Study of Response Surface Methodology to Optimization Post Harvest Handling
KAJIAN PENGGUNAAN METODE RESPON PERMUKAAN
UNTUK OPTIMASI PASCA PANEN
(STUDI KASUS PERLAKUAN KONSENTRASI PELILINAN
DAN SUHU PENYIMPANAN BUAH MANGGIS)
ANDRIANI LUBIS
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2010
PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN
SUMBER INFORMASI
Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis dengan judul Kajian Penggunaan
Metode Respon Permukaan untuk Optimasi Pasca Panen (Studi Kasus Perlakuan
Konsentrasi dan Suhu Penyimpanan Buah Manggis) adalah karya saya dengan
arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada
perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya
yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam
teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir tesis ini.
Bogor,
Agustus 2010
Andriani Lubis
NRP F151070051
© Hak Cipta milik IPB, tahun 2010
Hak Cipta dilindungi Undang-undang
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan
atau menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan,
penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau
tinjauan suatu masalah; dan pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan
yang wajar IPB.
Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis
dalam bentuk apa pun tanpa seizin IPB.
KAJIAN PENGGUNAAN METODE RESPON PERMUKAAN
UNTUK OPTIMASI PASCA PANEN
(STUDI KASUS PERLAKUAN KONSENTRASI PELILINAN
DAN SUHU PENYIMPANAN BUAH MANGGIS)
ANDRIANI LUBIS
Tesis ini diajukan dalam rangka memenuhi tugas akhir
untuk memperoleh gelar Magister Sains pada Mayor
Teknik Mesin Pertanian dan Pangan
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2010
Penguji Luar Komisi Ujian Tesis: Dr. Ir. Y. Aris Purwanto, M.Sc.
Judul Penelitian
: Kajian Penggunaan Metode Respon Permukaan
untuk
Optimasi Pasca Panen (Studi Kasus Konsentrasi Pelilinan
dan Suhu Penyimpanan Buah Manggis)
Nama
: Andriani lubis
NRP
: F151070051
Program Studi
: Teknik Mesin Pertanian dan Pangan
Disetujui
Komisi Pembimbing
Dr. Ir. Emmy Darmawati, M.Si.
Ketua
Dr. Ir. Sutrisno, M.Agr.
Anggota
Diketahui
Ketua Mayor Teknik Mesin Pertanian
dan Pangan
Dekan Sekolah Pascasarjana
Dr. Ir. Radite Praeko Agus S. M.Agr.
Prof. Dr. Ir. Khairil A. Notodiputro, M.S.
Tanggal Ujian : 19 Agustus 2010
Tanggal Lulus :............ 2010
PRAKATA
Penanganan pasca panen yang belum tepat merupakan salah satu penyebab
sebagian manggis Indonesia mempunyai mutu rendah dan tidak diterima
konsumen. Beberapa cara penanganan pasca panen manggis segar yang dapat
memperpanjang ketahanan simpan dan mutunya adalah teknik pengemasan,
penggunaan anti mikroba, pengaturan suhu penyimpanan, penyimpanan dengan
atmosfer termodifikasi, pelapisan lilin, penggunaan zat antitranspiran, perlakuan
precooling dan kombinasi berbagai cara tersebut. Metode Respon Permukaan
merupakan suatu metode gabungan antara teknik matematika dan teknik statistik,
digunakan untuk membuat model dan menganalisa suatu respon y yang
dipengaruhi oleh beberapa variabel bebas (faktor x) guna mengoptimalkan respon
tersebut. Model Respon Surface digunakan untuk melihat kondisi optimal
pengaruh perlakuan (Suhu dan Konsentrasi Pelilinan) terhadap parameterparameter yang diamati.
Penulis sangat bersyukur pada Alloh Subhanahu wa ta’ala atas segala
karuniaNya penulis dapat menyelesaikan penelitian hingga penulisan tesis ini
dengan baik. Penulis menyampaikan ucapan terima kasih pada Dr. Ir. Emmy
Darmawati, M.Si. dan Dr. Ir. Sutrisno, M.Agr. sebagai komisi pembimbing yang
dengan sabar membimbing penulis. Ungkapan terima kasih disampaikan kepada
Laboran Lab. TPPHP Bapak Sulyaden yang telah membantu pelaksanaan
penelitian ini. Penulis juga menyampaikan ucapan terima kasih dan penghargaan
atas dukungan yang selalu diberikan oleh suamiku Didi Darmadi dan anakku
Afifah Adzkiyah, ayah dan ibu, kakak dan adik ipar, juga adik-adik serta kepada
semua pihak yang telah membantu dalam pelaksanaan penelitian dan penulisan
tesis ini.
Bogor, Agustus 2010
Penulis
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Sibolga, Sumatera Utara, pada tanggal 14 Mei 1980
sebagai anak pertama dari pasangan Arifin Lubis dan Siti Khadijah. Pendidikan
sarjana ditempuh di Program Studi Teknik Pertanian, Fakultas Pertanian
Universitas Andalas dan lulus pada tahun 2003. Penulis bekerja sebagai dosen di
Universitas Negeri Syiah Kuala Banda Aceh sejak tahun 2006.
Penulis diterima sebagai mahasiswa pada tahun 2007 di Program Studi
Teknik Mesin Pertanian dan Pangan, Sekolah Pascasarjana IPB dengan biaya
pendidikan dari Dirjen Dikti Kemendiknas melalui program Beasiswa Pendidikan
Program Pascasarjana (BPPS).
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR TABEL .......................................................................................... xii
DAFTAR GAMBAR ...................................................................................... xiii
DAFTAR LAMPIRAN……………………………………………………...... xv
PENDAHULUAN
Latar Belakang ......................................................................................
Tujuan ...................................................................................................
Hipotesis................................................................................................
Manfaat Penelitian .................................................................................
TINJAUAN PUSTAKA
Respon Surface Methodology ................................................................
Karakteristik Metode Respon Permukaan………………………………
Aplikasi Metode Respon Permukaan …………………........................
Tanaman Manggis......................................................................................
Pasca Panen Buah Manggis ...................................................................
Laju Respirasi.........................................................................................
Pelilinan ................................................................................................
Pelapisan dengan Film Kemasan............................................................
Penyimpanan Dingin..............................................................................
Parameter Penurunan Mutu....................................................................
1. Susut Bobot....................................................................... .................
2. Kekerasan Kult Buah..........................................................................
3. Total Padatan Terlarut........................................................... .............
BAHAN DAN METODE
Tempat dan Waktu.................................................................................
Bahan dan Alat ......................................................................................
Metode Penelitian ..................................................................................
1. Rancangan Percobaan............................................................ .............
2. Tahapan Penelitian.............................................................. ...............
3. Pengolahan Data.................................................................................
- Lack of Fit .................................................................................
- Analisis Regresi .........................................................................
HASIL DANPEMBAHASAN
l. Laju respirasi ......................................................................................
2.Laju produksi CO2 ................................................ ...............................
3.Laju konsumsi O2 ...............................................................................
4.Susut bobot............................................................................................
5.Kekerasan kulit......................................................................................
6.Total padatan terlarut.............................................................................
KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan............................................................................................
Saran .....................................................................................................
1
4
4
4
5
7
9
9
11
13
15
17
18
19
19
20
21
23
23
23
23
25
29
32
32
35
35
43
48
54
59
65
65
DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................... 66
xii
DAFTAR TABEL
Halaman
1 Volume ekspor manggis 2003-2008............................................................... 2
2 Indeks kematangan buah manggis ........................................................... .... 11
3 Tingkat kematangan buah manggis............................................................. 11
4 Pengelompokan mutu buah segar manggis ................................................. 12
5 Umur simpan optimum buah manggis pada perlakuan
yang berbeda.............................................................................................. 13
6 Laju respirasi dan produksi ethylene pada 200C.......................................... 15
7 Komposisi dasar emulsi lilin 12% .............................................................. 16
8 Perlakuan dan kode perlakuan..................................................................... 24
9 Rancangan percobaan dengan sistem pengkodean……………… ................ 24
10 Analisis regresi orde pertama CO2.............................................................. 38
11 Koefisien regresi orde kedua CO2 ............................................................... 39
12 Analisis regresi orde pertama O2 ................................................................ 44
13 Koefisien regresi orde kedua O2 ................................................................. 45
14 Analisis regresi orde pertama susut bobot ......................................….. …. .50
15 Koefisien regresi orde kedua susut bobot ................................................... 51
16 Analisis regresi orde pertama kekerasan kulit ............................................ 56
17 Koefisien regresi orde kedua kekerasan kulit ............................................. 57
18 Analisis regresi orde pertama total padatan terlarut.................................... 61
19 Koefisien regresi orde kedua total padatan terlarut..................................... 62
xiii
DAFTAR GAMBAR
Halaman
1. CCD untuk k=2……………………………………………………........... 6
2
Buah manggis .......................................................................................... 20
3
Diagram alir tahapan penelitian................................................................ 26
4
Continous gas analyzer tipe IRA-107....................................................... 27
5
Portable oxygen tester POT-101 .............................................................. 28
6
Timbangan mettler PM-4800 ................................................................... 28
7
Rheometer tipe CR-300DX ...................................................................... 29
8
Refraktometer model N-1 Atago .............................................................. 30
9
Diagram alir analisis pengolahan data dengan MRS ................................. 34
10 Laju produksi CO2 ................................................................................... 37
11 Permukaan tanggap laju produksi CO2 dengan berbagai variasi
suhu penyimpanan……………………………………………….............. 40
12 Kontur laju produksi CO2 dengan berbagai variasi suhu
penyimpanan dan konsentrasi pelilinan .................................................... 41
13 Laju konsumsi O2..................................................................................... 43
14 Permukaan tanggap laju konsumsi O2 dengan berbagai variasi
suhu penyimpanan dan konsentrasi pelilinan ............................................. 46
15 Kontur laju konsumsi O2 dengan berbagai variasi suhu
penyimpanan dan konsentrasi pelilinan .................................................... 46
16 Laju susut bobot....................................................................................... 48
17 Permukaan tanggap perubahan susut bobot dengan berbagai
variasi suhu penyimpanan dan konsentrasi pelilinan…………….............. 52
18 Kontur perubahan susut bobot dengan berbagai variasi suhu
penyimpanan dan konsentrasi pelilinan .................................................... 51
xiv
19 Grafik perubahan kekerasan kulit ............................................................. 55
20 Permukaan tanggap kekerasan kulit bobot dengan berbagai variasi
suhu penyimpanan dan konsentrasi pelilinan ............................................ 58
21 Kontur kekerasan kulit dengan berbagai variasi suhu
penyimpanan dan konsentrasi pelilinan .................................................... 58
22 Grafik total padatan terlarut (0Brix).......................................................... 60
23 Permukaan tanggap total padatan terlarut dengan berbagai variasi
suhu penyimpanan dan konsentrasi pelilinan ............................................ 62
24 Kontur total padatan terlarut dengan berbagai variasi suhu
penyimpanan dan konsentrasi pelilinan .................................................... 63
xv
DAFTAR LAMPIRAN
1.
Hal
Laju Produksi CO2 (ml/kg jam)……………………………………. 70
2.
Laju O2 (ml/kg jam)………………………………………………..
72
3.
Susut Bobot (%)…………………………………………………….
74
4.
Kekerasan Kulit (kgf)………………………………………………. 75
5.
Total Padatan Terlarut (oBrix)……………………………………… 76
6.
Delta Laju Produksi CO2.................................................................................................... 77
7.
Delta Laju Konsumsi O2…………………………………….…….
78
8.
Delta Susut Bobot………………………………………………….
79
9.
Delta Kekerasan…………………………………….………………
80
10.
Delta TPT…………………………………………………………..
81
ABSTRACT
ANDRIANI LUBIS. Study of Response Surface Methodology to Optimization
Post Harvest Handling (Study of Case Waxing Concentration and Storage
Temperature of Mangosteen). Under the supervision of EMMY DARMAWATI
and SUTRISNO.
Inappropriate post-harvest handling of mangosteen is one of the reasons
that caused low quality and consumer rejection. Several practices in post-harvest
handling of fresh mangosteen to preserve its self life and quality includes but is
not limited to packaging techniques, storage temperature control, storage in
modified atmosphere, waxing, or any combinations of the above. Researches on
the most preferred procedure of combining temperature control and waxing are
still ongoing. From the literature it is found out that the latest research was
looking for optimum combinations by comparing the treatment variations. By
creating a mathematical model the responses to the treatment (as the variables)
can be estimated, even the optimum values can be found. Response Surface
Methodology (RSM) is used to look for the conditions of the treatment
(Temperature and Waxing Concentration) which exerts the optimum influence to
the parameters under observation. The storing stages started with the waxing,
followed with packaging with plastic stretch film, and lastly storing in cold
storage with various temperatures. Responses noted were rate of respiration,
weight reduction, the firmness and total soluble solid (TSS) value. The
experiment had been performed using Central Composite Design (CCD) with two
factors (variables). Variables being optimized were storage temperature (X1)
6°C, 8°C, 13°C, 18°C, 20°C, and waxing concentration (X2) 4%, 5%, 7,5%, 10%,
11%. Further, the response to TSS optimization in 2nd order yielded the best
value. The validity of the RSM method was proven by the regression test result
R2 of 79%, lack of fit was obtained at 0.065. The optimum temperature is 130C,
wax concentration is 8% with TSS rate is 2,1oBrix/day. The format of the plot
surface resulted was a maximum. Mathematical model obtained was:
Y = -6,574 + 0,429X1 + 1,515X2 - 0,0008X1X2 - 0,016X12 - 0,096X22
Key words:
Response Surface Methodology, Waxing Concentration, Storage Temperature
and Mangosteen.
RINGKASAN
ANDRIANI LUBIS. Kajian Penggunaan Metode Respon Permukaan untuk
Optimasi Pasca Panen (Studi Kasus Perlakuan Konsentrasi Pelilinan dan Suhu
Penyimpanan Buah Manggis). Dibimbing oleh EMMY DARMAWATI dan
SUTRISNO.
Kemajuan dibidang teknik statistik dan pemodelan metematik yang
didukung oleh perkembangan software (perangkat lunak) komputer menghasilkan
suatu teknik optimasi yang mengkombinasikan teknik statistik dan matematik
yang dikenal dengan nama Response Surface Methodology (RSM) atau Metode
Respon Permukaan. RSM merupakan teknik optimasi yang banyak digunakan
dalam berbagai bidang. Salah satu diantaranya dapat digunakan dalam bidang
pertanian khususnya penanganan pasca panen buah manggis untuk
memperpanjang masa simpan dan mempertahankan mutu buah segar.
Metode respon permukaan digunakan untuk melihat kondisi optimal
pengaruh perlakuan terhadap parameter yang diamati. Dengan membuat dalam
model matematika respon terhadap perlakuan (variabel) maka dapat diperkirakan
pengaruhnya bahkan dapat ditentukan nilai optimumnnya. Dari telaah pustaka
didapat bahwa hasil-hasil penelitian yang sudah ada hanya menginformasikan
kombinasi yang optimum berdasarkan dari variasi perlakuan yang diteliti dengan
membandingkan antar perlakuan.
Rancangan percobaan dengan menggunakan RSM dalam penelitian ini
terdiri dari 2 faktor (variabel bebas) yaitu Suhu, dinotasikan X1 dengan range
antara 6 sampai dengan 200C dan Konsentrasi lilin, dinotasikan X2 dengan range
antara 4% sampai dengan 11%, sedangkan variabel respon: laju respirasi, susut
bobot, kekerasan dan total padatan terlarut (TPT). Persamaan RSM mencakup
Model Orde Pertama : faktorial 22 ditambah ulangan pada perlakuan titik pusat
(center point), sehingga ada 5 perlakuan dengan 9 pengamatan dan Model Orde
Kedua: digunakan model Central Composite Design (CCD) dengan menambah
perlakuan 4 axialpoint pada nilai α = 1,414, sehingga secara total ada 8
perlakuan dengan 13 pengamatan. Tahapan proses penanganan pasca panen buah
manggis dimulai dari pelilinan dilanjutkan pengemasan dengan plastik stretch
film kemudian penyimpanan dingin pada variasi suhu.
Model yang dihasilkan dari pengolahan data menggunakan software SAS
dan MINITAB, diuji dengan nilai parameter yang dihasilkan oleh program yaitu
uji Lack of Fit, nilai p (p-value) dan koefisien determinan.
Kriteria utama dalam menentukan ketepatan model adalah dengan uji
simpangan dari model (lack of fit). Model dianggap tidak tepat apabila uji
penyimpangan dari model (lack of fit) bersifat nyata secara statistik. Berdasarkan
uji lack of fit dan diperkuat dengan nilai determinasi dari ke empat model respon
yang dihasilkan (laju respirasi, susut bobot, kekerasan dan TPT) didapat bahwa
respon yang memenuhi kriteria utama adalah total padatan terlarut dimana nilai
lack of fit sebesar 0,065 yang berarti model yang telah dibuat sesuai dengan data.
Jika melihat koefisien determinasi (R2) dari respon sebesar 79%, maka respon
total padatan terlarut memiliki nilai yang tinggi sehingga model dari total padatan
terlarut dapat dijadikan sebagai model optimasi. Model matematika orde kedua
untuk TPT adalah :
Y = -6,574 + 0,429X1 + 1,515X2 - 0,0008X1X2 - 0,016X12 - 0,096X22
Dari paremeter mutu untuk TPT yang menghasilkan model terbaik dapat
digunakan dalam memprediksi perlakuan suhu dan konsentrasi pelilinan
optimum. Kontur yang dihasilkan untuk kombinasi suhu dan pelilinan optimum
pada suhu 130C dan konsentrasi lilin 8% dengan perubahan TPT 2,1oBrix
perhari.
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Penelitian dalam bidang pertanian banyak dilakukan yang bertujuan untuk
menghasilkan satu atau serangkaian perlakuan yang memberikan nilai respon
optimum. Bila perlakuan yang diberikan terkait dengan peningkatan nilai respon
maka tujuan optimasinya adalah maksimisasi, sebaliknya bila terkait dengan
penurunan nilai respon maka tujuan optimasinya adalah minimisasi. Optimasi pada
umumnya dilakukan dengan pemodelan matematika.
Kemajuan dibidang teknik statistika dan metematika yang didukung oleh
perkembangan software (perangkat lunak) komputer menghasilkan suatu teknik
optimasi yang mengkombinasikan teknik statistika dan matematika yang dikenal
dengan nama Response Surface Methodology (RSM) atau Metode Respon
Permukaan. Metode ini khusus dikembangkan untuk optimasi dua faktor (variabel)
atau lebih terhadap respon yang diinginkan. Keluaran dari RSM adalah suatu model
matematik yang menyatakan fungsi respon terhadap variabel bebasnya.
Menurut Iriawan (2006), RSM merupakan sekumpulan teknik matematika
dan statistika yang berguna untuk menganalisis permasalahan dimana beberapa
variabel independen mempengaruhi variabel respon dan tujuan akhirnya adalah
untuk mengoptimalkan respon. Ide dasar metode ini adalah memanfaatkan desain
eksperimen berbantuan statistika untuk mencari nilai optimal dari suatu respon.
RSM merupakan teknik optimasi yang banyak digunakan dalam berbagai
bidang. Beberapa penelitian yang menggunakan RSM untuk optimasi perlakuan
antara lain: optimasi kualitas warna minyak goreng dengan perlakuan temperature,
waktu pengadukan dan prosentase carbon aktif sebagai pemutih variabel bebas dan
warna minyak sebagai variabel respon (Wahyudi 2009); optimasi dosis pemupukan
untuk tanaman padi IR64 dengan perlakuan pupuk nitrogen, phospor dan potasium
(Wibowo 2008); optimasi produktifitas budidaya udang vaname (litopenaues
2
vannamae) dengan perlakuan padat tebar, kandungan protein pakan udang, dan
salinitas (Hudi 2006).
Penggunaan RSM dalam mengoptimalkan perlakuan kiranya perlu dikaji
untuk optimasi penangangan pasca panen mengingat penelitian yang dilakukan
selama ini menghasilkan informasi kombinasi perlakuan yang bersifat statis, artinya
nilai respon yang dihasilkan hanya mewakili satu kombinasi perlakuan yang ada
dalam penelitian. Pada kombinasi perlakuan yang berbeda, perlu dilakukan
penelitian ulang. Salah satu kelebihan dari RSM adalah dihasilkannya model
matematik yang dapat digunakan untuk memperkirakan nilai respon pada berbagai
kombinasi perlakuan yang diinginkan.
Pada penelitian ini dikaji penggunaan RSM untuk optimasi penanganan
pasca panen buah manggis. Buah manggis merupakan buah bernilai ekonomis tinggi
dan menjadi andalan ekspor Indonesia.
Permintaan ekspor buah manggis relatif meningkat setiap tahun sehingga
buah manggis merupakan salah satu primadona buah ekspor Indonesia. Ekspor
manggis periode tahun 2008 mencapai 9.465.665 kg meningkat 4,05% dibandingkan
tahun 2007 (Dirjen Hortikultura 2009). Volume ekspor periode tahun 2003-2008
dapat dilihat pada Tabel 1.
Tabel 1. Volume ekspor manggis tahun 2003-2008
Tahun
Volume ekspor (kg)
2003
9.304.5111
2004
3.045.379
2005
8.472.770
2006
5.697.879
2007
9.093.245
2008
9.465.665
Sumber: (Dirjen Hortikultura 2009)
Buah manggis Indonesia diekspor ke berbagai negara khususnya ke
Hongkong, Cina, Singapura, Malaysia, Saudi Arabia, Emirat Arab dan Belanda.
Mengingat jarak tempuh negara tujuan yang relatif jauh dan bervariasi, maka perlu
3
dilakukan manajemen penanganan buah manggis untuk ekspor. Penanganan pasca
panen yang belum tepat merupakan salah satu penyebab sebagian buah manggis
Indonesia bermutu rendah dan tidak diterima konsumen. Poerwanto (2002)
melaporkan dari total produksi manggis di Indonesia, diperkirakan hanya 20-30 %
yang dapat diekspor. Masalah utama yang terjadi pada manggis adalah produk yang
mudah mengalami kerusakan akibat masih berlangsungnya proses fisiologis seperti
respirasi, transpirasi dan produksi etilen.
Kerusakan pasca panen buah manggis dapat dicegah dengan metode pasca
panen yang tepat, sehingga kehilangan hasil dapat diminimalkan. Penanganan pasca
panen yang baik dapat memperpanjang umur simpan dan mengurangi susut bobot
selama penyimpanan dan transportasi.
Berbagai penelitian telah dilakukan dalam upaya mempertahankan mutu,
memperbaiki penampilan dan memperpanjang umur simpan manggis. Salah satu
diantaranya adalah penelitian yang dilakukan oleh Riza (2004) menyatakan bahwa
pelilinan pada konsentrasi 3%, 6% dan 12% dengan suhu penyimpanan 5oC dan
13oC diperoleh konsentrasi lilin optimum 6% pada suhu 13oC. Kelemahan dalam
penelitian yang dilakukan oleh Riza (2004), tidak bisa memprediksi respon mutu jika
konsentrasi pelilinan yang diinginkan berbeda dengan konsentrasi pelilinan dalam
penelitiannya. Berdasarkan kelemahan tersebut, diperlukan suatu rancangan
penelitian menghasilkan model matematika yang dapat mengidentifikasi ke arah
optimasi perlakuan terhadap respon yang dihasilkan. Oleh karena itu dipilihlah
Response Surface Methodology.
Berdasarkan kajian terhadap peneltian-penelitian yang telah dilakukan
diketahui bahwa perlakuan suhu penyimpanan dan pelilinan memberikan pengaruh
yang baik terhadap mutu dan penampakan buah manggis, oleh karena itu pada
penelitian ini ditetapkan dua kombinasi perlakuan tersebut yang dikaji optimasinya
menggunakan RSM. Perlakuan suhu penyimpanan dan pelilinan dijadikan sebagai
variabel bebas dari model, sementara responnya dikaji dari beberapa parameter yang
mengindikasikan perubahan mutu manggis selama dalam penyimpanan yaitu
4
perubahan konsentrasi CO2 dan O2, susut bobot, kekerasan kulit buah dan total
padatan terlarut.
Tujuan
Penelitian ini bertujuan:
1. Menyusun model dengan menggunakan Response Surface Methodology untuk
mengetahui kombinasi perlakuan suhu dan pelilinan terhadap mutu simpan
manggis.
2. Menentukan kombinasi suhu dan pelilinan yang optimum untuk mutu simpan
manggis yang diharapkan.
Hipotesis
1. Perlakuan dengan pelilinan dapat mempertahankan mutu dan memperpanjang
masa simpan dari buah manggis selama penyimpanan.
2. Perlakuan suhu rendah dapat mempertahankan mutu dan memperpanjang masa
simpan dari buah manggis selama penyimpanan.
Manfaat Penelitian
1. Hasil penelitian ini dapat memberikan sumbangan
pada kemajuan ilmu
pengetahuan dalam penerapan teknologi pasca panen yang optimum untuk
mempertahankan mutu dan masa simpan buah manggis.
2. Model matematik yang dihasilkan dari penggunaan Response Surface
Methodology dapat dimanfaatkan untuk memprediksi respon sesuai dengan
perlakuan yang diharapkan atau sebaliknya untuk memprediksi perlakuan yang
diterapkan agar menghasilkan respon yang diharapkan. Dengan metode ini
memperbaiki cara penelitian yang ada selama ini, dimana hasil respon hanya
mewakili suatu perlakuan/variabel yang dilaksanakan pada saat penelitian.
TINJAUAN PUSTAKA
Response Surface Methodology
Perancangan eksperimen statistika merupakan suatu proses perencanaan
eksperimen untuk memperoleh data yang tepat sehingga dapat dianalisa dengan
metode statistik serta kesimpulan yang diperoleh dapat bersifat obyektif dan valid.
Salah satu metoda perancangan eksperimen yang digunakan untuk mengetahui
kondisi optimal adalah Response Surface Methodology (RSM) (Montgomery 2001).
Menurut Montgomery (2001) Response Surface Methodology (RSM)
merupakan suatu metode gabungan antara teknik matematika dan teknik statistika,
digunakan untuk membuat model dan menganalisa suatu respon y yang dipengaruhi
oleh beberapa variabel bebas (faktor x) guna mengoptimalkan respon tersebut.
Hubungan antara respon y dan variabel bebas x adalah :
Y = f(X1, X2,...,Xk) + ε
Dimana:
Y
= variabel respon
X1, X2,…,Xk = variabel bebas/ faktor
ε
= error
Langkah pertama dari RSM adalah menemukan hubungan antara respon y
dan faktor x melalui persamaan polinomial orde pertama dan digunakan model
regresi linear, atau yang lebih dikenal dengan first-order model (model orde
pertama):
k
Y o i X i
i 1
Rancangan eksperimen orde pertama yang sesuai untuk tahap penyaring faktor
adalah rancangan faktorial 2k (Two Level Factorial Design). Selanjutnya untuk
model orde kedua, biasanya terdapat kelengkungan dan digunakan model polinomial
orde kedua yang fungsinya kuadratik :
k
k
i 1
i 1
Y o o X i ii X i
2
k 1, k
i 1, j 2
i, j
Xi X j
6
Keterangan :
Y = Respon pengamatan
βo = Intersep
βi = Koefisien linier
βii = Koefisien kuadratik
βij = Koefisien interaksi perlakuan
Xi = Kode perlakuan untuk faktor ke-i
Xj = Kode perlakuan untuk faktor ke-j
k = Jumlah faktor yang dicobakan
Untuk menentukan kondisi operasi optimum pada orde kedua diperlukan
rancangan komposit terpusat (central composite design) dalam pengumpulan data
percobaan.
Rancangan komposit terpusat (CCD)
Menurut Montgomery (2001), Rancangan komposit terpusat atau central
composite design (CCD) adalah rancangan faktorial 2k atau faktorial sebagian
(fractional factorial), yang diperluas melalui penambahan titik-titik pengamatan
pada pusat agar memungkinkan pendugaan koefisien parameter permukaan ordo
kedua (kuadratik). Umumnya CCD terdiri dari faktorial 2k, 2k aksial atau dan nc (the
number of center points) percobaan pusat. Ilustrasi dapat dilihat pada Gambar 1.
Keterangan
= 2k aksial
= factorial 2k
= nc
Gambar 1. CCD untuk k = 2
Ada 2 parameter dalam CCD yang harus ditentukan yaitu besarnya α (nilai
aksial) dari percobaan aksial dari pusat rancangan dan nilai titik pusat nc. Rancangan
komposit pusat berotasi dengan α yang dipilih. Nilai α untuk berotasi tergantung
pada nilai dari titik dalam ukuran rancangan faktorial. Nilai α = (nf)1/4 menghasilkan
7
sebuah rancangan komposit pusat rotatable dimana nf adalah angka dari titik yang
digunakan dalam bagian rancangan faktorial.
Respon surface dapat dinyatakan secara grafik dalam gambar tiga dimensi
dan untuk memvisualisasikan bentuk dari respon surface digambarkan konturnya.
Plot kontur adalah suatu seri garis atau kurva yang mengidentifikasi nilai-nilai
peubah uji pada respon yang konstan sehingga plot kontur memegang peranan
penting dalam mempelajari analisis permukaan respon (Montgomery 2001).
Karakteristik Metode Respon Permukaan
Montgomery (2001) menyatakan bahwa dalam mengoptimalkan respon, jika
nilai-nilai optimal ada, maka y pada persamaan orde kedua merupakan himpunan
yang beranggotakan x1, x2,…, xk sedemikian sehingga turunan parsialnya:
dy
dy
dy
...
0
dx1 dx 2
dx k
Dalam notasi matriks, model orde kedua dapat dinyatakan sebagai:
y o x' b x' Bx
(1)
dengan
x1
x
2
x
xk
1
2
b=
k
11 12 / 2 ...1k / 2
/ 2 ... / 2
12
22
2k
dan B=
1k / 2 2 k / 2 ... kk
b merupakan vektor koefisien regresi orde I, sedangkan B adalah matriks ordo k yang
elemen diagonal utamanya merupakan koefisien kuadratik murni dan diluar elemen diagonal
adalah koefisien kuadrat campuran. Turunan dari y terhadap vektor x adalah sama dengan 0,
sehingga dinyatakan dengan:
dy
b 2 Bx 0
dx
(2)
Titik-titik stasioner merupakan solusi dari persamaan (2), yaitu:
1
x0 B 1b
2
(3)
8
dimana x0 = (x1.0, x2.0,…,xk.0). Substitusi persamaan (3) kedalam persamaan (1)
diperoleh nilai respon optimal yang diprediksikan terjadi pada titik-titik stasioner,
yaitu: y o 0
1
xo ' b
2
Setelah menemukan titik stasioner, selanjutnya menggolongkan permukaan
respon disekitar daerah yang sangat dekat dari titik ini, dengan demikian dapat
ditentukan apakah titik stasioner merupakan titik respon maksimum atau minimum
atau titik pelana (saddle point). Cara mempermudah pendeteksiannya digambarkan
kontur dari permukaan responnya. Jika ada dua variabel bebas, membentuk dan
menginterpretasikan plot kontur relatif mudah, namun bila variabel bebasnya lebih
dari dua maka interpretasinya menjadi sulit, sehingga digunakan metode analisis
kanonik.
Analisis kanonik dalam RSM adalah mentransformasikan fungsi respon dari
titik asal X (0,0,...,0) ke titik stasioner X0 dan sekaligus merotasikan sumbu
koordinatnya, sehingga dihasilkan fungsi respon sebagai berikut:
Y = Y0 + λ1W12 + λ2W22 +…+ λkWk2
dimana:
Wk = variabel bebas baru hasil tranformasi
Y0 = harga taksiran Y pada titik stasioner X0
λk = konstanta yang merupakan nilai eigen atau akar ciri dari matrik B
Sifat permukaan respon ditentukan dari titik stasioner dan harga λk. Jika nilai
λ semua posifif maka titik stasioner adalah titik minimum, sedangkan jika semua
nilai λ negatif maka titik stasioner adalah titik maksimum, tetapi jika harga λ berbeda
tanda diantara harga λk, maka titik stasioner merupakan titik pelana. Besarnya nilai
λk menunjukkan tingkat sensitifitas dari respon untuk mengalami perubahan pada
sumbu W (peubah-peubah kanonik). Hubungan antara variabel W dan X (peubah
design) adalah:
W = M' (X - X0)
dimana M adalah matrik ortogonal yang berukuran k x k.
9
Aplikasi Metode Respon Permukaan
Sejak diperkenalkan oleh Box dan Wilson tahun 1951, RSM telah dipelajari
dan digunakan oleh banyak peneliti. Optimasi dengan RSM dapat diterapkan pada
berbagai bidang
seperti: Ilmu Pangan (Teknologi Hasil Pertanian), Pertanian,
Kehutanan, Biologi, Farmasi, Kesehatan, Teknik Kimia, Kimia, Bioteknologi,
Teknik, dan Sosial. Penggunaan RSM tidak hanya terbatas untuk ilmu-ilmu tersebut.
RSM dapat digunakan pada semua bidang ilmu khususnya penelitian yang bertujuan
untuk mencari kondisi variabel yang menghasilkan respon optimum.
Aplikasi respon surface pada bidang pertanian diantaranya adalah penelitian
yang dilakukan Widarta (2008) bertujuan untuk mengoptimasi proses deasidifikasi
minyak sawit merah pada skala pilot plant sehingga diperoleh minyak sawit merah
dengan kadar asam lemak bebas 96,35 %, recovery karoten sebesar 87,30 % dan
rendemen 90,16 %; Optimasi proses fermentasi tepung jagung pada pembuatan
bahan baku biomassa jagung instan (kajian lama inkubasi dan konsentrasi kapang)
(Wignyanto et al. 2009); dan Nusantoro et al. (2001) mengoptimalkan cara ekstraksi
dari daun janggelan dengan perebusan dan pengempaan terhadap sifat gel.
Tanaman Manggis
Manggis (Garcinia mangostana L.) merupakan tanaman buah berupa
pohon yang berasal dari hutan tropis yang teduh di kawasan Asia Tenggara, yaitu
Malaysia dan Indonesia. Tanaman ini menyebar dari Asia Tenggara ke daerah
Amerika Tengah dan daerah tropis lainnya seperti Srilanka, Malagasi, Karibia,
Hawaii dan Australia Utara. Manggis disebut dengan berbagai macam nama lokal
seperti Manggu (Jawa Barat), Manggus (Lampung), Manggusto (Sulawesi Utara),
Manggista (Sumatera Barat) (Reza et al. 1998).
Tanaman manggis umumnya memiliki adaptasi yang luas terhadap berbagai
jenis tanah, namun untuk pertumbuhan yang baik tanaman manggis membutuhkan
tanah dengan tekstur liat berpasir dan berstruktur remah dengan solum yang dalam
(1.5-10 m). Derajat kemasaman tanah yang baik adalah 5-7 (agak masam sampai
netral). Kedalaman air tanah yang cocok untuk manggis berkisar 0.5-2 m. Ketinggian
10
tempat antara 0-600 m di atas permukaan laut (dpl) dengan suhu berkisar antara
25ºC-30ºC sangat cocok sebagai tempat bertumbuh dan berproduksi manggis yang
optimum. Curah hujan 1270-2500 mm/tahun dengan 10 bulan basah dalam satu
tahun dan kelembaban udara sekitar 80%. Intensitas cahaya matahari yang optimum
untuk manggis berkisar 40 - 70% (Verheij 1997).
Tanaman manggis mempunyai bunga jantan yang rudimenter sehingga tidak
mampu menyerbuki bunga betinanya. Tanaman manggis dikembangbiakkan melalui
biji apomiksis. Biji apomiksis adalah biji yang terbentuk tanpa melalui penyerbukan
dan pembuahan (Ashari 1995). Manggis memiliki bunga yang tunggal atau
berpasangan, berada diujung ranting, mempunyai tangkai yang pendek dan tebal,
berdiameter kira-kira 5,5 cm (Verheij 1997). Bunganya berwarna hijau keputihan.
Inisiasi pembungaan ditandai dengan pembengkakan dan fase munculnya tunas
bunga sampai anthesis dalam 25 hari (Nakasone et al. 1998).
Buah yang masih muda banyak mengandung getah yang berwarna kuning,
semakin tua umur buah semakin berkurang getahnya, dan akan sama sekali tidak
bergetah selama matang penuh (Satuhu et al. 1993). Buah yang masak memiliki
kelopak bunga yang tetap menempel pada bagian pangkal buah dan bekas kepala
putik masih melekat sehingga tampak seperti bintang pada ujung buah (Verheij
1997). Buah manggis bulat dan berkulit licin, berdiameter 4-7 cm, terdapat 4-8
segmen aril berwarna putih, lembut dan dapat dimakan yang terdiri dari satu atau dua
segmen yang mengandung biji apomiksis, kulit buah memiliki ketebalan 6-10 mm,
agak keras dan saat masak berwarna ungu (Nakasone et al. 1998).
Buah manggis dipanen berdasarkan kebutuhan konsumen. Buah manggis yang
dipanen pada indeks warna 1 biasanya untuk pasaran yang jauh. Indeks warna 2 dan
3 untuk eksport, sedangkan indeks 4 dan 5 bisa langsung dikonsumsi, sebagaimana
terlihat pada Tabel 2.
11
Tabel 2. Indeks kematangan buah manggis
Indeks
Warna
0
Deskripsi
Warna kulit kehijauan dengan kesan merah, kulit buah masih
bergetah bla dipotong
1
Warna merah kekuningan dengan bercak merah.Getah agak kurang,
isi masih sulit dipisahkan dari kulit.
2
Keseluruhan buah berwarna kemerahan dan bercak masih jelas,
sedikit bergetah dan isi bisa dipisahkan dari kulit.
3
Warna coklat kemerahan pada seluruh permukaan kulit. Masih
bergetah jika dikonsumsi.
4
Warna ungu kemerahan pada seluruh permukaan kulit, siap
dikonsumsi dan isi mudah dilepas dari kulit, tidak ada getah pada
kulit
5
Warna ungu gelap atau kehitaman pada seluruh permukaan kulit.
Sumber : Ramadhan (2003)
Tingkat kematangan sangat berpengaruh terhadap mutu dan daya simpan
manggis. Buah manggis dipanen setelah berumur 104 hari sejak bunga mekar
(SBM). Umur panen dan ciri fisik manggis siap panen dapat dilihat pada Tabel 3.
Untuk konsumsi lokal, buah dipetik pada umur 114 SBM sedangkan untuk ekspor
pada umur 104-108 SBM. Pohon manggis di Indonesia dipanen pada bulan
November sampai Maret tahun berikutnya (Satuhu 1997).
Tabel 3. Tingkat Kematangan Buah Manggis
Umur Panen
104 hari
106 hari
108 hari
110 hari
114 hari
Warna Kulit
Ciri Fisik Manggis
Berat
Hijau bintik ungu
Ungu kemerahan 10-25 %
Ungu kemerahan 25-50 %
Ungu kemerahan 50-75 %
Ungu Merah
80-130 g
80-130 g
80-130 g
80-130 g
80-130 g
Diameter
55-60 mm
55-60 mm
55-60 mm
55-60 mm
55-65 mm
Sumber : Satuhu (1997)
Pasca Panen Buah Manggis
Buah manggis saat ini mayoritas masih dikonsumsi dalam bentuk segar.
Belum banyak teknologi pengolahan buah manggis dikembangkan di Indonesia baik
oleh Balai Litbang, ataupun peneliti lainnya. Pengembangan manggis lebih
difokuskan pada peningkatan produksi dan peningkatan mutu buah manggis segar.
12
Peningkatan produksi dan mutu buah manggis serta meningkatkan daya saing
manggis sebagai buah ekspor memerlukan dukungan kebijakan baik dalam budidaya
maupun produksi buah manggis. Salah satu kebijakan tersebut adalah dengan
penerapan standar buah manggis. Standar mutu buah manggis tercantum dalam
Standar Nasional Indonesia SNI 01–3211-2009. Adapun klasifikasi dan standar mutu
manggis dari 3 jenis mutu, yaitu mutu Super, mutu A, dan mutu B yang dapat dilihat
pada Tabel 4.
Tabel 4. Pengelompokan mutu buah manggis segar
Jenis Uji
Keseragaman
Diameter
Tingkat kesegaran
Warna kulit
Jumlah buah cacat
atau busuk
Tangkai dan atau
kelopak
Kadar Kotoran
Serangga hidup dan
atau mati
Warna daging buah
Mutu Super
Seragam
> 62 mm
Segar
Hijau kemerahan s/d
merah muda
mengkilap
Mutu A
Seragam
59-62 cm
Segar
Hijau kemerahan s/d
merah muda
mengkilap
0%
10 %
10 %
Utuh
utuh
utuh
0%
0%
0%
Tidak ada
Tidak ada
Tidak ada
Bening (translucent)
Bening (translucent)
Bening (translucent)
Mutu B
Seragam
< 58 cm
Segar
Hijau kemerahan
Sumber : SNI (2009)
Satuhu (1997) melaporkan penyimpanan buah manggis yang dilakukan pada
ruangan dengan temperatur 4-6oC dapat mempertahankan kesegaran buah selama 40
hari sedangkan penyimpanan pada suhu 9-120C kesegaran buah tahan sampai 33
hari. Suhu optimum adalah pada suhu 5oC dengan kelembaban 85%, jika akan
disimpan lama, perlu dilakukan proses pendinginan (pre-cooling) pada suhu 10-15oC
selama maksimal 7 hari.
Kemunduran kualitas produk holtikultura yang telah dipanen biasanya diikuti
dengan resistensi produk tersebut terhadap infeksi mikroorganisme sehingga akan
semakin mempercepat kerusakan atau menjadi busuk, sehingga mutu serta nilai
jualnya menjadi rendah bahkan tidak bernilai sama sekali. Mutu produk holtikultura
setelah panen tidak dapat diperbaiki, yang dapat dilakukan adalah usaha untuk
13
mencegah laju kemundurannya atau mencegah proses kerusakan berjalan lambat.
Berbagai penelitian dilakukan untuk memperpanjang umur simpan buah manggis
segar, sebagaimana terlihat pada Tabel 5.
Tabel 5. Umur simpan optimum buah manggis pada perlakuan yang berbeda.
No
Umur Simpan
(hari)
1
Perlakuan
PreCooling
Pelili
nan
Suhu
Penyimpanan (0C)
-
Pengema
san
Stretch film
35
-
5
Kemata
ngan indeks 4
2
44.3
-
-
LDPE
10
Kemata
ngan indeks 2
3
15
-
Car
nauba
3%
-
-
Kemata
ngan indeks 3
4
30
Hydroco
oling
-
-
5
5
37
-
lebah
6%
-
5
Gibere
lin 600 ppm 5
menit Kemata
ngan indeks 4
Kemata
ngan indeks 4
6
44
-
-
-
4 dan 8
-
7
47
Hydroco
oling
-
-
5
-
8
30
-
lebah
6%
PE
10
Kemata
ngan indeks 2
9
39
-
-
Stretch film
15
Kemata
ngan indeks 3
Lainnya
Sumber : Mahmudah (2008)
Laju Respirasi
Sayur dan buah-buahan jika dipanen dari tanaman merupakan struktur
“hidup”, karena melanjutkan reaksi metabolisme dan mempertahankan proses
fisiologi dalam periode pascapanen. Buah dan sayur berespirasi dengan mengambil
oksigen dan mengeluarkan karbon dioksida dan menghasilkan panas. Selain itu, juga
terjadi transpirasi yaitu lepasnya air dalam bentuk uap. Kehilangan karena respirasi
dan transpirasi diisi kembali dari air, fotosintat (sukrosa dan asam amino), dan
mineral dari aliran air pada sel tumbuhan selama sayur dan buah masih terletak pada
tanaman. Akibat pemanenan, sumber air, fotosintat, dan mineral terputus, dan buah-
14
buahan dan sayuran memasuki fase kerusakan. Beberapa perubahan terjadi pada
komposisi dinding sel dan strukturnya sehingga menghasilkan pelunakan buah dan
sayuran. Secara umum, warna secara berangsur-angsur akan berubah karena klorofil
terdegradasi dan pigmen kuning pada kulit dan daging akan naik kandungannya
(Salunkhe et al. 2000)
Proses respirasi masih berlangsung setelah buah dipanen menyebabkan
terjadinya beberapa perubahan kandungan kimia dalam buah. Tiga tingkat perubahan
kimiawi yang berlangsung selama proses respirasi yaitu pemecahan polisakarida
menjadi gula sederhana, oksidasi gula menjadi piruvat, serta oksidasi asam-asam
organik secara aerobik menjadi CO2, air dan energi (Pantastico, 1989). Proses
respirasi yang terjadi dapat digambarkan sebagai berikut :
C6H12O6 + 6O2
6 CO2 + 6 H2O + energi
Laju kemunduran kualitas dan nilainya sebagai bahan pangan ditunjukkan
oleh laju respirasi yang tinggi dan umur simpan yang pendek. Laju respirasi
merupakan petunjuk daya simpan buah buahan sesudah dipanen (Pantastico et al.
1989). Penyimpanan suhu rendah dapat menekan kecepatan laju respirasi dan
transpirasi sehingga kedua proses ini berjalan lambat, akibatnya ketahanan simpan
dari buah manggis cukup panjang dengan susut bobot minimal. Laju respirasi
tersebut dipengaruhi oleh faktor-faktor internal dan faktor-faktor eksternal. Faktor
internal tersebut antara lain tingkat perkembangan, susunan kimiawi jaringan, ukuran
buah, pelapis alami dan jenis jaringan. Sedangkan faktor eksternal meliputi suhu,
etilen, O2 yang tersedia, CO2, zat-zat pengatur pertumbuhan dan kerusakan buah.
Manggis termasuk ke dalam buah non klimaterik, yaitu buah yang laju
respirasinya tidak mencapai puncak (Lili 1997). Non klimaterik ditandai dengan
kenaikan laju respirasi pada saat fase penuaan, selanjutnya laju respirasi menurun
terus sampai fase pematangan, pembusukan dan mati.
Penanganan secara komersial, etilen bisa mendorong percepatan pematangan
pada buah klimakterik tetapi tidak pada buah non-klimakterik. Nakasone et al.
(1998) menyatakan laju respirasi buah manggis dimasukkan pada kelas rendah dan
15
produksi etilen pada suhu 20oC dikategorikan kelas sedang seperti terlihat pada
Tabel 6.
Tabel 6. Laju respirasi dan produksi ethylene pada 20oC
Kelas
sangat
rendah
Rendah
Respirasi
Range
Komoditas
(mg kg-1 h-1)
300
tinggi
Sumber: Nakasone et al. (1998)
10 – 100
> 100
Ethylene
Komoditas
nanas, carambola
pisang, jambu biji,
mangga, pisang raja,
manggis, litchi,
sukun, sugar apple,
durian, rambutan
alpukat, pepaya,
atemoya, chiku
cherimoya, passionfruit, sapote, soursop
Pelilinan
Bahan pelapis atau pelapis edible adalah lapisan tipis yang terbuat dari bahan
yang bisa dimakan, digunakan diatas atau diantara produk pangan dan berfungsi
sebagai batas dalam perpindahan panas, uap air, O2 dan CO2 atau sebagai pembawa
bahan tambahan makanan seperti zat antimikrobial dan antioksidan (Mc Hugh et al.
1994). Metode penggunaan bahan pelapis pada buah dan sayuran berupa pencelupan
(dip aplication), pembuihan (foam aplication), penyemprotan (spray aplication),
penetesan (drip aplication) dan penetesan terkendali (controlled drip aplication).
Cara aplikasi tergantung pada jumlah, ukuran, sifat produk dan hasil yang diinginkan
(Grant et al. 1994). Setiasih (1999) menambahkan mekanisme pelapisan lilin adalah
menutupi pori-pori buah-buahan dan sayuran yang sangat banyak. Dengan pelapisan
lilin, pori-pori dapat ditutup sebanyak lebih kurang 50%, sehingga dapat mengurangi
16
kehilangan air, memperlambat proses fisiologis dan mengurangi keaktifan enzimenzim pernapasan.
Teknik pelilinan merupakan cara menunda proses pematangan yang bertujuan
untuk memperpanjang umur simpan. Pelapisan lilin mampu mengurangi laju
respirasi dan transpirasi produk hortikultura (Pantastico et al. 1989). Tidak semua
buah-buahan memberikan respon yang baik terhadap lapisan lilin misalnya buah
sukun akan berkurang umur simpannya bila dilapisi lilin pada suhu dingin (Muchtadi
et al. 1992).
Lapisan lilin untuk komoditi hortikultura segar harus memenuhi beberapa
persyaratan yaitu (a) tidak berpengaruh terhadap bau dan rasa komoditi (b) tidak
beracun (c) mudah kering dan tidak lengket (d) tidak mudah pecah, mengkilap dan
licin (e) mudah diperoleh dan murah harganya (Muchtadi et al. 1992). Lapisan lilin
untuk komoditi hortikultura digunakan lilin lebah yang dibuat dalam bentuk emulsi
lilin dengan konsentrasi 4-12 persen (Setyowati et al. 1992). Komposisi dasar lilin
12 persen dapat dilihat pada Tabel 7. Keberhasilan pelapisan lilin untuk buah-buahan
dan sayuran tergantung dari ketebalan lapisan lilin. Pelilinan yang terlalu tipis tidak
berpengaruh nyata terhadap pengurangan penguapan air. Jika lapisan lilin terlalu
tebal dapat menyebabkan kerusakan, bau dan rasa yang menyimpang akibat udara di
dalam sayuran dan buah-buahan terlalu banyak mengandung CO2 dan sedikit O2
(Park et al. 1994).
Tabel 7. Komposisi dasar emulsi lilin 12%
Bahan Dasar
Komposisi
Lilin lebah
120 gr
Trietanolamin
40 gr
Asam oleat
20 gr
Air panas
820 ml
Sumber : Balai Hortikultura 2002
Pembuatan emulsi lilin tidak boleh menggunakan air sadah karena garamgaram yang terkandung dalam air sadah dapat merusak emulsi lilin. Pelapisan lilin
dapat dilakukan dengan beberapa cara yaitu pembusaan, penyemprotan, pencelupan
dan pengolesan (Pantastico et al. 1989).
17
Pelapisan dengan Film Kemasan
Pengemasan merupakan suatu cara atau perlakuan pengamanan terhadap
makanan atau bahan pangan, agar makanan atau bahan pangan baik yang belum
diolah maupun yang telah mengalami pengolahan, dapat sampai ke tangan konsumen
dengan “selamat”, secara kuantitas maupun kualitas.
Adapun jenis-jenis bahan pengemas terdiri dari 2 jenis yaitu (1). Untuk
wadah utama (pengemas yang berhubungan langsung dengan bahan pangan) seperti:
kaleng/logam, botol/gelas, plastik, kertas, kain, kulit, daun, gerabah, bambu, dll
(2). Untuk wadah luar (pelindung wadah utama selama distribusi, penjualan, atau
penyimpanan) seperti: kayu dan karton.
Penggunaan plastik dalam pengemasan sebenarnya sangat terbatas tergantung
dari jenis komoditasnya. Penggunaan plastik sebagai bahan kemasan buah-buahan
dapat memperpanjang masa simpan produk hortikultura segar, dimana kemasan
plastik memberikan perubahan gas-gas atmosfer dalam kemasan itu sendiri yang
berbeda dengan atmosfer udara normal yang mana dapat memperlambat perubahan
fisiologis yang berhubungan dengan pemasakan dan pelayuan (Brown 1992).
Kemasan stretch film (SF), merupakan salah satu kemasan plastik yang
selama penyimpanan memberikan kontribusi dalam mempertahankan mutu dan susut
bobot buah manggis, memiliki sifat lebih permeabel dibandingkan dengan kemasan
polipropilen.
Penyimpanan buah manggis terbaik pada suhu 15oC dengan pengemasan
stretch film, memiliki umur simpan selama 39 hari (Hasbi et al. 2005). Hasil uji mutu
manggis yang dilakukan Lili (1997) menunjukkan jenis kemasan stretch film mampu
mempertahankan kekerasan dan mengakibatkan susut bobot lebih kecil dibandingkan
dengan menggunakan pengemas LDPE (Low Density Polyethilene) berlubang dan
berdasarkan uji organoleptik buah manggis yang dikemas dengan menggunakan
kemasan stretch film dapat bertahan selama 35 hari, lebih lama daripada yang
dikemas dengan LDPE yaitu 30 hari
UNTUK OPTIMASI PASCA PANEN
(STUDI KASUS PERLAKUAN KONSENTRASI PELILINAN
DAN SUHU PENYIMPANAN BUAH MANGGIS)
ANDRIANI LUBIS
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2010
PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN
SUMBER INFORMASI
Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis dengan judul Kajian Penggunaan
Metode Respon Permukaan untuk Optimasi Pasca Panen (Studi Kasus Perlakuan
Konsentrasi dan Suhu Penyimpanan Buah Manggis) adalah karya saya dengan
arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada
perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya
yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam
teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir tesis ini.
Bogor,
Agustus 2010
Andriani Lubis
NRP F151070051
© Hak Cipta milik IPB, tahun 2010
Hak Cipta dilindungi Undang-undang
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan
atau menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan,
penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau
tinjauan suatu masalah; dan pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan
yang wajar IPB.
Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis
dalam bentuk apa pun tanpa seizin IPB.
KAJIAN PENGGUNAAN METODE RESPON PERMUKAAN
UNTUK OPTIMASI PASCA PANEN
(STUDI KASUS PERLAKUAN KONSENTRASI PELILINAN
DAN SUHU PENYIMPANAN BUAH MANGGIS)
ANDRIANI LUBIS
Tesis ini diajukan dalam rangka memenuhi tugas akhir
untuk memperoleh gelar Magister Sains pada Mayor
Teknik Mesin Pertanian dan Pangan
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2010
Penguji Luar Komisi Ujian Tesis: Dr. Ir. Y. Aris Purwanto, M.Sc.
Judul Penelitian
: Kajian Penggunaan Metode Respon Permukaan
untuk
Optimasi Pasca Panen (Studi Kasus Konsentrasi Pelilinan
dan Suhu Penyimpanan Buah Manggis)
Nama
: Andriani lubis
NRP
: F151070051
Program Studi
: Teknik Mesin Pertanian dan Pangan
Disetujui
Komisi Pembimbing
Dr. Ir. Emmy Darmawati, M.Si.
Ketua
Dr. Ir. Sutrisno, M.Agr.
Anggota
Diketahui
Ketua Mayor Teknik Mesin Pertanian
dan Pangan
Dekan Sekolah Pascasarjana
Dr. Ir. Radite Praeko Agus S. M.Agr.
Prof. Dr. Ir. Khairil A. Notodiputro, M.S.
Tanggal Ujian : 19 Agustus 2010
Tanggal Lulus :............ 2010
PRAKATA
Penanganan pasca panen yang belum tepat merupakan salah satu penyebab
sebagian manggis Indonesia mempunyai mutu rendah dan tidak diterima
konsumen. Beberapa cara penanganan pasca panen manggis segar yang dapat
memperpanjang ketahanan simpan dan mutunya adalah teknik pengemasan,
penggunaan anti mikroba, pengaturan suhu penyimpanan, penyimpanan dengan
atmosfer termodifikasi, pelapisan lilin, penggunaan zat antitranspiran, perlakuan
precooling dan kombinasi berbagai cara tersebut. Metode Respon Permukaan
merupakan suatu metode gabungan antara teknik matematika dan teknik statistik,
digunakan untuk membuat model dan menganalisa suatu respon y yang
dipengaruhi oleh beberapa variabel bebas (faktor x) guna mengoptimalkan respon
tersebut. Model Respon Surface digunakan untuk melihat kondisi optimal
pengaruh perlakuan (Suhu dan Konsentrasi Pelilinan) terhadap parameterparameter yang diamati.
Penulis sangat bersyukur pada Alloh Subhanahu wa ta’ala atas segala
karuniaNya penulis dapat menyelesaikan penelitian hingga penulisan tesis ini
dengan baik. Penulis menyampaikan ucapan terima kasih pada Dr. Ir. Emmy
Darmawati, M.Si. dan Dr. Ir. Sutrisno, M.Agr. sebagai komisi pembimbing yang
dengan sabar membimbing penulis. Ungkapan terima kasih disampaikan kepada
Laboran Lab. TPPHP Bapak Sulyaden yang telah membantu pelaksanaan
penelitian ini. Penulis juga menyampaikan ucapan terima kasih dan penghargaan
atas dukungan yang selalu diberikan oleh suamiku Didi Darmadi dan anakku
Afifah Adzkiyah, ayah dan ibu, kakak dan adik ipar, juga adik-adik serta kepada
semua pihak yang telah membantu dalam pelaksanaan penelitian dan penulisan
tesis ini.
Bogor, Agustus 2010
Penulis
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Sibolga, Sumatera Utara, pada tanggal 14 Mei 1980
sebagai anak pertama dari pasangan Arifin Lubis dan Siti Khadijah. Pendidikan
sarjana ditempuh di Program Studi Teknik Pertanian, Fakultas Pertanian
Universitas Andalas dan lulus pada tahun 2003. Penulis bekerja sebagai dosen di
Universitas Negeri Syiah Kuala Banda Aceh sejak tahun 2006.
Penulis diterima sebagai mahasiswa pada tahun 2007 di Program Studi
Teknik Mesin Pertanian dan Pangan, Sekolah Pascasarjana IPB dengan biaya
pendidikan dari Dirjen Dikti Kemendiknas melalui program Beasiswa Pendidikan
Program Pascasarjana (BPPS).
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR TABEL .......................................................................................... xii
DAFTAR GAMBAR ...................................................................................... xiii
DAFTAR LAMPIRAN……………………………………………………...... xv
PENDAHULUAN
Latar Belakang ......................................................................................
Tujuan ...................................................................................................
Hipotesis................................................................................................
Manfaat Penelitian .................................................................................
TINJAUAN PUSTAKA
Respon Surface Methodology ................................................................
Karakteristik Metode Respon Permukaan………………………………
Aplikasi Metode Respon Permukaan …………………........................
Tanaman Manggis......................................................................................
Pasca Panen Buah Manggis ...................................................................
Laju Respirasi.........................................................................................
Pelilinan ................................................................................................
Pelapisan dengan Film Kemasan............................................................
Penyimpanan Dingin..............................................................................
Parameter Penurunan Mutu....................................................................
1. Susut Bobot....................................................................... .................
2. Kekerasan Kult Buah..........................................................................
3. Total Padatan Terlarut........................................................... .............
BAHAN DAN METODE
Tempat dan Waktu.................................................................................
Bahan dan Alat ......................................................................................
Metode Penelitian ..................................................................................
1. Rancangan Percobaan............................................................ .............
2. Tahapan Penelitian.............................................................. ...............
3. Pengolahan Data.................................................................................
- Lack of Fit .................................................................................
- Analisis Regresi .........................................................................
HASIL DANPEMBAHASAN
l. Laju respirasi ......................................................................................
2.Laju produksi CO2 ................................................ ...............................
3.Laju konsumsi O2 ...............................................................................
4.Susut bobot............................................................................................
5.Kekerasan kulit......................................................................................
6.Total padatan terlarut.............................................................................
KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan............................................................................................
Saran .....................................................................................................
1
4
4
4
5
7
9
9
11
13
15
17
18
19
19
20
21
23
23
23
23
25
29
32
32
35
35
43
48
54
59
65
65
DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................... 66
xii
DAFTAR TABEL
Halaman
1 Volume ekspor manggis 2003-2008............................................................... 2
2 Indeks kematangan buah manggis ........................................................... .... 11
3 Tingkat kematangan buah manggis............................................................. 11
4 Pengelompokan mutu buah segar manggis ................................................. 12
5 Umur simpan optimum buah manggis pada perlakuan
yang berbeda.............................................................................................. 13
6 Laju respirasi dan produksi ethylene pada 200C.......................................... 15
7 Komposisi dasar emulsi lilin 12% .............................................................. 16
8 Perlakuan dan kode perlakuan..................................................................... 24
9 Rancangan percobaan dengan sistem pengkodean……………… ................ 24
10 Analisis regresi orde pertama CO2.............................................................. 38
11 Koefisien regresi orde kedua CO2 ............................................................... 39
12 Analisis regresi orde pertama O2 ................................................................ 44
13 Koefisien regresi orde kedua O2 ................................................................. 45
14 Analisis regresi orde pertama susut bobot ......................................….. …. .50
15 Koefisien regresi orde kedua susut bobot ................................................... 51
16 Analisis regresi orde pertama kekerasan kulit ............................................ 56
17 Koefisien regresi orde kedua kekerasan kulit ............................................. 57
18 Analisis regresi orde pertama total padatan terlarut.................................... 61
19 Koefisien regresi orde kedua total padatan terlarut..................................... 62
xiii
DAFTAR GAMBAR
Halaman
1. CCD untuk k=2……………………………………………………........... 6
2
Buah manggis .......................................................................................... 20
3
Diagram alir tahapan penelitian................................................................ 26
4
Continous gas analyzer tipe IRA-107....................................................... 27
5
Portable oxygen tester POT-101 .............................................................. 28
6
Timbangan mettler PM-4800 ................................................................... 28
7
Rheometer tipe CR-300DX ...................................................................... 29
8
Refraktometer model N-1 Atago .............................................................. 30
9
Diagram alir analisis pengolahan data dengan MRS ................................. 34
10 Laju produksi CO2 ................................................................................... 37
11 Permukaan tanggap laju produksi CO2 dengan berbagai variasi
suhu penyimpanan……………………………………………….............. 40
12 Kontur laju produksi CO2 dengan berbagai variasi suhu
penyimpanan dan konsentrasi pelilinan .................................................... 41
13 Laju konsumsi O2..................................................................................... 43
14 Permukaan tanggap laju konsumsi O2 dengan berbagai variasi
suhu penyimpanan dan konsentrasi pelilinan ............................................. 46
15 Kontur laju konsumsi O2 dengan berbagai variasi suhu
penyimpanan dan konsentrasi pelilinan .................................................... 46
16 Laju susut bobot....................................................................................... 48
17 Permukaan tanggap perubahan susut bobot dengan berbagai
variasi suhu penyimpanan dan konsentrasi pelilinan…………….............. 52
18 Kontur perubahan susut bobot dengan berbagai variasi suhu
penyimpanan dan konsentrasi pelilinan .................................................... 51
xiv
19 Grafik perubahan kekerasan kulit ............................................................. 55
20 Permukaan tanggap kekerasan kulit bobot dengan berbagai variasi
suhu penyimpanan dan konsentrasi pelilinan ............................................ 58
21 Kontur kekerasan kulit dengan berbagai variasi suhu
penyimpanan dan konsentrasi pelilinan .................................................... 58
22 Grafik total padatan terlarut (0Brix).......................................................... 60
23 Permukaan tanggap total padatan terlarut dengan berbagai variasi
suhu penyimpanan dan konsentrasi pelilinan ............................................ 62
24 Kontur total padatan terlarut dengan berbagai variasi suhu
penyimpanan dan konsentrasi pelilinan .................................................... 63
xv
DAFTAR LAMPIRAN
1.
Hal
Laju Produksi CO2 (ml/kg jam)……………………………………. 70
2.
Laju O2 (ml/kg jam)………………………………………………..
72
3.
Susut Bobot (%)…………………………………………………….
74
4.
Kekerasan Kulit (kgf)………………………………………………. 75
5.
Total Padatan Terlarut (oBrix)……………………………………… 76
6.
Delta Laju Produksi CO2.................................................................................................... 77
7.
Delta Laju Konsumsi O2…………………………………….…….
78
8.
Delta Susut Bobot………………………………………………….
79
9.
Delta Kekerasan…………………………………….………………
80
10.
Delta TPT…………………………………………………………..
81
ABSTRACT
ANDRIANI LUBIS. Study of Response Surface Methodology to Optimization
Post Harvest Handling (Study of Case Waxing Concentration and Storage
Temperature of Mangosteen). Under the supervision of EMMY DARMAWATI
and SUTRISNO.
Inappropriate post-harvest handling of mangosteen is one of the reasons
that caused low quality and consumer rejection. Several practices in post-harvest
handling of fresh mangosteen to preserve its self life and quality includes but is
not limited to packaging techniques, storage temperature control, storage in
modified atmosphere, waxing, or any combinations of the above. Researches on
the most preferred procedure of combining temperature control and waxing are
still ongoing. From the literature it is found out that the latest research was
looking for optimum combinations by comparing the treatment variations. By
creating a mathematical model the responses to the treatment (as the variables)
can be estimated, even the optimum values can be found. Response Surface
Methodology (RSM) is used to look for the conditions of the treatment
(Temperature and Waxing Concentration) which exerts the optimum influence to
the parameters under observation. The storing stages started with the waxing,
followed with packaging with plastic stretch film, and lastly storing in cold
storage with various temperatures. Responses noted were rate of respiration,
weight reduction, the firmness and total soluble solid (TSS) value. The
experiment had been performed using Central Composite Design (CCD) with two
factors (variables). Variables being optimized were storage temperature (X1)
6°C, 8°C, 13°C, 18°C, 20°C, and waxing concentration (X2) 4%, 5%, 7,5%, 10%,
11%. Further, the response to TSS optimization in 2nd order yielded the best
value. The validity of the RSM method was proven by the regression test result
R2 of 79%, lack of fit was obtained at 0.065. The optimum temperature is 130C,
wax concentration is 8% with TSS rate is 2,1oBrix/day. The format of the plot
surface resulted was a maximum. Mathematical model obtained was:
Y = -6,574 + 0,429X1 + 1,515X2 - 0,0008X1X2 - 0,016X12 - 0,096X22
Key words:
Response Surface Methodology, Waxing Concentration, Storage Temperature
and Mangosteen.
RINGKASAN
ANDRIANI LUBIS. Kajian Penggunaan Metode Respon Permukaan untuk
Optimasi Pasca Panen (Studi Kasus Perlakuan Konsentrasi Pelilinan dan Suhu
Penyimpanan Buah Manggis). Dibimbing oleh EMMY DARMAWATI dan
SUTRISNO.
Kemajuan dibidang teknik statistik dan pemodelan metematik yang
didukung oleh perkembangan software (perangkat lunak) komputer menghasilkan
suatu teknik optimasi yang mengkombinasikan teknik statistik dan matematik
yang dikenal dengan nama Response Surface Methodology (RSM) atau Metode
Respon Permukaan. RSM merupakan teknik optimasi yang banyak digunakan
dalam berbagai bidang. Salah satu diantaranya dapat digunakan dalam bidang
pertanian khususnya penanganan pasca panen buah manggis untuk
memperpanjang masa simpan dan mempertahankan mutu buah segar.
Metode respon permukaan digunakan untuk melihat kondisi optimal
pengaruh perlakuan terhadap parameter yang diamati. Dengan membuat dalam
model matematika respon terhadap perlakuan (variabel) maka dapat diperkirakan
pengaruhnya bahkan dapat ditentukan nilai optimumnnya. Dari telaah pustaka
didapat bahwa hasil-hasil penelitian yang sudah ada hanya menginformasikan
kombinasi yang optimum berdasarkan dari variasi perlakuan yang diteliti dengan
membandingkan antar perlakuan.
Rancangan percobaan dengan menggunakan RSM dalam penelitian ini
terdiri dari 2 faktor (variabel bebas) yaitu Suhu, dinotasikan X1 dengan range
antara 6 sampai dengan 200C dan Konsentrasi lilin, dinotasikan X2 dengan range
antara 4% sampai dengan 11%, sedangkan variabel respon: laju respirasi, susut
bobot, kekerasan dan total padatan terlarut (TPT). Persamaan RSM mencakup
Model Orde Pertama : faktorial 22 ditambah ulangan pada perlakuan titik pusat
(center point), sehingga ada 5 perlakuan dengan 9 pengamatan dan Model Orde
Kedua: digunakan model Central Composite Design (CCD) dengan menambah
perlakuan 4 axialpoint pada nilai α = 1,414, sehingga secara total ada 8
perlakuan dengan 13 pengamatan. Tahapan proses penanganan pasca panen buah
manggis dimulai dari pelilinan dilanjutkan pengemasan dengan plastik stretch
film kemudian penyimpanan dingin pada variasi suhu.
Model yang dihasilkan dari pengolahan data menggunakan software SAS
dan MINITAB, diuji dengan nilai parameter yang dihasilkan oleh program yaitu
uji Lack of Fit, nilai p (p-value) dan koefisien determinan.
Kriteria utama dalam menentukan ketepatan model adalah dengan uji
simpangan dari model (lack of fit). Model dianggap tidak tepat apabila uji
penyimpangan dari model (lack of fit) bersifat nyata secara statistik. Berdasarkan
uji lack of fit dan diperkuat dengan nilai determinasi dari ke empat model respon
yang dihasilkan (laju respirasi, susut bobot, kekerasan dan TPT) didapat bahwa
respon yang memenuhi kriteria utama adalah total padatan terlarut dimana nilai
lack of fit sebesar 0,065 yang berarti model yang telah dibuat sesuai dengan data.
Jika melihat koefisien determinasi (R2) dari respon sebesar 79%, maka respon
total padatan terlarut memiliki nilai yang tinggi sehingga model dari total padatan
terlarut dapat dijadikan sebagai model optimasi. Model matematika orde kedua
untuk TPT adalah :
Y = -6,574 + 0,429X1 + 1,515X2 - 0,0008X1X2 - 0,016X12 - 0,096X22
Dari paremeter mutu untuk TPT yang menghasilkan model terbaik dapat
digunakan dalam memprediksi perlakuan suhu dan konsentrasi pelilinan
optimum. Kontur yang dihasilkan untuk kombinasi suhu dan pelilinan optimum
pada suhu 130C dan konsentrasi lilin 8% dengan perubahan TPT 2,1oBrix
perhari.
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Penelitian dalam bidang pertanian banyak dilakukan yang bertujuan untuk
menghasilkan satu atau serangkaian perlakuan yang memberikan nilai respon
optimum. Bila perlakuan yang diberikan terkait dengan peningkatan nilai respon
maka tujuan optimasinya adalah maksimisasi, sebaliknya bila terkait dengan
penurunan nilai respon maka tujuan optimasinya adalah minimisasi. Optimasi pada
umumnya dilakukan dengan pemodelan matematika.
Kemajuan dibidang teknik statistika dan metematika yang didukung oleh
perkembangan software (perangkat lunak) komputer menghasilkan suatu teknik
optimasi yang mengkombinasikan teknik statistika dan matematika yang dikenal
dengan nama Response Surface Methodology (RSM) atau Metode Respon
Permukaan. Metode ini khusus dikembangkan untuk optimasi dua faktor (variabel)
atau lebih terhadap respon yang diinginkan. Keluaran dari RSM adalah suatu model
matematik yang menyatakan fungsi respon terhadap variabel bebasnya.
Menurut Iriawan (2006), RSM merupakan sekumpulan teknik matematika
dan statistika yang berguna untuk menganalisis permasalahan dimana beberapa
variabel independen mempengaruhi variabel respon dan tujuan akhirnya adalah
untuk mengoptimalkan respon. Ide dasar metode ini adalah memanfaatkan desain
eksperimen berbantuan statistika untuk mencari nilai optimal dari suatu respon.
RSM merupakan teknik optimasi yang banyak digunakan dalam berbagai
bidang. Beberapa penelitian yang menggunakan RSM untuk optimasi perlakuan
antara lain: optimasi kualitas warna minyak goreng dengan perlakuan temperature,
waktu pengadukan dan prosentase carbon aktif sebagai pemutih variabel bebas dan
warna minyak sebagai variabel respon (Wahyudi 2009); optimasi dosis pemupukan
untuk tanaman padi IR64 dengan perlakuan pupuk nitrogen, phospor dan potasium
(Wibowo 2008); optimasi produktifitas budidaya udang vaname (litopenaues
2
vannamae) dengan perlakuan padat tebar, kandungan protein pakan udang, dan
salinitas (Hudi 2006).
Penggunaan RSM dalam mengoptimalkan perlakuan kiranya perlu dikaji
untuk optimasi penangangan pasca panen mengingat penelitian yang dilakukan
selama ini menghasilkan informasi kombinasi perlakuan yang bersifat statis, artinya
nilai respon yang dihasilkan hanya mewakili satu kombinasi perlakuan yang ada
dalam penelitian. Pada kombinasi perlakuan yang berbeda, perlu dilakukan
penelitian ulang. Salah satu kelebihan dari RSM adalah dihasilkannya model
matematik yang dapat digunakan untuk memperkirakan nilai respon pada berbagai
kombinasi perlakuan yang diinginkan.
Pada penelitian ini dikaji penggunaan RSM untuk optimasi penanganan
pasca panen buah manggis. Buah manggis merupakan buah bernilai ekonomis tinggi
dan menjadi andalan ekspor Indonesia.
Permintaan ekspor buah manggis relatif meningkat setiap tahun sehingga
buah manggis merupakan salah satu primadona buah ekspor Indonesia. Ekspor
manggis periode tahun 2008 mencapai 9.465.665 kg meningkat 4,05% dibandingkan
tahun 2007 (Dirjen Hortikultura 2009). Volume ekspor periode tahun 2003-2008
dapat dilihat pada Tabel 1.
Tabel 1. Volume ekspor manggis tahun 2003-2008
Tahun
Volume ekspor (kg)
2003
9.304.5111
2004
3.045.379
2005
8.472.770
2006
5.697.879
2007
9.093.245
2008
9.465.665
Sumber: (Dirjen Hortikultura 2009)
Buah manggis Indonesia diekspor ke berbagai negara khususnya ke
Hongkong, Cina, Singapura, Malaysia, Saudi Arabia, Emirat Arab dan Belanda.
Mengingat jarak tempuh negara tujuan yang relatif jauh dan bervariasi, maka perlu
3
dilakukan manajemen penanganan buah manggis untuk ekspor. Penanganan pasca
panen yang belum tepat merupakan salah satu penyebab sebagian buah manggis
Indonesia bermutu rendah dan tidak diterima konsumen. Poerwanto (2002)
melaporkan dari total produksi manggis di Indonesia, diperkirakan hanya 20-30 %
yang dapat diekspor. Masalah utama yang terjadi pada manggis adalah produk yang
mudah mengalami kerusakan akibat masih berlangsungnya proses fisiologis seperti
respirasi, transpirasi dan produksi etilen.
Kerusakan pasca panen buah manggis dapat dicegah dengan metode pasca
panen yang tepat, sehingga kehilangan hasil dapat diminimalkan. Penanganan pasca
panen yang baik dapat memperpanjang umur simpan dan mengurangi susut bobot
selama penyimpanan dan transportasi.
Berbagai penelitian telah dilakukan dalam upaya mempertahankan mutu,
memperbaiki penampilan dan memperpanjang umur simpan manggis. Salah satu
diantaranya adalah penelitian yang dilakukan oleh Riza (2004) menyatakan bahwa
pelilinan pada konsentrasi 3%, 6% dan 12% dengan suhu penyimpanan 5oC dan
13oC diperoleh konsentrasi lilin optimum 6% pada suhu 13oC. Kelemahan dalam
penelitian yang dilakukan oleh Riza (2004), tidak bisa memprediksi respon mutu jika
konsentrasi pelilinan yang diinginkan berbeda dengan konsentrasi pelilinan dalam
penelitiannya. Berdasarkan kelemahan tersebut, diperlukan suatu rancangan
penelitian menghasilkan model matematika yang dapat mengidentifikasi ke arah
optimasi perlakuan terhadap respon yang dihasilkan. Oleh karena itu dipilihlah
Response Surface Methodology.
Berdasarkan kajian terhadap peneltian-penelitian yang telah dilakukan
diketahui bahwa perlakuan suhu penyimpanan dan pelilinan memberikan pengaruh
yang baik terhadap mutu dan penampakan buah manggis, oleh karena itu pada
penelitian ini ditetapkan dua kombinasi perlakuan tersebut yang dikaji optimasinya
menggunakan RSM. Perlakuan suhu penyimpanan dan pelilinan dijadikan sebagai
variabel bebas dari model, sementara responnya dikaji dari beberapa parameter yang
mengindikasikan perubahan mutu manggis selama dalam penyimpanan yaitu
4
perubahan konsentrasi CO2 dan O2, susut bobot, kekerasan kulit buah dan total
padatan terlarut.
Tujuan
Penelitian ini bertujuan:
1. Menyusun model dengan menggunakan Response Surface Methodology untuk
mengetahui kombinasi perlakuan suhu dan pelilinan terhadap mutu simpan
manggis.
2. Menentukan kombinasi suhu dan pelilinan yang optimum untuk mutu simpan
manggis yang diharapkan.
Hipotesis
1. Perlakuan dengan pelilinan dapat mempertahankan mutu dan memperpanjang
masa simpan dari buah manggis selama penyimpanan.
2. Perlakuan suhu rendah dapat mempertahankan mutu dan memperpanjang masa
simpan dari buah manggis selama penyimpanan.
Manfaat Penelitian
1. Hasil penelitian ini dapat memberikan sumbangan
pada kemajuan ilmu
pengetahuan dalam penerapan teknologi pasca panen yang optimum untuk
mempertahankan mutu dan masa simpan buah manggis.
2. Model matematik yang dihasilkan dari penggunaan Response Surface
Methodology dapat dimanfaatkan untuk memprediksi respon sesuai dengan
perlakuan yang diharapkan atau sebaliknya untuk memprediksi perlakuan yang
diterapkan agar menghasilkan respon yang diharapkan. Dengan metode ini
memperbaiki cara penelitian yang ada selama ini, dimana hasil respon hanya
mewakili suatu perlakuan/variabel yang dilaksanakan pada saat penelitian.
TINJAUAN PUSTAKA
Response Surface Methodology
Perancangan eksperimen statistika merupakan suatu proses perencanaan
eksperimen untuk memperoleh data yang tepat sehingga dapat dianalisa dengan
metode statistik serta kesimpulan yang diperoleh dapat bersifat obyektif dan valid.
Salah satu metoda perancangan eksperimen yang digunakan untuk mengetahui
kondisi optimal adalah Response Surface Methodology (RSM) (Montgomery 2001).
Menurut Montgomery (2001) Response Surface Methodology (RSM)
merupakan suatu metode gabungan antara teknik matematika dan teknik statistika,
digunakan untuk membuat model dan menganalisa suatu respon y yang dipengaruhi
oleh beberapa variabel bebas (faktor x) guna mengoptimalkan respon tersebut.
Hubungan antara respon y dan variabel bebas x adalah :
Y = f(X1, X2,...,Xk) + ε
Dimana:
Y
= variabel respon
X1, X2,…,Xk = variabel bebas/ faktor
ε
= error
Langkah pertama dari RSM adalah menemukan hubungan antara respon y
dan faktor x melalui persamaan polinomial orde pertama dan digunakan model
regresi linear, atau yang lebih dikenal dengan first-order model (model orde
pertama):
k
Y o i X i
i 1
Rancangan eksperimen orde pertama yang sesuai untuk tahap penyaring faktor
adalah rancangan faktorial 2k (Two Level Factorial Design). Selanjutnya untuk
model orde kedua, biasanya terdapat kelengkungan dan digunakan model polinomial
orde kedua yang fungsinya kuadratik :
k
k
i 1
i 1
Y o o X i ii X i
2
k 1, k
i 1, j 2
i, j
Xi X j
6
Keterangan :
Y = Respon pengamatan
βo = Intersep
βi = Koefisien linier
βii = Koefisien kuadratik
βij = Koefisien interaksi perlakuan
Xi = Kode perlakuan untuk faktor ke-i
Xj = Kode perlakuan untuk faktor ke-j
k = Jumlah faktor yang dicobakan
Untuk menentukan kondisi operasi optimum pada orde kedua diperlukan
rancangan komposit terpusat (central composite design) dalam pengumpulan data
percobaan.
Rancangan komposit terpusat (CCD)
Menurut Montgomery (2001), Rancangan komposit terpusat atau central
composite design (CCD) adalah rancangan faktorial 2k atau faktorial sebagian
(fractional factorial), yang diperluas melalui penambahan titik-titik pengamatan
pada pusat agar memungkinkan pendugaan koefisien parameter permukaan ordo
kedua (kuadratik). Umumnya CCD terdiri dari faktorial 2k, 2k aksial atau dan nc (the
number of center points) percobaan pusat. Ilustrasi dapat dilihat pada Gambar 1.
Keterangan
= 2k aksial
= factorial 2k
= nc
Gambar 1. CCD untuk k = 2
Ada 2 parameter dalam CCD yang harus ditentukan yaitu besarnya α (nilai
aksial) dari percobaan aksial dari pusat rancangan dan nilai titik pusat nc. Rancangan
komposit pusat berotasi dengan α yang dipilih. Nilai α untuk berotasi tergantung
pada nilai dari titik dalam ukuran rancangan faktorial. Nilai α = (nf)1/4 menghasilkan
7
sebuah rancangan komposit pusat rotatable dimana nf adalah angka dari titik yang
digunakan dalam bagian rancangan faktorial.
Respon surface dapat dinyatakan secara grafik dalam gambar tiga dimensi
dan untuk memvisualisasikan bentuk dari respon surface digambarkan konturnya.
Plot kontur adalah suatu seri garis atau kurva yang mengidentifikasi nilai-nilai
peubah uji pada respon yang konstan sehingga plot kontur memegang peranan
penting dalam mempelajari analisis permukaan respon (Montgomery 2001).
Karakteristik Metode Respon Permukaan
Montgomery (2001) menyatakan bahwa dalam mengoptimalkan respon, jika
nilai-nilai optimal ada, maka y pada persamaan orde kedua merupakan himpunan
yang beranggotakan x1, x2,…, xk sedemikian sehingga turunan parsialnya:
dy
dy
dy
...
0
dx1 dx 2
dx k
Dalam notasi matriks, model orde kedua dapat dinyatakan sebagai:
y o x' b x' Bx
(1)
dengan
x1
x
2
x
xk
1
2
b=
k
11 12 / 2 ...1k / 2
/ 2 ... / 2
12
22
2k
dan B=
1k / 2 2 k / 2 ... kk
b merupakan vektor koefisien regresi orde I, sedangkan B adalah matriks ordo k yang
elemen diagonal utamanya merupakan koefisien kuadratik murni dan diluar elemen diagonal
adalah koefisien kuadrat campuran. Turunan dari y terhadap vektor x adalah sama dengan 0,
sehingga dinyatakan dengan:
dy
b 2 Bx 0
dx
(2)
Titik-titik stasioner merupakan solusi dari persamaan (2), yaitu:
1
x0 B 1b
2
(3)
8
dimana x0 = (x1.0, x2.0,…,xk.0). Substitusi persamaan (3) kedalam persamaan (1)
diperoleh nilai respon optimal yang diprediksikan terjadi pada titik-titik stasioner,
yaitu: y o 0
1
xo ' b
2
Setelah menemukan titik stasioner, selanjutnya menggolongkan permukaan
respon disekitar daerah yang sangat dekat dari titik ini, dengan demikian dapat
ditentukan apakah titik stasioner merupakan titik respon maksimum atau minimum
atau titik pelana (saddle point). Cara mempermudah pendeteksiannya digambarkan
kontur dari permukaan responnya. Jika ada dua variabel bebas, membentuk dan
menginterpretasikan plot kontur relatif mudah, namun bila variabel bebasnya lebih
dari dua maka interpretasinya menjadi sulit, sehingga digunakan metode analisis
kanonik.
Analisis kanonik dalam RSM adalah mentransformasikan fungsi respon dari
titik asal X (0,0,...,0) ke titik stasioner X0 dan sekaligus merotasikan sumbu
koordinatnya, sehingga dihasilkan fungsi respon sebagai berikut:
Y = Y0 + λ1W12 + λ2W22 +…+ λkWk2
dimana:
Wk = variabel bebas baru hasil tranformasi
Y0 = harga taksiran Y pada titik stasioner X0
λk = konstanta yang merupakan nilai eigen atau akar ciri dari matrik B
Sifat permukaan respon ditentukan dari titik stasioner dan harga λk. Jika nilai
λ semua posifif maka titik stasioner adalah titik minimum, sedangkan jika semua
nilai λ negatif maka titik stasioner adalah titik maksimum, tetapi jika harga λ berbeda
tanda diantara harga λk, maka titik stasioner merupakan titik pelana. Besarnya nilai
λk menunjukkan tingkat sensitifitas dari respon untuk mengalami perubahan pada
sumbu W (peubah-peubah kanonik). Hubungan antara variabel W dan X (peubah
design) adalah:
W = M' (X - X0)
dimana M adalah matrik ortogonal yang berukuran k x k.
9
Aplikasi Metode Respon Permukaan
Sejak diperkenalkan oleh Box dan Wilson tahun 1951, RSM telah dipelajari
dan digunakan oleh banyak peneliti. Optimasi dengan RSM dapat diterapkan pada
berbagai bidang
seperti: Ilmu Pangan (Teknologi Hasil Pertanian), Pertanian,
Kehutanan, Biologi, Farmasi, Kesehatan, Teknik Kimia, Kimia, Bioteknologi,
Teknik, dan Sosial. Penggunaan RSM tidak hanya terbatas untuk ilmu-ilmu tersebut.
RSM dapat digunakan pada semua bidang ilmu khususnya penelitian yang bertujuan
untuk mencari kondisi variabel yang menghasilkan respon optimum.
Aplikasi respon surface pada bidang pertanian diantaranya adalah penelitian
yang dilakukan Widarta (2008) bertujuan untuk mengoptimasi proses deasidifikasi
minyak sawit merah pada skala pilot plant sehingga diperoleh minyak sawit merah
dengan kadar asam lemak bebas 96,35 %, recovery karoten sebesar 87,30 % dan
rendemen 90,16 %; Optimasi proses fermentasi tepung jagung pada pembuatan
bahan baku biomassa jagung instan (kajian lama inkubasi dan konsentrasi kapang)
(Wignyanto et al. 2009); dan Nusantoro et al. (2001) mengoptimalkan cara ekstraksi
dari daun janggelan dengan perebusan dan pengempaan terhadap sifat gel.
Tanaman Manggis
Manggis (Garcinia mangostana L.) merupakan tanaman buah berupa
pohon yang berasal dari hutan tropis yang teduh di kawasan Asia Tenggara, yaitu
Malaysia dan Indonesia. Tanaman ini menyebar dari Asia Tenggara ke daerah
Amerika Tengah dan daerah tropis lainnya seperti Srilanka, Malagasi, Karibia,
Hawaii dan Australia Utara. Manggis disebut dengan berbagai macam nama lokal
seperti Manggu (Jawa Barat), Manggus (Lampung), Manggusto (Sulawesi Utara),
Manggista (Sumatera Barat) (Reza et al. 1998).
Tanaman manggis umumnya memiliki adaptasi yang luas terhadap berbagai
jenis tanah, namun untuk pertumbuhan yang baik tanaman manggis membutuhkan
tanah dengan tekstur liat berpasir dan berstruktur remah dengan solum yang dalam
(1.5-10 m). Derajat kemasaman tanah yang baik adalah 5-7 (agak masam sampai
netral). Kedalaman air tanah yang cocok untuk manggis berkisar 0.5-2 m. Ketinggian
10
tempat antara 0-600 m di atas permukaan laut (dpl) dengan suhu berkisar antara
25ºC-30ºC sangat cocok sebagai tempat bertumbuh dan berproduksi manggis yang
optimum. Curah hujan 1270-2500 mm/tahun dengan 10 bulan basah dalam satu
tahun dan kelembaban udara sekitar 80%. Intensitas cahaya matahari yang optimum
untuk manggis berkisar 40 - 70% (Verheij 1997).
Tanaman manggis mempunyai bunga jantan yang rudimenter sehingga tidak
mampu menyerbuki bunga betinanya. Tanaman manggis dikembangbiakkan melalui
biji apomiksis. Biji apomiksis adalah biji yang terbentuk tanpa melalui penyerbukan
dan pembuahan (Ashari 1995). Manggis memiliki bunga yang tunggal atau
berpasangan, berada diujung ranting, mempunyai tangkai yang pendek dan tebal,
berdiameter kira-kira 5,5 cm (Verheij 1997). Bunganya berwarna hijau keputihan.
Inisiasi pembungaan ditandai dengan pembengkakan dan fase munculnya tunas
bunga sampai anthesis dalam 25 hari (Nakasone et al. 1998).
Buah yang masih muda banyak mengandung getah yang berwarna kuning,
semakin tua umur buah semakin berkurang getahnya, dan akan sama sekali tidak
bergetah selama matang penuh (Satuhu et al. 1993). Buah yang masak memiliki
kelopak bunga yang tetap menempel pada bagian pangkal buah dan bekas kepala
putik masih melekat sehingga tampak seperti bintang pada ujung buah (Verheij
1997). Buah manggis bulat dan berkulit licin, berdiameter 4-7 cm, terdapat 4-8
segmen aril berwarna putih, lembut dan dapat dimakan yang terdiri dari satu atau dua
segmen yang mengandung biji apomiksis, kulit buah memiliki ketebalan 6-10 mm,
agak keras dan saat masak berwarna ungu (Nakasone et al. 1998).
Buah manggis dipanen berdasarkan kebutuhan konsumen. Buah manggis yang
dipanen pada indeks warna 1 biasanya untuk pasaran yang jauh. Indeks warna 2 dan
3 untuk eksport, sedangkan indeks 4 dan 5 bisa langsung dikonsumsi, sebagaimana
terlihat pada Tabel 2.
11
Tabel 2. Indeks kematangan buah manggis
Indeks
Warna
0
Deskripsi
Warna kulit kehijauan dengan kesan merah, kulit buah masih
bergetah bla dipotong
1
Warna merah kekuningan dengan bercak merah.Getah agak kurang,
isi masih sulit dipisahkan dari kulit.
2
Keseluruhan buah berwarna kemerahan dan bercak masih jelas,
sedikit bergetah dan isi bisa dipisahkan dari kulit.
3
Warna coklat kemerahan pada seluruh permukaan kulit. Masih
bergetah jika dikonsumsi.
4
Warna ungu kemerahan pada seluruh permukaan kulit, siap
dikonsumsi dan isi mudah dilepas dari kulit, tidak ada getah pada
kulit
5
Warna ungu gelap atau kehitaman pada seluruh permukaan kulit.
Sumber : Ramadhan (2003)
Tingkat kematangan sangat berpengaruh terhadap mutu dan daya simpan
manggis. Buah manggis dipanen setelah berumur 104 hari sejak bunga mekar
(SBM). Umur panen dan ciri fisik manggis siap panen dapat dilihat pada Tabel 3.
Untuk konsumsi lokal, buah dipetik pada umur 114 SBM sedangkan untuk ekspor
pada umur 104-108 SBM. Pohon manggis di Indonesia dipanen pada bulan
November sampai Maret tahun berikutnya (Satuhu 1997).
Tabel 3. Tingkat Kematangan Buah Manggis
Umur Panen
104 hari
106 hari
108 hari
110 hari
114 hari
Warna Kulit
Ciri Fisik Manggis
Berat
Hijau bintik ungu
Ungu kemerahan 10-25 %
Ungu kemerahan 25-50 %
Ungu kemerahan 50-75 %
Ungu Merah
80-130 g
80-130 g
80-130 g
80-130 g
80-130 g
Diameter
55-60 mm
55-60 mm
55-60 mm
55-60 mm
55-65 mm
Sumber : Satuhu (1997)
Pasca Panen Buah Manggis
Buah manggis saat ini mayoritas masih dikonsumsi dalam bentuk segar.
Belum banyak teknologi pengolahan buah manggis dikembangkan di Indonesia baik
oleh Balai Litbang, ataupun peneliti lainnya. Pengembangan manggis lebih
difokuskan pada peningkatan produksi dan peningkatan mutu buah manggis segar.
12
Peningkatan produksi dan mutu buah manggis serta meningkatkan daya saing
manggis sebagai buah ekspor memerlukan dukungan kebijakan baik dalam budidaya
maupun produksi buah manggis. Salah satu kebijakan tersebut adalah dengan
penerapan standar buah manggis. Standar mutu buah manggis tercantum dalam
Standar Nasional Indonesia SNI 01–3211-2009. Adapun klasifikasi dan standar mutu
manggis dari 3 jenis mutu, yaitu mutu Super, mutu A, dan mutu B yang dapat dilihat
pada Tabel 4.
Tabel 4. Pengelompokan mutu buah manggis segar
Jenis Uji
Keseragaman
Diameter
Tingkat kesegaran
Warna kulit
Jumlah buah cacat
atau busuk
Tangkai dan atau
kelopak
Kadar Kotoran
Serangga hidup dan
atau mati
Warna daging buah
Mutu Super
Seragam
> 62 mm
Segar
Hijau kemerahan s/d
merah muda
mengkilap
Mutu A
Seragam
59-62 cm
Segar
Hijau kemerahan s/d
merah muda
mengkilap
0%
10 %
10 %
Utuh
utuh
utuh
0%
0%
0%
Tidak ada
Tidak ada
Tidak ada
Bening (translucent)
Bening (translucent)
Bening (translucent)
Mutu B
Seragam
< 58 cm
Segar
Hijau kemerahan
Sumber : SNI (2009)
Satuhu (1997) melaporkan penyimpanan buah manggis yang dilakukan pada
ruangan dengan temperatur 4-6oC dapat mempertahankan kesegaran buah selama 40
hari sedangkan penyimpanan pada suhu 9-120C kesegaran buah tahan sampai 33
hari. Suhu optimum adalah pada suhu 5oC dengan kelembaban 85%, jika akan
disimpan lama, perlu dilakukan proses pendinginan (pre-cooling) pada suhu 10-15oC
selama maksimal 7 hari.
Kemunduran kualitas produk holtikultura yang telah dipanen biasanya diikuti
dengan resistensi produk tersebut terhadap infeksi mikroorganisme sehingga akan
semakin mempercepat kerusakan atau menjadi busuk, sehingga mutu serta nilai
jualnya menjadi rendah bahkan tidak bernilai sama sekali. Mutu produk holtikultura
setelah panen tidak dapat diperbaiki, yang dapat dilakukan adalah usaha untuk
13
mencegah laju kemundurannya atau mencegah proses kerusakan berjalan lambat.
Berbagai penelitian dilakukan untuk memperpanjang umur simpan buah manggis
segar, sebagaimana terlihat pada Tabel 5.
Tabel 5. Umur simpan optimum buah manggis pada perlakuan yang berbeda.
No
Umur Simpan
(hari)
1
Perlakuan
PreCooling
Pelili
nan
Suhu
Penyimpanan (0C)
-
Pengema
san
Stretch film
35
-
5
Kemata
ngan indeks 4
2
44.3
-
-
LDPE
10
Kemata
ngan indeks 2
3
15
-
Car
nauba
3%
-
-
Kemata
ngan indeks 3
4
30
Hydroco
oling
-
-
5
5
37
-
lebah
6%
-
5
Gibere
lin 600 ppm 5
menit Kemata
ngan indeks 4
Kemata
ngan indeks 4
6
44
-
-
-
4 dan 8
-
7
47
Hydroco
oling
-
-
5
-
8
30
-
lebah
6%
PE
10
Kemata
ngan indeks 2
9
39
-
-
Stretch film
15
Kemata
ngan indeks 3
Lainnya
Sumber : Mahmudah (2008)
Laju Respirasi
Sayur dan buah-buahan jika dipanen dari tanaman merupakan struktur
“hidup”, karena melanjutkan reaksi metabolisme dan mempertahankan proses
fisiologi dalam periode pascapanen. Buah dan sayur berespirasi dengan mengambil
oksigen dan mengeluarkan karbon dioksida dan menghasilkan panas. Selain itu, juga
terjadi transpirasi yaitu lepasnya air dalam bentuk uap. Kehilangan karena respirasi
dan transpirasi diisi kembali dari air, fotosintat (sukrosa dan asam amino), dan
mineral dari aliran air pada sel tumbuhan selama sayur dan buah masih terletak pada
tanaman. Akibat pemanenan, sumber air, fotosintat, dan mineral terputus, dan buah-
14
buahan dan sayuran memasuki fase kerusakan. Beberapa perubahan terjadi pada
komposisi dinding sel dan strukturnya sehingga menghasilkan pelunakan buah dan
sayuran. Secara umum, warna secara berangsur-angsur akan berubah karena klorofil
terdegradasi dan pigmen kuning pada kulit dan daging akan naik kandungannya
(Salunkhe et al. 2000)
Proses respirasi masih berlangsung setelah buah dipanen menyebabkan
terjadinya beberapa perubahan kandungan kimia dalam buah. Tiga tingkat perubahan
kimiawi yang berlangsung selama proses respirasi yaitu pemecahan polisakarida
menjadi gula sederhana, oksidasi gula menjadi piruvat, serta oksidasi asam-asam
organik secara aerobik menjadi CO2, air dan energi (Pantastico, 1989). Proses
respirasi yang terjadi dapat digambarkan sebagai berikut :
C6H12O6 + 6O2
6 CO2 + 6 H2O + energi
Laju kemunduran kualitas dan nilainya sebagai bahan pangan ditunjukkan
oleh laju respirasi yang tinggi dan umur simpan yang pendek. Laju respirasi
merupakan petunjuk daya simpan buah buahan sesudah dipanen (Pantastico et al.
1989). Penyimpanan suhu rendah dapat menekan kecepatan laju respirasi dan
transpirasi sehingga kedua proses ini berjalan lambat, akibatnya ketahanan simpan
dari buah manggis cukup panjang dengan susut bobot minimal. Laju respirasi
tersebut dipengaruhi oleh faktor-faktor internal dan faktor-faktor eksternal. Faktor
internal tersebut antara lain tingkat perkembangan, susunan kimiawi jaringan, ukuran
buah, pelapis alami dan jenis jaringan. Sedangkan faktor eksternal meliputi suhu,
etilen, O2 yang tersedia, CO2, zat-zat pengatur pertumbuhan dan kerusakan buah.
Manggis termasuk ke dalam buah non klimaterik, yaitu buah yang laju
respirasinya tidak mencapai puncak (Lili 1997). Non klimaterik ditandai dengan
kenaikan laju respirasi pada saat fase penuaan, selanjutnya laju respirasi menurun
terus sampai fase pematangan, pembusukan dan mati.
Penanganan secara komersial, etilen bisa mendorong percepatan pematangan
pada buah klimakterik tetapi tidak pada buah non-klimakterik. Nakasone et al.
(1998) menyatakan laju respirasi buah manggis dimasukkan pada kelas rendah dan
15
produksi etilen pada suhu 20oC dikategorikan kelas sedang seperti terlihat pada
Tabel 6.
Tabel 6. Laju respirasi dan produksi ethylene pada 20oC
Kelas
sangat
rendah
Rendah
Respirasi
Range
Komoditas
(mg kg-1 h-1)
300
tinggi
Sumber: Nakasone et al. (1998)
10 – 100
> 100
Ethylene
Komoditas
nanas, carambola
pisang, jambu biji,
mangga, pisang raja,
manggis, litchi,
sukun, sugar apple,
durian, rambutan
alpukat, pepaya,
atemoya, chiku
cherimoya, passionfruit, sapote, soursop
Pelilinan
Bahan pelapis atau pelapis edible adalah lapisan tipis yang terbuat dari bahan
yang bisa dimakan, digunakan diatas atau diantara produk pangan dan berfungsi
sebagai batas dalam perpindahan panas, uap air, O2 dan CO2 atau sebagai pembawa
bahan tambahan makanan seperti zat antimikrobial dan antioksidan (Mc Hugh et al.
1994). Metode penggunaan bahan pelapis pada buah dan sayuran berupa pencelupan
(dip aplication), pembuihan (foam aplication), penyemprotan (spray aplication),
penetesan (drip aplication) dan penetesan terkendali (controlled drip aplication).
Cara aplikasi tergantung pada jumlah, ukuran, sifat produk dan hasil yang diinginkan
(Grant et al. 1994). Setiasih (1999) menambahkan mekanisme pelapisan lilin adalah
menutupi pori-pori buah-buahan dan sayuran yang sangat banyak. Dengan pelapisan
lilin, pori-pori dapat ditutup sebanyak lebih kurang 50%, sehingga dapat mengurangi
16
kehilangan air, memperlambat proses fisiologis dan mengurangi keaktifan enzimenzim pernapasan.
Teknik pelilinan merupakan cara menunda proses pematangan yang bertujuan
untuk memperpanjang umur simpan. Pelapisan lilin mampu mengurangi laju
respirasi dan transpirasi produk hortikultura (Pantastico et al. 1989). Tidak semua
buah-buahan memberikan respon yang baik terhadap lapisan lilin misalnya buah
sukun akan berkurang umur simpannya bila dilapisi lilin pada suhu dingin (Muchtadi
et al. 1992).
Lapisan lilin untuk komoditi hortikultura segar harus memenuhi beberapa
persyaratan yaitu (a) tidak berpengaruh terhadap bau dan rasa komoditi (b) tidak
beracun (c) mudah kering dan tidak lengket (d) tidak mudah pecah, mengkilap dan
licin (e) mudah diperoleh dan murah harganya (Muchtadi et al. 1992). Lapisan lilin
untuk komoditi hortikultura digunakan lilin lebah yang dibuat dalam bentuk emulsi
lilin dengan konsentrasi 4-12 persen (Setyowati et al. 1992). Komposisi dasar lilin
12 persen dapat dilihat pada Tabel 7. Keberhasilan pelapisan lilin untuk buah-buahan
dan sayuran tergantung dari ketebalan lapisan lilin. Pelilinan yang terlalu tipis tidak
berpengaruh nyata terhadap pengurangan penguapan air. Jika lapisan lilin terlalu
tebal dapat menyebabkan kerusakan, bau dan rasa yang menyimpang akibat udara di
dalam sayuran dan buah-buahan terlalu banyak mengandung CO2 dan sedikit O2
(Park et al. 1994).
Tabel 7. Komposisi dasar emulsi lilin 12%
Bahan Dasar
Komposisi
Lilin lebah
120 gr
Trietanolamin
40 gr
Asam oleat
20 gr
Air panas
820 ml
Sumber : Balai Hortikultura 2002
Pembuatan emulsi lilin tidak boleh menggunakan air sadah karena garamgaram yang terkandung dalam air sadah dapat merusak emulsi lilin. Pelapisan lilin
dapat dilakukan dengan beberapa cara yaitu pembusaan, penyemprotan, pencelupan
dan pengolesan (Pantastico et al. 1989).
17
Pelapisan dengan Film Kemasan
Pengemasan merupakan suatu cara atau perlakuan pengamanan terhadap
makanan atau bahan pangan, agar makanan atau bahan pangan baik yang belum
diolah maupun yang telah mengalami pengolahan, dapat sampai ke tangan konsumen
dengan “selamat”, secara kuantitas maupun kualitas.
Adapun jenis-jenis bahan pengemas terdiri dari 2 jenis yaitu (1). Untuk
wadah utama (pengemas yang berhubungan langsung dengan bahan pangan) seperti:
kaleng/logam, botol/gelas, plastik, kertas, kain, kulit, daun, gerabah, bambu, dll
(2). Untuk wadah luar (pelindung wadah utama selama distribusi, penjualan, atau
penyimpanan) seperti: kayu dan karton.
Penggunaan plastik dalam pengemasan sebenarnya sangat terbatas tergantung
dari jenis komoditasnya. Penggunaan plastik sebagai bahan kemasan buah-buahan
dapat memperpanjang masa simpan produk hortikultura segar, dimana kemasan
plastik memberikan perubahan gas-gas atmosfer dalam kemasan itu sendiri yang
berbeda dengan atmosfer udara normal yang mana dapat memperlambat perubahan
fisiologis yang berhubungan dengan pemasakan dan pelayuan (Brown 1992).
Kemasan stretch film (SF), merupakan salah satu kemasan plastik yang
selama penyimpanan memberikan kontribusi dalam mempertahankan mutu dan susut
bobot buah manggis, memiliki sifat lebih permeabel dibandingkan dengan kemasan
polipropilen.
Penyimpanan buah manggis terbaik pada suhu 15oC dengan pengemasan
stretch film, memiliki umur simpan selama 39 hari (Hasbi et al. 2005). Hasil uji mutu
manggis yang dilakukan Lili (1997) menunjukkan jenis kemasan stretch film mampu
mempertahankan kekerasan dan mengakibatkan susut bobot lebih kecil dibandingkan
dengan menggunakan pengemas LDPE (Low Density Polyethilene) berlubang dan
berdasarkan uji organoleptik buah manggis yang dikemas dengan menggunakan
kemasan stretch film dapat bertahan selama 35 hari, lebih lama daripada yang
dikemas dengan LDPE yaitu 30 hari