ii. tinjauan pustaka a. botani - repository.ipb.ac.id · perbedaan di antara kedua jenis bengkuang...
TRANSCRIPT
4
II. TINJAUAN PUSTAKA
A. BOTANI
Bengkuang atau bengkoang (Pachyrhizus erosus) dikenal dari umbi
(cormus) putihnya yang bisa dimakan sebagai komponen rujak dan asinan atau
dijadikan masker untuk menyegarkan wajah dan memutihkan kulit. Tumbuhan
yang berasal dari Amerika tropis ini termasuk dalam suku polong-polongan atau
Fabaceae. Di tempat asalnya, tumbuhan ini dikenal sebagai xicama atau jícama.
Orang Jawa menyebutnya sebagai besusu. (Anonim, 2009).
Tanaman bengkuang masuk ke Indonesia dari Manila melalui Ambon.
Berawal dari Ambon, bengkuang kemudian dibudidayakan di seluruh pelosok
negeri ini. Sentra produksi bengkuang saat ini adalah Jawa, Madura, dan di
beberapa daerah lain, terutama di dataran rendah.
Varietas yang banyak dibudidayakan di Indonesia adalah bengkuang gajah
dan bengkuang badur. Perbedaan di antara kedua jenis bengkuang ini adalah
waktu panennya.
Varietas bengkuang gajah dapat dipanen ketika usia tanam memasuki
empat sampai lima bulan. Varietas bengkuang badur memiliki waktu panen lebih
lama. Jenis ini baru dapat dipanen ketika tanamannya berusia tujuh sampai sebelas
bulan.
Dalam praktik budi daya, tanaman bengkuang sering ditanam di sela-sela
tanaman lada. Hal ini dikarenakan akar tanaman bengkuang memiliki kemampuan
untuk bersimbiosis dengan Rhizobium yang dapat menambat nitrogen dari udara.
Bengkuang merupakan tanaman tahunan yang dapat mencapai panjang 4-5
m, sedangkan akarnya dapat mencapai 2 m. Batangnya menjalar dan membelit,
dengan rambut-rambut halus yang mengarah ke bawah. Ilustrasi botani
bengkuang menurut blanco dapat dilihat pada Gambar 2.
5
Tanaman Bengkuang dalam taksonomi tumbuhan diklasifikasikan sebagai
berikut :
Gambar 1. Klasifikasi ilmiah bengkuang.
Daun majemuk menyirip beranak daun 3, bertangkai 8,5-16 cm, anak daun
bundar telur melebar, dengan ujung runcing dan bergigi besar, berambut di kedua
belah sisinya; anak daun ujung paling besar, bentuk belah ketupat, 7-21 × 6-20
cm.
Gambar 2. Ilustrasi botani bengkuang.
6
Bunga berkumpul dalam tandan di ujung atau di ketiak daun, sendiri atau
berkelompok 2-4 tandan, panjang hingga 60 cm, berambut coklat. Tabung kelopak
bentuk lonceng, kecoklatan, panjang sekitar 0,5 cm, bertaju hingga 0,5 cm.
Mahkota putih ungu kebiru-biruan dan gundul. Tangkai sari pipih, dengan
ujung sedikit menggulung; kepala putik bentuk bola, di bawah ujung tangkai
putik, tangkai putik di bawah kepala putik berjanggut. Buah polong bentuk garis,
pipih, panjang 8-13 cm, berambut, berbiji 4-9 butir. Bentuk dari bunga bengkuang
dapat dilihat pada Gambar 3.
Gambar 3.Bunga tanaman bengkuang.
Tumbuhan ini membentuk umbi akar (cormus) berbentuk bulat atau
membulat seperti gasing dengan berat dapat mencapai 5kg. Kulit umbinya tipis
berwarna kuning pucat dan bagian dalamnya berwarna putih dengan cairan segar
agak manis. Umbinya mengandung gula dan pati serta fosfor dan kalsium. Umbi
ini juga memiliki efek pendingin karena mengandung kadar air 86-90%. Rasa
manis berasal dari suatu oligosakarida yang disebut inulin, yang tidak bisa dicerna
tubuh manusia. Sifat ini berguna bagi penderita diabetes atau orang yang berdiet
rendah kalori.
Umbi bengkuang biasa dijual orang untuk dijadikan bahan rujak, asinan,
manisan, atau dicampurkan dalam masakan tradisional seperti tekwan. Umbi
bengkuang sebaiknya disimpan pada tempat kering bersuhu 12°C hingga 16°C.
7
Suhu lebih rendah mengakibatkan kerusakan. Penyimpanan yang baik dapat
membuat umbi bertahan hingga 2 bulan.
Bila diperhatikan bentuk umbinya, ternyata ada dua macam yaitu bulat
pipih dan bulat panjang. Umbi yang berbentuk bulat pipih lebih baik dari pada
yang berbentuk bulat panjang. Kelebihan umbi yang bentuknya bulat pipih antara
lain : kulitnya tipis, mudah dikupas, berwarna putih, berair banyak, serat sedikit,
mudah dipecah dan rasanya manis. Sedang umbi yang berbentuk bulat panjang
kulitnya lebih tebal, sulit dikupas, berwarna sedikit kekuningan, berkadar air
rendah, berserat, sulit dipecah dan rasanya tawar (Agus,1993).
Umbi bengkuang sering dikonsumsi karena dianggap memberi efek segar.
Efek ini muncul karena kandungan air pada umbi yang cukup tinggi, yaitu sekitar
86 hingga 90 persen. Kadar air yang tinggi dapat menggantikan cairan tubuh,
sehingga kita merasa segar.
Sifat kimiawi dan efek farmakologis umbi bengkuang adalah manis,
dingin, sejuk, dan berkhasiat mendinginkan. Kandungan kimianya adalah
pachyrhizon, rotenon, vitamin B1, dan vitamin C, komposisi zat gizi bengkuang
bisa dilihat pada Tabel 1
Tabel 1. Komposisi zat gizi umbi bengkuang
8
Selain itu, bengkuang juga mengandung mineral tinggi. Mineral yang
terkandung dalam bengkuang yang paling dominan adalah fosfor, zat besi, serta
kalsium.
B. LAJU RESPIRASI PADA TANAMAN
Setelah dipanen ternyata sayuran dan buah-buahan juga masih
melangsungkan proses respirasi dan artinya sayuran dan buah-buahan setelah
dipanen masih hidup (Dede, 2008).
Respirasi adalah produksi CO2, air dan energi dengan mengambil O2 dari
lingkungan. Respirasi adalah suatu proses untuk mengubah zat-zat menjadi energi
pada organisme, menjadi perhatian karena pernapasan adalah suatu bagian dasar
proses hidup (Danu, 2008). Proses respirasi secara sederhana dapat digambarkan
pada reaksi kimia sebagai berikut :
C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 2H2O + Energi
Menurut Pantastico (1989) respirasi dapat dibedakan ke dalam tiga
tingkatan : 1. Pemecahan polisakarida menjadi gula sederhana, 2. Oksidasi gula
menjadi asam piruvat, 3. Transformasi piruvat dan asam-asam organik lainnya
secara aerobic menjadi CO2, air dan energi. Selain itu suatu respirasi juga dapat
ditentukan dari jumlah substrat yang hilang, jumlah O2 yang diserap, CO2 yang
dikeluarkan panas yang dihasilkan serta energi yang ditimbulkan.
Faktor-faktor yang mempengaruhi respirasi dapat dibedakan atas faktor
internal dan faktor eksternal. Faktor internal terdiri dari :
1. Tingkat perkembangan
2. Komposisi kimia jaringan
3. Ukuran produk
4. Pelapisan alami
5. Jenis jaringan
Sedangkan faktor eksternal yang mempengaruhi respirasi terdiri dari :
1. Etilen
2. Ketersediaan Oksigen
3. Karbondioksida
4. Senyawa pengatur pertumbuhan
9
Laju respirasi irisan bit pada suhu 0OC, 5
O C dan ruang berturut-turut
adalah 2.81 ml/kg.jam CO2 dan 2.59 ml/kg.jam O2, 5.48 ml/kg.jam CO2 dan 6.46
ml/kg.jam O2 dan 32.20 ml/kg.jam CO2 dan 37.56 ml/kg.jam O2 (Riany, 2008).
C. PENYIMPANAN PADA SUHU RENDAH
Salah satu cara untuk meningkat masa simpan dari suatu produk pertanian
adalah dengan menyimpan produk tersebut dalam suhu rendah. Proses
pendinginan dan pembekuan banyak diaplikasikan untuk pengawetan produk
segar dan olahan dengan tujuan untuk memperpanjang umur simpannya. Agar
umur simpan bahan dan produk pangan dapat optimum, didalam aplikasi
pendinginan dan pembekuan, perlu diperhatikan beberapa hal teknis yang dapat
mempengaruhi proses pengawetan yang dialami bahan dan produk pangan
tersebut.
Penyimpanan suhu rendah ini dilakukan pada lemari pendingin atau
refrigerator. Ashari (1995), menyatakan rata-rata buah-buahan disimpan pada
suhu 0-15OC dengan kelembapan relatif 80-95%, sedangkan sayuran rata-rata
disimpan pada suhu 0-5OC dengan kelembaban relatif 85-95%. Sedangkan untuk
umbi bengkoang disarankan disimpan pada suhu 12-16 OC, karena jika disimpan
pada suhu dibawah suhu tersebut maka bengkoang akan mengalami kerusakan
(www. Wikipedia.org.2008). Karateristik penyimpanan buah-buahan dan sayuran
disajikan pada Tabel 2.
Penyimpanan bahan dan produk pangan pada suhu -2 OC sampai 10
OC
diharapkan dapat memperpanjang masa simpan bahan pangan. Hal ini disebabkan
suhu rendah dapat memperlambat aktivitas metabolisme dan menghambat
pertumbuhan mikroba. Selain itu juga mencegah terjadinya reaksi kimia dan
hilangnya kadar air dari bahan pangan (Muchtadi dan Wulandari, 2008).
10
Tabel 2. Karateristik penyimpanan buah-buahan dan sayur-sayuran.
D. KESETIMBANGAN KONSENTRASI GAS O2 DAN CO2
Penyimpanan buah dalam film permeabel merupakan sistem dinamis.
Oksigen secara terus menerus digunakan oleh buah untuk melakukan respirasi dan
akan menghasilkan gas CO2, akibat terjadi perbedaan kandungan O2 antara bagian
dalam dan bagian luar kemasan sehingga O2 akan masuk kedalam kemasan dan
akan keluar kemasan (Deily and Rizvi, 1981).
Laju respirasi merupakan bagian penting dalam perhitungan pada proses
pengemasan produk hortikultura dalam atmosfir termodifikasi. Dengan
penggambaran secara matematik untuk mengetahui kesetimbangan masa melalui
pendekatan persamaan diferensial ordo pertama, dengan mengasumsikan laju
respirasi konstanta sebagai berikut :
V
WxRy
V
yySxKyx
dt
dy )( 1 .........................................(1)
11
V
WxRz
V
zzSxKyx
dt
dz )( 1 .........................................(2)
dimana :
K = permeabilitas (ml/m2.jam)
R = laju konsumsi dan produksi O2 dan CO2
S = luas permukaan kemasan (m2)
T = waktu (jam)
V = volume bebas kemasan (ml)
W = berat produk (kg)
y1 = konsentrasi O2 normal (%)
y = konsentrasi O2 dalam kemasan (%)
z1 = konsentrasi CO2 normal (%)
z = konsentrasi CO2 dalam kemasan (%)
Dari persamaan (1) untuk O2 diperoleh :
WxRyyySxKyxdt
Vdy)( 1 .........................................(3)
Kondisi kesetimbangan : yydt
dy1;0
Sehingga : [S x Ky x (y1 – y)]= [W x Ry] .........................................(4)
xRySKy
Wyy 1
.........................................(5)
Dengan persamaan differensial diperoleh :
V
Sk yt
xyyyty ))(()( 1 .........................................(6)
Dengan cara yang sama diperoleh :
xRzSKy
Wzz 1
.........................................(7)
VSk zt
xzzztz ))(()( 1 .........................................(8)
Dimana :
12
y = konsentrasi kesetimbangan O2 yang diduga (%)
y(t) = konsentrasi O2 dalam kemasan sesaat yang diduga (%)
z = konsentrasi kesetimbangan CO2 yang diduga (%)
z(t) = konsentrasi CO2 dalam kemasan sesaat yang diduga (%)
Untuk menentukan permeabilitas film kemasan dapat dihitung dengan
mentransformasikan persamaan (5) dan (7) sehingga diperoleh persamaan:
1. Permeabilitas film terhadap O2
)( 1 yySx
WxRyKy .........................................(9)
2. Permeabilitas film terhadap CO2
)( 1 zzSx
WxRzKz .........................................(10)
E. PENYIMPANAN DENGAN ATMOSFER TERMODIFIKASI
Penyimpanan dengan atmosfer termodifikasi adalah metode penyimpanan
dengan sistem udara yang terkendali. Biasanya dicirikan dengan menurunkan
konsentrasi oksigen dan meningkatkan konsentrasi karbondioksida. Dengan
kondisi seperti ini proses metabolisme pada produk dihambat sehingga terjadi
penundaan pembusukan (Shohib ,2009).
Menurut Winarno dan Aman (1981), dengan meningkatnya CO2 dalam
penyimpanan, maka proses pematangan akan terhambat. Hal itu terjadi karena
kelebihan CO2 dapat menggantikan etilen dalam ikatan komplek metalo-enzim,
sehingga etilen sudah tidak aktif lagi.
Penyimpanan atmosfer termodifikasi terbagi menjadi dua cara yaitu cara
aktif dan cara pasif. Pada penyimpanan dengan atmosfer termodifikasi cara pasif,
kesetimbangan antara gas CO2 dan O2 didapat melalui perembesan udara kedalam
dan keluar ruang kemasan. Untuk mendapatkan dan mempertahankan komposisi
udara yang sesuai dalam kemasan maka digunakan film kemasan dengan laju
yang sesuai dengan konsumsi O2 dari komuditas yang disimpan. Sedangkan pada
penyimpanan atmosfer termodifikasi cara aktif, kesetimbangan antara gas CO2 dan
13
O2 pada awal pengemasan dengan komposisi yang sesuai dengan komuditas yang
akan disimpan (Maryanti 2007).
Finn (1997) memaparkan penyimpanan dalam atmosfer termodifikasi
mempunyai beberapa keuntungan dan kerugian.
Keuntungan :
1. Umur simpan meningkat 50-400%
2. Lebih murah dibandingkan metode lain
3. Distribusi produk lebih luas
4. Kualitas produk sangat baik
Kerugian :
1. Membutuhkan kontrol suhu
2. Komposisi gas berbeda untuk setiap produk
3. Membutuhkan peralatan khusus dan operator terlatih.
Beberapa hasil penelitian penyimpanan dan atmosfir termodifikasi
menghasilkan rekomendasikan sebagai berikut. (Riany, 2008) Untuk
penyimpanan irisan bit adalah 1-3% CO2 dan 7-9 % O2 pada suhu penyimpanan
0OC, untuk penyimpanan wortel terolah minimal adalah 2% O2 dan 2% CO2 pada
suhu penyimpanan 5OC (Yanie, 2006).
F. PENYIMPANAN SISTEM ATMOSFIR TERMODIFIKASI AKTIF DAN
PASIF
Dalam rangka untuk memenuhi kebutuhan masyarakat akan produk yang
segar, alami dan baik, beberapa usaha telah dilakukan dalam mengembangkan
metode baru untuk pengolahan minimal dan kemasan atmosfer termodifikasi.
Penelitian tentang sistem atmosfer termodifikasi pada umumnya
berhubungan dengan pengaruh komposisi gas dalam kemasan terhadap produk.
Pengaturan atmosfer ini dilakukan dengan banyak contoh yang berulang-ulang.
Atmosfer termodifikasi mempengaruhi respirasi buah. Hal ini dapat dibuktikan
bahwa kehilangan karbohidrat rata-rata oleh respirasi antara 1.2 dan 1.4 kali lebih
cepat dalam udara biasa daripada dalam N2 yang mengandung 10% O2 dan
diantaranya 1.35 dan 1.4 lebih cepat bila tidak ada CO2 daripada kalau ada 10%
CO2. Jadi buah yang diambil dari penyimpanan dingin biasa menunjukkan laju
14
respirasi yang lebih tinggi daripada buah yang disimpan dalam udara terkendali
(Pantastico, 1975).
Penyimpanan dengan atmosfir termodifikasi ini dibedakan menjadi dua,
yaitu teknik pasif dan teknik aktif. Penelitian-penelitian umum biasa dilakukan
untuk teknik penyimpanan ini adalah atmosfir termodifikasi pasif (MAP pasif)
dimana udara langsung dimasukkan kedalam kemasan film yang terpilih.
Kemasan film yang digunakan akan membatasi perpindahan gas kedalam atau
keluar kemasan sesuai permeabilitas terhadap O2 dan CO2. Seiring dengan waktu
sistem akan mencapai titik keseimbangan atmosfir termodifikasi dimana
konsentrasi O2 lebih rendah dan CO2 lebih tinggi dibandingkan kondisi udara
normal awal (CO2 : 0.03%, O2 : 21%).
Berbeda dengan atmosfir termodifikasi pasif, pada atmosfir termodifikasi
aktif (MAP aktif) ini, komposisi gas dalam kemasan ditentukan terlebih dahulu.
Hal ini dapat dilakukan dengan cara mengontrol udara dalam kemasan dengan
menambahkan CO2 atau mengurangi O2 dibantu dengan alat Continous Gas
Analyzer sehingga komposisi gas awal dalam kemasan yang dapat tercapai.
Penelitian yang telah dilakukan menggunakan MAP aktif ini adalah pada
holy basil (ocimum sanctumL.’khao’) sejenis tumbuhan herba disimpan dalam
kemasan PE dengan memasukkan 5% CO2 dan ethylene absorbent
mempertahankan kualitas produk terbaik selama penyimpanan. (Wongs-Aree and
Jirapong, 2007). Pada kubis dengan kombinasi kemasan film PFP dengan
memasukkan 5-8% O2 dan suhu 50C pada MAP aktif dapat mengurangi laju
kerusakan kubis selama penyimpanan (Hu, et al., 2007). Skema perbedaan
pengemasan rajangan bengkuang pada kemasan atmosfer termodifikasi aktif dan
pasif dapat dilihat pada Gambar 4.
15
Gambar 4. Skema pengemasan atmosfer termodifikasi aktif dan pasif
G. PENGOLAHAN MINIMAL
Produk olah minimal dari buah dan sayuran adalah proses pengolahan buah
dan sayuran dengan aplikasi pemanasan yang minimal sehingga masih mampu
mempertahankan kesegaran buah dan sayuran. Produk dengan teknologi olah
minimal ini dikenal pula dengan istilah fresh cut product atau produk irisan buah
dan sayuran segar yang didefinisikan sebagai buah dan sayuran atau
kombinasinya yang telah mengalami perubahan fisik dari bentuk awalnya tetapi
masih dalam kondisi segar. Buah dan sayuran tersebut mengalami tahapan proses
pengupasan, pencucian, dan pemotongan atau pengirisan sehingga menghasilkan
100% produk olahan yang dapat langsung digunakan atau dikonsumsi. Produk
tersebut biasanya dikemas baik dalam kemasan besar maupun kecil dengan
keunggulan dari segi nutrisi, kenyamanan dan bernilai tinggi terutama dari segi
kesegarannya.
Menurut Shewfelt (1989), Teknologi olah minimal didefinisikan mencakup
operasi seperti : pencucian, sortasi, trimming, pengupasan, pengirisan, coring
(pembuangan yang tidak perlu) yang tidak mempengaruhi kualitas produk dari
keadaan segarnya . Menurut Shohib (2009), pengolahan minimal atau sering
16
disebut juga fresh cut merupakan penanganan pada produk holtikultura dengan
membuang bagian yang tidak dapat dikonsumsi sehingga menjadi produk yang
siap dikonsumsi atau diolah lebih lanjut. Produk terolah minimal memiliki resiko
pembususkan lebih besar dengan waktu yang lebih cepat dibandingkan dengan
komoditas yang tidak diolah. Hal ini dikarenakan pelindung alami (kulit buah)
dibuang saat pengupasan.
Produk fresh cut memiliki beberapa keunggulan diantaranya sedikit
menghasilkan sampah, mutu jelas terlihat dan dapat dibeli sesuai jumlah
kebutuhan (Shohib, 2009). Menurut Zagory (1998) memaparkan penyebab
keunggulan ini tidak lepas dari penanganan berupa penanganan suhu rendah
dalam atmosfer yang termodifikasi. Kedua faktor ini berperan dalam
pemeliharaan kesegaran dan memperpanjang umur simpan
H. KEMASAN
Kemasan merupakan bagian penting dalam penyimpanan dengan atmosfer
termodifikasi. Pengemasan yang baik akan melindungi produk akibat kerusakan
fisik, kehilangan air serta mencegah kerusakan akibat infeksi oleh
mikroorganisme (Ashari, 1995). Pada penyimpanan dengan atmosfer
termodifikasi digunakan plastik film dengan nilai permeabilitas yang berbeda-
beda terhadap laju perembesan gas dan uap air. Nilai permeabilitas beberapa
kemasan terhadap laju perembesan gas dan uap air disajikan dalam Tabel 3.
Tabel 3. Permeabilitas terhadap O2 dan CO2 berbagai jenis film plastik
17
Permebilitas ini disesuaikan dengan produk yang akan disimpan berdasarkan laju
respirasi produk terkait. Dalam Anonim (2009) diterangkan plastik film memiliki
beberapa keuntungan diantaranya:
1. Dapat menyesuaikan dengan produk
2. Tidak berbahaya karena apabila dibuka/disobek tidak meninggalkan ujung
runcing
3. Mudah ditutup
4. Penampilan luar yang lebih menarik
5. Atmosfer dalam kemasan dapat disesuaikan dengan keinginan produsen
dalam pengaturan masa kadarluarsa
Faktor-faktor kandungan yang mempengaruhi kandungan O2 dan CO2
dalam kemasan atmosfir termodifikasi antara lain kelembaban suhu, lama
penyimpanan, jenis dan jumlah bahan (Hall et al., 1973). Sifat film kemasan yang
cocok untuk penyimpanan buah dan sayuran terutama untuk pembentukan
atmosfir di dalam kemasan adalah film-film yang bersifat permeabel terhadap
CO2 daripada O2. Koefisien permebilitas kemasan dapat dilihat pada Tabel 4.
Tabel 4. Koefisien permeabilitas film kemasan hasil perhitungan dan penetapan
Keterangan ; 1) hasil perhitungan.
2) hasil penetapan.