PENERAPAN TEKNIK SPEKTROSKOPI FOTOAKUSTIK LASER ULTRA SENSITIF DAN KROMATOGRAFI GAS PADA PENYELIDIKAN PENGENDALIAN PEMATANGAN BUAH TROPIS BERNILAI EKSPOR

• Main Author: , Muh. Ali Joko Wasono
• Format: Article NonPeerReviewed
• Published: [Yogyakarta] : Lembaga Penelitian UGM 2003
• Online Access: https://repository.ugm.ac.id/92413/; http://repository.ugm.ac.id/digitasi/index.php?module=cari_hasil_full&idbuku=201
• Institution: Universitas Gadjah Mada

Usaha mengendalikan umur simpan buah tropis masih menjadi masalah di Negeri Indonesia. Hal ini antara lain disebabkan belum diketahuinya secara mendalam karakteristik hormone etilen (C2H4) pengendali pematangan buah tropis. Untuk itu diperlukan detector dan pemonitor yang mampu menjangkau kadar gas tersebut berorde sub-ppb. Spektroskopi fotoakustik (FA) hadir menawarkan kemampuannya dalam hal sensitifitas, waktu tanggap ukur, monitoring secara on-line dan bersifat non-intrusive. Apabila pola emisi etilen buah yang dikenai berbagai macam perlakuan maka perumusan pengendalian penyimpanan buah dapat direkomendasikan untuk tiap-tiap jenis buah tropis. Tujuan penelitian dalam aspek fisika adalah meningkatkan sensitifitas system deteksi dan kinerjanya serta membuat ruang penyimpanan buah dengan variasi suhu yang bisa dikendalikan secara otomatis. Adapun aspek terapan diarahkan pada penggunaan spectrometer FA untuk memonitor emisi etelin buah tropis yang dipilih baik produksi etilen secara alami maupun ketika dikenai suatu perlakuan (stress mekanis), suhu, komposisi gas termodifikasi, atmosfer terkendali secara intermittent. Metode Penelitian , usaha memperbaiki senstifitas dilakukan dengan memperbesar dan menstabilkan daya laser serta menekan noise sehingga meningkatkan rasio sinyal terhadap noise. Cara yang ditempuh dengan memodifikasi tabung laser dari axial flowing menjadi semi sealed-off. Dengan konfigurasi tersebut tejadi banyak penghematan biaya operasional laser. Variasi suhu ruang penyimpanan buah dibuat dengan memerintahkan compressor via computer yang ditahan pada suhu yang dikenhendaki dengan system kendali on-off. Sensor pemonitor suhu LM335 dikalibrasi kelinearannya dengan mengukur suhu model digital tipe 2572 YEW buatan Yoko Gawa Electric Works LTD. SFA diterapkan untuk memonitor buah salak pondoh unggulan daerah Sleman DIY yang dikenai perlakuan udara terkontrol, pada suhu dingin, perlakuan pencelupan buah di dalam larutan CaCl2 dan pelapisan dengan khitosan. Penerapan SFA lainnya adalah untuk mengukur emisi etilen local akibat luka pemotongan, pengupasan, terkena hama/sakit, pengaruh suhu rendah komposisi gas terkontrol, penentuan O2 kritis (ambang) yang tidak menyebabkan fermentasi, penentuan koefisien resistensi buah apel, nangka kupas terhadap difusi etilen, O2 dengan pelacak SF6 serta penentuan koefisien resistensi plastic pengemas. Dari semua hasil di atas dipakai untuk merumuskan penyimpanan terpadu buah pisang mas satu tandan dalam suatu ruangan yang dilengkapi dengan pengendali suhu, pengatur komposisi gas, KMnO4 penangkap etilen, KOH penangkap CO2 serta pemberian kelembaban relative yang cukup. Pola emsi etilen direkam di monitor, sedang penampilan luarnya direkam denga fotograf. Hasil dan Kesimpulan, kesetaraan antara sinyal ternormalisasi dengan konsentrasi C2H4 dalam sistem gas mengalir, sebelum ini diperoleh 1 mV/W setara dengan 100 nl/l, sekarang diperoleh 1 mV/W setara dengan 70 nl/l. Dengan perolehan tersebut batas deteksi terendah C2H4 membaik dari 0,2 ppb menjadi 0,05 ppb (1:109) pada tekanan 1 atm. Laser CO2 semi tertutup telah berhasil dirancang dan dibuat dengan komposisi campuran gas 65% He, 22% N2 dan 13% CO2, tekanan campuran minimum yang menjadikan aksi laser 5 mbar serta tekanan maksimum 30 mbar yang memberikan penghematan operasional bahan gas 80%. Kelemahan laser tipe ini terletak pada terbatasnya waktu hidup, yaitu hanya 5-7 hari. Ruang penyimpanan buah dengan suhu dapat divariasi dapat dibuat mempunyai jangkau dari � 5 s.d. 25 oC. Dari pola emisi C2H4, diperoleh bahwa kondisi penyimpanan terbaik buah salak pondoh ketika dikenai perlakuan 4% O2, 8%CO2, dan 88% N2 pada suhu 40C. Dengan perlakuan tersebut umur simpan mencapai 23 hari dalam keadaan layak makan. Perlakuan 1% 02 menyebabkan respirasi anaerob yang diikuti dengan bau masam yang diduga oleh terbentuknya etanol akibat proses fermentasi. Pencelupan buah ke larutan CaCl2 menyebabkan produksi C2H4 menurun dibanding dengan buah tanpa dicelup. Dari pengamatan C2H4¬, diperoleh nilai optimum konsentrasi CaCl2 0,2 M pada suhu 40 C menyebabkan buah mampu bertahan (kondisi layak makan) selama 38 hari. Buah nanas matang (610 g), 25% etilen dikeluarkan lewat stem scar, 20% oleh floral end dan 55% oleh bagian kulit. Buah sawo matang (115 g), 21,3% oleh stem scar dan 77,6% oleh bagian kulit. Mangga semar (860 g) 70% oleh stem scar dan 30% oleh bagian kulit. Apokat dimonitor selama 6 hari mewujudkan lebih 98% etilen dikeluarkan oleh bagian kulit, sisanya oleh stem scar serta menunjukkan pola klimakterik. Pengukuran etilen lokal buah mangga manalagi yang terkena penyakit/hama seluas 28,3 cm2 diperoleh hasil 41,3% etilen disumbangkan oleh hama. Hasil tesebut diuji dengan 2 kuvet yang berbeda luasannya menunjukkan sumbangan hama 3,2 ppb per cm2. Penentuan O2 ambang yang diberikan pada pisang susu ditunjukkan oleh batas ketidakhadiran etanol yang dibentuk akibat respirasi anaerob diperoleh nilai optimum 3% O2, 1% CO2, 96% N2. Konsentrasi O2 < 3% mengakibatkan terbentuknya etanol sebagai hasil respirasi anaerob dari glukosa menjadi piruvat dan acetal dehide. Hasil yang sangat menarik bahwa buah yang berada dalam udara tanpa O2 (anoxic) menjadikan etilen turun mendadak hingga nol pada waktu 2,5 jam dan etanol terbentuk sesudah 1 jam. Koefisien resistensi (R) buah apel Malang terhadap difusi gas etilen telah dapat ditentukan dengan menggunakan gas pelacak (SF6) yang dideteksi dengan metode SFA. Diperoleh nilai RSF6 = 2,8 104 s cm-1 dan RC2H4 = 1,2260 104 s cm-1 yang mempunyai orde sama dengan yang telah dilakukan oleh Banks, 1985 terhadap buah apel golden delicious dengan RC2H4 = 1,0466 104 s cm-1. Penentuan R plastik pengemas buah dengan waktu yang relatif singkat telah dapat dilakukan dengan metode SFA. Hasil monitoring buah pisang emas yang diberi perlakuan suhu dan atmosfer terkendali intermittent menunjukkan bahwa oksigen optimum yang menyebabkan puncak C2H4 tertunda paling lama terjadi pada 2 %. Sedang suhu terendah (12 0C) menyebabkan penundaan paling lama terjadinya puncak klimaterik sekaligus menekan besar lajunya produksi C2H4. Pematangan paling cepat terjadi pada buah yang diberi suhu 24 0C dan 6 % O2. Komposisi CO2 yang berbeda tidak begitu mempengaruhi maju dan mundurnya puncak produksi C2H4 selama masih dibawah prosentasi yang rendah (lebih kecil 10 %). Dengan demikian waktu umur simpan buah paling lama bernilai 18 hari dimiliki oleh buah jika dikenai perlakuan 2 % O2 dan suhu 12 0C. Pengukuran waktu adaptasi suhu daging buah pisang emas terhadap suhu lingkungannya diperoleh nilai 3 jam 40 menit. Dengan demikian perubahan suhu lingkungan yang dapat mempengaruhi buah harus lebih lama dari waktu tersebut. Waktu tersebut dipakai untuk menentukan suhu chilling buah ketika diletakkan ke dalam suhu yang terlalu dingin. Buah pisang emas yang disimpan selama 1, 2 dan 3 hari pada suhu 15 0C,10 0C dan 5 0C menunjukkan bahwa pada suhu 15 0C buah terjamin aman, tidak mengalami bercak-bercak dan tidak mengalami perlukaan suhu baik disimpan selama 1, 2 atau 3 hari. Pada suhu 5 0C buah sesudah dikeluarkan dari suhu dingin tersebut mengalami kerusakan. Pada suhu 10 0C buah juga mengalami kerusakan tetapi sangat sedikit. Dengan demikian nampaknya suhu aman yang dapat menjamin tidak terjadinya chilling terjadi pada suhu yang lebih besar dari 12 0C. Sesudah diketemukan beberapa parameter yang dapat memperlama umur simpan buah maka telah dibuat prototype ruang penyimpanan buah yang digandeng dengan spectrometer fotoakustik laser. Ruang penyimpanan telah dilengkapai dengan detector C2H4 sewaktu-waktu, penangkap C2H4 oleh KMnO4, pengendali oksgen terendah, penangkap CO2 hasil respirasi agar tidak terjadi akumulasi CO2 oleh kristal KOH atau Ca(OH)2, serta pengontrol kelembaban relatif udara di ruang penyimpanan. Efisiensi KMnO4 dalam menangkap C2H4 buah dapat mencapai 67 %. Oksigen minimum yang menjamin buah tetap bernafas secara aerob dan menjadikan buah mempunyai umur simpan paling lama sebesar 3 %. Efektivitas KOH 20 gr dalam menangkap gas CO2 bisa mencapai 5 hari untuk satu tandan pisang mas 5 kg. Kelembaban bisa dijaga senantiasa diatas 65 % dengan menyemprotkan air ke dalam dasar ruang penyimpanan. Dengan perlakuan gabungan terpadu di atas, didapatkan umur simpan buah pisang emas satu tandan dalam ruang penyimpanan mencapai lebih dari 30 hari dalam kualitas terjaga tidak terdapat bercak-bercak hitam. Perubahan warna dari hari ke hari atau fase ke fase telah dapat diikuti dengan memotret buah. Puncak klimaterik dengan menggunakan KMnO4 terjadi pada hari ke 28. Dengan demikian perlakuan terpadu pada buah cukup efektif dalam usaha memperpanjang umur simpannya. Pada penelitian ini pisang yang dikenai perlakuan terpadu mempunyai penundaan pematangan selama 2 minggu dibandingkan tanpa dikenai perlakuan.