terhadap Perubahan Mutu Biji Jarak Pagar (Jatropha curcas L.).
Selama menjalani studi, penelitian dan penulisan disertasi ini, penulis mendapat banyak bantuan, bimbingan dan saran dari berbagai pihak. Untuk itu penulis mengucapkan terima kasih kepada :
Komisi Pembimbing Ibu Dr. Okky Setyawati Dharmaputra, Bapak Prof. Dr. Ir. Rizal Syarief, DESS dan Bapak Dr. Ir. Miftahudin, M.Si. Penguji luar komisi Bapak Dr. Ir. Hamim, M.Si., Bapak Dr. Ir. Yadi Haryadi, M.Sc. dan Ibu Dr. Ir. Sri Widowati, M.App.Sc. Pimpinan dan Staf Sekolah Pascasarjana, Pimpinan dan Staf Program Studi Biologi Sekolah Pascasarjana Institut Pertanian Bogor. Rektor Universitas Negeri Manado, Dekan FMIPA dan Ketua Jurusan Biologi FMIPA Universitas Negeri Manado.
Pimpinan dan Staf Proyek Due-Like Batch II 2003 UNIMA, Pimpinan dan Staf Proyek BPPS DIKTI 2005, Yayasan Minahasa Raya dan Pemkab Minahasa Utara (Kel. Tommy Sagay-Korinus), Pimpinan dan Staf Yayasan DAMANDIRI, Ibu Dr. Okky Setyawati Dharmaputra atas bantuan sebagian dana penelitian dan penulisan disertasi yang diberikan. Ibu Dr. Theresia Prawitasari (Almh, Pembimbing), I Made Yerly Ghunawan, S.Si, Rully Fathony, S.Si, Wirya Taruna (Ketua LMDH Desa Loyang) dan Juhaedin (Mandor) untuk mendapatkan buah jarak pagar. Direktur SEAMEO BIOTROP, Koordinator Laboratorium Drs. Sunjaya, Asisten Peneliti Ir. Ina Retnowati; Teknisi Pak Edy Suryadi, Pak Suradi dan Rahmat; Manager Teknis Lab Servis Santi Ambarwati, M.Si, serta Laboran ibu Elly, Pak Yadi; Kepala Lab Mikrobiologi dan Biokimia PSSHB serta Laboran Ibu Ika Malikhah dan Endang Rusmalia, Kepala Lab Terpadu serta Laboran Pak Kosasih. Teman-teman di Lab Kultur Jaringan Unit Jasa IPB. Teman-teman di Asrama Mahasiswa Sam Ratulangi Bogor Baru II, Sempur Kaler dan Bogor Baru I, teman-teman kuliah di IPB, serta teman-teman-teman-teman lain yang sudah saling membantu, mendoakan, memberi dukungan dan dorongan. Ibu Dra. Adel Suparman Kansil, Tante Ansye Engka dan Keluarga, atas doa, perhatian dan bantuan yang diberikan.
Mama Juliana Lina Tondatuon dan Papa Anthon Welly Worang serta Mami Stien Endoh dan Papi Welly Edward Engka atas doa, perhatian dan kasih sayangnya, juga Adik-adik: Herry (Alm), Meidy, Deiby, Ivonne, Donnie, Fernando serta Denly, Joun dan Olin yang sudah membantu dan mendoakan penulis.
Yang terkasih suamiku Sonne Denny Wenses Engka dan anak-anakku tercinta: Kezia, Anthonius dan Daniel yang dengan tulus penuh kasih sayang selalu memberi inspirasi, bersabar dan berdoa serta memberi apa yang mereka miliki, demi keberhasilan penulis.
Penulis berharap karya ilmiah ini dapat bermanfaat bagi pengembangan ilmu pengetahuan khususnya di bidang ilmu dasar biologi dan teknologi penyimpanan serta penyediaan energi terbarukan.
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Manado pada tanggal 6 Februari 1969 dari ibu Juliana Lina Tondatuon dan ayah Anthon Welly Worang. Penulis anak pertama dari empat bersaudara. Pada tanggal 27 Agustus 1998 menikah dengan Sonne Denny Wenses Engka, S.Pd, saat ini telah dikaruniai tiga orang anak yaitu Kezia Caroline Worang Endoh Engka (Kezia, 9 tahun), Anthonius Edward Worang Endoh Engka (Nio, 7 tahun) dan Daniel John Worang Endoh Engka (Niel, 4 tahun).
Pendidikan Sarjana Biologi di IKIP Negeri Manado diselesaikan pada tahun 1992. Pada tahun 2001 penulis menyelesaikan S2 untuk Program Studi Biologi-Mikrobiologi di Program Pascasarjana Universitas Gadjah Mada Yogyakarta. Penulis pada tahun 2003 mendapat kesempatan untuk mengikuti program S3 pada Program Studi Biologi-Mikrobiologi di Sekolah Pascasarjana Institut Pertanian Bogor. Beasiswa pendidikan Pascasarjana diperoleh dari Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi Republik Indonesia tahun 2005.
Penulis bekerja sebagai dosen Jurusan Biologi FMIPA Universitas Negeri Manado di Tondano sejak tahun 1994 sampai sekarang.
Sebuah artikel berjudul Quality of Physic Nut (Jatropha curcas L.) Seeds Packed in Plastic Material During Storage sudah diterbitkan bulan Juni 2008 pada Jurnal BIOTROPIA. Artikel lain sedang disusun untuk dipublikasikan. Karya ilmiah tersebut merupakan bagian dari program S3 penulis.
DAFTAR ISI
Isolasi, Penghitungan dan Identifikasi Cendawan ... 21
Penyimpanan Biji-bijian ... 22
4 PENGARUH AKTIVITAS AIR TERHADAP PERUBAHAN MUTU BIJI JARAK PAGAR ... 33
6 CENDAWAN YANG MENYERANG BIJI JARAK PAGAR ... 98
Abstrak ... 98
Pendahuluan ... 98
Bahan dan Metode ... 100
Hasil ... 103
Pembahasan ... 120
Simpulan ... 122
7 PEMBAHASAN UMUM ... 123
8 SIMPULAN DAN SARAN ... 128
Simpulan ... 128
Saran ... 129
DAFTAR PUSTAKA ... 130
DAFTAR TABEL
Halaman
1 Spesifikasi persyaratan mutu benih di laboratorium... 9
2 Komposisi kimia biji jarak pagar ... 10
3 Komposisi asam lemak minyak jarak pagar ... 10
4 Sifat fisik minyak jarak pagar ... 11
5 Aktivitas air beberapa larutan garam jenuh pada suhu 30 oC ... 15
6 Aktivitas air dan kadar air kesetimbangan untuk perkembangan cendawan pada penyimpanan biji-bijian ... 19
7 Nilai aktivitas air minimal untuk pertumbuhan cendawan... 20
8 Jenis dan berat garam, serta volume akuades yang digunakan untuk menentukan aw ... 28
9 Kadar air kesetimbangan biji jarak pada berbagai aktivitas air (aw) . 30
10 Kisaran dan rata-rata suhu serta kelembaban relatif ruang simpan selama penyimpanan ... 45
11 Rekapitulasi hasil analisis sidik ragam pengaruh aktivitas air (aw) dan lama penyimpanan (Lp) serta interaksinya (aw x Lp) terhadap mutu biji jarak pagar ... 46
12 Pengaruh interaksi antara aktivitas air dan lama penyimpanan terhadap kadar air (% b.b) biji jarak pagar ... 46
13 Persentase biji jarak pagar yang terserang cendawan pada berbagai aw dan lama penyimpanan. Metode isolasi yang digunakan: metode penanaman ... 48
14 Populasi cendawan (koloni/g b.k.) pada berbagai aktivitas air dan lama penyimpanan. Metode isolasi yang digunakan: metode pengenceran ... 50
15 Pengaruh interaksi antara aktivitas air dan lama penyimpanan terhadap populasi cendawan pada biji jarak pagar ... 54
16 Aktivitas air dan kadar air kesetimbangan untuk perkembangan cendawan pada penyimpanan biji jarak pagar ... 57
17 Pengaruh interaksi antara aktivitas air dan lama penyimpanan terhadap kandungan lemak (% b.k.) biji jarak pagar ... 57
18 Komposisi asam lemak biji jarak yang disimpan pada aw 0.64 dan 0.93 pada awal, kemudian setelah 12 dan 20 minggu penyimpanan ... 59
20 Pengaruh interaksi antara aktivitas air dan lama penyimpanan terhadap daya berkecambah (%) biji jarak pagar ... 62 21 Pengaruh interaksi antara aktivitas air dan lama penyimpanan
terhadap daya tumbuh (%) biji jarak pagar ... 64 22 Kisaran dan rata-rata suhu serta kelembaban relatif ruang simpan
selama penyimpanan... 82 23 Rekapitulasi hasil analisis sidik ragam pengaruh lama penyimpanan
terhadap mutu biji jarak pagar ... 83 24 Persentase biji jarak pagar yang terserang cendawan selama
penyimpanan. Metode isolasi menggunakan metode penanaman ... 84 25 Populasi setiap spesies cendawan pada biji jarak pagar selama
penyimpanan. Metode isolasi menggunakan metode pengenceran ... 86 26 Komposisi asam lemak pada minyak jarak pagar pada 0, 3 dan 6
bulan penyimpanan ... 88 27 Keberadaan cendawan pada biji jarak pagar hasil isolasi dengan
metode penanaman (a) dan metode pengenceran (b) ... 94 28 Deteksi aktivitas lipase berbagai spesies cendawan pada
DAFTAR GAMBAR
Halaman
1 Diagram alir kegiatan penelitian ... 6
2 Morfologi tanaman jarak pagar (Jatropha curcas L.) ... 8
3 Bentuk umum adsorpsi dan desorpsi isotermik ... 15
4 Skema pertumbuhan beberapa spesies cendawan pada berbagai nilai aw ... 21
5 Buah dan biji jarak pagar ... 23
6 Pertanaman jarak pagar ... 24
7 Buah jarak pagar berwarna kuning sampai kuning kecoklatan, pengupasan kulit buah, pengeringan biji di atas rak-rak di tempat teduh dan biji jarak pagar ... 27
8 Pengeringan biji jarak menggunakan oven ... 29
9 Sorpsi isotermik biji jarak pagar pada suhu 26 oC... 30
10 Buah jarak pagar, pengupasan, pengeringan dan biji jarak pagar ... 35
11 Sorption container dengan berbagai aktivitas air tempat penyimpanan biji jarak pagar ... 36
12 Isolasi cendawan dengan metode penanaman ... 37
13 Isolasi cendawan dengan metode pengenceran ... 38
14 Bak-bak plastik perkecambahan ... 44
15 Interaksi antara aktivitas air dan lama penyimpanan terhadap kadar air biji jarak pagar ... 47
16 Interaksi antara aktivitas air dan lama penyimpanan terhadap populasi cendawan pada biji jarak pagar ... 55
17 Hasil isolasi cendawan pada biji jarak pagar dari berbagai aw ... 56
18 Interaksi antara aktivitas air dan lama penyimpanan terhadap kandungan lemak pada biji jarak pagar ... 59
19 Kromatogram hasil analisis komponen asam lemak ... 60
20 Interaksi antara aktivitas air dan lama penyimpanan terhadap kandungan asam lemak bebas pada biji jarak pagar ... 61
21 Interaksi antara aktivitas air dan lama penyimpanan terhadap daya berkecambah biji jarak pagar ... 63
22 Daya berkecambah biji jarak setelah 20 minggu penyimpanan ... 63
24 Daya tumbuh biji jarak pagar pada aw 0.64 dan 0.84 ... 65
25 Mekanisme hidrolisis lemak (trigliserida) ... 69
26 Rak-rak tempat penyimpanan biji jarak pagar ... 77
27 Cara memperoleh sampel kerja... 77
28 Perubahan kadar air biji jarak pagar selama penyimpanan ... 83
29 Hasil isolasi cendawan pada biji jarak pagar awal penyimpanan dan setelah 6 bulan penyimpanan. Metode isolasi dengan metode penanaman ... 85
30 Perubahan populasi total cendawan selama penyimpanan ... 86
31 Hasil isolasi cendawan pada biji jarak pagar awal penyimpanan dan setelah 6 bulan penyimpanan. Metode isolasi dengan metode pengenceran ... 87
32 Perubahan kandungan lemak biji jarak pagar selama penyimpanan .... 87
33 Kromatogram hasil analisis komponen asam lemak pada biji jarak pagar awal penyimpanan ... 88
34 Perubahan kandungan asam lemak bebas biji jarak pagar selama penyimpanan ... 89
35 Perubahan aktivitas lipase biji jarak pagar selama penyimpanan ... 90
36 Perubahan daya berkecambah biji jarak pagar selama penyimpanan.. 90
37 Daya berkecambah biji jarak pagar pada hari ke-7 setelah tanam ... 91
38 Perubahan daya tumbuh biji jarak pagar selama penyimpanan ... 91
39 Daya tumbuh biji jarak pada hari ke-7 setelah tanam ... 92
40 Aspergillus candidus. Koloni dan foto mikrograf ... 104
41 Proses pembentukan konidium pada A. candidus ... 105
42 Aspergillus flavus. Kernel biji, koloni dan foto mikrograf ... 106
43 Proses pembentukan konidium pada A. flavus .... ... 106
44 Aspergillus niger. Koloni dan foto mikrograf ... 107
45 Mikrograf elektron A. niger ... ... 107
46 Aspergillus penicillioides. Koloni dan foto mikrograf ... 108
47 Aspergillus restrictus. Foto mikrograf ... 108
48 Aspergillus tamarii. Koloni dan foto mikrograf ... 109
49 Cladosporium cladosporioides. Koloni dan foto mikrograf ... 110
50 Colletotrichum sp. Koloni dan foto mikrograf ... 110
52 Mikrograf elektron, proses pecahnya kleistotesium ... 112
53 Fusarium semitectum. Koloni dan foto mikrograf ... 114
54 Fusarium verticillioies. Koloni dan foto mikrograf ... 115
55 Lasiodiplodia sp. Koloni dan foto mikrograf ... 115
56 Penicillium citrinum. Koloni dan foto mikrograf ... 117
57 Penicillium oxalicum. Koloni dan foto mikrograf ... 118
58 Wallemia sebi. Koloni dan foto mikrograf ... 118
59 Jaringan embrio biji jarak pagar ... 120
60 Koloni cendawan yang berada pada jaringan embrio biji jarak pagar... 120
61 Peta stabilitas dan ambang hidratasi ... 125
DAFTAR LAMPIRAN
9 Analisis sidik ragam pengaruh lama penyimpanan biji jarak pagardalam kemasan plastik terhadap kadar air ... 141 10 Analisis sidik ragam pengaruh lama penyimpanan terhadap
populasi total cendawan ... 142 11 Analisis sidik ragam pengaruh lama penyimpanan terhadap
kandungan lemak biji jarak pagar ... 142 12 Analisis sidik ragam pengaruh lama penyimpanan terhadap
kandungan asam lemak bebas biji jarak pagar ... 142 13 Analisis sidik ragam pengaruh lama penyimpanan terhadap
aktivitas lipase biji jarak pagar ... 142 14 Analisis sidik ragam pengaruh lama penyimpanan terhadap
daya berkecambah biji jarak pagar ... 143 15 Analisis sidik ragam pengaruh lama penyimpanan terhadap
daya tumbuh biji jarak pagar ... 143 16 Gambar kromatogram hasil analisis komponen asam lemak biji jarak
pagar pada aw 0.64 pada awal penyimpanan ... 143
17 Gambar kromatogram hasil analisis komponen asam lemak biji jarak
pagar pada aw 0.93 pada awal penyimpanan ... 144
18 Gambar kromatogram hasil analisis komponen asam lemak standar 144 19 Gambar kromatogram hasil analisis komponen asam lemak biji jarak
20 Gambar kromatogram hasil analisis komponen asam lemak biji jarak
pagar pada aw 0.93 setelah 20 minggu penyimpanan ... 145
21 Prosedur pembuatan preparat jaringan embrio biji J. curcas L.
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Kota Manado Provinsi Sulawesi Utara pada tanggal 6 Februari 1969, dari ibu Juliana Lina Tondatuon dan ayah Anthon Welly Worang. Penulis anak pertama dari empat bersaudara. Pada tanggal 27 Agustus 1998 menikah dengan Sonne Denny Wenses Engka, S.Pd, saat ini telah dikaruniai tiga orang anak yaitu Kezia Caroline Worang Endoh Engka (Kezia, 8 tahun), Anthonius Edward Worang Endoh Engka (Nio, 7 tahun) dan Daniel John Worang Endoh Engka (Niel, 4 tahun).
Sarjana Biologi IKIP Negeri Manado diselesaikan pada tahun 1992. Pada tahun 2001 penulis menyelesaikan S2 untuk Program Studi Biologi-Mikrobiologi di Program Pascasarjana Universitas Gadjah Mada Yogyakarta. Penulis pada tahun 2003 mendapat kesempatan untuk mengikuti program S3 pada Program Studi Biologi-Mikrobiologi di Sekolah Pascasarjana Institut Pertanian Bogor. Beasiswa pendidikan Pascasarjana diperoleh dari Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi Republik Indonesia tahun 2005.
Penulis bekerja sebagai dosen Jurusan Biologi FMIPA Universitas Negeri Manado di Tondano sejak tahun 1994 sampai sekarang.
Sebuah artikel berjudul The Quality of Physic Nut (Jatropha curcas L.) Seeds Packed in Plastic Material During Storage sudah diterbitkan bulan Juni 2008 pada Jurnal BIOTROPIA. Artikel lain sedang disusun untuk dipublikasikan. Karya ilmiah tersebut merupakan bagian dari program S3 penulis.
1
1
PENDAHULUAN
LATAR BELAKANG
Indonesia merupakan salah satu negara yang tingkat konsumsi energi bahan bakar minyak tinggi. Salah satu masalah yang dihadapi oleh bangsa saat ini adalah pasokan energi dalam negeri mengalami kendala akibat produksi yang cenderung lebih rendah dibanding tingkat konsumsinya. Menurut data Automotive Diesel Oil, konsumsi bahan bakar minyak di Indonesia sejak tahun 1995 telah melebihi produksi dalam negeri. Diperkirakan dalam kurun waktu 10 - 15 tahun yang akan datang, cadangan minyak Indonesia akan habis. Perkiraan ini terbukti dengan seringnya terjadi kelangkaan energi atau BBM di beberapa daerah di Indonesia (Hambali 2006; Krisnamurthi 2007). Konsumsi BBM Indonesia mencapai 60 milyar liter/tahun, diantaranya 22 milyar untuk konsumsi solar, 12 milyar minyak tanah, 20 milyar premium, dan 6 milyar untuk bahan bakar lainnya (Hamdi 2005). Berdasarkan energi mix nasional tahun 2003 terjadi ketimpangan penggunaan energi, yaitu untuk energi minyak bumi sebesar 54.4%; gas bumi 26.5%; batu bara 14.1%; tenaga air 3.4%; panas bumi 1.4%, dan energi lainnya 0.2% (Prastowo 2006) sehingga perlu mencari sumber energi alternatif pengganti.
Ketika harga BBM terus meningkat dan subsidi pemerintah dicabut, bahan bakar alternatif merupakan salah satu pilihan untuk dikembangkan. Jarak pagar (Jatropha curcas L.), tanaman yang banyak dibicarakan orang akhir-akhir ini merupakan salah satu bahan baku yang prospektif untuk dimanfaatkan sebagai bahan bakar nabati. Buah jarak pagar dipanen untuk dua tujuan, yaitu sebagai benih atau untuk produksi minyak. Adikadarsih dan Hartono (2007) mengemukakan bahwa penggunaan biji jarak pagar untuk benih harus berasal dari buah berwarna kuning hingga kuning kehitaman karena memiliki daya berkecambah dan daya tumbuh yang tinggi yaitu masing-masing 89% dan 81%. Menurut Wanita dan Hartono (2007) buah berwarna kuning menghasilkan biji dengan kadar minyak tertinggi yaitu 29.4%.
2
(biodiesel). Biodiesel didefinisikan sebagai bahan bakar mesin diesel yang berasal dari sumber lipid atau minyak nabati terbarukan. Minyaknya memenuhi syarat ideal sebagai sumber energi yang potensial dan prospektif serta ramah lingkungan (Soerawidjaja 2001; Hambali et al. 2006 ; Warsiki et al. 2007).
Minyak dari tanaman jarak pagar dapat digunakan sebagai bahan bakar pengganti solar dan minyak tanah, dengan cara langsung digunakan ataupun dicampur. Teknologinya sederhana dengan harga murah, dan saat ini telah dikembangkan kompor dengan bahan bakar biji jarak pagar kering. Bahan bakar dari minyak jarak pagar memiliki beberapa kelebihan dibandingkan solar (minyak bumi), karena menghasilkan pembakaran lebih sempurna pada mesin, sehingga emisi gas buangannya relatif lebih kecil dari pada solar serta ramah lingkungan (Hariyadi 2006). Sifat fisik dan kimia minyak jarak yang hampir serupa dengan diesel minyak bumi, menyebabkan bahan bakar ini dapat digunakan sebagai bahan bakar untuk mesin otomotif (Hambali et al. 2006).
Biji maupun minyak jarak pagar diketahui mengandung asam lemak tak jenuh cukup tinggi. Oleh karena itu sangat dimungkinkan terjadi peningkatan kandungan asam lemak bebas baik dalam biji maupun minyak itu sendiri. Peningkatan asam lemak bebas pada biji dan minyak jarak pagar akibat serangan cendawan dapat merusak mesin (Sudradjat et al. 2007). Selain itu nilai asam lemak bebas yang tinggi akan meningkatkan biaya netralisasi jika lemak (minyak) biji jarak akan diproses menjadi biodiesel (Warsiki et al. 2007). Asam lemak bebas ini akan memblokir reaksi pembentukan metil ester (biodiesel), yaitu metanol yang seharusnya bereaksi dengan trigliserida menjadi terhalang oleh reaksi pembentukan sabun. Hal ini akan menyebabkan konsumsi metanol menjadi tinggi sebesar 40% (lebih mahal) dan rendemen biodiesel menurun sebesar 30% (Sudradjat et al. 2007).
Salah satu cara untuk memperkecil atau menghambat laju kenaikan asam lemak bebas pada biji dan minyak jarak pagar adalah mengemas dan menyimpannya pada kondisi yang sesuai. Menurut Harrington dan Douglas (1970) aktivitas air atau kelembaban relatif dan suhu ruangan tempat penyimpanan merupakan faktor fisik yang terpenting, karena keduanya
3
hidrolisis in situ pada biji dapat dikendalikan. Demikian juga dengan serangan cendawan pada biji jarak pagar dapat dikendalikan dengan cara mempertahankan kadar air biji.
Untuk mendapatkan biji atau benih jarak yang bermutu harus memperhatikan tingkat kemasakan buah, kadar air biji yang aman disimpan, wadah dan kondisi tempat penyimpanan biji yang mendukung/layak, lama penyimpanan, serta daya berkecambah dan daya tumbuh biji yang baik. Dengan demikian dibutuhkan penanganan pascapanen biji yang baik. Sebaliknya jika penanganan pascapanen biji kurang baik maka akan menyebabkan biji dapat terserang cendawan sehingga mutu biji menurun.
Tujuan penyimpanan biji-bijian antara lain untuk mempertahankan mutu biji-bijian tetap tinggi dalam waktu yang lama. Penyimpanan dipengaruhi oleh karakteristik hidratasi yang meliputi aktivitas air (aw), kadar air, dan kelembaban
relatif ruang tempat penyimpanan biji. Secara umum sifat-sifat hidratasi ini digambarkan dengan kurva sorpsi isotermik, yaitu kurva yang menunjukkan hubungan antara kadar air bahan dengan aktivitas air atau kelembaban relatif kesetimbangan ruang tempat penyimpanan bahan, pada suhu tertentu (Brooker et al. 1974). Sorpsi isotermik tersebut tidak hanya dapat menunjukkan pada tingkat kadar air berapa dapat dicapai tingkat aktivitas air yang dibutuhkan untuk penyimpanan, tetapi juga menunjukkan terjadinya perubahan-perubahan penting pada kandungan air dalam biji. Berkaitan dengan penanganan pascapanen, pengetahuan akan kurva ini sangat penting untuk penyimpanan produk pertanian, terutama pada penyimpanan jangka panjang yang menggunakan bangunan penyimpanan (gudang atau pun silo). Untuk mengetahui kondisi penyimpanan yang baik dan memprediksi potensi kerusakan biji jarak pagar selama penyimpanan, maka dibutuhkan pengetahuan tentang karakteristik hidratasi biji jarak pagar.
4
mengakibatkan pemanasan biji-bijian pada waktu disimpan (hot spot), dan dapat dihasilkannya mikotoksin oleh cendawan yang berpengaruh terhadap kesehatan hewan dan manusia (Sauer et al. 1992).
Informasi dasar mengenai pengaruh karakteristik hidratasi biji jarak pagar terhadap spesies dan tingkat serangan cendawan selama penyimpanan belum diketahui. Demikian halnya pengaruh hidratasi terhadap pelepasan asam lemak bebas, daya berkecambah serta daya tumbuh biji jarak pagar sebagai akibat perkembangan cendawan belum pernah dipublikasikan. Oleh karena itu penelitian ini penting untuk dilakukan.
TUJUAN PENELITIAN
Tujuan umum penelitian ini adalah untuk mengkaji hubungan antara konsep sorpsi air (hubungan kadar air dan aktivitas air) maupun lama penyimpanan (baik pada aktivitas air berbeda maupun pada kondisi gudang) terhadap perubahan mutu biji jarak pagar, baik untuk benih maupun untuk produksi minyak.
Tujuan khusus penelitian ini yaitu untuk :
1. Menentukan karakteristik hidratasi dalam bentuk kurva sorpsi isotermik biji jarak pagar.
2. Mengidentifikasi spesies dan menentukan populasi cendawan yang menyerang biji jarak pagar pada berbagai tingkat hidratasi.
3. Mengkaji pengaruh aktivitas air dan lama penyimpanan terhadap serangan cendawan, kandungan lemak, asam lemak dan asam lemak bebas, serta daya berkecambah dan daya tumbuh biji jarak pagar.
4. Meneliti aktivitas enzim lipase yang dikandung dalam biji jarak pagar terhadap reaksi hidrolisis lemak
5. Mendeteksi aktivitas enzim lipase dari cendawan yang menyerang biji jarak pagar.
5
MANFAAT PENELITIAN
Hasil penelitian ini dapat memberikan kontribusi dalam pengembangan ilmu pengetahuan khususnya dalam hal penjelasan mengenai fenomena suksesi cendawan berdasarkan tingkat hidratasi pada penyimpanan biji jarak pagar. Dalam hal pengembangan teknologi proses, informasi yang diperoleh mengenai serangan cendawan dapat digunakan untuk memperbaiki tata cara penanganan pascapanen dan proses pengolahan biji jarak pagar.
HIPOTESIS
1. Peningkatan hidratasi dalam penyimpanan biji jarak pagar menimbulkan kerusakan biologis yang dicirikan dengan adanya peningkatan serangan cendawan, aktivitas lipase (peningkatan asam lemak bebas) dan penurunan mutu biji (benih).
6
RUANG LINGKUP PENELITIAN
Perkebunan jarak pagar
Pemanenan buah berwarna kuning-kecoklatan
Pengupasan kulit buah
Pengeringan biji dengan cara dikering-anginkan di tempat teduh (kadar air ±8%)
7
7
2 TINJAUAN PUSTAKA
BOTANI JARAK PAGAR (Jatropha curcas L)
Tanaman jarak pagar yang berasal dari Meksiko, Amerika Tengah, termasuk famili Euphorbiaceae, berupa perdu dengan tinggi 1 - 7 m, bercabang tidak teratur, batangnya berkayu berbentuk silindris, dan bila terluka mengeluarkan getah. Daun tanaman jarak tunggal berlekuk dan bersudut tiga atau lima. Panjang daun berkisar antara 5 - 15 cm dengan tulang daun menjari. Buah tanaman jarak berupa buah kotak berbentuk bulat telur dengan diameter 2 - 4 cm. Buah jarak terbagi menjadi tiga ruang, masing-masing ruang berisi satu biji. Biji berbentuk bulat lonjong dan berwarna coklat kehitaman. Panjang biji 2 cm dengan ketebalan sekitar 1 cm. Biji mengandung minyak dengan kandungan sekitar 30 - 50% (Heller 1996). Morfologi tanaman jarak pagar disajikan pada Gambar 2.
Jarak pagar tumbuh di dataran rendah sampai ketinggian sekitar 1000 m dpl. Curah hujan berkisar antara 300 - 2380 mm/tahun. Suhu yang sesuai untuk pertumbuhan tanaman jarak adalah 20 - 26 oC. Tanaman jarak memiliki sistem perakaran yang mampu menahan air sehingga tahan terhadap kekeringan. Tanaman ini dapat tumbuh di atas tanah berpasir, tanah berbatu, tanah lempung, atau tanah liat. Tanaman ini juga dapat beradaptasi pada tanah yang kurang subur, memiliki drainase baik, tidak tergenang, dan pH tanah 5.0 – 6.5 (Hariyadi 2006).
8
Gambar 2 Morfologi tanaman jarak pagar (Jatropha curcas L.) (Heller 1996). a = tandan bunga f = penampang melintang buah
b = batang g = buah
c = daun h = penampang membujur buah d = bunga betina i = biji
9
Bagian tanaman yang paling tinggi manfaatnya adalah buah. Daging buahnya dapat dimanfaatkan untuk pupuk hijau dan produksi biogas, sementara bijinya untuk pakan ternak setelah dilakukan detoksifikasi. Selain itu bagian-bagian tubuh tanaman jarak pagar juga dapat digunakan untuk bahan insektisida. Biji, daging buah, dan cangkang dapat digunakan sebagai bahan bakar. Bahkan sewaktu zaman penjajahan Jepang minyaknya sudah diolah untuk bahan bakar pesawat terbang (Prihandana & Hendroko 2006).
Dalam pertumbuhannya, tanaman ini memiliki waktu berbunga dan berbuah yang berbeda. Pada satu tandan biasanya terdapat sekitar 10 – 20 buah yang memiliki tingkat kemasakan berbeda, yaitu hijau, hijau kekuningan, kuning, kuning kehitaman, dan hitam sampai mengering. Bila dipelihara dengan baik, tanaman jarak pagar dapat hidup lebih dari 20 tahun. Produktivitas tanaman jarak berkisar antara 2 – 4 kg biji/pohon/tahun. Produksi akan stabil setelah tanaman berumur lebih dari 5 tahun. Dengan tingkat populasi tanaman 2 500 pohon/ha maka tingkat produktivitas antara 5 – 10 ton biji/ha. Bila rendemen minyak sebesar 30% maka setiap ha lahan dapat diperoleh 1.5 – 3 ton minyak/ha/tahun (Hambali 2006).
Tanaman jarak pagar dipanen untuk dua tujuan, yaitu sebagai benih atau untuk produksi minyaknya (Adikadarsih & Hartono 2007). Biji jarak yang akan digunakan sebagai benih ataupun untuk diambil minyaknya sering kali harus melalui penyimpanan. Apabila selama penyimpanan biji tidak cukup kering, atau kondisi tempat penyimpanan biji tidak baik, maka biji mudah diserang cendawan dan cepat rusak. Biji jarak pagar yang akan digunakan sebagai benih, memiliki spesifikasi persyaratan mutu seperti yang tercantum pada Tabel 1.
Tabel 1 Spesifikasi persyaratan mutu biji (benih) jarak pagar di laboratorium
No. Jenis pemeriksaan Persyaratan
1. Kemurnian fisik 99 %
2. Daya berkecambah > 80 %
3. Kadar air 7-9 %
4. Kesehatan benih Bebas hama dan penyakit
10
KOMPOSISI KIMIA BIJI DAN MINYAK JARAK PAGAR
Gubitz et al. (1999) mengemukakan komposisi kimia biji jarak pagar seperti disajikan pada Tabel 2.
Tabel 2 Komposisi kimia biji jarak pagar
No. Komposisi kimia Kandungan (%)
1 Kadar air 6.20
2. Protein 10.00
3. Lemak 38.00
4. Karbohidrat 17.00
5. Serat kasar 15.50
6. Abu 5.30
Sumber : Gubitz et al. (1999)
Minyak biji jarak pagar berwarna kekuningan dan dapat diekstrak dengan cara mekanik ataupun ekstraksi dengan pelarut seperti heksana. Sebanyak 35 - 40% minyak dapat diekstrak dari biji (keseluruhan), dan 50 - 60% berada dalam daging biji (kernel). Minyak jarak pagar mengandung 21% asam lemak jenuh dan 79% asam lemak tidak jenuh (Gubitz et al. 1999). Minyak jarak pagar sangat prospektif untuk dimanfaatkan sebagai bahan baku biodiesel dan memiliki komposisi trigliserida yang mengandung asam oleat dan linoleat (Hambali et al. 2006). Kandungan asam lemak pada minyak jarak pagar disajikan pada Tabel 3, sedangkan sifat fisik minyak jarak pagar disajikan pada Tabel 4.
Tabel 3 Komposisi asam lemak minyak jarak pagar
Jenis asam lemak Sifat dan komponen Komposisi (%)
Asam palmitat Jenuh, C 16:0 12 – 17
Asam stearat Jenuh, C 18:0 5 – 10
Asam oleat Tidak jenuh, C 18:1 35 – 64
Asam linoleat Tidak jenuh, C 18:2 19 – 42
Asam linolenat Tidak jenuh, C 18:3 2 – 4
11
Tabel 4 Sifat fisik minyak jarak pagar
Sifat fisik Satuan Nilai
Titik pembakaran oC 236
Densitas pada 15 oC g/cm3 0.9177
Viskositas pada 30 oC nm2/s 49.15
Sisa karbon %(m/m) 0.34
Kandungan abu sulfat %(m/m) 0.007
Titik tuang oC -2.5
Kadar air ppm 935
Kadar sulfur ppm < 1
Bilangan asam Mg KOH/g 4.75
Bilangan iod - 96.5
Sumber : Gubitz et al. ( 1999)
Sudradjat (2006) mengemukakan bahwa minyak jarak memiliki tingkat keasaman atau bilangan asam yang tinggi. Bila biodiesel jarak pagar dengan kondisi bilangan asam tinggi diaplikasikan ke mesin kendaraan dapat merusak mesin. Dengan cara penyimpanan yang keliru, bilangan asam minyak jarak pagar akan terus meningkat menjadi sekitar 80 - 100, bahkan pernah mencapai 150. Kandungan asam lemak bebas minyak jarak pagar berkisar antara 10 - 20%. Asam lemak bebas ini akan memblokir reaksi pembentukan metil ester (biodiesel), yaitu metanol yang seharusnya bereaksi dengan trigliserida menjadi terhalang oleh reaksi pembentukan sabun.
12
Apabila cara penanganan dan teknologi keliru maka kadar keasaman minyak akan terus meningkat selama kegiatan pascapanen sampai penyimpanan di gudang. Pengemasan biji menggunakan karung plastik polipropilena dan diletakkan bersentuhan dengan lantai gudang dapat menyebabkan peningkatan keasaman secara berarti, biji bercendawan, dan kehampaan minyak. Demikian pula penyimpanan biji menggunakan kardus dari karton, meskipun tidak kontak dengan lantai, tetapi dalam keadaan terbuka dapat menyebabkan peningkatan keasaman minyak. Penyimpanan yang cukup aman adalah menggunakan kantong plastik polietilena yang ditutup rapat dan tidak kontak dengan lantai (Sudradjat 2006).
ASPEK HIDRATASI
Karakteristik hidratasi bahan hasil pertanian dapat diartikan sebagai karakteristik fisik yang meliputi interaksi antara bahan dengan molekul air yang terkandung di dalamnya dan molekul air di udara sekitarnya. Peranan air di dalam bahan biasanya dinyatakan sebagai kadar air dan aktivitas air. Kadar air adalah persentase kandungan air suatu bahan, yang dapat dinyatakan berdasarkan berat basah (wet basis) atau berdasarkan berat kering (dry basis). Aktivitas air atau water activity (aw) merupakan faktor yang sangat penting dalam penyimpanan
bahan (Anonim 2005), dan didefinisikan sebagai jumlah air bebas dalam bahan pangan yang dapat digunakan oleh mikrob (cendawan) untuk pertumbuhannya. Peranan air di udara dinyatakan dalam kelembaban relatif (RH), dan kelembaban mutlak (H).
Dalam bahan pangan, air terutama berperan sebagai pelarut yang digunakan selama proses metabolisme. Tingkat mobilitas dan peranan air bagi proses kehidupan biasanya dinyatakan dengan besaran aktivitas air (aw), yaitu
perbandingan tekanan parsial uap air dalam bahan dengan tekanan uap air jenuh. Selain itu, aktivitas air dapat pula dinyatakan sebagai kelembaban relatif kesetimbangan dibagi 100. Semakin tinggi nilai aw suatu bahan maka semakin
13
Aktivitas air menggambarkan sifat dari bahan itu sendiri sedangkan kelembaban relatif menyatakan sifat lingkungan atmosfir yang berada dalam keadaan setimbang dengan bahan tersebut. Bertambah atau berkurangnya kandungan air ke suatu bahan pada suatu keadaan lingkungan ditentukan oleh kelembaban relatif kesetimbangan.
Kesetimbangan kadar air suatu bahan didefinisikan sebagai tingkat kadar air bahan tersebut setelah berada pada suatu keadaan lingkungan tertentu untuk jangka waktu tertentu. Kesetimbangan kadar air tergantung pada kelembaban dan suhu lingkungan, jenis dan kematangan biji-bijian. Tiap jenis biji-bijian memiliki karakteristik tekanan uap air pada suhu dan kadar air tertentu dan karakteristik ini menentukan apakah bahan tersebut akan melakukan proses penyerapan atau penguapan. Bila tekanan uap air dari air yang terdapat dalam bahan sama dengan tekanan uap air udara sekeliling maka dicapai kadar air kesetimbangan. Dengan demikian kadar air kesetimbangan adalah kadar air yang dicapai oleh bahan setelah tekanan uap airnya seimbang dengan udara sekelilingnya.
Sorpsi isotermik menyatakan hubungan antara kadar air kesetimbangan suatu bahan dengan kelembaban relatif udara lingkungan dimana bahan tersebut berada. Masalah sorpsi isotermik pada bahan pertanian pada dasarnya menyangkut penyerapan atau penguapan air dari bahan yang bersangkutan. Penyerapan air dari udara ke dalam bahan yang kering adalah adsorpsi, sedangkan proses penguapan air dari bahan yang basah ke udara sekelilingya disebut desorpsi. Istilah umum yang meliputi penguapan dan penyerapan disebut sorpsi.
14
Aktivitas air merupakan faktor yang sangat penting dalam penyimpanan bahan (Anonim 2005). Istilah aktivitas air digunakan untuk menjabarkan air yang tidak terikat atau bebas dalam suatu sistem yang dapat menunjang reaksi biologis dan kimiawi. Air yang terkandung dalam bahan pangan, apabila terikat kuat dengan komponen bukan air lebih sukar digunakan baik untuk aktivitas mikrobiologis maupun aktivitas kimiawi (Syarief & Halid 1993). Besarnya aw
bahan berbeda-beda menurut sifat relatifnya terhadap air murni; dan hal ini sangat dipengaruhi oleh sifat produk serta kondisi lingkungannya. Kandungan air bahan yang ditempatkan di udara terbuka akan berubah sampai mencapai kondisi setimbang dengan kelembaban relatif udara di sekitarnya. Kondisi setimbang tercapai apabila kadar air bahan sudah menjadi konstan.
Pada keadaan setimbang (ekuilibrium) maka aw bahan akan sama dengan
kelembaban relatif udara di sekelilingnya (ERH = equilibrium relative humidity) dibagi 100 :
aw = ERH/100
Prinsip tersebut digunakan untuk mengendalikan aw bahan dengan cara
mengendalikan RH udara. Cara yang paling sederhana untuk mengatur kelembaban udara adalah dengan menggunakan berbagai larutan garam jenuh dalam tempat penyimpanan tertutup (misalnya eksikator). Kemudian sampel yang akan diduga aw-nya ditimbang dan dimasukkan ke dalam eksikator, selanjutnya
dibiarkan beberapa lama hingga tercapai berat konstan pada suhu tertentu.
Salah satu sifat penting dari suatu larutan adalah tekanan partial uap air dari suatu komponen volatil yang terbentuk dari larutan. Dalam suatu larutan, tekanan uap air menunjukkan suatu ukuran adanya kecenderungan suatu bahan meninggalkan larutan dalam bentuk uap air. Bila bahan non volatil (garam) ditambahkan pada bahan volatil (air) maka tekanan uap air akan berkurang sebanding dengan konsentrasi molekul air tersebut (Purwadaria et al. 1982).
15
Tabel 5 Aktivitas air beberapa larutan garam jenuh pada suhu 30 oC
Pada umumnya kurva sorpsi isotermik berbentuk sigmoid (menyerupai huruf S) dan khas bagi setiap bahan pangan. Pada kenyataannya grafik penyerapan uap air dari udara oleh bahan pangan (kurva adsorpsi) dan grafik pelepasan uap air oleh bahan pangan ke udara (kurva desorpsi) tidak berimpit. Keadaan ini disebut fenomena histerisis (Gambar 3).
a
w16
CENDAWAN PATOGEN BENIH DAN CENDAWAN PASCAPANEN
Cendawan adalah mikrob yang pada umumnya terdiri atas banyak sel yang bergabung menjadi satu (multiseluler). Hal ini merupakan salah satu ciri pembeda dengan bakteri karena bakteri adalah uniseluler. Di bawah mikroskop dapat dilihat bahwa cendawan terdiri dari filamen yang disebut hifa. Kumpulan hifa disebut miselium yang dapat dilihat dengan mata telanjang, menyerupai kapas atau benang-benang wol dengan berbagai warna (Alexopoulus et al. 1996).
Pada biji dapat ditemukan berbagai jenis cendawan, dan mungkin sebagian dari cendawan tersebut bersifat patogen bagi tanaman (Neergaard 1979). Cendawan ada yang menempel pada permukaan testa dan disebut cendawan eksternal, atau terdapat di dalam jaringan biji dan disebut cendawan internal biji. Menurut Halloin (1986) ada dua mekanisme yang menyebabkan kerusakan biji akibat cendawan yang terbawa oleh biji, yaitu dengan menghasilkan enzim eksoseluler dan toksin. Enzim eksoseluler yang pada umumnya diproduksi oleh cendawan ialah enzim selulase, pektinase, amilase, protease, dan nuklease.
Berdasarkan pada ekologinya, cendawan yang menyerang biji diklasifikasikan kedalam cendawan lapangan dan cendawan pascapanen. Cendawan lapangan dan cendawan pascapanen menghasilkan enzim eksoseluler untuk menguraikan bahan-bahan cadangan biji (protein, lemak dan karbohidrat) menjadi bahan-bahan yang dapat digunakan oleh cendawan. Aktivitas tersebut dapat menyebabkan kualitas biji menurun. Selain itu, cendawan juga dapat menghasilkan senyawa-senyawa toksik dalam biji seperti aflatoksin pada biji jagung dan kacang tanah. Beberapa senyawa toksik dapat meningkatkan konsentrasi kebocoran sel, sehingga menyebabkan kemunduran biji ( Halloin 1986; Sauer 1988; Christensen 1991).
17
F. verticillioides) pada tanaman sorgum yang dilakukan saat awal perkembangan biji sorgum, serangan cendawan terlihat lebih dalam dari pada bila inokulasi dilakukan pada fase perkembangan biji yang lebih tua. Biji sorgum akan masak lebih awal dan ukurannya lebih kecil dari pada biji yang normal (Castor & Frederiksen 1981).
Kulit biji secara fisik atau kimiawi merupakan pertahanan yang utama bagi biji untuk mencegah penetrasi cendawan ke dalam jaringan biji yang lebih dalam dari kulit biji. Kulit biji yang keras dan tidak dapat ditembus oleh air adalah pertahanan fisik bagi penetrasi cendawan ke dalam biji. Kemampuan kulit biji untuk menahan ekskresi kebocoran hasil metabolisme biji ke dalam tanah akan mengurangi kemungkinan pertumbuhan cendawan di sekitar biji (Halloin 1986).
Retakan pada biji yang terjadi secara mekanis, memberikan peluang bagi serangan cendawan ke dalam biji (Styer & Cantliffe 1984). Kerugian yang ditimbulkan oleh cendawan yang terbawa biji yaitu menurunkan viabilitas dan mempercepat laju kemunduran biji. Keberadaan biji yang telah terserang cendawan merupakan inokulum bagi tanaman-tanaman sehat lainnya di dalam lahan atau antar lahan (McDonald & Nelson 1986; Christensen 1991).
Serangan cendawan pada biji-bijian dapat menyebabkan penurunan daya berkecambah, perubahan warna, bau apak, pemanasan pada biji-bijian, pembusukan, perubahan komposisi kimia, penguraian lemak sehingga meningkatkan kandungan asam lemak bebas dan penurunan kandungan nutrisi (Sauer et al. 1992). Selain itu spesies cendawan tertentu dapat memproduksi mikotoksin yang berbahaya bagi kesehatan manusia dan hewan (Ominski et al. 1994).
Pertumbuhan cendawan dipengaruhi oleh beberapa faktor lingkungan tempat cendawan tumbuh. Ominski et al. (1994) mengemukakan bahwa beberapa faktor lingkungan tersebut adalah aktivitas air (aw) dan kadar air, suhu, substrat,
O2 dan CO2, interaksi mikrob, kerusakan mekanis, infestasi serangga, jumlah
spora dan lama penyimpanan. Jumlah air bebas yang dibutuhkan oleh cendawan untuk pertumbuhannya ditetapkan oleh aktivitas air (aw). Semua cendawan
mempunyai aw minimum, optimum dan maksimum untuk pertumbuhannya.
Aktivitas air 0.70 merupakan aw minimum pembentukan koloni semua spesies
18
Umumnya dalam hal penyimpanan biji-bijian yang memenuhi persyaratan normal (kadar air 14%, tetapi tidak semua komoditas), evolusi cendawan yang mungkin terjadi adalah sebagai berikut : Mula-mula akan terjadi pertumbuhan yang sangat lambat dari Apergillus glaucus (sekarang disebut Eurotium spp.), kemungkinan diikuti oleh A. restrictus yaitu spesies cendawan yang bersifat xerotoleran dibandingkan dengan cendawan penyimpanan lainnya. Perkembangan cendawan akan menyebabkan peningkatan aw dan suhu secara lokal dalam
penyimpanan biji-bijian. Ketika aw meningkat, spesies cendawan yang
memerlukan aw lebih tinggi akan berkembang dengan cepat. Cendawan tersebut
yaitu A. candidus, A. ochraceus, A. flavus, Penicillium. Keadaan ini akan mempergawat dan mempercepat perubahan atau kerusakan biji-bijian. Sedangkan cendawan serotoleran akan kembali ke fase laten atau tahap istirahat (dalam kurva pertumbuhan) (Syarief 1983).
Aspergillus restrictus dapat menurunkan daya berkecambah dan menyebabkan perubahan warna pada biji, cendawan ini mencemari gandum dan jagung (blue-eye) pada penyimpanan dengan kadar air 14.0 - 14.5% selama beberapa bulan. Demikian halnya Eurotium spp., cendawan ini dapat menyebabkan hal yang sama seperti A. restrictus, akan tetapi pada kadar air lebih tinggi (14.5 - 15.0%). Aspergillus candidus dapat tumbuh dengan cepat dalam penyimpanan beberapa hari, hal ini sangat membahayakan bagi daya berkecambah dan dapat mengubah warna biji. Di samping itu, bila biji-bijian terserang oleh A. candidus dapat meningkatkan suhu penyimpanan hingga di atas 55 oC. Selain A. candidus, A. flavus juga dikenal sebagai penyebab utama kenaikan suhu. Penicillium islandicum, dikenal sebagai cendawan padi atau beras, karena dapat menyebabkan warna kuning pada butiran beras. Cendawan ini memproduksi islanditoksin (racun beras kuning). Sedangkan A. flavus dan A. parasiticus sudah lama dikenal sebagai penghasil aflatoksin (Christensen & Sauer 1982; Syarief 1983).
Pengertian tingkat kadar air yang aman untuk penyimpanan tidak selalu berada pada kadar air yang setara dengan aw 0.62 (ambang batas minimum
pertumbuhan cendawan). Untuk penyimpanan beras misalnya, nilai aw 0.62
19
dimana kadar air tersebut setimbang dengan keadaan lingkungan (suhu dan kelembaban relatif). Beberapa nilai aw yang optimum untuk perkembangan
cendawan selama penyimpanan disajikan pada Tabel 6.
Tabel 6 Aktivitas air dan kadar air kesetimbangan untuk perkembangan cendawan pada penyimpanan biji-bijian
Kadar air (% b.b) Spesies cendawan aw Beras,
jagung,
0.65-0.70 13.0-14.0 14.0-14.5 12.0-12.5 8.5-9.0
A. restrictus 0.70-0.75 14.0-14.5 14.5-15.0 12.5-13.0 9.0-9.5
Eurotium spp.
Sumber : Christensen & Sauer (1982); Syarief (1983)
Pada umumnya biji-bijian dapat disimpan pada periode yang lama apabila kondisi penyimpanan sejuk dan kering. Walaupun demikian, peluang cendawan untuk merusak lebih besar pada penyimpanan dalam jangka lama dibandingkan dengan jangka pendek. Hal tersebut disebabkan oleh peningkatan suhu dan kelembaban di dalam penyimpanan sebagai aktivitas metabolisme biji-bijian, serangga dan cendawan (Ominski et al. 1994).
Berdasarkan nilai aktivitas air minimal, maka cendawan yang menyerang biji-bijian di penyimpanan atau cendawan pascapanen, dapat digolongkan menjadi tiga golongan yaitu cendawan higrofilik yaitu cendawan yang untuk pertumbuhan atau perkecambahan spora memerlukan aktivitas air yang tinggi (aw diatas 0.9); cendawan mesoxerofilik yaitu cendawan yang untuk
pertumbuhan atau perkecambahan spora terjadi pada aw 0.8 - 0.9; dan cendawan
xerofilik yaitu cendawan yang untuk pertumbuhan atau perkecambahan spora terjadi pada aw yang lebih rendah dari 0.8 (Syarief & Halid 1993). Kisaran
kebutuhan nilai aw minimal bagi pertumbuhan cendawan dalam penyimpanan
20
Tabel 7 Nilai aktivitas air minimal untuk pertumbuhan cendawan
21
Menurut Hocking (2003) Aspergillus penicillioides merupakan salah satu spesies yang dapat tumbuh pada aw rendah yaitu sekitar 0.66 – 0.67. Pada saat
terjadi peningkatan kadar air maka aktivitas air pun meningkat menjadi 0.68 – 0.70 sehingga memberikan kesempatan bagi Eurotium dan Wallemia mulai tumbuh dan berkembang. Selanjutnya berkembang Aspergillus candidus yang dapat tumbuh pada konsentrasi oksigen rendah. Jika aw mencapai 0.80 – 0.83
maka berbagai spesies cendawan toksigen mulai tumbuh termasuk di dalamnya Aspergillus flavus (aflatoksin), A. ochraceus (okratoksin), A. versicolor (sterigmatosistin) dan Penicillium sp. (Gambar 4).
Gambar 4 Skema pertumbuhan beberapa spesies cendawan pada berbagai nilai aw Aspergillus Eurotium dan A. candidus A. flavus dan spesies
penicillioides Wallemia cendawan lain yang toksigen
(Hocking 2003).
ISOLASI, PENGHITUNGAN DAN IDENTIFIKASI CENDAWAN
22
Untuk identifikasi cendawan lapangan digunakan media Potato Dextrose Agar (PDA) dan Czapek Yeast Extract Agar (CYA), sedang untuk identifikasi cendawan pascapanen (terutama Aspergillus dan Penicillium) digunakan tiga media, yaitu CYA, Malt Extract Agar (MEA) dan 25% Glycerol Nitrate Agar (G25N). Untuk identifikasi cendawan pascapanen yang xerofilik seperti Eurotium dan Eupenicillium digunakan media Czapek Yeast Extract Agar yang mengandung 20% Sucrose (CY20S) (Pitt & Hocking 1997).
DG18 adalah media yang digunakan terutama untuk mengisolasi cendawan xerofilik, yaitu cendawan yang tumbuh dan berkembang pada substrat dengan kadar air rendah. Contoh cendawan xerofilik yaitu Eurotium, Eupenicillium, Aspergillus restrictus, A. penicillioides, Walemia sebi, dan lain-lain. Eurotium dan Eupenicillium masing-masing merupakan tingkat teleomorf Aspergillus dan Penicillium. Sebagian besar spesies dari Aspergillus dan Penicillium juga dapat tumbuh dengan baik pada media tersebut.
PENYIMPANAN BIJI-BIJIAN
Penyimpanan bijian bertujuan untuk mempertahankan mutu awal bijian selama mungkin. Proses penyimpanan tidak dapat meningkatkan mutu biji-bijian lebih tinggi dari mutu awal sebelum disimpan. Perubahan keadaan lingkungan selama penyimpanan dan kadar air kesetimbangan dari biji-bijian mempengaruhi mutu simpan. Kadar air yang dimiliki oleh bahan penting sekali dalam peramalan keadaan bahan tersebut selama penyimpanan terutama bahan pangan yang bersifat higroskopis (Purwadaria et al. 1982).
23
Berdasarkan tuntutan benih terhadap penyimpanan maka dibedakan dua tipe benih, yaitu tipe ortodoks dan tipe rekalsitran. Benih ortodoks yaitu benih yang menghendaki kondisi penyimpanan kering dan dingin atau dikenal dengan istilah Dry Cold Storage (DGS). Benih rekalsitran yaitu benih yang menghendaki kondisi penyimpanan lembab dan dingin. Biji jarak pagar termasuk dalam kelompok benih ortodoks, karena untuk dapat disimpan lama biji harus disimpan dalam kondisi kadar air rendah dan suhu ruang penyimpanan relatif rendah (Hong et al. 1996)
Faktor-faktor yang mempengaruhi daya berkecambah biji selama penyimpanan mencakup daya berkecambah dan vigor biji awal, kondisi kulit dan kadar air biji awal, kemasan biji, komposisi gas, suhu dan kelembaban ruang tempat penyimpanan, kerusakan mekanis pada waktu panen dan pengolahan, penyerapan nutrisi oleh hama dan jasad renik (mikrob), kemudian oleh panas dan susunan kandungan kimia dari biji (Copeland 1976; Sadjad 1980).
PERKECAMBAHAN BIJI
Biji atau benih mempunyai arti dan pengertian yang bermacam-macam tergantung dari bidang dan segi mana peninjauannya. Dalam bidang bercocok tanam (agronomi), benih adalah fase generatif dari siklus kehidupan tumbuhan yang dipakai untuk mempertahankan dan memperbanyak dirinya secara generatif. Dalam pengertian ilmu tumbuhan (botani) tepatnya secara embriologis, benih adalah biji yang berasal dari bakal biji. Bakal biji dalam pertumbuhannya setelah masak lalu menjadi biji, sedangkan integumennya menjadi kulit biji dan ovarium menjadi buah (Esau 1977; Desai 2004; Justice & Bass 2002). Jadi dapat dikatakan bahwa istilah benih mempunyai pengertian lebih bersifat agronomis, sedang biji lebih bersifat biologis. Buah dan biji jarak pagar disajikan pada Gambar 5.
24
Gambar 6 Pertanaman jarak pagar.
Sadjad (1994) menyatakan bahwa biji (benih) bukan obyek pascapanen karena benih merupakan komoditi pratanam, yang prosedur produksinya harus dipersiapkan sejak benih sumber yang ditanam harus jelas identitas genetiknya, sampai menghasilkan benih bermutu. Benih terbagi atas benih ortodoks dan benih rekalsitran. Jarak pagar termasuk benih ortodoks yang dapat dikeringkan hingga kadar airnya mencapai 5-7%. Walaupun demikian, jarak pagar sangat sensitif terhadap pengeringan langsung di bawah sinar matahari. Pengeringan biji jarak pagar dapat dilakukan dengan cara dikeringanginkan (Joker et al. 2003).
Daya berkecambah biji merupakan kemampuan biji untuk tumbuh normal pada keadaan biofisik lapang yang serba optimum. Parameter yang digunakan dapat berupa persentase kecambah normal berdasarkan penilaian terhadap struktur tumbuh embrio yang diamati secara langsung. Daya tumbuh biji adalah kemampuan biji untuk tumbuh normal pada keadaan lingkungan yang suboptimum (Sutopo 2004).
bahan-25
bahan yang telah diuraikan tadi di daerah meristematik untuk menghasilkan energi bagi kegiatan pembentukan komponen dan pembentukan sel-sel baru. Tahap kelima adalah pertumbuhan dari kecambah melalui proses pembelahan, pembesaran dan pembagian sel-sel pada titik-titik tumbuh. Sementara daun belum dapat berfungsi sebagai organ untuk fotosintesis maka pertumbuhan kecambah sangat bergantung pada persediaan makanan yang ada di dalam biji (Hartmann & Kester 1983; Agarwal & Sinclair 1997).
Perkecambahan biji dipengaruhi oleh dua faktor, yaitu faktor dalam dan faktor luar. Faktor dalam meliputi tingkat kemasakan biji, ukuran biji, dormansi dan penghambat perkecambahan, sedangkan faktor luar meliputi air, temperatur, oksigen, cahaya, dan media tanam. Biji yang dipanen sebelum tingkat kematangan fisiologisnya tercapai tidak mempunyai daya berkecambah tinggi (Harrington 1972; Bewley & Black 1986).
Air merupakan salah satu faktor penting bagi berlangsungnya proses perkecambahan biji. Biji tanaman mempunyai kemampuan berkecambah pada kisaran air tanah tersedia mulai dari kapasitas lapang sampai titik layu permanen. Kapasitas lapang air tanah adalah jumlah air maksimum yang tertinggal setelah air permukaan dikuras dan setelah air yang keluar dari tanah karena gaya berat habis. Sedangkan titik layu permanen adalah suatu keadaan dari kandungan air tanah yang menyebabkan terjadi kelayuan pada tanaman yang tidak dapat kembali lagi menjadi tanaman segar (kering).
123
7 PEMBAHASAN UMUM
Biji mencapai kualitas maksimum pada saat masak fisiologis. Dari waktu tersebut sampai ke proses penanaman hanya terjadi kemunduran. Laju kemunduran biji tergantung dari besarnya derajat penyimpangan terhadap keadaan optimum untuk mencapai kualitas maksimum. Selama penyimpanan biji akan mengalami penuaan dan kemunduran. Proses kemunduran biji tidak dapat dicegah, tetapi yang dapat dilakukan hanya dengan mengurangi kecepatannya, yaitu antara lain dengan metode penyimpanan yang layak (Sadjad 1994).
Penentuan sorpsi isotermik biji jarak pagar merupakan salah satu faktor penting dalam upaya untuk mempertahankan mutu biji selama penyimpanan. Sorpsi isotermik menunjukkan hubungan antara kadar air keseimbangan dan aktivitas air atau kelembaban relatif ruang tempat penyimpanan bahan, pada suhu tertentu. Sorpsi isotermik biji jarak pagar bentuknya sigmoid, dengan titik kritis ambang batas toleransi minimum pertumbuhan cendawan yaitu pada aw 0.62
(Syarief 1983) setara dengan kadar air 7%. Kadar air keseimbangan biji pada aw
0.06, 0.32, 0.44, 0.64, 0.75, 0.84 dan 0.93 masing-masing setara dengan kadar air 2.68, 5.45, 6.14, 7.61, 9.62, 12.56 dan 13.52%.
Kadar air biji jarak sebesar 5.45 - 7.61% berada pada daerah multilayer yaitu pada kisaran aw 0.25 - 0.70. Pada kondisi ini biji jarak pagar dapat bertahan
124
Sebagian besar lemak biji jarak pagar tersusun dari asam lemak tidak jenuh yaitu asam oleat dan linoleat yang mengandung satu atau lebih ikatan rangkap, peka terhadap proses otooksidasi. Menurut Copeland & McDonald (2001) biji yang berlemak tinggi mengalami penurunan daya berkecambah lebih cepat dibandingkan dengan biji berkarbohidrat tinggi. Peroksidasi lemak adalah penyebab awal kemunduran biji. Priestley (1986) mengemukakan bahwa selama penyimpanan peroksidasi dapat muncul, baik sebagai otooksidasi atau secara langsung oleh enzim lipoksigenase, suatu enzim yang banyak terdapat di dalam biji kering. Ada dua kemungkinan hal yang menyebabkan degradasi lemak yaitu terjadinya proses otooksidasi (nonenzimatik) dan aktivitas metabolisme oleh enzim lipolitik. Akan tetapi yang paling besar peranannya dalam penurunan kandungan lemak pada biji berlemak adalah proses otooksidasi. Hal tersebut menyebabkan umur simpan biji-biji berlemak menjadi pendek.
Kadar air biji jarak sebesar 9.62 - 13.52% berada pada daerah kondensasi kapiler yang menyatakan terjadinya kondensasi air pada pori-pori bahan, yaitu pada aw >0.70. Daerah ini mengandung air bebas yang cukup banyak, sehingga
sangat optimal bagi beberapa reaksi biokimia seperti aktivitas enzimatik, aktivitas mikrob seperti pertumbuhan cendawan, khamir dan bakteri, dan juga reaksi fisik.
Peranan faktor hidratasi biji-bijian dan lingkungannya sangat dominan dalam terjadinya perubahan (penyimpangan) mutu atau kerusakan biji. Labuza et al. (1972) dan Syarief (1983) menyajikan ambang batas tingkat hidratasi (aw)
125
Gambar 61 Peta stabilitas bahan yang merupakan fungsi dari faktor hidratasi
1. Oksidasi lemak, 2. Pencoklatan non enzimatik, 3. Kurva sorpsi isotermik, 4. Aktivitas enzimatik, 5. Pertumbuhan cendawan, 6. Pertumbuhan khamir, 7. Pertumbuhan bakteri (Labuza et al. 1972; Syarief 1983).
126
Cendawan yang menyerang biji jarak digolongkan sebagai cendawan lapangan dan cendawan pascapanen. Populasi total cendawan pada aw 0.64
semakin menurun dengan semakin lama penyimpanan, sebaliknya pada aw 0.93
populasi total cendawan semakin tinggi. Demikan juga populasi total cendawan pada biji jarak pagar yang dikemas dalam kemasan plastik dengan komposisi NY15/PE15/LLDPE70 yang disimpan secara alami pada kondisi laboratorium, semakin menurun dengan semakin lama penyimpanan.
Berdasarkan nilai aktivitas air yang setara dengan kadar air tertentu biji jarak pagar, cendawan pascapanen dibagi menjadi tiga kelompok. Cendawan-cendawan tersebut adalah Cendawan-cendawan xerofilik yaitu Cendawan-cendawan yang hidup pada aw < 0.8 yang setara dengan kadar air biji 7.6 - 9.4% meliputi Aspergillus
restrictus, A. penicillioides, Cladosporium cladosporioides, Wallemia sebi, Aspergillus flavus,; cendawan mesoxerofilik yaitu cendawan yang hidup pada 0.8 < aw < 0.9 yang setara dengan kadar air biji 10.2 - 10.4% meliputi
Aspergillus candidus, Aspergillus sp. B, Eurotium chevalieri, E. rubrum, Penicillium citrinum; dan cendawan higrofilik yaitu cendawan yang hidup pada aw > 0.9 yang setara dengan kadar air biji jarak pagar 11.5 - 12.0% meliputi
isolat I, Penicillium citrinum, P. implicatum, P. oxalicum.
127
akibat hidrolisis lemak oleh enzim lipase dalam biji maupun oleh cendawan dapat menurunkan daya berkecambah dan daya tumbuh biji jarak pagar.
Semakin menurunnya mutu biji di penyimpanan juga disebabkan oleh faktor internal seperti daya berkecambah pada awal periode simpan, serangan hama dan penyakit. Pian (1981) berpendapat bahwa kemunduran biji ditentukan oleh daya berkecambah dan daya tumbuh biji pada awal penyimpanan, kadar air biji, kondisi simpan, dan serangan cendawan. Sedangkan suhu, cahaya dan komposisi gas dalam penyimpanan ikut pula berpengaruh terhadap kemunduran biji (Harrington 1972; Agarwal & Sinclair 1997). Faktor lain yang berpengaruh adalah kerusakan fisik (mekanis) yang terjadi pada waktu panen dan pengolahan, kerusakan oleh panas dan proses kimiawi di dalam biji, serta susunan kimia biji.
128
8 SIMPULAN DAN SARAN
SIMPULAN
Proses kemunduran biji tidak dapat dicegah, tetapi yang dapat dilakukan hanyalah dengan mengurangi kecepatannya dengan metode penanganan pascapanen antara lain penyimpanan yang layak Informasi mengenai karakteristik hidratasi biji jarak pagar merupakan salah satu faktor penting dalam upaya untuk mempertahankan mutu biji selama penyimpanan.
Sorpsi isotermik biji jarak pagar berbentuk sigmoid dengan titik kritis untuk pertumbuhan cendawan pada aw 0.62 setara dengan kadar air 7%. Kadar air
keseimbangan biji pada aw 0.06, 0.32, 0.44, 0.64, 0.75, 0.84 dan 0.93
masing-masing setara dengan kadar air 2.68, 5.45, 6.14, 7.61, 9.62, 12.56 dan 13.52%. Sebanyak dua puluh satu spesies dan tiga isolat cendawan telah diisolasi dari biji jarak pagar. Cendawan-cendawan tersebut dibagi atas cendawan xerofilik yaitu cendawan yang hidup pada aw < 0.8 yang setara dengan kadar air biji
7.6 - 9.4% meliputi Aspergillus restrictus, A. penicillioides, Cladosporium cladosporioides, Wallemia sebi, Aspergillus flavus,; cendawan mesoxerofilik yaitu cendawan yang hidup pada 0.8 < aw < 0.9 yang setara dengan kadar air biji
10.2-10.4% meliputi Aspergillus candidus, Aspergillus sp. B, Eurotium chevalieri, E. rubrum, Penicillium citrinum; dan cendawan higrofilik yaitu
cendawan yang hidup pada aw > 0.9 yang setara dengan kadar air biji
11.5 - 12.0% meliputi isolat I, Penicillium citrinum, P. implicatum, P. oxalicum. Populasi total cendawan tertinggi diperoleh pada aktivitas air 0.93 sebesar 3.25 x 106 koloni/g bobot kering.
Kandungan lemak, daya berkecambah dan daya tumbuh biji berbanding terbalik atau semakin menurun dengan peningkatan kadar air (aw), sedangkan
asam lemak bebas berbanding lurus atau semakin meningkat dengan semakin lama penyimpanan. Asam lemak yang menyusun lemak biji jarak pagar didominasi oleh asam oleat dan linoleat
