IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Pengaruh Suhu pada Respirasi Brokoli
Pada hasil penelitian menunjukkan bahwa brokoli mempunyai respirasi yang tinggi. Namun pada suhu yang rendah, hasil pengamatan menunjukkan bahwa konsentrasi O2 yang dikonsumsi dan produksi CO2 semakin sedikit (Lampiran 1) yang menunjukkan bahwa respirasi brokoli pada suhu rendah lebih lambat dibandingkan dengan suhu ruang. Lampiran 2 menunjukkan laju respirasi (konsumsi O2 dan produksi CO2) pada suhu 5 oC, 10 oC, 15 oC, 20 oC, dan 27 oC (suhu ruang).
Pada Lampiran 1 dapat dilihat bahwa laju respirasi untuk tiap-tiap suhu penyimpanan berbeda. Konsumsi O2 suhu 27 oC pada hari pertama adalah 153.6±15.5 ml/kg jam sampai 76.7±22.8 ml/kg jam pada hari keempat. Sedangkan produksi CO2 pada hari pertama adalah 135.7±17.2 ml/kg jam sampai 83.9±14.5 ml/kg jam pada hari keempat.
Pada suhu penyimpanan 5 oC memiliki laju respirasi yang paling rendah (konsumsi O2 dan produksi CO2 yang paling rendah dibandingkan dengan perlakuan suhu lainnya). Pada suhu 5 oC konsumsi O2 pada hari pertama adalah 33.5±7.4 ml/kg jam sampai 28.2±1.7 ml/kg jam pada hari ke tujuh. Sedangkan produksi CO2 pada hari pertama adalah 28.9±9.5 ml/kg jam sampai 18.2±4.7 ml/kg jam pada hari ketujuh.
Pada penyimpanan suhu rendah (5 oC) brokoli dapat bertahan lebih dari tujuh hari sedangkan pada suhu ruang (27 oC) brokoli hanya bertahan sampai hari ketujuh. Hal ini sesuai dengan (Rokhani, 1995) dan (Pantastico, l986) bahwa laju respirasi semakin menurun dengan semakin rendahnya suhu penyimpanan dan penyimpanan dingin dapat menghambat aktivitas respirasi, karena pada suhu yang lebih tinggi akan meningkatkan aktivitas respirasi brokoli yaitu pembakaran
menghasilkan molekul yang sederhana seperti CO2, sehingga pada suhu penyimpaan yang lebih tinggi konsentrasi CO2yang semakin besar dan konsumsi O2yang semakin besar pula.
B. Karakteristik Respirasi B.1. Pola Respirasi Brokoli
Laju respirasi petunjuk yang baik untuk daya simpan buah dan sayuran sesudah dipanen. Intensitas respirasi dianggap sebagai ukuran laju jalannya metabolisme, oleh karena itu sering dianggap sebagai petunjuk mengenai potensi daya simpan buah.
Menurut Soesarsono (1988) dalam Nugroho (1997) buah dan sayuran dapat digolongkan atas dasar laju pemasakan yaitu golongan klimakterik dan non klimakterik. Golongan klimakterik ditandai dengan proses yang cepat pada fase pemasakan (ripening) dan peningkatan respirasi yang mencolok. Sebaliknya golongan non klimakterik tidak terlihat nyata perubahan pada fase pemasakannya karena proses respirasi berjalan lambat. Penurunan laju respirasi merupakan petunjuk terjadinya kerusakan enzim (Pantastico, 1989).
Gambar 4 dan Gambar 5 menunjukkan pola laju respirasi brokoli pada 5 tingkatan suhu penyimpanan. Untuk suhu penyimpanan 27 oC dilakukan pengukuran sampai hari ketujuh dan untuk suhu 15 oC serta 20 oC dilakukan pengukuran sampai hari keenam karena brokoli yang digunakan telah busuk.
Gambar 4. Grafik laju konsumsi O2pada 7 hari penyimpanan
Gambar 5. Grafik laju produksi CO2pada 7 hari penyimpanan
Jika dilihat posisi grafik untuk masing-masing perlakuan suhu, Gambar 4 dan Gambar 5 menunjukkan bahwa laju respirasi brokoli sangat dipengaruhi oleh suhu penyimpanan. Pada suhu penyimpanan 5oC posisi grafik berada pada paling bawah yang menunjukkan bahwa pada suhu 5 oC brokoli mengkonsumsi O2 dan memproduksi CO2 paling sedikit diantara suhu penyimpanan lainnya. Sedangkan pada suhu penyimpanan 27 oC posisi grafik berada paling atas dan menunjukkan bahwa pada suhu 27oC (suhu ruang) memiliki laju respirasi yang paling tinggi.
Respirasi brokoli menunjukkan pola yang menurun dan tidak terdapat kenaikan konsumsi O2 dan produksi CO2 yang tajam (Gambar 4 dan 5). Untuk beberapa suhu penyimpanan, terdapat kenaikan jumlah konsumsi O2dan produksi CO2,sebagai contoh adalah pada suhu 5oC, pada hari jumlah CO2yang dihasilkan pada hari pertama 28.9±9.5 ml/kg jam, hari kelima 16.8±4.5 ml/kg jam, hari keenam 31.9±20.6 ml/kg jam, sedangkan hari ketujuh (18.2±4.7 ml/kg jam) sudah mulai mengalami kerusakan. Jumlah CO2yang dihasilkan pada hari keenam lebih besar daripada hari kelima. Hal ini dapat disebabkan karena terjadinya disorganisasi sel yang ditandai dengan meningkatnya permeabelitas sel membran
enzim respiratoris (Solomos, 1983 dalam Asrofi, 1986). Kondisi demikian menyebabkan terjadinya peningkatan proses metabolisme dalam jaringan, sehingga sayuran dapat membusuk.
Menurunnya jumlah CO2 yang dihasilkan dapat disebabkan karena menurunnya konsentrasi ADP yang bersifat sebagai akseptor fosfat dan terjadinya kerusakan mitokondria (Winarno dan Kartakusuma, 1981). Konsentrasi ADP yang menurun dan kerusakan mitokondria menyebabkan ATP yang dihasilkan juga menurun. ATP yang berfungsi sebagi penyuplai energi dalam bentuk fosfat berenergi tinggi dengan cara memecah ikatan fosfatnya (Wills et al., 1981 dalam Asrofi, 1986). Karena ATP menurun, maka energi yang dapat digunakan untuk melangsungkan reaksi metabolik selanjutnya juga menurun. Keadaan demikian menyebabkan jumlah CO2yang dihasilkan semakin menurun.
Pada penelitian ini pola respirasi brokoli menunjukkan kecenderungan yang terus menurun dan tidak terjadi kenaikan produksi CO2 yang mendadak.
Dengan demikian dapat disimpulkan bahwa brokoli termasuk sayuran non klimakterik.
B.2. Respiratory Quotient (RQ)
Respirasi membutuhkan O2dan menghasilkan zat sisa metabolisme berupa uap air, CO2, dan panas sebagai entropi (energi panas yang tidak termanfaatkan).
Kuosien respirasi (respiratory quotient) merupakan perbandingan CO2 terhadap O2. Nilai RQ brokoli ditunjukkan pada Tabel 4.
Tabel 4. Hasil uji Duncan laju respirasi dan respiratory quotient (RQ) brokoli Suhu (oC) Laju respirasi (ml/kg jam)
O2 CO2 RQ
5 24.9a 24.3d 0.98
10 48.4a 46.5c 0.96
15 75.0ab 70.5b 0.94
20 87.3bc 84.2b 0.96
27 105.2c 105.9a 1.01
Keterangan: Angka-angka yang diikuti oleh huruf yang tidak sama menunjukkan hasil yang berbeda nyata berdasarkan uji Duncan
Hasil uji Duncan (Lampiran 3 dan 4) menunjukkan bahwa laju konsumsi O2 berbeda nyata untuk suhu 15 oC, 20 oC, dan 27 oC berbeda nyata. Hasil uji pada suhu 5 oC dan 10 oC tidak berbeda nyata yang berarti laju konsumsi O2
hampir sama. Sedangkan laju produksi CO2berbeda nyata untuk suhu 5oC, 10oC, dan 27 oC. Hasil uji pada suhu 15 oC dan 20 oC tidak berbeda nyata. Laju konsumsi O2 dan laju produksi CO2pada suhu 5 oC dan 10 oC (Gambar 4 dan 5) merupakan laju terkecil diantara suhu penyimpanan lainnya. Sehingga dalam penelitian ini, suhu tersebut merupakan suhu terbaik untuk penyimpanan brokoli.
Pada Tabel 3 menunjukkan nilai RQ brokoli yang disimpan pada lima suhu penyimpanan yang berbeda. Nilai RQ brokoli hampir seluruhnya bernilai 1.0, hal ini menunjukkan bahwa proses metabolisme berlangsung secara normal menggunakan substrat karbohidrat, protein atau lemak dengan ketersediaan oksigen yang cukup. Komponen terbesar pada brokoli setelah air adalah karbohidrat. Dengan demikian dapat dikatakan bahwa substrat yang digunakan untuk proses respirasi sebagian besar adalah karbohidrat. Pada kondisi respirasi anaerobik umumnya nilai RQ lebih besar dari satu.
B.3. Q10 (Kuosien Suhu)
Karakter perubahan pada laju reaksi akibat suhu tersebut biasanya ditentukan dengan kuosien suhu (Q10), yaitu rasio laju reaksi tertentu pada suatu tingkat suhu (T1) terhadap laju reaksi tersebut saat suhu naik 10 oC (T1+ 10 oC).
Nilai Q10brokoli ditunjukkan pada Tabel 5.
Nilai Q10 brokoli hasil pendugaan laju respirasi dengan menggunakan model berkisar antara 1.72 – 1.88 (Tabel 5). Pada Tabel 6 dapat dilihat bahwa pada skala suhu 5 – 15 oC brokoli mempunyai nilai Q10 2.18 untuk konsumsi O2
dan 2.19 untuk produksi CO2, yang berarti bahwa setiap peningkatan suhu 10 oC, maka laju konsumsi O2 meningkat sebesar 2.18 kali lipat dan laju produksi CO2
meningkat sebesar 2.19 kali lipat. Namun pada skala suhu 15 – 25 oC nilai Q10
mengalami penurunan. Pada skala suhu 25 - 35 oC nilai Q10terus menurun dan laju reaksi cenderung terhambat dikarenakan denaturasi enzim. Enzim yang
diperlukan mulai mengalami denaturasi dengan cepat pada suhu yang tinggi, mencegah peningkatan metabolik yang semestinya terjadi.
Tabel 5. Nilai Q10berdasarkan perhitungan model
Model nilai Q10
Linear sederhana Konsumsi O2 1.72
Produksi CO2 1.75
Eksponensial Konsumsi O2 1.82
Produksi CO2 1.82
Logaritmik Konsumsi O2 1.88
Produksi CO2 1.85
Arrhenius Konsumsi O2 1.88
Produksi CO2 1.88
Nilai Q10 pada suhu 15 – 25 oC dan rata-rata empat model tidak sesuai dengan Kays (1991) yang menyatakan pada kebanyakan produk, nilai Q10 berkisar antara 2.0 – 2.5 saat suhu 5 oC hingga 25 oC hal ini dimungkinkan karena brokoli mempunyai laju respirasi yang terlalu tinggi sehingga suhu dalam stoples lebih tinggi dari ruang penyimpanan akibat panas respirasi yang mengakibatkan enzim terdenaturasi lebih cepat.
Tabel 6. Nilai Q10pada 3 skala suhu
Suhu (oC)
Nilai Q10
Konsumsi O2 Produksi CO2
5 -15 2.18 2.19
15-25 1.71 1.71
25-35 1.58 1.58
Rata-rata 1.82 1.83
C. Model Pendugaan Respirasi
Pengukuran laju respirasi dilakukan karena laju respirasi merupakan salah satu parameter yang dibutuhkan untuk menduga konsentrasi O2 dan CO2. Penurunan konsentrasi O2dan peningkatan konsentrasi gas CO2merupakan suatu tanda bahwa sayuran mengalami proses respirasi.
Laju respirasi ditentukan berdasarkan konsentrasi gas sebelum dan setelah melewati sampel bahan. Komposisi gas dianalisis menggunakan gas analyzer.
Dengan menggunakan persamaan (1) dan (2) maka diperoleh laju respirasi yang menyatakan konsumsi O2dan laju produksi CO2.
Model digunakan untuk menghitung estimasi laju respirasi brokoli pada waktu tertentu untuk mengoptimalkan waktu penyimpanan. Untuk menyusun sebuah persamaan terlebih dahulu harus mendapatkan pasangan data yang akan dianalisis. Data yang akan diambil untuk dijadikan bahan penyusunan persamaan adalah data hari pertama sampai keempat, karena setelah hari keempat data suhu yang didapatkan tidak lengkap karena brokoli pada suhu ruangan telah busuk, sehingga tidak dimungkinkan untuk pengambilan sampel gas (Lampiran 1).
Dari data eksperimen laju respirasi brokoli pada berbagai suhu selama 4 hari ditunjukkan pada Lampiran 2. Pendugaan laju respirasi dilakukan dengan analisis regresi untuk menentukan model persamaan dan akan dipilih empat kemungkinan model regresi, yatu model regresi linear sederhana, eksponensial, logaritmik, dan Arrhenius. Laju respirasi adalalah peubah tak bebas, sedangkan peubah bebas yang digunakan adalah suhu. Suhu merupakan faktor yang sangat berpengaruh terhadap kecepatan reaksi, kecepatan reaksi meningkat seiring dengan peningkatan suhu. Hasil dari penyususunan model akan dibandingkan dengan hasil pengukuran respirasi dan akan ditentukan model terbaik dari model yang telah disusun. Pemilihan model terbaik berdasarkan nilai R2yang terbesar.
Dalam analisis regresi, koefisien determinasi adalah ukuran dari goodness-of-fit dan mempunyai nilai antara 0 dan 1, apabila nilai mendekati 1 menunjukkan ketepatan yang lebih baik. Sebagai contoh, dengan nilai koefisisen determinasi pada model regresi linear sederhana 0.9663 menunjukkan bahwa
antara X dan Y dalam persamaan tersebut. Koefisien determinasi, adalah sebuah besaran yang mengukur ketepatan garis regresi. Nilai R2 ini menunjukkan persentase besarnya variabilitas dalam data yang dijelaskan oleh model regresi.
Maksimum nilai R2 adalah 100% dan minimal 0. Jika nilai R2= 100 %, misalnya untuk regresi linier sederhana semua titik data akan menempel ke garis regresi, semakin kecil R2maka data makin menyebar jauh dari garis. Oleh karena itu jika R2 kecil maka keeratan hubungan antara X dan Y lemah dan jika R2 = 0 menunjukkan bahwa X tidak memiliki hubungan dengan Y.
Tabel 7. Model perhitungan hasil transformasi untuk konsumsi O2
Model Parameter model (rata-rata)
α β R2
1. Regresi linear sederhana 11.12 3.69 0.9663
2. Eksponensial 3.11 0.06 0.8705
3. Logaritmik 0.78 0.90 0.9848
4. Arrhenius 22.80 5404.00 0.8854
Tabel 8. Model perhitungan hasil transformasi produksi CO2
Model Parameter model (rata-rata)
α β R2
1. Regresi linear sederhana 9.36 3.70 0.9861
2. Eksponensial 3.09 0.06 0.9028
3. Logaritmik 0.78 0.88 0.9943
4. Arrhenius 22.80 5411.07 0.9155
Keterangan: R2= Koefisien determinasi
Tabel 7 dan 8 menyajikan transformasi persamaan dari empat model yang digunakan untuk pendugaan laju respirasi rata-rata, sedangkan untuk hasil ulangan dapat dilihat pada Lampiran 3 dan 4. Gambar 6, 7, 8, dan 9 menyajikan grafik dari keempat model persamaan respirasi rata-rata brokoli, sedangkan untuk hasil ulangan dapat dilihat pada Lampiran 5, 6, 7, dan 8 .
Untuk laju konsumsi O2didapatkan koefisien determinasi yang bervariasi dari keempat model tersebut yaitu 0.9663 untuk model linear sederhana, 0.8705 untuk
model eksponensial, 0.9848 untuk model logaritmik, dan 0.8854 untuk model Arrhenius. Koefisien determinasi terbesar untuk pendugaan konsumsi O2 adalah dengan model logaritmik.
Untuk produksi CO2 juga mempunyai koefisien determinasi yang bervariasi yaitu diantara 0.9861 untuk model linear sederhana, 0.9028 untuk model eksponensial, 0.9943 untuk model logaritmik dan 0.9155 untuk model Arrhenius.
Koefisien determinasi terbesar untuk pendugaan produksi CO2 adalah dengan linear sederhana dan model logaritmik.
Gambar 6, 7, 8, dan 9 menyajikan grafik laju respirasi brokoli pada berbagai suhu penyimpanan keempat model matematika. Data laju respirasi brokoli pada berbagai suhu penyimpanan empat model dapat dilihat pada Lampiran 11. Laju konsumsi O2pada hasil percobaan pada suhu 5 oC adalah 24.0 ml/kg jam, model regresi linear 29.57 ml/kg jam, model eksponensial 30.28 ml/kg jam, model logaritmik 25.67 ml/kg jam, dan model Arrhenius 28.90 ml/kg jam. Laju produksi CO2pada hasil percobaan pada suhu 5 oC adalah 24.3 ml/kg jam, model regresi linear 27.86 ml/kg jam, model eksponensial 29.53 ml/kg jam, model logaritmik 24.94 ml/kg jam, dan model Arrhenius 29.74 ml/kg jam. Dari keempat model tersebut model logaritmik yang paling mendekati nilai laju respirasi hasil percobaan.
Gambar 6. Grafik laju konsumsi O2 dan laju produksi CO2pada berbagai suhu penyimpanan hasil uji model linear sederhana
Y = 3.69x + 11.12
R2= 0.9663 Y = 3.70x + 9.36
R2= 0.9861
Gambar 7. Grafik laju konsumsi O2dan laju produksi CO2pada berbagai suhu penyimpanan hasil uji model eksponensial
Gambar 8. Grafik laju konsumsi O2dan laju produksi CO2pada berbagai suhu penyimpanan hasil uji model logaritmik
Gambar 9. Grafik laju konsumsi O2dan laju produksi CO2 pada berbagai suhu penyimpanan hasil uji model Arrhenius
Y = 22.43e0.06x R2= 0.8705
Y = 21.88e0.06x R2= 0.9028
Y = 6.03x0.90 R2= 0.9848
Y = 6.05x0.88 R2= 0.9944
Y = 8E+09e-5405x R2= 0.8854
Y = 8E+09e-5396x R2= 0.9152
