Bahan Ajar MK. Pasca Panen Hoertikultura
PS Hortikultura, Fakultas Pertanian - UNRAM
Semester Gasal Tahun Ajaran 2002-2003
Pokok Bahasan
BIOTEKNOLOGI DALAM
PASCA PANEN PRODUK HORTIKULTURA
Disampaikan oleh
Bambang B. Santoso
BIOTEKNOLOGI DALAM
PASCA PANEN PRODUK HORTIKULTURA
Setelah mengikuti perkuliahan atau membaca bahan ajar pada Bab ini, para mahasiswa diharapkan dapat :
Mampu menjelaskan pentingnya aplikasi bioteknologi pada aspek pasca panen hortikultura,
Mampu menjelaskan prinsip dasar bioteknologi pasca panen hortikultura, dan
Mampu menyebutkan dan kemudian menjelaskan macam bioteknologi dalam penanganan pasca panen komoditi hortikultura
A. Pengantar
Kepentingan buah dan sayuran segar muncul karena kepentingan komoditi tersebut dalam bahan makanan (diet) manusia. Sedangkan bagi tanaman hias karena kepentingan keindahan sebagai terapi psikologis manusia. Manusia telah memanfaatkan buah dan sayuran dalam dietnya guna memenuhi kebutuhan nutrisi dan memenuhi ketertarikannya terhadap nilai rasa, bentuk maupun estetika (khususnya bagi tanaman hias).
Dari buah dan sayuran, manusia mendapatkan vitamin C yang tidak dapat dibentuk oleh tubuh manusia itu sendiri. Disamping vitamin, buah dan sayuran juga merupakan sumber penting dari pada karbohidrat, mineral dan protein serta serat. Serat merupakan komponen yang penting juga karena disinyalir dapat mengendalikan beberapa penyakit pada manusia yang dalam dietnya kurang akan serat.
Fisiologi pasca panen buah dan sayuran segar merupakan cabang pengetahuan penting dalam Fisiologi Tanaman dan Hortikultura. Perlunya mengetahui ilmu tersebut didasari atas banyaknya kegagalan dalam penanganan setelah panen (pasca panen), sehingga menyebabkan banyak kehilangan (kerugian) hasil. Oleh karena itu, perhatian sebaiknya lebih ditekankan pada pengendalian semua operasional atau kegiatan penanganan setelah panen daripada usaha-usaha guna peningkatan produksi selama di lapangan. Untuk keberhasilan usaha tersebut maka perlu pula diketahui faktor-faktor penyebab kehilangan hasil ataupun penuruanan kualitas selama periode setelah panen hingga saat konsumsi. Kisaran kehilangan setelah panen tersebut berkisar antara 5 – 25 persen pada buah segar dan sayuran di negara-negara berkembang, dan 20 – 50 persen di negara-negara sedang berkembang.
Tujuan dalam penanganan pasca panen komoditi (produk) hortikultura yang memiliki sifat mudah rusak (pherisable) adalah mengurangi kehilangan hasil tersebut, oleh karena itu harus dimengerti secara mendalam semua faktor-faktor lingkungan maupun biologi yang berperan dan mempengaruhi proses-proses perusakan (deteriorasi). Selain itu, pengetahuan yang mendalam tentang beberapa teknologi pasca panen yang dapat menunda proses deteriorasi tersebut sehingga komoditi panenan hortikultura masih dalam keadaan segar saat sampai di konsumen sangat diperlukan pula.
Keterlibatan bioteknologi dalam penanganan pasca panen sangat menjanjikan bagi upaya penyelamatan produk panenan tersebut. Produk panenan merupakan organ tanaman yang masih hidup. Melibatkan suatu teknik baik itu menggunakan teknik fisik, kimia, ataupun biologi juga merupakan mendekatan bioteknologi. Dalam hal ini bioteknologi sederhana, karena keterlibatannya hanya pada tingkat yang tidak komplek, kecuali melalui penciptaan jenis atau varietas yang memiliki daya tahan atau adaptasi tinggi terhadap faktor-faktor yang merusak pada periode pasca panen.
B. Bioteknologi dalam Pasca Panen (Prinsip Bioteknologi Pascapanen)
Bertolak dari pengertian dan cara pandang para ahli pasca panen terhadap istilah bioteknologi yang menjelaskan bahwa segala upaya untuk memperpanjang umur komoditi panenan (agar tetap segar) melalui pengaturan udara simpan, maka pengendalian ataupun pengaturan dan juga modifikasi udara penyimpanan komoditi panenan termasuk pula dalam kajian bioteknologi. Hal ini didasarkan bahwa jaringan pada organ panenan merupakan sekumpulan sel yang dikenai perlakuan agar sel-sel tersebut masih dapat hidup (segar) hingga saat dikonsumsi (konsumen). Bilamana sel-sel pada jaringan komoditi panenan tersebut dibiarkan pada kondisi yang tidak dikendalikan, maka umur pasca panen atau umur simpan komoditi bersangkutan akan lebih singkat akibat proses senesen yang berlangsung
cepat. Namun demikian kajian bioteknologi pada bidang pasca panen dapat meluas hingga pemanfaatan teknologi transgenik untuk menghasilkan jenis-jenis tanaman yang organ panenannya dapat bertahan dalam keadaan segar lebih lama ataupun jenis-jenis yang memiliki nilai nutrisi (gizi) lebih baik.
Seiring dengan perkembangan dunia dan tuntutan manusia, maka pengetahuan dan ilmu dalam kajian bioteknologi khususnya pada aspek pasca panen telah berkembang cukup pesat. Staby dan Robertson (1982) memaparkan terdapat berbagai teknik yang termasuk dalam bioteknologi bagi upaya-upaya mengurangi kehilangan hasil pada periode pasca penen. Teknik-teknik tersebut meliputi :
1. Penciptaan dan seleksi jenis-jenis tanaman yang memiiliki karakter khusus terkait pasca penen,
2. Penentuan standar kualitas panenan, 3. Perlakuan awal sebelum pengiriman, 4. Teknik pengepakan,
5. Pengaturan lingkungan penyimpanan melalui pengaturan suhu ataupun komposisi udara (atmosfir) ruang simpan, dan
6. Penggunaan bahan pengawet maupun perangsang.
C. Bioteknologi Penanganan Pasca Panen
1. Penggunaan Bahan Kimia dalam Pasca Panen
Penundaan senesen produk panenan komoditi hortikultura dengan menggunakan bahan atau senyawa kimia telah berkembang dengan pesatnya seiiring dengan perkembangan teknologi. Penggunaan bahan kimia dapat sebagai bahan yang diberikan secara langsung untuk menyelimuti komoditi panenan , namun dapat pula hanya berupa bahan perendam. Hal yang terakhir ini khususnya diperuntukan bagi bunga
potong. Senyawa kimia dimaksud adalah larutan yang digunakan sebagai larutan vas.
Bahan kimia yang menyelimuti permukaan komoditi panenan pada dasarnya menutupi seluruh permukaan jaringan (organ) sehingga permukaan tersebut tidak kontak langsung dengan udara bebas termasuk oksigen. Akibatnya maka laju respirasi dapat ditekan sehingga pada akhirnya akan menunda senesen pada organ bersangkutan.
Bahan atau senyawa untuk maksud tersebut di atas dapat berupa lilin atau wax yang bersifat sebagai anti transpiran. Secara komersial telah dikembangkan berbagai macam lilin untuk tujuan memperpanjang masa pasca panen suatu komoditi panenan, seperti dengan nama dagang Brittex atau ada pula yang dibuat dari madu, yaitu dikenal dengan nama lilin lebah. Belakangan ini berkembang pula senyawa serupa dengan nama istilah
chitosan.
Penggunaan senyawa-senyawa karbohidrat pada bunga potong bertujuan memperpanjang umur vas. Bahan-bahan komersial sebagai sumber karbohidrat adalah Floralife, Oasis, Florever, dan Vivalafleur. Penambahan karbohidrat yang cukup pada beberapa bunga potong selama 24 jam dalam larutan sukrosa segera setelah panen dapat memperpanjang umur vas.
2. Penyimpanan Suhu Rendah
Pendinginan pada beberapa komoditi panenan hortikultura seperti buah dan sayuran maupun bunga potong nampaknya sangat penting untuk mempertahankan laju respirasi tetap rendah. Khususnya bunga potong perlakuan suhu dingin ditujukan untuk mempertahankan kuncup bunga dalam keadaan tidur. Sedangkan pada buah dan sayuran pendinginan secara langsung ditujukan untuk penundaan atau penekanan laju respirasi.
Pada dasarnya pengaturan suhu untuk komoditi panenan hortikultura adalah perlakuan pendinginan (cooling). Teknik-teknik cooling yang kini berkembang dan telah diterapkan secara luas pada tanaman hortikultura khususnya komoditi panenan, meliputi beberapa teknik berikut :
a. Forced Air-Free Cooling
Teknik pendinginan menggunakan tekanan udara. Sistim ini bekerja karena adanya perbedaan tekanan yang menyebabkan udara mengalir melalui ventilasi kontainer. Dicapainya pendinginan yang cepat karena adanya kontak antara udara dingin dengan produk yang hangat.
b. Room Cooling
Merupakan metode pendinginan yang luas pemakaiannya, yaitu dengan memasukkan buang, sayuran maupun tanaman hias atau bunga potong ke dalam ruangan penyimpanan. Ke dalam ruang simpan dialirkan udara dingin dan diatur agar bergerak secara horisontal mengenai tanaman hias atau bunga potong yang ada di dalam kontainer atau tempat penyimpanan.
c. Vacuum Cooling
Melalui metode ini, pendinginan diperoleh dengan cara mengurangi tekanan atmosfir di dalam ruangan yang besar, kuat, dan terbuat dari baja. Penurunan tekanan atmosfir juga mengurangi tekanan uap air berkurang, maka produk akan berevaporasi. Untuk mengurangi kehilangan berat, selama periode pendinginan dilakukan penyemprotan air secara halus ke dalam ruangan.
d. Package Icing
Cara ini merupakan cara pendinginan dengan memasukkan es ke dalam kontainer atau kotak pak penyimpanan. Jumlah es yang diberikan tergantung pada suhu awal produk. Es-es yang dimasukkan ke dalam wadah penyimpanan berupa bongkah-bongkah es, pecahan es, atupun air es yang disemprotkan ke permukaan produk sesaat setelah
dimasukkan. Pekerjaan proses pendinginan pada metode ini dilakukan secara manual.
Pendinginan atau pengaturan suhu rendah ditujukan untuk menunda senesen. Jadi memperpanjang umur komoditi dalam simpanan. Perlakuan pendinginan biasanya dilakukan selama periode simpan atau pada saat pengumpulan produk sesaat setelah panen, dan selama perjalanan sehingga nantinya bila sampai pada pasar komoditi masih dalam keadaan segar. Pendingan sering pula dilakukan hanya sebagai pre-cooling sebelum penyimpanan atau pengangkutan..
3. Penyimpanan Atmosfir Terkendali dan Penyimpanan Atmosfir Termodifikasi
Atmosfir terkendali (Controlled Atmosphere = CA) atau Atmosfir Termodifikasi (Modified Atmosphere = MA) diartikan sebagai pengurangan atau penghilangan atau penambahan gas-gas yang berada di sekitar atau di sekeliling komoditi yang disimpan sehingga komposisinya berbeda dengan keadaan udara (atmosfir) mula-mula. Biasanya komposisi udara bebas adalah 78,08% N2, 20,95% O2, dan 0,03% CO2.
Umumnya kedua teknik penyimpanan ini dilakukan dengan pengurangan konsentrasi oksigen dan penambahan karbondioksida. Antara MA dan CA perbedaannya hanya pada tingkat pengendalian komposisi udara, CA lebih ketat dan pasti dalam pengendalian.
Keuntungan teknik penyimpanan CA dan MA meliputi :
a. Penghambatan senesen (pemasakan) dan beberapa proses biokimia dan fisiologi seperti pengurangan laju respirasi, pengurangan laju produksi etilen, penghambatan pelunakan jaringan dan perubahan komposisi kandungan kimia bahan,
b. Mengurangi kepekaan terhadap etilen,
c. Mengurangi resiko kerusakan akibat pendinginan ataupun kerusakan akibat pertumbuhan dan perkembangan, dan
d. Mengurangi kerusakan akibat mikroorganisme maupun hama.
Kerugian teknik penyimpanan CA dan MA meliputi :
a. Perangsangan perjadinya beberapa kerusakan fisiologis seperti pencoklatan, pengerasan, dan
b. Terjadinya proses pematangan ataupun pemasakan yang tidak merata dengan adanya perubahan sedikit saja terhadap komposisi udara (atmosfir),
c. Terjadi p[erkembangan rasa ataupun aroma yang tidak diinginkan pada kondisi oksigen yang rendah akibat kondisi anaerob,
d. Peningkatan kepekaan komoditi simpanan terhadap pembusukan akibat adanya kerusakan karena kondisi udara simpan terlalu rendah oksigen atau terlalu tinggi karbondioksida, dan
e. Perangsangan pertunasan (perkecambahan) dan penghambatan perkembangan periderm pada beberapa sayuran akar dan umbi.
Untuk menunda membuka atau mekarnya kuncup mawar (bunga potong), penyimpanan CA dengan keadaan 5 – 25% CO2 dan O2 sangat
menguntungkan. Bilamana O2 berkurang hingga 0,25% maka akan
menyebabkan kerusakan pada stigma, anther, dan jaringan kambium. Keadaan yang paling baik adalah 0,5% O2 dan 5% CO2 .
Taraf CO2 yang meracun akan menyebabkan pencoklatan pada tipe petal
dan tidak dapat membukanya kuncup bunga. Gejala ini akan terjadi pada keadaan suhu sangat rendah (0 C0). Taraf CO2 yang tinggi (di atas 15%)
akan menciptakan kondisi yang dapat merubah pigmen pada petal karena pH sel menurun.
Sejumlah kecil bunga potong mawar dapat di pak dengan menggunakan plastik tipis transparan seperti MSAT-300. Keadaan atmosfir dalam pak sistim ini tidak berubah. Karbondioksida akan terakumulasi di dalam pak, sementara konsentrasi oksigen berkurang sehingga kualitas bunga akan dapat dipertahankan. Bunga potong mawar yang disimpan atau dipak dalam MSAT-300 selama 5 hari pada suhu 5 – 7CO memiliki umur vas yang lebih panjang dan tidak mengurangi kualitas.
Penggunaan bahan kimia sebagai bahan pengawet merupakan upaya memperpanjang umur paska panen tetap dalam keadaan berkualitas. Bahan-bahan tersebut sudah banyak beredar (seperti telah disebutkan di atas) dan terbukti sangat bermanfaat bagi upaya memperpanjang umur vas ataupun umur simpan bunga potong mawar. Senyawa atau bahan kimia tersebut sering digunakan secara tunggal maupun kombinasi beberapa bahan.
4. Pemuliaan Jenis-Jenis Toleran
Secara rinci teknik pemuliaan dengan menggunakan bioteknologi telah dijelaskan pada Bab 4.
Aplikasi bioteknologi pada aspek pasca panen tentunya diarahkan kepada pembentukan atau produksi tanaman dengan karakter kompetensi pasca panen. Misalnya tahan terhadap penyimpanan sehingga memiliki umur pasca panen yang panjang. Hal ini akan dapat dicapai bilamana kemampuan atau laju respirasi organ panenan pada tingkat yang sangat rendah. Selain itu, aplikasi bioteknologi pada aspek pasca panen tentunya diarahkan pada peningkatan kandungan nutrisi atau gisi komoditi, memproduksi jenis-jenis yang tahap terhadap perlakuan pasca panen seperti pendinginan, pengepakan, getaran, dan perlakuan selama periode pasca penen lainnya.
Perbaikan genetik pada tanaman juga dilakukan untuk meningkatkan kandungan nutrisi dari tanaman pertanian. Salah satu contoh adalah manipulasi genetik jagung dan ubi untuk konsumsi manusia maupun bahan makanan bagi ternak. Seperti halnya golongan tanaman serealia lainnya, kandungan lysine, asam amino esensial, dalam jagung sangat kurang. Penambahan langsung asam amino murni ini ke dalam bahan makanan manusia maupun ternak sangat mahal.
Dewasa ini telah berhasil diidentifikasi gen-gen penyimpan protein utama (zein gene) pada jagung. Penelitian sedang dilakukan untuk memodifikasi gen tersebut untuk meningkatkan kandungan protein esesialnya seperti peningktakan kandungan lysine. Selain penelitian dengan jagung di atas, pendekatan serupa dilakukan untuk meningkatkan kandungan protein pada kedele, kandungan asam-asam lemak jenuh rantai pendek, misalnya kandungan asam laurat pada minyak canola. Khusus untuk tanaman hortikultura, peningkatan kualitas gizi tanaman ini masih dalam tahap penelitian karena pada saat ini perhatian lebih difokuskan pada peningkatan kualitas gizi sumber pangan utama.
Tanaman hortikultura umumnya dikonsumsi dalam bentuk segar sehingga konsumen sangat memperhatikan kualitas, rasa dan daya simpannya. Oleh karena itu, upaya untuk memproduksi buah dan produk hortikultura yang memiliki daya simpan yang lama akan sangat menguntungkan bagi industri hortikultura. Pemasakan dan penuaan produk hortikultura umumnya berhubungan dengan produksi gas ethylene. Oleh karena itu bila sintesa ethylene dihambat, maka proses pemasakan dan penuaan dapat diperlambat. Pada saat sekarang telah ditemukan gen pengendali produksi ethylene. Dengan menghambat ekpresi gen pengendali tersebut, maka akan diperoleh penundaan pemasakan buah maupun bunga, sehingga komoditi bersangkutan dapat bertahan lebih lama.
Gen-gen dari mikroorganisme yang dapat menghambat produksi ethylene telah dapat diisolasi lalu ditransformasikan ke tubuh tanaman untuk
memperoleh tanaman transgenik yang tahan terhadap penuaan dan pematangan. Contoh tanaman yang telah diproduksi adalah tomat.
Di negara yang memiliki empat musim terlihat bahwa tidak semua tanaman dapat mampu hidup dan beradaptasi pada musim dingin terutama pada saat temperatur sangat rendah. Dalam kondisi dingin ini tanaman yang toleran memproduksi sejumlah besar protein yang tidak diproduksi pada kondisi normal. Gen pengkode protein tersebut berhasil diinduksi dan ditransformasikan ke tanaman, namun tanaman yang dihasilkan tidak meningkat daya adaptasinya terhadap kondisi suhu rendah. Pendekatan lain yang dilakukan adalah dengan mengidentifikasi gen pengkode aktivator protein-protein tersebut. Promotor gen ini telah ditingkatkan sehingga protein tersebut diinduksi setiap saat, bukan hanya pada kondisi suhu rendah. Gen tersebut ditranformasikan ke dalam tubuh tanaman dan tanaman transgenik yang dihasilkan memiliki ketahanan terhadap kondisi suhu rendah.
Dengan ditemukannya kandungan total RNA yang menurun seiring dengan proses senesen pada mahkota bunga potong Carnation (Dianthus sp.) atau anyelir, maka upaya menghasilkan jenis-jenis yang memiliki gen ekspresi kandungan total RNA masih dalam keadaan tinggi walaupun proses senesen berjalan merupakan upaya yang sangat menguntungkan bagi usaha memperpanjang masa pasca panen anyelir. Upaya ini tentunya memerlukan suatu teknik bioteknologi pada tingkat selulair.
Warna pada bunga Dianthus atau anyerlir sangat menentukan kualitas bunga bersangkutan. Modifikasi warna sangat menentukan pengembangan jenis-jenis anyelir baru. Strategi untuk memodifikasi warna bunga adalah melalui manipulasi gen dalam biosintesis anthosianin. Umur vas bunga ini akan semakin panjang dengan memblok biosintesis etilen atau penolakan etilen oleh organ sasaran atau organ yang mengalami perkembangan (penuaan).
Aroma bunga dianthus juga dapat dimodifikasi, yaitu melalui manipulasi kerja enzim S-Lina1001 yang bertanggung jawab pada aroma kuntum bunga.
DAFTAR PUSTAKA
Brown, T.A., 1991. Gene Cloning an Introduction. Academic Press.
Kader, A.A., 1985. Postharvest Biology and Technology : An Overview. In Kader, Adel A ., et.al. (Eds). Postharvest Technology of Horticultural
Crops. Cooperative Extension, University of California, Division of
Agriculture and Natural Resources.
Kays, S.J., 1991. Postharvest Physiology of Perishable Plant Products. An Avi Book. Published by Van Nostrand Reinhold, New York.
Mantell, S.H., Matthews, J.A., and R.A. Mc Kee, 1985. Principles of Plant
Biotechnology – an Introduction to Genetic Emgineering in Plants.
Blackwell Scientific Publications, Oxford.
Salunkhe, D.K., Bhat, N.R., and Desai, B.B., 1990. Postharvest Biotechnology
of Flowers and Ornamental Plants. Springer-Verlag.
Wills, R.B.H., W.B. McGlasson, D. Graham, T.H. Lee, and E.G. Hall, 1989.
Postharvest – An Introduction to The Physiology and Handling of Fruit and Vegetables. An AVI Book.
Woodson, W.R., 1987. Changes In Gene Expression During carnation Petal Senesence. In Thomson, W.W., E.A. Nothnagel, and R.C. Huffaker (Eds), Plant Senesence : Its Biochemistry and Physiology. Proceeding of The Tenth Annual Symposium in Plant Physiology, January 8-10, 1987. University of California, Riverside.
