Perubahan Biokimia Pada Sayuran dan Buah-buahan

Pendahuluan Sayuran dan buah-buahan segar merupakan komoditas hidup Tiap komoditas horti memiliki bentuk, ukuran, cita rasa dan warna tertentu Konsumen mensyaratkan komoditas dengan ciri khas tersebut dan bebas dari cacat.

Perubahan biokimia setelah panen dan dalam penyimpanan sangat berpengaruh terhadap karakteristik komoditas sayuran dan buah segar, meliputi terutama : Respirasi Transpirasi Perubahan warna Perubahan tekstur Perubahan cita rasa

Pada tanaman, Fase Pertumbuhan = Maturasi

Faktor yang mempengaruhi fase pertumbuhan : Fotosintesis Absorbsi air + mineral dari tanah

Substrat untuk metabolisme dihasilkan sendiri melalui proses ini

Setelah panenFase Pematangan dan SenesensiFaktor yang mempengaruhi : 1. Respirasi , Transpirasi 2. Perubahan biokimia = fisiologi pasca panenHidup dipertahankan, dengan menggunakan persediaan makanan + air yang masih ada dalam sel, sampai habis Mati

2.2. Fase Hidup Sayuran dan Buah-buahan Segar1

Perkembangan2

Keterangan : 1. Pembentukan organ yg dpt di makan 2. Terminasi pertumbuhan alami dari organ 3. Awal dr periode kegunaan tapi umumnya masih terlalu muda utk konsumsi rata2 4. Periode dayaguna maksimum 5. Perubahan degradatif menonjol 6. Akhir masa daya guna utk konsomsi manusia

Pre Maturasi3

Maturasi

4

Pematangan Senesensi5 6

Perkembangan

DegradasiWaktu

Kematian

Kematangan Fisiologis Komoditas Pada Berbagai Tk. Kematangan Komersial Perkembangan Degradasi Kematian

PertumbuhanMaturasi Pematangan Senesensi

K.Polong Pir Squash Ketimun Apel

MelonTomat matang

Fase Hidup UtamaPertumbuhan Maturasi Senesensi

Batas tidak bisa dibedakan dengan jelas, Tumpang tindih

1. Fase Pertumbuhan Pre maturasi Pembelahan dan pembesaran sel menentukan ukuran akhir produk

2. Fase Maturasi

Mulai sebelum fase pertumbuhan berakhir Aktivitas berbeda-beda tergantung pada komoditas Fase pertumbuhan/prematurasi + maturasi = Fase perkembangan

3. Fase Senesensi Fase dimana proses-proses katabolisme (degradasi) lebih dominan daripada proses anabolisme (sintesis) dengan akibat terjadi penuaan (pelayuan) dan berakhir dengan kematian Fase pematangan (ripening) hanya dijumpai pada buah-buahan ; fase akhir maturasi atau fase awal senesensi

2.3. Respirasi (Oksidasi Biologis) Definisi 1 : Proses hidup yang dilakukan oleh setiap organisme hidup, dimana energi potensial diubah menjadi energi kinetik dengan pembebasan panas. Definisi 2 : Proses penguraian bahan kompleks yang ada dalam sel (pati, gula, asam organik) menjadi molekul yang lebih sederhana seperti CO2, H2O disertai pembebasan energi dan molekul lain yang akan digunakan untuk reaksi sintetis dari sel

C6H12O6 + 6O2 Glukosa Pati Sakarida Asam organik

6CO2 + 6H2O + Energi Energi : ATP 42 % Panas sisanya

ATP disimpan dalam sel, panas dibebaskan ke lingkunganRespirasi bisa dalam keadaan : 1. Aerob : glikolisis + TCA + Rantai pernafasan 2. Anaerob : glikolisis jalur PP

Laju Respirasi dipakai sebagai : Indikator aktivitas metabolisme dalam jaringan sehingga dapat ditentukan umur simpan potensial komoditas Satuan ukuran ml atau mg CO2.Kg-1.jam-1 ml atau mg O2.Kg-1.jam-1

Pola Respirasi Kurva yang menggambarkan hubungan antara laju respirasi terhadap waktu selama periode perkembangan, maturasi, pematangan dan senesensi Pola respirasi pada buah ada 2 tipe : 1. Klimaterik :tomat, mangga, pisang, apel 2. Non-klimaterik : jeruk lemon, anggur

Laju respirasi buah klimaterik umumnya lebih tinggi daripada buah non klimaterik

Pola Respirasi Klimaterik Beberapa Jenis Buah

Pola respirasi sayuran tidak menunjukan ada klimaterik Umumnya sayuran buah bersifat non-klimaterik kecuali tomat Sayuran dari jaringan lain hanya menunjukan penurunan laju respirasi

Laju Respirasi Sayuran dibedakan atas : Laju respirasi tinggi : umumnya jaringan muda yg aktif tumbuh, contoh : jamur, asparagus, kapri Laju respirasi rendah : umumnya jaringan penyimpanan, contoh : kentang, ubi, bawang Laju respirasi sedang : antara lain sayuran daun, contoh : kubis

Teori tentang pengendalian klimaterik : Teori menurunnya permeabilitas sel Teori peningkatan sintetis protein Teori perubahan pada rantai pernafasan dalam hubungan dengan kegiatan sitokhrom Teori perubahan aktivitas enzim pada masa transisi pra hingga pasca klimaterik antara lain Malat dehidrogenase dan Fosfo fruktokinase

2.4. Inisiasi/pemicu PematanganETILEN (CH2=CH2) Bahan volatil yang dihasilkan sendiri oleh sayuran, buah, bakteri dan fungi Berfungsi sebagai hormon tumbuhan yang mengatur : 1. Berbagai aspek pertumbuhan, pekembangan dan senesensi 2. Pematangan buah (konsentrasi etilen 0,1-1 ppm)

Peranan Etilen Dalam Pematangan Buah Menstimulasi aktivitas respirasi, absorbsi O2 naik : pada sayuran + bahan nonklimaterik Merangsang proses pematangan Mempercepat terjadinya klimaterik menstimulasi biosintesis etilen pada buah klimaterik dalam fase pematangan

Bila Etilen Diturunkan Maka: Pada bahan non-klimaterik, laju respirasi juga turun kembali Pada bahan klimaterik, laju respirasi tetap

Konsentrasi Etilen Sebagai Hormon Pematangan : Respon sudah tampak pada 10-20 ppm Dalam praktek : 200 - 500 ppm (0,5%) Jangan gunakan >500 ppm, karena : 1. Penghamburan = tidak efektif 2. Etilen eksplosif pada 3-30%

Kondisi pemeraman dengan etilen : Suhu : 21-240C (suhu min. 15.50C) Rh : 85 - 90 % Bahaya gas toksik etilen : Tidak sadar/pingsan Sulit bernafas Bentuk cair : Iritasi kulit/mata Kulit terbakar

Absorbsi O2 Oleh Bahan Klimaterik dan Non klimaterik

Produksi etilen dalam jaringan buah Klimaterik : Berfluktuasi Non-klimaterik : Konstan Prekursor untuk sintesis etilen : Metionin Lipida

2.5. Biokimia Respirasi

Tujuan Respirasi Mendapatkan sumber energi ATP untuk reaksi metabolisme yang memungkinkan : a. Mempertahankan keutuhan sel b. Transportasi metabolit keluar masukl sel c. Mempertahankan permeabilitas Mendapatkan prekursor untuk reaksi sintetis Jalur respirasi : aerob dan anaerob Substrat untuk respirasi :glukosa dan pati (utama), asam organik, asam lemak

Pati/Sukrosa G-6-P Jalur Glikolisis (Utama) F-6-P F-1,6-Di P Triose-PJalur Aerob

Jalur Pentose-Fosfat (Minor 30%)CO2

Ribulose - 5-P

3-Fosfo-GliseratCO2

CO2 Jalur Anaerob

Asam Piruvat Acetil - CoA As.Laktat TCAATP CO2

Asetaldehide

Etanol

Rantai Pernafasan

Respiration Quotient (RQ) Definisi :RQ Produksi CO 2 (ml) Konsumsi O 2 (ml)

Vakuola mangandung persediaan, asamasam organik yang dapat digunakan sebagai substrat oksidari dalam mitokhondria yaitu dalam siklus Krebs (TCA)

Contoh:C4H6O5 + 3O2 4CO2 + 3H2OAsam Malat RQ Asam Malat = 1.3 RQ Glukosa = 1.0 RQ Asam Stearat = 0.7 Kesimpulan : RQ rendah, substrat umumnya asam lemak, RQ tinggi asam organikPanas respirasi (Btu/ton/24 jam) = mg CO2/kg.jam x 220 Panas respirasi (kcal/1000kg/24jam = mg CO2/kg.jam x 61,2

2.6 Perubahan Warna Pada Buah-buahan Buah-buahan matang penuh, umumnya setelah mencapai puncak klimaterik, tetapi konsumen mengasosiasikan matang dengan ciri-ciri buah akibat aktivitas etilen yaitu : a. Perubahan warna : perubahan pigmen b. Perubahan tekstur : perubahan komponen dinding sel c. Perubahan rasa d. Perubahan aroma e. Perubahan pada protein

Perubahan WarnaPada buah matang penuh tampak :

Hilangnya warna hijau = Khlorofil, terkecuali : alpukat, apel granny Smith. Pada buah lain a.l. jeruk juga terjadi degradasi khlorofil akibat suhu rendah Timbul warna hijau lain (sintetis atau penampakan) terutama karotenoida yang berwarna kuning sampai merah

Degradasi khlorofil disebabkan: Perubahan pH (kebocoran membran vakuola) Oksidasi Aktivitas enzim khlorofilase Umumnya ketiga faktor ini bekerja berurutan

Warna kuning-merah dari pigmen karotenoida timbul karena : a. Khlorofil yang menutupi warna tersebut terurai b. Sintetis pigmen karotenoida dalam khromoplast Pigmen karotenoid (C40 + >ikatan rangkap) a. Karoten : -karoten, -karoten, likopen b. Xantofil : capsantin (cabe) dan Capsorubin (cabe) Pigmen antosianin (merah-ungu kebiruan) a. Ada di vakuola, terutama pada sel epidermis b. Warnanya sering menutup warna pigmen karotenoida dan khlorofil

Perubahan Pada Karbohidrat Pati Gula1% pada pematangan pisang (pati) turun : 22%

Akumulasi gula menimbulkan rasa manis Terjadi pada buah klimaterik dan non klimaterik Melibatkan enzim amilase dan fosforilase

PatiH3PO4 Fosforilase

Amilase H2O

MaltosaMaltosa

G-1-P G-6-P F-6-P

+UTP ADPUDP-G+PPi

Fosfo-Gluko molase Fosfo-hekso isomerase

Glukosa

ATPUDP

Sukrosa-P +Pi

SukrosaH2O Invertase

Bagan Konversi Pati

Gula

Sukrosa + Fruktosa

Senyawa Pektat Dalam Hemiselulosa Penguraian senyawa pektat dan hemiselulosa mengakibatkan : a. Dinding sel menjadi lemah b. Gaya kohesi yang mengikat sel berkurang Akibatnya : a. Mula-mula tekstur menjadi lebih disukai b. Bila sudah berlanjut terjadi disintegrasi jaringan = bonyok

Protopektin adalah bahan induk dari senyawa Pektat Protopektin adalah molekul besar Protopektin terikat satu sama lain dengan ikatan Ca, dan dengan gula/sakarida serta derivat posfat dari sakarida sehingga terbentuk molekul yang sangat besar Selam pematangan Protopektin Senyawa Pektat(Tidak larut dalam air) (larut dalam air)

Laju degradasi sebanding dg laju pelunakan buah

Perubahan Pada Asam Organik (Sumber Enargi Lain) Umumnya selama pematangan/maturasi kadar asam organik berkurang, karena diubah menjadi glukosa Kadar asam organik mencapai maksimum pada fase pertumbuhan dan perkembangan, kemudian menurun pada fase pematangan dan dalam penyimpanan kecuali :pisang dan nenas, kadar maksimum dijumpai pada saat matang penuh

Asam organik utama : a. As. Sitrat : jeruk, lemon, strawberry b. As. Malat : apel, pir, plum c. As. Askorbat Biasanya pada pemotongan terjadi penurunan kadar asam organik bersamaan dengan menurunnya kadar pati dan meningkatnya kadar asam.

Perubahan Pada Aroma Zat aroma bersifat volatil (BM