Karakteristik Hidratasi Biji Dan Pengaruhnya Terhadap Perubahan Mutu Biji Jarak Pagar (Jatropha curcas L)
KARAKTERISTIK HIDRATASI BIJI DAN
PENGARUHNYA TERHADAP PERUBAHAN
MUTU BIJI JARAK PAGAR (Jatropha curcas L.)
RANTJE LILLY WORANG
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2008
PERNYATAAN MENGENAI DISERTASI DAN
SUMBER INFORMASI
Dengan ini saya menyatakan bahwa disertasi Karakteristik
Hidratasi
Biji dan Pengaruhnya terhadap Perubahan Mutu Biji Jarak Pagar (Jatropha
curcas L.)” 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 disertasi ini.
Bogor, Agustus 2008
Rantje Lilly Worang
NIM G361030081
ABSTRACT
RANTJE LILLY WORANG. Characteristic Hydratation of the Seeds and Its
Effect on the Change of Physic Nut (Jatropha curcas L.) Quality. Under direction
of OKKY SETYAWATI DHARMAPUTRA, RIZAL SYARIEF, and
MIFTAHUDIN.
Physic nut (Jatropha curcas L.) is an agricultural commodity which has
been chosen as an alternative energy substitute. Physic nut is harvested for two
purposes, i.e. for its seeds and oil production. Physic nut seeds with initial
moisture content
of 8% were stored in various water activity (aw) under
laboratory conditions. This research was aimed to determine isothermic sorption
for fungal identification on hydratation levels, and to study the effect of water
activity and storage duration on the quality of physic nut seeds. The result showed
that the isothermic sorption on physic nut seeds was in sigmoid form. The critical
point of fungal growth was aw value 0.72 equivalent with moisture content of
7%. The equilibrium of moisture content on aw values 0.06, 0.32, 0.44, 0.64, 0.75,
0.84 and 0.93 was equivalent with the moisture contents 2.68,5.45, 6.14, 7.61,
9.62, 12.56, and 13.52%, respectively. The moisture contents and fungal
population decreased with the decrease of water activity. Twenty four fungal
species were isolated from physic nut seeds during twenty weeks of storage. At
the beginning of storage, most of fungi infected the seeds were classified as field
fungi, such as Cladosporium sp., C. cladosporioides, Colletorichum sp., Fusarium
semitectum and F. verticillioides. After twenty weeks of storage, the existence of
field fungi was generally replaced by storage fungi, such as Aspergillus spp.,
Eurotium spp., Penicillium spp., and Wallemia sebi, during the period of storage.
Storage fungi infected physic nut seeds were classified as xerophilic,
mesoxerophilic and hygrophilic fungi. Xerophilic fungi with aw value < 0.80 were
Aspergillus restrictus, A. penicillioides,
Aspergillus sp. D, Cladosporium
cladosporioides, Wallemia sebi, Aspergillus flavus. Mesoxerophilic fungi with aw
values between 0.80 – 0.90 were Aspergillus candidus, Aspergillus sp. B,
Eurotium chevalieri, E. rubrum, Penicillium citrinum. Hygrophilic fungi with
aw value > 0.9 were Penicillium citrinum, P. implicatum,
P. oxalicum and
isolate I. Lipid contents, viabilities and vigors decreased with the longer period of
storage, while free fatty acids and lipase activities increased. The experiments
showed that physic nut seeds could be stored up to eight weeks for seeds to be
planted and it could be stored up to sixteen to twenty weeks for oil production
with aw value between 0.64 and 0.75. The histologic section of embryonic tissue
of physic nut seeds showed a damage because of fungal colonization.
Key words : Jatropha curcas L., physic nut, isothermic sorption, water activity,
fungi, lipid, fatty acid, free fatty acid, lipase, viability, vigor.
RINGKASAN
RANTJE LILLY WORANG. Karakteristik Hidratasi Biji dan Pengaruhnya
terhadap Perubahan Mutu Biji Jarak Pagar (Jatropha curcas L.). Dibimbing oleh
OKKY
SETYAWATI
DHARMAPUTRA,
RIZAL
SYARIEF
dan
MIFTAHUDIN.
Karakteristik hidratasi diartikan sebagai karakteristik fisik yang meliputi
interaksi antara bahan dengan molekul air yang terkandung di dalamnya dan
molekul air di udara sekitarnya. Peranan air di dalam bahan dinyatakan sebagai
kadar air dan aktivitas air. Kadar air adalah persentase kandungan air suatu bahan,
yang dapat dinyatakan berdasarkan berat basah (wet basis) atau berdasarkan berat
kering (dry basis). Aktivitas air atau water activity (aw) didefinisikan sebagai
jumlah air bebas dalam bahan pangan yang dapat digunakan oleh mikrob
(cendawan) untuk pertumbuhannya. Istilah aktivitas air digunakan untuk
menjabarkan air yang tidak terikat atau bebas dalam suatu sistem yang dapat
menunjang reaksi biologis dan kimiawi. Semakin tinggi aktivitas air suatu bahan
maka semakin tinggi pula kemungkinan tumbuhnya mikrob dalam bahan tersebut.
Salah satu tanaman yang banyak dibicarakan saat ini sebagai penghasil
bahan bakar nabati adalah jarak pagar (Jatropha curcas L.). Biji jarak pagar yang
digunakan baik untuk benih maupun produksi minyak, harus tetap terjaga
mutunya selama dalam penyimpanan. Kondisi penyimpanan dapat mempengaruhi
karakteristik hidratasi biji yang dapat berpengaruh terhadap perubahan mutu biji
jarak pagar.
Tujuan penelitian ini adalah menentukan karakteristik hidratasi dalam
bentuk sorpsi isotermik biji jarak pagar; mengidentifikasi spesies dan menentukan
populasi cendawan yang menyerang biji jarak pada berbagai tingkat hidratasi;
serta mengkaji pengaruh aktivitas air dan lama penyimpanan terhadap perubahan
mutu biji yang terdiri dari kadar air, cendawan, lemak, asam lemak dan asam
lemak bebas, aktivitas lipase, serta daya berkecambah dan daya tumbuh biji jarak
pagar.
Biji jarak pagar (aksesi Lampung) yang digunakan pada penelitian ini
berasal dari buah berwarna kuning sampai kuning kecoklatan, diperoleh dari Desa
Loyang, Kecamatan Cikedung, Kabupaten Indramayu, Jawa Barat. Setelah panen
buah jarak diangkut ke Laboratorium Fitopatologi SEAMEO BIOTROP di Bogor,
selanjutnya kulit buah dikupas secara manual dan biji dikering-anginkan di atas
rak-rak di tempat teduh sampai kadar air ±8%.
Kadar air biji ditentukan dengan menggunakan metode oven. Isolasi,
enumerasi (penghitungan) dan identifikasi cendawan dilakukan dengan
menggunakan metode penanaman dan pengenceran berderet dilanjutkan dengan
metode cawan tuang. Kandungan lemak, asam lemak dan asam lemak bebas
masing-masing ditentukan dengan metode Soxhlet, kromatografi gas, dan titrasi
menggunakan KOH. Daya berkecambah dan daya tumbuh biji ditentukan dengan
menggunakan metode penanaman masing-masing pada media pasir dan kertas
merang. Aktivitas enzim lipase pada biji jarak pagar ditentukan dengan
menggunakan metode Moore yang dimodifikasi. Aktivitas enzim lipase dari
cendawan ditentukan dengan menggunakan metode Kouker dan Jaeger, serta
mengamati anatomi embrional biji yang terserang cendawan dengan teknik
parafin dari Sass.
Hasil penelitian menunjukkan, bahwa sorpsi isotermik biji jarak pagar
berbentuk sigmoid dengan titik kritis ambang batas untuk pertumbuhan cendawan
pada aw 0.62 setara dengan kadar air 7%. Kadar air kesetimbangan biji pada
aw 0.06, 0.32, 0.44, 0.64, 0.75, 0.84 dan 0.93 masing-masing setara dengan kadar
air 2.68, 5.45, 6.14, 7.61, 9.62, 12.56 dan 13.52%. Kadar air biji yang aman
yaitu 7-9%, berada pada aw 0.64 yang setara dengan kadar air 7.61%.
Cendawan yang sering terisolasi pada awal penyimpanan adalah cendawan
lapangan yaitu Colletotrichum sp., Cladosporium sp., C. cladosporioides,
Fusarium semitectum dan F. verticillioides. Berdasarkan nilai aktivitas air yang
setara dengan kadar air tertentu biji jarak pagar, cendawan pascapanen dibagi
menjadi 3 kelompok. Cendawan-cendawan tersebut adalah cendawan xerofilik
yaitu cendawan yang hidup pada aw < 0.8 yang setara dengan kadar air biji
7.6-9.4% meliputi Aspergillus restrictus, A. penicillioides, Cladosporium
cladosporioides, Wallemia sebi, Aspergillus flavus,; cendawan mesoxerofilik
yaitu cendawan yang hidup pada 0.8 < aw < 0.9 yang setara dengan kadar air biji
10.2-10.4% meliputi Aspergillus candidus, Aspergillus sp. B, Eurotium
chevalieri, E. rubrum, Penicillium citrinum; dan cendawan higrofilik yaitu
cendawan yang hidup pada aw > 0.9 yang setara dengan kadar air biji 11.5-12.0%
meliputi Isolat I, Penicillium citrinum, P. implicatum, dan P. oxalicum.
Populasi total cendawan tertinggi diperoleh pada aw 0.93 sebesar 3.25 x
6
10 koloni/g bobot kering. Kandungan lemak, daya berkecambah dan daya
tumbuh biji berbanding terbalik atau semakin menurun dengan peningkatan kadar
air (aw) dan lama penyimpanan, sedangkan kandungan asam lemak bebas dan
aktivitas lipase berbanding lurus atau semakin meningkat dengan semakin tinggi
kadar air (aw) dan semakin lama penyimpanan. Asam lemak yang menyusun
lemak biji jarak pagar didominasi oleh asam lemak tidak jenuh yaitu asam oleat
dan linoleat.
Aktivitas air yang dapat digunakan untuk penyimpanan biji jarak pagar
secara alami adalah 0.64 – 0.72. Pada kondisi tersebut lama penyimpanan
biji yang layak untuk benih adalah 8 minggu penyimpanan dan untuk produksi
minyak 16 - 20 minggu penyimpanan. Cendawan yang mempunyai aktivitas
lipase cukup tinggi adalah Aspergillus niger, A. tamarii dan Penicillium oxalicum,
diikuti oleh A. flavus dan A. restrictus yang mempunyai aktivitas lipase sedang.
Biji jarak yang terserang cendawan memperlihatkan jaringan embrio yang rusak
karena kolonisasi cendawan.
Kata kunci : Jatropha curcas L., jarak pagar, sorpsi isotermik, aktivitas air,
cendawan, lemak, asam lemak, asam lemak bebas, lipase, daya berkecambah,
daya tumbuh.
© Hak Cipta milik IPB, tahun 2008
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 izin IPB
KARAKTERISTIK HIDRATASI BIJI DAN PENGARUHNYA
TERHADAP PERUBAHAN MUTU BIJI JARAK PAGAR
(Jatropha curcas L.)
RANTJE LILLY WORANG
Disertasi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Doktor pada
Program Studi Biologi
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2008
Penguji pada Ujian Tertutup : Dr. Ir. Hamim, M.Si.
Penguji pada Ujian Terbuka : Dr. Ir. Yadi Haryadi, M.Sc.
Dr. Ir. Sri Widowati, M.App.Sc.
Judul Disertasi
Nama Mahasiswa
NIM
: Karakteristik Hidratasi Biji dan Pengaruhnya terhadap
Perubahan Mutu Biji Jarak Pagar (Jatropha curcas L.)
: Rantje Lilly Worang
: G361030081
Disetujui
Komisi Pembimbing
Dr. Okky Setyawati Dharmaputra.
Ketua
Prof. Dr. Ir. Rizal Syarief, DESS.
Anggota
Dr. Ir. Miftahudin, M.Si.
Anggota
Mengetahui
Ketua Program Studi
Biologi
Dekan Sekolah Pascasarjana
Dr. Ir. Dedy D. Solihin, DEA.
Prof. Dr. Ir. Khairil A. Notodiputro, M.S.
Tanggal Ujian : 21 Agustus 2008
Tanggal Lulus :
Kupersembahkan kepada
Kekasih Jiwaku : Tuhan Yesus Kristus
Kedua orang tuaku
Suamiku Sonne Denny Wenses Engka
Anak – anakku: Kezia, Anthonius, Daniel
To God only wise, be glory through Jesus Christ for ever
Amen
Romans 16:27
PRAKATA
Puji dan syukur kepada Allah Bapa di dalam Tuhan Yesus Kristus dengan
penghantaran Roh Kudus sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tema
yang dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan dari bulan Februari 2007 sampai
Januari 2008 ini ialah pascapanen, dengan judul Karakteristik Hidratasi Biji dan
Pengaruhnya terhadap Perubahan Mutu Biji Jarak Pagar (Jatropha curcas L.).
Selama menjalani studi, penelitian dan penulisan disertasi ini, penulis
mendapat banyak bantuan, bimbingan dan saran dari berbagai pihak. Untuk itu
penulis mengucapkan terima kasih kepada :
Komisi Pembimbing Ibu Dr. Okky Setyawati Dharmaputra, Bapak Prof. Dr.
Ir. Rizal Syarief, DESS dan Bapak Dr. Ir. Miftahudin, M.Si. Penguji luar komisi
Bapak Dr. Ir. Hamim, M.Si., Bapak Dr. Ir. Yadi Haryadi, M.Sc. dan Ibu Dr. Ir. Sri
Widowati, M.App.Sc. Pimpinan dan Staf Sekolah Pascasarjana, Pimpinan dan Staf
Program Studi Biologi Sekolah Pascasarjana Institut Pertanian Bogor. Rektor
Universitas Negeri Manado, Dekan FMIPA dan Ketua Jurusan Biologi FMIPA
Universitas Negeri Manado.
Pimpinan dan Staf Proyek Due-Like Batch II 2003 UNIMA, Pimpinan dan
Staf Proyek BPPS DIKTI 2005, Yayasan Minahasa Raya dan Pemkab Minahasa
Utara (Kel. Tommy Sagay-Korinus), Pimpinan dan Staf Yayasan DAMANDIRI, Ibu
Dr. Okky Setyawati Dharmaputra atas bantuan sebagian dana penelitian dan
penulisan disertasi yang diberikan. Ibu Dr. Theresia Prawitasari (Almh,
Pembimbing), I Made Yerly Ghunawan, S.Si, Rully Fathony, S.Si, Wirya Taruna
(Ketua LMDH Desa Loyang) dan Juhaedin (Mandor) untuk mendapatkan buah jarak
pagar. Direktur SEAMEO BIOTROP, Koordinator Laboratorium Drs. Sunjaya,
Asisten Peneliti Ir. Ina Retnowati; Teknisi Pak Edy Suryadi, Pak Suradi dan
Rahmat; Manager Teknis Lab Servis Santi Ambarwati, M.Si, serta Laboran ibu Elly,
Pak Yadi; Kepala Lab Mikrobiologi dan Biokimia PSSHB serta Laboran Ibu Ika
Malikhah dan Endang Rusmalia, Kepala Lab Terpadu serta Laboran Pak Kosasih.
Teman-teman di Lab Kultur Jaringan Unit Jasa IPB. Teman-teman di Asrama
Mahasiswa Sam Ratulangi Bogor Baru II, Sempur Kaler dan Bogor Baru I, temanteman kuliah di IPB, serta teman-teman lain yang sudah saling membantu,
mendoakan, memberi dukungan dan dorongan. Ibu Dra. Adel Suparman Kansil,
Tante Ansye Engka dan Keluarga, atas doa, perhatian dan bantuan yang diberikan.
Mama Juliana Lina Tondatuon dan Papa Anthon Welly Worang serta Mami
Stien Endoh dan Papi Welly Edward Engka atas doa, perhatian dan kasih sayangnya,
juga Adik-adik: Herry (Alm), Meidy, Deiby, Ivonne, Donnie, Fernando serta Denly,
Joun dan Olin yang sudah membantu dan mendoakan penulis.
Yang terkasih suamiku Sonne Denny Wenses Engka dan anak-anakku
tercinta: Kezia, Anthonius dan Daniel yang dengan tulus penuh kasih sayang selalu
memberi inspirasi, bersabar dan berdoa serta memberi apa yang mereka miliki, demi
keberhasilan penulis.
Penulis berharap karya ilmiah ini dapat bermanfaat bagi pengembangan ilmu
pengetahuan khususnya di bidang ilmu dasar biologi dan teknologi penyimpanan
serta penyediaan energi terbarukan.
Bogor, Agustus 2008
Rantje Lilly Worang
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Manado pada tanggal 6 Februari 1969 dari ibu
Juliana Lina Tondatuon dan ayah Anthon Welly Worang. Penulis anak pertama
dari empat bersaudara. Pada tanggal 27 Agustus 1998 menikah dengan Sonne
Denny Wenses Engka, S.Pd, saat ini telah dikaruniai tiga orang anak yaitu Kezia
Caroline Worang Endoh Engka (Kezia, 9 tahun), Anthonius Edward Worang
Endoh Engka (Nio, 7 tahun) dan Daniel John Worang Endoh Engka (Niel,
4 tahun).
Pendidikan Sarjana Biologi di IKIP Negeri Manado diselesaikan pada
tahun 1992. Pada tahun 2001 penulis menyelesaikan S2 untuk Program Studi
Biologi-Mikrobiologi di Program Pascasarjana Universitas Gadjah Mada
Yogyakarta. Penulis pada tahun 2003 mendapat kesempatan untuk mengikuti
program S3 pada Program Studi Biologi-Mikrobiologi di Sekolah Pascasarjana
Institut Pertanian Bogor. Beasiswa pendidikan Pascasarjana diperoleh dari
Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi Republik Indonesia tahun 2005.
Penulis bekerja sebagai dosen Jurusan Biologi FMIPA Universitas Negeri
Manado di Tondano sejak tahun 1994 sampai sekarang.
Sebuah artikel berjudul Quality of Physic Nut (Jatropha curcas L.) Seeds
Packed in Plastic Material During Storage sudah diterbitkan bulan Juni 2008 pada
Jurnal BIOTROPIA. Artikel lain sedang disusun untuk dipublikasikan. Karya
ilmiah tersebut merupakan bagian dari program S3 penulis.
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR TABEL .........................................................................................
xv
DAFTAR GAMBAR ....................................................................................
xvii
DAFTAR LAMPIRAN ...............................................................................
xx
1 PENDAHULUAN ...................................................................................
Latar Belakang ..................................................................................
Tujuan Penelitian ..............................................................................
Manfaat Penelitian ............................................................................
Hipotesis ............................................................................................
Ruang Lingkup Penelitian .................................................................
1
1
4
5
5
6
2 TINJAUAN PUSTAKA ..........................................................................
Botani Jarak Pagar (Jatropha curcas L.) ..........................................
Komposisi Kimia Biji dan Minyak Jarak Pagar ...............................
Aspek Hidratasi ................................................................................
Cendawan Patogen Benih dan Cendawan Pascapanen ....................
Isolasi, Penghitungan dan Identifikasi Cendawan ............................
Penyimpanan Biji-bijian ....................................................................
Perkecambahan Biji ...........................................................................
7
7
10
12
16
21
22
23
3 SORPSI ISOTERMIK BIJI JARAK PAGAR .........................................
Abstrak ..............................................................................................
Pendahuluan .....................................................................................
Bahan dan Metode .............................................................................
Hasil ..................................................................................................
Pembahasan .......................................................................................
Simpulan ...........................................................................................
26
26
26
27
30
31
32
4 PENGARUH AKTIVITAS AIR TERHADAP PERUBAHAN
MUTU BIJI JARAK PAGAR ..................................................................
Abstrak ..............................................................................................
Pendahuluan ......................................................................................
Bahan dan Metode .............................................................................
Hasil ...................................................................................................
Pembahasan .......................................................................................
Simpulan ............................................................................................
33
33
33
35
45
66
74
5 PERUBAHAN MUTU BIJI JARAK PAGAR DALAM KEMASAN
PLASTIK SELAMA PENYIMPANAN........................ ...........................
Abstrak ..............................................................................................
Pendahuluan ......................................................................................
Bahan dan Metode .............................................................................
Hasil ..................................................................................................
Pembahasan .......................................................................................
Simpulan ............................................................................................
75
75
75
76
82
92
97
6 CENDAWAN YANG MENYERANG BIJI JARAK PAGAR ..............
Abstrak ..............................................................................................
Pendahuluan ......................................................................................
Bahan dan Metode .............................................................................
Hasil ..................................................................................................
Pembahasan .......................................................................................
Simpulan ............................................................................................
98
98
98
100
103
120
122
7 PEMBAHASAN UMUM .........................................................................
123
8 SIMPULAN DAN SARAN ......................................................................
Simpulan ............................................................................................
Saran ..................................................................................................
128
128
129
DAFTAR PUSTAKA ....................................................................................
130
LAMPIRAN ...................................................................................................
137
DAFTAR TABEL
Halaman
1
Spesifikasi persyaratan mutu benih di laboratorium .........................
9
2 Komposisi kimia biji jarak pagar ......................................................
10
3
Komposisi asam lemak minyak jarak pagar ......................................
10
4
Sifat fisik minyak jarak pagar ............................................................
11
5
Aktivitas air beberapa larutan garam jenuh pada suhu 30 oC ............
15
6
Aktivitas air dan kadar air kesetimbangan untuk
perkembangan cendawan pada penyimpanan biji-bijian ..................
19
7
Nilai aktivitas air minimal untuk pertumbuhan cendawan ................
20
8
Jenis dan berat garam, serta volume akuades yang digunakan
untuk menentukan aw ........................................................................
28
Kadar air kesetimbangan biji jarak pada berbagai aktivitas air (aw) .
30
9
10 Kisaran dan rata-rata suhu serta kelembaban relatif ruang simpan
selama penyimpanan ...........................................................................
45
11 Rekapitulasi hasil analisis sidik ragam pengaruh aktivitas air (aw) dan
lama penyimpanan (Lp) serta interaksinya (aw x Lp) terhadap mutu
biji jarak pagar ....................................................................................
46
12 Pengaruh interaksi antara aktivitas air dan lama penyimpanan terhadap
kadar air (% b.b) biji jarak pagar ............................................................ 46
13 Persentase biji jarak pagar yang terserang cendawan pada berbagai aw
dan lama penyimpanan. Metode isolasi yang digunakan:
metode penanaman ................................................................................
48
14 Populasi cendawan (koloni/g b.k.) pada berbagai aktivitas air dan lama
penyimpanan. Metode isolasi yang digunakan:
metode pengenceran ............................................................................... 50
15 Pengaruh interaksi antara aktivitas air dan lama penyimpanan terhadap
populasi cendawan pada biji jarak pagar ............................................... 54
16 Aktivitas air dan kadar air kesetimbangan untuk perkembangan
cendawan pada penyimpanan biji jarak pagar .......................................
57
17 Pengaruh interaksi antara aktivitas air dan lama penyimpanan terhadap
kandungan lemak (% b.k.) biji jarak pagar ............................................. 57
18 Komposisi asam lemak biji jarak yang disimpan pada aw 0.64 dan 0.93
pada awal, kemudian setelah 12 dan 20 minggu penyimpanan ............
59
19 Pengaruh interaksi antara aktivitas air dan lama penyimpanan terhadap
kandungan asam lemak bebas pada biji jarak pagar .............................. 61
20 Pengaruh interaksi antara aktivitas air dan lama penyimpanan terhadap
daya berkecambah (%) biji jarak pagar ...............................................
62
21 Pengaruh interaksi antara aktivitas air dan lama penyimpanan
terhadap daya tumbuh (%) biji jarak pagar ........................................
64
22 Kisaran dan rata-rata suhu serta kelembaban relatif ruang simpan
selama penyimpanan............................................................................
82
23 Rekapitulasi hasil analisis sidik ragam pengaruh lama penyimpanan
terhadap mutu biji jarak pagar .........................................................
83
24 Persentase biji jarak pagar yang terserang cendawan selama
penyimpanan. Metode isolasi menggunakan metode penanaman ......
84
25 Populasi setiap spesies cendawan pada biji jarak pagar selama
penyimpanan. Metode isolasi menggunakan metode pengenceran ......
86
26 Komposisi asam lemak pada minyak jarak pagar pada 0, 3 dan 6
bulan penyimpanan ...............................................................................
88
27 Keberadaan cendawan pada biji jarak pagar hasil isolasi dengan
metode penanaman (a) dan metode pengenceran (b) ......................
94
28 Deteksi aktivitas lipase berbagai spesies cendawan pada
media seleksi....................................................................................
119
DAFTAR GAMBAR
Halaman
1
Diagram alir kegiatan penelitian .....................................................
6
2
Morfologi tanaman jarak pagar (Jatropha curcas L.) .....................
8
3
Bentuk umum adsorpsi dan desorpsi isotermik ................................
15
4
Skema pertumbuhan beberapa spesies cendawan pada
berbagai nilai aw ...............................................................................
21
5
Buah dan biji jarak pagar .................................................................
23
6
Pertanaman jarak pagar ...................................................................
24
7
Buah jarak pagar berwarna kuning sampai kuning kecoklatan,
pengupasan kulit buah, pengeringan biji di atas rak-rak di
tempat teduh dan biji jarak pagar ....................................................
27
8
Pengeringan biji jarak menggunakan oven .......................................
29
9
Sorpsi isotermik biji jarak pagar pada suhu 26 oC.............................
30
10 Buah jarak pagar, pengupasan, pengeringan dan biji jarak pagar ......
35
11 Sorption container dengan berbagai aktivitas air tempat penyimpanan
biji jarak pagar ...................................................................................
36
12 Isolasi cendawan dengan metode penanaman ..................................
37
13 Isolasi cendawan dengan metode pengenceran ..................................
38
14 Bak-bak plastik perkecambahan ........................................................
44
15 Interaksi antara aktivitas air dan lama penyimpanan terhadap
kadar air biji jarak pagar ......................................................................
47
16 Interaksi antara aktivitas air dan lama penyimpanan terhadap
populasi cendawan pada biji jarak pagar ...............................................
55
17 Hasil isolasi cendawan pada biji jarak pagar dari berbagai aw ..............
56
18 Interaksi antara aktivitas air dan lama penyimpanan
terhadap kandungan lemak pada biji jarak pagar ..................................
59
19 Kromatogram hasil analisis komponen asam lemak .............................
60
20 Interaksi antara aktivitas air dan lama penyimpanan terhadap
kandungan asam lemak bebas pada biji jarak pagar .............................
61
21 Interaksi antara aktivitas air dan lama penyimpanan terhadap
daya berkecambah biji jarak pagar ........................................................
63
22 Daya berkecambah biji jarak setelah 20 minggu penyimpanan ............
63
23 Interaksi antara aktivitas air dan lama penyimpanan terhadap
daya tumbuh biji jarak pagar ..................................................................
65
24 Daya tumbuh biji jarak pagar pada aw 0.64 dan 0.84 .........................
65
25 Mekanisme hidrolisis lemak (trigliserida) ............................................
69
26 Rak-rak tempat penyimpanan biji jarak pagar ......................................
77
27 Cara memperoleh sampel kerja.............................................................
77
28 Perubahan kadar air biji jarak pagar selama penyimpanan ................
83
29 Hasil isolasi cendawan pada biji jarak pagar awal penyimpanan dan
setelah 6 bulan penyimpanan. Metode isolasi dengan metode
penanaman ..........................................................................................
85
30 Perubahan populasi total cendawan selama penyimpanan ..................
86
31 Hasil isolasi cendawan pada biji jarak pagar awal penyimpanan dan
setelah 6 bulan penyimpanan. Metode isolasi dengan metode
pengenceran .........................................................................................
87
32 Perubahan kandungan lemak biji jarak pagar selama penyimpanan ....
87
33 Kromatogram hasil analisis komponen asam lemak pada biji jarak
pagar awal penyimpanan .......................................................................
88
34 Perubahan kandungan asam lemak bebas biji jarak pagar selama
penyimpanan ........................................................................................
89
35 Perubahan aktivitas lipase biji jarak pagar selama
penyimpanan .......................................................................................
90
36 Perubahan daya berkecambah biji jarak pagar selama penyimpanan..
90
37 Daya berkecambah biji jarak pagar pada hari ke-7 setelah tanam .......
91
38 Perubahan daya tumbuh biji jarak pagar selama penyimpanan .........
91
39 Daya tumbuh biji jarak pada hari ke-7 setelah tanam .......................
92
40 Aspergillus candidus. Koloni dan foto mikrograf ................................
104
41 Proses pembentukan konidium pada A. candidus ...............................
105
42 Aspergillus flavus. Kernel biji, koloni dan foto mikrograf ................
106
43 Proses pembentukan konidium pada A. flavus .... ...............................
106
44 Aspergillus niger. Koloni dan foto mikrograf ....................................
107
45 Mikrograf elektron A. niger ..... ........................................................... 107
46 Aspergillus penicillioides. Koloni dan foto mikrograf ........................ 108
47 Aspergillus restrictus. Foto mikrograf ................................................ 108
48 Aspergillus tamarii. Koloni dan foto mikrograf .................................. 109
49 Cladosporium cladosporioides. Koloni dan foto mikrograf ...............
110
50 Colletotrichum sp. Koloni dan foto mikrograf .................................... 110
51 Eurotium chevalieri. Koloni dan foto mikrograf ................................. 112
52 Mikrograf elektron, proses pecahnya kleistotesium ........................... 112
53 Fusarium semitectum. Koloni dan foto mikrograf ............................... 114
54 Fusarium verticillioies. Koloni dan foto mikrograf ............................ 115
55 Lasiodiplodia sp. Koloni dan foto mikrograf ..................................... 115
56 Penicillium citrinum. Koloni dan foto mikrograf ................................ 117
57 Penicillium oxalicum. Koloni dan foto mikrograf ................................. 118
58 Wallemia sebi. Koloni dan foto mikrograf ........................................... 118
59 Jaringan embrio biji jarak pagar ........................................................... 120
60 Koloni cendawan yang berada pada jaringan embrio biji jarak pagar... 120
61 Peta stabilitas dan ambang hidratasi ..................................................... 125
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
1
Komposisi media ...............................................................................
138
2
Karakteristik bahan kemasan plastik .................................................
139
3
Analisis sidik ragam pengaruh aktivitas air dan lama penyimpanan
terhadap kadar air biji jarak pagar .......................................................
139
4 Analisis sidik ragam pengaruh aktivitas air dan lama penyimpanan
terhadap populasi total cendawan pada biji jarak pagar .......................
140
5 Analisis sidik ragam pengaruh aktivitas air dan lama penyimpanan
terhadap kandungan lemak biji jarak pagar ..........................................
140
6 Analisis sidik ragam pengaruh aktivitas air dan lama penyimpanan
terhadap kandungan asam lemak bebas biji jarak pagar ......................
140
7 Analisis sidik ragam pengaruh aktivitas air dan lama penyimpanan
terhadap daya berkecambah biji jarak pagar .........................................
141
8 Analisis sidik ragam pengaruh aktivitas air dan lama penyimpanan
terhadap daya tumbuh biji jarak pagar ...............................................
141
9 Analisis sidik ragam pengaruh lama penyimpanan biji jarak pagar
dalam kemasan plastik terhadap kadar air ...........................................
141
10 Analisis sidik ragam pengaruh lama penyimpanan terhadap
populasi total cendawan ......................................................................
142
11 Analisis sidik ragam pengaruh lama penyimpanan terhadap
kandungan lemak biji jarak pagar ......................................................
142
12 Analisis sidik ragam pengaruh lama penyimpanan terhadap
kandungan asam lemak bebas biji jarak pagar ...................................
142
13 Analisis sidik ragam pengaruh lama penyimpanan terhadap
aktivitas lipase biji jarak pagar ...........................................................
142
14 Analisis sidik ragam pengaruh lama penyimpanan terhadap
daya berkecambah biji jarak pagar .....................................................
143
15 Analisis sidik ragam pengaruh lama penyimpanan terhadap
daya tumbuh biji jarak pagar .................................................................
143
16 Gambar kromatogram hasil analisis komponen asam lemak biji jarak
pagar pada aw 0.64 pada awal penyimpanan .......................................
143
17 Gambar kromatogram hasil analisis komponen asam lemak biji jarak
pagar pada aw 0.93 pada awal penyimpanan .......................................
144
18 Gambar kromatogram hasil analisis komponen asam lemak standar
144
19 Gambar kromatogram hasil analisis komponen asam lemak biji jarak
pagar pada aw 0.64 setelah 20 minggu penyimpanan ...........................
145
20 Gambar kromatogram hasil analisis komponen asam lemak biji jarak
pagar pada aw 0.93 setelah 20 minggu penyimpanan ...........................
145
21 Prosedur pembuatan preparat jaringan embrio biji J. curcas L.
menggunakan teknik parafin .................................................................
146
22 Teknik pewarnaan jaringan embrio biji jarak pagar ............................... 147
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Kota Manado Provinsi Sulawesi Utara pada tanggal
6 Februari 1969, dari ibu Juliana Lina Tondatuon dan ayah Anthon Welly
Worang. Penulis anak pertama dari empat bersaudara. Pada tanggal 27 Agustus
1998 menikah dengan Sonne Denny Wenses Engka, S.Pd, saat ini telah dikaruniai
tiga orang anak yaitu Kezia Caroline Worang Endoh Engka (Kezia, 8 tahun),
Anthonius Edward Worang Endoh Engka (Nio, 7 tahun) dan Daniel John Worang
Endoh Engka (Niel, 4 tahun).
Sarjana Biologi IKIP Negeri Manado diselesaikan pada tahun 1992. Pada
tahun 2001 penulis menyelesaikan S2 untuk Program Studi Biologi-Mikrobiologi
di Program Pascasarjana Universitas Gadjah Mada Yogyakarta. Penulis pada
tahun 2003 mendapat kesempatan untuk mengikuti program S3 pada Program
Studi Biologi-Mikrobiologi di Sekolah Pascasarjana Institut Pertanian Bogor.
Beasiswa pendidikan Pascasarjana diperoleh dari Direktorat Jenderal Pendidikan
Tinggi Republik Indonesia tahun 2005.
Penulis bekerja sebagai dosen Jurusan Biologi FMIPA Universitas Negeri
Manado di Tondano sejak tahun 1994 sampai sekarang.
Sebuah artikel berjudul The Quality of Physic Nut (Jatropha curcas L.)
Seeds Packed in Plastic Material During Storage sudah diterbitkan bulan Juni
2008 pada Jurnal BIOTROPIA. Artikel lain sedang disusun untuk dipublikasikan.
Karya ilmiah tersebut merupakan bagian dari program S3 penulis.
Bogor, Juli 2008.
1
1 PENDAHULUAN
LATAR BELAKANG
Indonesia merupakan salah satu negara yang tingkat konsumsi energi
bahan bakar minyak tinggi. Salah satu masalah yang dihadapi oleh bangsa saat ini
adalah pasokan energi dalam negeri mengalami kendala akibat produksi yang
cenderung lebih rendah dibanding tingkat konsumsinya.
Menurut data
Automotive Diesel Oil, konsumsi bahan bakar minyak di Indonesia sejak tahun
1995 telah melebihi produksi dalam negeri. Diperkirakan dalam kurun waktu
10 - 15 tahun yang akan datang, cadangan minyak Indonesia akan habis. Perkiraan
ini terbukti dengan seringnya terjadi kelangkaan energi atau BBM di beberapa
daerah di Indonesia (Hambali 2006; Krisnamurthi 2007).
Konsumsi BBM
Indonesia mencapai 60 milyar liter/tahun, diantaranya 22 milyar untuk konsumsi
solar, 12 milyar minyak tanah, 20 milyar premium, dan 6 milyar untuk bahan
bakar lainnya (Hamdi 2005). Berdasarkan energi mix nasional tahun 2003 terjadi
ketimpangan penggunaan energi, yaitu untuk energi minyak bumi sebesar 54.4%;
gas bumi 26.5%; batu bara 14.1%; tenaga air 3.4%; panas bumi 1.4%, dan energi
lainnya 0.2% (Prastowo 2006) sehingga perlu mencari sumber energi alternatif
pengganti.
Ketika harga BBM terus meningkat dan subsidi pemerintah dicabut, bahan
bakar alternatif merupakan salah satu pilihan untuk dikembangkan. Jarak pagar
(Jatropha curcas L.), tanaman yang banyak dibicarakan orang akhir-akhir ini
merupakan salah satu bahan baku yang prospektif untuk dimanfaatkan sebagai
bahan bakar nabati. Buah jarak pagar dipanen untuk dua tujuan, yaitu sebagai
benih atau untuk produksi minyak. Adikadarsih dan Hartono (2007)
mengemukakan bahwa penggunaan biji jarak pagar untuk benih harus berasal
dari buah berwarna kuning hingga kuning kehitaman karena memiliki daya
berkecambah dan daya tumbuh yang tinggi yaitu masing-masing 89% dan 81%.
Menurut Wanita dan Hartono (2007) buah berwarna kuning menghasilkan biji
dengan kadar minyak tertinggi yaitu 29.4%.
Biji jarak pagar yang kandungan minyak nabatinya tinggi dan tidak dapat
dimakan (non edible oil), sehingga tidak akan bersaing dengan keperluan
konsumsi, mulai dilirik orang untuk digunakan sebagai bahan bakar alternatif
2
(biodiesel). Biodiesel didefinisikan sebagai bahan bakar mesin diesel yang berasal
dari sumber lipid atau minyak nabati terbarukan. Minyaknya memenuhi syarat
ideal sebagai sumber energi yang potensial dan prospektif serta ramah lingkungan
(Soerawidjaja 2001; Hambali et al. 2006 ; Warsiki et al. 2007).
Minyak dari tanaman jarak pagar dapat digunakan sebagai bahan bakar
pengganti solar dan minyak tanah, dengan cara
langsung digunakan ataupun
dicampur. Teknologinya sederhana dengan harga murah, dan saat ini telah
dikembangkan kompor dengan bahan bakar biji jarak pagar kering. Bahan bakar
dari minyak jarak pagar memiliki beberapa kelebihan dibandingkan solar (minyak
bumi), karena menghasilkan pembakaran lebih sempurna pada mesin, sehingga
emisi gas buangannya relatif lebih kecil dari pada solar serta ramah lingkungan
(Hariyadi 2006). Sifat fisik dan kimia minyak jarak yang hampir serupa dengan
diesel minyak bumi, menyebabkan bahan bakar ini dapat digunakan sebagai bahan
bakar untuk mesin otomotif (Hambali et al. 2006).
Biji maupun minyak jarak pagar diketahui mengandung asam lemak tak
jenuh cukup tinggi. Oleh karena itu sangat dimungkinkan terjadi peningkatan
kandungan asam lemak bebas baik dalam biji maupun minyak itu sendiri.
Peningkatan asam lemak bebas pada biji dan minyak jarak pagar akibat serangan
cendawan dapat merusak mesin (Sudradjat et al. 2007). Selain itu nilai asam
lemak bebas yang tinggi akan meningkatkan biaya netralisasi jika lemak (minyak)
biji jarak akan diproses menjadi biodiesel (Warsiki et al. 2007). Asam lemak
bebas ini akan memblokir reaksi pembentukan metil ester (biodiesel), yaitu
metanol yang seharusnya bereaksi dengan trigliserida menjadi terhalang oleh
reaksi pembentukan sabun. Hal ini akan menyebabkan konsumsi metanol menjadi
tinggi sebesar 40% (lebih mahal) dan rendemen biodiesel menurun sebesar 30%
(Sudradjat et al. 2007).
Salah satu cara untuk memperkecil atau menghambat laju kenaikan asam
lemak bebas pada biji dan minyak jarak pagar adalah mengemas dan
menyimpannya pada kondisi yang sesuai. Menurut Harrington dan Douglas
(1970) aktivitas air atau kelembaban relatif dan suhu ruangan tempat
penyimpanan merupakan faktor fisik yang terpenting, karena keduanya
menentukan kadar air bahan. Dengan menjaga kadar air, diharapkan proses
3
hidrolisis in situ pada biji dapat dikendalikan. Demikian juga dengan serangan
cendawan pada biji jarak pagar dapat dikendalikan dengan cara mempertahankan
kadar air biji.
Untuk mendapatkan biji atau benih jarak yang bermutu harus
memperhatikan tingkat kemasakan buah, kadar air biji yang aman disimpan,
wadah dan kondisi tempat penyimpanan biji yang mendukung/layak, lama
penyimpanan, serta daya berkecambah dan daya tumbuh biji yang baik. Dengan
demikian dibutuhkan penanganan pascapanen biji yang baik. Sebaliknya jika
penanganan pascapanen biji kurang baik maka akan menyebabkan biji dapat
terserang cendawan sehingga mutu biji menurun.
Tujuan penyimpanan biji-bijian antara lain untuk mempertahankan mutu
biji-bijian tetap tinggi dalam waktu yang lama. Penyimpanan dipengaruhi oleh
karakteristik hidratasi yang meliputi aktivitas air (aw), kadar air, dan kelembaban
relatif ruang tempat penyimpanan biji. Secara umum sifat-sifat hidratasi ini
digambarkan dengan kurva sorpsi isotermik, yaitu kurva yang menunjukkan
hubungan antara kadar air bahan dengan aktivitas air atau kelembaban relatif
kesetimbangan ruang tempat penyimpanan bahan, pada suhu tertentu (Brooker
et al. 1974). Sorpsi isotermik tersebut tidak hanya dapat menunjukkan pada
tingkat kadar air berapa dapat dicapai tingkat aktivitas air yang dibutuhkan untuk
penyimpanan, tetapi juga menunjukkan terjadinya perubahan-perubahan penting
pada kandungan air dalam biji. Berkaitan dengan penanganan pascapanen,
pengetahuan akan kurva ini sangat penting untuk penyimpanan produk pertanian,
terutama pada penyimpanan jangka panjang yang menggunakan bangunan
penyimpanan (gudang atau pun silo). Untuk mengetahui kondisi penyimpanan
yang baik dan memprediksi potensi kerusakan biji jarak pagar selama
penyimpanan, maka dibutuhkan pengetahuan tentang karakteristik hidratasi biji
jarak pagar.
Selama penanganan pascapanen hingga penyimpanan, biji jarak pagar
dapat diserang oleh cendawan. Serangan cendawan pada biji-bijian dapat
menyebabkan penurunan daya berkecambah dan perubahan warna biji, penurunan
kandungan kimia yaitu menyebabkan penguraian lemak (minyak) sehingga
meningkatkan keasaman minyak, terjadinya peningkatan suhu sehingga
4
mengakibatkan pemanasan biji-bijian pada waktu disimpan (hot spot), dan dapat
dihasilkannya mikotoksin oleh cendawan yang berpengaruh terhadap kesehatan
hewan dan manusia (Sauer et al. 1992).
Informasi dasar mengenai pengaruh karakteristik hidratasi biji jarak pagar
terhadap spesies dan tingkat serangan cendawan selama penyimpanan belum
diketahui. Demikian halnya pengaruh hidratasi terhadap pelepasan asam lemak
bebas, daya berkecambah serta daya tumbuh biji jarak pagar sebagai akibat
perkembangan cendawan belum pernah dipublikasikan. Oleh karena itu penelitian
ini penting untuk dilakukan.
TUJUAN PENELITIAN
Tujuan umum penelitian ini adalah untuk mengkaji
hubungan antara
konsep sorpsi air (hubungan kadar air dan aktivitas air) maupun lama
penyimpanan (baik pada aktivitas air berbeda maupun pada kondisi gudang)
terhadap perubahan mutu biji jarak pagar, baik untuk benih maupun untuk
produksi minyak.
Tujuan khusus penelitian ini yaitu untuk :
1. Menentukan karakteristik hidratasi dalam bentuk kurva sorpsi isotermik
biji jarak pagar.
2. Mengidentifikasi spesies dan menentukan populasi cendawan yang
menyerang biji jarak pagar pada berbagai tingkat hidratasi.
3. Mengkaji pengaruh aktivitas air dan lama penyimpanan terhadap serangan
cendawan, kandungan lemak, asam lemak dan asam lemak bebas, serta
daya berkecambah dan daya tumbuh biji jarak pagar.
4. Meneliti aktivitas enzim lipase yang dikandung dalam biji jarak pagar
terhadap reaksi hidrolisis lemak
5. Mendeteksi aktivitas enzim lipase dari cendawan yang menyerang biji
jarak pagar.
6. Mengamati struktur embrional biji jarak pagar yang terserang cendawan.
5
MANFAAT PENELITIAN
Hasil penelitian ini dapat memberikan kontribusi dalam pengembangan
ilmu pengetahuan khususnya dalam hal penjelasan mengenai fenomena suksesi
cendawan berdasarkan tingkat hidratasi pada penyimpanan biji jarak pagar. Dalam
hal pengembangan teknologi proses, informasi yang diperoleh mengenai serangan
cendawan dapat digunakan untuk memperbaiki tata cara penanganan pascapanen
dan proses pengolahan biji jarak pagar.
HIPOTESIS
1. Peningkatan hidratasi dalam penyimpanan biji jarak pagar menimbulkan
kerusakan biologis yang dicirikan dengan adanya peningkatan serangan
cendawan, aktivitas lipase (peningkatan asam lemak bebas) dan penurunan
mutu biji (benih).
2. Karakteristik hidratasi dapat menjelaskan suksesi perkembangan serangan
cendawan pada biji (benih) jarak pagar.
6
RUANG LINGKUP PENELITIAN
Perkebunan jarak pagar
Pemanenan buah berwarna kuning-kecoklatan
Pengupasan kulit buah
Pengeringan biji dengan cara dikeringanginkan di tempat teduh (kadar air ±8%)
Pengemasan dalam kantung
jala-jala
Pengemasan dalam
kantung plastik
polietilena
Penyimpanan biji pada
suhu dan kelembaban
relatif ruang dengan
lama penyimpanan 0, 1,
2, 3, 4, 5, dan 6 bulan
* Penentuan mutu :
Kadar air, serangan
cendawan, kandungan
lemak, asam lemak,
asam lemak bebas,
aktivitas lipase biji, daya
berkecambah dan daya
tumbuh biji
Penyimpanan biji
pada aw 0.06, 0.32,
0.44, 0.64, 0.75, 0.84,
0.93 (suhu ruang)
Pengamatan setiap hari
sampai 30 hari (sampai
berat konstan)
* Penentuan :
Kadar air keseimbangan,
sorpsi isotermik, titik
kritis pertumbuhan
cendawan
Gambar 1 Diagram alir kegiatan penelitian.
Penyimpanan biji
pada aw 0.64, 0.75,
0.84, 0.93
(suhu ruang)
Penyimpanan selama
0, 1, 2, 3, 4, 6, 8, 12,
16, dan 20 minggu
* Penentuan mutu
* Deteksi aktivitas
lipase cendawan
* Pengamatan
jaringan embrio biji
7
Akan tetapi minyak yang akan digunakan untuk bahan baku biodiesel
harus memiliki nilai kandungan asam lemak bebas (free fatty acid) yang rendah.
Kandungan asam lemak bebas yang tinggi akan menyebabkan minyak jarak pagar
harus mengalami proses netralisasi terlebih dahulu sebelum diproses menjadi
biodiesel, yaitu melalui reaksi transesterifikasi. Oleh karena itu proses tersebut
akan meningkatkan biaya pengolahan. Kandungan asam lemak bebas maksimum
yang memungkinkan proses netralisasi dapat dihindari adalah kurang dari 2%
(Heyne 1987; Indartono 2006).
7
2 TINJAUAN PUSTAKA
BOTANI JARAK PAGAR (Jatropha curcas L)
Tanaman jarak pagar yang berasal dari Meksiko, Amerika Tengah,
termasuk famili Euphorbiaceae, berupa perdu dengan tinggi 1 - 7 m, bercabang
tidak teratur, batangnya berkayu berbentuk silindris, dan bila terluka
mengeluarkan getah. Daun tanaman jarak tunggal berlekuk dan bersudut tiga
atau lima. Panjang daun berkisar antara 5 - 15 cm dengan tulang daun menjari.
Buah tanaman jarak berupa buah kotak berbentuk bulat telur dengan diameter
2 - 4 cm. Buah jarak terbagi menjadi tiga ruang, masing-masing ruang berisi satu
biji. Biji berbentuk bulat lonjong dan berwarna coklat kehitaman. Panjang biji
2 cm dengan ketebalan sekitar 1 cm. Biji mengandung minyak dengan kandungan
sekitar 30 - 50% (Heller 1996). Morfologi tanaman jarak pagar disajikan pada
Gambar 2.
Jarak pagar tumbuh di dataran rendah sampai ketinggian sekitar 1000 m
dpl. Curah hujan berkisar antara 300 - 2380 mm/tahun. Suhu yang sesuai untuk
pertumbuhan tanaman jarak adalah 20 - 26 oC. Tanaman jarak memiliki sistem
perakaran yang mampu menahan air sehingga tahan terhadap kekeringan.
Tanaman ini dapat tumbuh di atas tanah berpasir, tanah berbatu, tanah lempung,
atau tanah liat. Tanaman ini juga dapat beradaptasi pada tanah yang kurang subur,
memiliki drainase baik, tidak tergenang, dan pH tanah 5.0 – 6.5 (Hariyadi 2006).
Sejak lama semua bagian tanaman jarak pagar telah digunakan dalam
pengobatan
tradisional.
Minyaknya
digunakan
sebagai
pembersih
perut
(pencahar), mengobati penyakit kulit seperti infeksi jamur, dan untuk mengobati
rematik. Daunnya dapat dimanfaatkan untuk makanan ulat sutra, sebagai bahan
antiseptik setelah proses kelahiran, serta menyembuhkan batuk atau bersifat
antiradang. Sari pati rebusan daunnya digunakan sebagai obat batuk dan antiseptik
pasca melahirkan. Bahan yang berfungsi meredakan luka dan peradangan juga
telah diisolasi dari bagian tanaman jarak pagar. Berbagai ekstrak dari biji dan
daun menunjukkan sifat antimoluska, antiserangga, dan antijamur. Phorbol ester
dan curcin dalam jarak pagar diduga merupakan salah satu racun utamanya
(Gubitz et al. 1999).
8
Gambar 2 Morfologi tanaman jarak pagar (Jatropha curcas L.) (Heller 1996).
a = tandan bunga
b = batang
c = daun
d = bunga betina
e = bunga jantan
f =
g=
h=
i =
penampang melintang buah
buah
penampang membujur buah
biji
9
Bagian tanaman yang paling tinggi manfaatnya adalah buah. Daging
buahnya dapat dimanfaatkan untuk pupuk hijau dan produksi biogas, sementara
bijinya untuk pakan ternak setelah dilakukan detoksifikasi. Selain itu bagianbagian tubuh tanaman jarak pagar juga dapat digunakan untuk bahan insektisida.
Biji, daging buah, dan cangkang dapat digunakan sebagai bahan bakar. Bahkan
sewaktu zaman penjajahan Jepang minyaknya sudah diolah untuk bahan bakar
pesawat terbang (Prihandana & Hendroko 2006).
Dalam pertumbuhannya, tanaman ini memiliki waktu berbunga dan
berbuah yang berbeda. Pada satu tandan biasanya terdapat sekitar 10 – 20 buah
yang memiliki tingkat kemasakan berbeda, yaitu hijau, hijau kekuningan, kuning,
kuning kehitaman, dan hitam sampai mengering. Bila dipelihara dengan baik,
tanaman jarak p
PENGARUHNYA TERHADAP PERUBAHAN
MUTU BIJI JARAK PAGAR (Jatropha curcas L.)
RANTJE LILLY WORANG
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2008
PERNYATAAN MENGENAI DISERTASI DAN
SUMBER INFORMASI
Dengan ini saya menyatakan bahwa disertasi Karakteristik
Hidratasi
Biji dan Pengaruhnya terhadap Perubahan Mutu Biji Jarak Pagar (Jatropha
curcas L.)” 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 disertasi ini.
Bogor, Agustus 2008
Rantje Lilly Worang
NIM G361030081
ABSTRACT
RANTJE LILLY WORANG. Characteristic Hydratation of the Seeds and Its
Effect on the Change of Physic Nut (Jatropha curcas L.) Quality. Under direction
of OKKY SETYAWATI DHARMAPUTRA, RIZAL SYARIEF, and
MIFTAHUDIN.
Physic nut (Jatropha curcas L.) is an agricultural commodity which has
been chosen as an alternative energy substitute. Physic nut is harvested for two
purposes, i.e. for its seeds and oil production. Physic nut seeds with initial
moisture content
of 8% were stored in various water activity (aw) under
laboratory conditions. This research was aimed to determine isothermic sorption
for fungal identification on hydratation levels, and to study the effect of water
activity and storage duration on the quality of physic nut seeds. The result showed
that the isothermic sorption on physic nut seeds was in sigmoid form. The critical
point of fungal growth was aw value 0.72 equivalent with moisture content of
7%. The equilibrium of moisture content on aw values 0.06, 0.32, 0.44, 0.64, 0.75,
0.84 and 0.93 was equivalent with the moisture contents 2.68,5.45, 6.14, 7.61,
9.62, 12.56, and 13.52%, respectively. The moisture contents and fungal
population decreased with the decrease of water activity. Twenty four fungal
species were isolated from physic nut seeds during twenty weeks of storage. At
the beginning of storage, most of fungi infected the seeds were classified as field
fungi, such as Cladosporium sp., C. cladosporioides, Colletorichum sp., Fusarium
semitectum and F. verticillioides. After twenty weeks of storage, the existence of
field fungi was generally replaced by storage fungi, such as Aspergillus spp.,
Eurotium spp., Penicillium spp., and Wallemia sebi, during the period of storage.
Storage fungi infected physic nut seeds were classified as xerophilic,
mesoxerophilic and hygrophilic fungi. Xerophilic fungi with aw value < 0.80 were
Aspergillus restrictus, A. penicillioides,
Aspergillus sp. D, Cladosporium
cladosporioides, Wallemia sebi, Aspergillus flavus. Mesoxerophilic fungi with aw
values between 0.80 – 0.90 were Aspergillus candidus, Aspergillus sp. B,
Eurotium chevalieri, E. rubrum, Penicillium citrinum. Hygrophilic fungi with
aw value > 0.9 were Penicillium citrinum, P. implicatum,
P. oxalicum and
isolate I. Lipid contents, viabilities and vigors decreased with the longer period of
storage, while free fatty acids and lipase activities increased. The experiments
showed that physic nut seeds could be stored up to eight weeks for seeds to be
planted and it could be stored up to sixteen to twenty weeks for oil production
with aw value between 0.64 and 0.75. The histologic section of embryonic tissue
of physic nut seeds showed a damage because of fungal colonization.
Key words : Jatropha curcas L., physic nut, isothermic sorption, water activity,
fungi, lipid, fatty acid, free fatty acid, lipase, viability, vigor.
RINGKASAN
RANTJE LILLY WORANG. Karakteristik Hidratasi Biji dan Pengaruhnya
terhadap Perubahan Mutu Biji Jarak Pagar (Jatropha curcas L.). Dibimbing oleh
OKKY
SETYAWATI
DHARMAPUTRA,
RIZAL
SYARIEF
dan
MIFTAHUDIN.
Karakteristik hidratasi diartikan sebagai karakteristik fisik yang meliputi
interaksi antara bahan dengan molekul air yang terkandung di dalamnya dan
molekul air di udara sekitarnya. Peranan air di dalam bahan dinyatakan sebagai
kadar air dan aktivitas air. Kadar air adalah persentase kandungan air suatu bahan,
yang dapat dinyatakan berdasarkan berat basah (wet basis) atau berdasarkan berat
kering (dry basis). Aktivitas air atau water activity (aw) didefinisikan sebagai
jumlah air bebas dalam bahan pangan yang dapat digunakan oleh mikrob
(cendawan) untuk pertumbuhannya. Istilah aktivitas air digunakan untuk
menjabarkan air yang tidak terikat atau bebas dalam suatu sistem yang dapat
menunjang reaksi biologis dan kimiawi. Semakin tinggi aktivitas air suatu bahan
maka semakin tinggi pula kemungkinan tumbuhnya mikrob dalam bahan tersebut.
Salah satu tanaman yang banyak dibicarakan saat ini sebagai penghasil
bahan bakar nabati adalah jarak pagar (Jatropha curcas L.). Biji jarak pagar yang
digunakan baik untuk benih maupun produksi minyak, harus tetap terjaga
mutunya selama dalam penyimpanan. Kondisi penyimpanan dapat mempengaruhi
karakteristik hidratasi biji yang dapat berpengaruh terhadap perubahan mutu biji
jarak pagar.
Tujuan penelitian ini adalah menentukan karakteristik hidratasi dalam
bentuk sorpsi isotermik biji jarak pagar; mengidentifikasi spesies dan menentukan
populasi cendawan yang menyerang biji jarak pada berbagai tingkat hidratasi;
serta mengkaji pengaruh aktivitas air dan lama penyimpanan terhadap perubahan
mutu biji yang terdiri dari kadar air, cendawan, lemak, asam lemak dan asam
lemak bebas, aktivitas lipase, serta daya berkecambah dan daya tumbuh biji jarak
pagar.
Biji jarak pagar (aksesi Lampung) yang digunakan pada penelitian ini
berasal dari buah berwarna kuning sampai kuning kecoklatan, diperoleh dari Desa
Loyang, Kecamatan Cikedung, Kabupaten Indramayu, Jawa Barat. Setelah panen
buah jarak diangkut ke Laboratorium Fitopatologi SEAMEO BIOTROP di Bogor,
selanjutnya kulit buah dikupas secara manual dan biji dikering-anginkan di atas
rak-rak di tempat teduh sampai kadar air ±8%.
Kadar air biji ditentukan dengan menggunakan metode oven. Isolasi,
enumerasi (penghitungan) dan identifikasi cendawan dilakukan dengan
menggunakan metode penanaman dan pengenceran berderet dilanjutkan dengan
metode cawan tuang. Kandungan lemak, asam lemak dan asam lemak bebas
masing-masing ditentukan dengan metode Soxhlet, kromatografi gas, dan titrasi
menggunakan KOH. Daya berkecambah dan daya tumbuh biji ditentukan dengan
menggunakan metode penanaman masing-masing pada media pasir dan kertas
merang. Aktivitas enzim lipase pada biji jarak pagar ditentukan dengan
menggunakan metode Moore yang dimodifikasi. Aktivitas enzim lipase dari
cendawan ditentukan dengan menggunakan metode Kouker dan Jaeger, serta
mengamati anatomi embrional biji yang terserang cendawan dengan teknik
parafin dari Sass.
Hasil penelitian menunjukkan, bahwa sorpsi isotermik biji jarak pagar
berbentuk sigmoid dengan titik kritis ambang batas untuk pertumbuhan cendawan
pada aw 0.62 setara dengan kadar air 7%. Kadar air kesetimbangan biji pada
aw 0.06, 0.32, 0.44, 0.64, 0.75, 0.84 dan 0.93 masing-masing setara dengan kadar
air 2.68, 5.45, 6.14, 7.61, 9.62, 12.56 dan 13.52%. Kadar air biji yang aman
yaitu 7-9%, berada pada aw 0.64 yang setara dengan kadar air 7.61%.
Cendawan yang sering terisolasi pada awal penyimpanan adalah cendawan
lapangan yaitu Colletotrichum sp., Cladosporium sp., C. cladosporioides,
Fusarium semitectum dan F. verticillioides. Berdasarkan nilai aktivitas air yang
setara dengan kadar air tertentu biji jarak pagar, cendawan pascapanen dibagi
menjadi 3 kelompok. Cendawan-cendawan tersebut adalah cendawan xerofilik
yaitu cendawan yang hidup pada aw < 0.8 yang setara dengan kadar air biji
7.6-9.4% meliputi Aspergillus restrictus, A. penicillioides, Cladosporium
cladosporioides, Wallemia sebi, Aspergillus flavus,; cendawan mesoxerofilik
yaitu cendawan yang hidup pada 0.8 < aw < 0.9 yang setara dengan kadar air biji
10.2-10.4% meliputi Aspergillus candidus, Aspergillus sp. B, Eurotium
chevalieri, E. rubrum, Penicillium citrinum; dan cendawan higrofilik yaitu
cendawan yang hidup pada aw > 0.9 yang setara dengan kadar air biji 11.5-12.0%
meliputi Isolat I, Penicillium citrinum, P. implicatum, dan P. oxalicum.
Populasi total cendawan tertinggi diperoleh pada aw 0.93 sebesar 3.25 x
6
10 koloni/g bobot kering. Kandungan lemak, daya berkecambah dan daya
tumbuh biji berbanding terbalik atau semakin menurun dengan peningkatan kadar
air (aw) dan lama penyimpanan, sedangkan kandungan asam lemak bebas dan
aktivitas lipase berbanding lurus atau semakin meningkat dengan semakin tinggi
kadar air (aw) dan semakin lama penyimpanan. Asam lemak yang menyusun
lemak biji jarak pagar didominasi oleh asam lemak tidak jenuh yaitu asam oleat
dan linoleat.
Aktivitas air yang dapat digunakan untuk penyimpanan biji jarak pagar
secara alami adalah 0.64 – 0.72. Pada kondisi tersebut lama penyimpanan
biji yang layak untuk benih adalah 8 minggu penyimpanan dan untuk produksi
minyak 16 - 20 minggu penyimpanan. Cendawan yang mempunyai aktivitas
lipase cukup tinggi adalah Aspergillus niger, A. tamarii dan Penicillium oxalicum,
diikuti oleh A. flavus dan A. restrictus yang mempunyai aktivitas lipase sedang.
Biji jarak yang terserang cendawan memperlihatkan jaringan embrio yang rusak
karena kolonisasi cendawan.
Kata kunci : Jatropha curcas L., jarak pagar, sorpsi isotermik, aktivitas air,
cendawan, lemak, asam lemak, asam lemak bebas, lipase, daya berkecambah,
daya tumbuh.
© Hak Cipta milik IPB, tahun 2008
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 izin IPB
KARAKTERISTIK HIDRATASI BIJI DAN PENGARUHNYA
TERHADAP PERUBAHAN MUTU BIJI JARAK PAGAR
(Jatropha curcas L.)
RANTJE LILLY WORANG
Disertasi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Doktor pada
Program Studi Biologi
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2008
Penguji pada Ujian Tertutup : Dr. Ir. Hamim, M.Si.
Penguji pada Ujian Terbuka : Dr. Ir. Yadi Haryadi, M.Sc.
Dr. Ir. Sri Widowati, M.App.Sc.
Judul Disertasi
Nama Mahasiswa
NIM
: Karakteristik Hidratasi Biji dan Pengaruhnya terhadap
Perubahan Mutu Biji Jarak Pagar (Jatropha curcas L.)
: Rantje Lilly Worang
: G361030081
Disetujui
Komisi Pembimbing
Dr. Okky Setyawati Dharmaputra.
Ketua
Prof. Dr. Ir. Rizal Syarief, DESS.
Anggota
Dr. Ir. Miftahudin, M.Si.
Anggota
Mengetahui
Ketua Program Studi
Biologi
Dekan Sekolah Pascasarjana
Dr. Ir. Dedy D. Solihin, DEA.
Prof. Dr. Ir. Khairil A. Notodiputro, M.S.
Tanggal Ujian : 21 Agustus 2008
Tanggal Lulus :
Kupersembahkan kepada
Kekasih Jiwaku : Tuhan Yesus Kristus
Kedua orang tuaku
Suamiku Sonne Denny Wenses Engka
Anak – anakku: Kezia, Anthonius, Daniel
To God only wise, be glory through Jesus Christ for ever
Amen
Romans 16:27
PRAKATA
Puji dan syukur kepada Allah Bapa di dalam Tuhan Yesus Kristus dengan
penghantaran Roh Kudus sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tema
yang dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan dari bulan Februari 2007 sampai
Januari 2008 ini ialah pascapanen, dengan judul Karakteristik Hidratasi Biji dan
Pengaruhnya terhadap Perubahan Mutu Biji Jarak Pagar (Jatropha curcas L.).
Selama menjalani studi, penelitian dan penulisan disertasi ini, penulis
mendapat banyak bantuan, bimbingan dan saran dari berbagai pihak. Untuk itu
penulis mengucapkan terima kasih kepada :
Komisi Pembimbing Ibu Dr. Okky Setyawati Dharmaputra, Bapak Prof. Dr.
Ir. Rizal Syarief, DESS dan Bapak Dr. Ir. Miftahudin, M.Si. Penguji luar komisi
Bapak Dr. Ir. Hamim, M.Si., Bapak Dr. Ir. Yadi Haryadi, M.Sc. dan Ibu Dr. Ir. Sri
Widowati, M.App.Sc. Pimpinan dan Staf Sekolah Pascasarjana, Pimpinan dan Staf
Program Studi Biologi Sekolah Pascasarjana Institut Pertanian Bogor. Rektor
Universitas Negeri Manado, Dekan FMIPA dan Ketua Jurusan Biologi FMIPA
Universitas Negeri Manado.
Pimpinan dan Staf Proyek Due-Like Batch II 2003 UNIMA, Pimpinan dan
Staf Proyek BPPS DIKTI 2005, Yayasan Minahasa Raya dan Pemkab Minahasa
Utara (Kel. Tommy Sagay-Korinus), Pimpinan dan Staf Yayasan DAMANDIRI, Ibu
Dr. Okky Setyawati Dharmaputra atas bantuan sebagian dana penelitian dan
penulisan disertasi yang diberikan. Ibu Dr. Theresia Prawitasari (Almh,
Pembimbing), I Made Yerly Ghunawan, S.Si, Rully Fathony, S.Si, Wirya Taruna
(Ketua LMDH Desa Loyang) dan Juhaedin (Mandor) untuk mendapatkan buah jarak
pagar. Direktur SEAMEO BIOTROP, Koordinator Laboratorium Drs. Sunjaya,
Asisten Peneliti Ir. Ina Retnowati; Teknisi Pak Edy Suryadi, Pak Suradi dan
Rahmat; Manager Teknis Lab Servis Santi Ambarwati, M.Si, serta Laboran ibu Elly,
Pak Yadi; Kepala Lab Mikrobiologi dan Biokimia PSSHB serta Laboran Ibu Ika
Malikhah dan Endang Rusmalia, Kepala Lab Terpadu serta Laboran Pak Kosasih.
Teman-teman di Lab Kultur Jaringan Unit Jasa IPB. Teman-teman di Asrama
Mahasiswa Sam Ratulangi Bogor Baru II, Sempur Kaler dan Bogor Baru I, temanteman kuliah di IPB, serta teman-teman lain yang sudah saling membantu,
mendoakan, memberi dukungan dan dorongan. Ibu Dra. Adel Suparman Kansil,
Tante Ansye Engka dan Keluarga, atas doa, perhatian dan bantuan yang diberikan.
Mama Juliana Lina Tondatuon dan Papa Anthon Welly Worang serta Mami
Stien Endoh dan Papi Welly Edward Engka atas doa, perhatian dan kasih sayangnya,
juga Adik-adik: Herry (Alm), Meidy, Deiby, Ivonne, Donnie, Fernando serta Denly,
Joun dan Olin yang sudah membantu dan mendoakan penulis.
Yang terkasih suamiku Sonne Denny Wenses Engka dan anak-anakku
tercinta: Kezia, Anthonius dan Daniel yang dengan tulus penuh kasih sayang selalu
memberi inspirasi, bersabar dan berdoa serta memberi apa yang mereka miliki, demi
keberhasilan penulis.
Penulis berharap karya ilmiah ini dapat bermanfaat bagi pengembangan ilmu
pengetahuan khususnya di bidang ilmu dasar biologi dan teknologi penyimpanan
serta penyediaan energi terbarukan.
Bogor, Agustus 2008
Rantje Lilly Worang
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Manado pada tanggal 6 Februari 1969 dari ibu
Juliana Lina Tondatuon dan ayah Anthon Welly Worang. Penulis anak pertama
dari empat bersaudara. Pada tanggal 27 Agustus 1998 menikah dengan Sonne
Denny Wenses Engka, S.Pd, saat ini telah dikaruniai tiga orang anak yaitu Kezia
Caroline Worang Endoh Engka (Kezia, 9 tahun), Anthonius Edward Worang
Endoh Engka (Nio, 7 tahun) dan Daniel John Worang Endoh Engka (Niel,
4 tahun).
Pendidikan Sarjana Biologi di IKIP Negeri Manado diselesaikan pada
tahun 1992. Pada tahun 2001 penulis menyelesaikan S2 untuk Program Studi
Biologi-Mikrobiologi di Program Pascasarjana Universitas Gadjah Mada
Yogyakarta. Penulis pada tahun 2003 mendapat kesempatan untuk mengikuti
program S3 pada Program Studi Biologi-Mikrobiologi di Sekolah Pascasarjana
Institut Pertanian Bogor. Beasiswa pendidikan Pascasarjana diperoleh dari
Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi Republik Indonesia tahun 2005.
Penulis bekerja sebagai dosen Jurusan Biologi FMIPA Universitas Negeri
Manado di Tondano sejak tahun 1994 sampai sekarang.
Sebuah artikel berjudul Quality of Physic Nut (Jatropha curcas L.) Seeds
Packed in Plastic Material During Storage sudah diterbitkan bulan Juni 2008 pada
Jurnal BIOTROPIA. Artikel lain sedang disusun untuk dipublikasikan. Karya
ilmiah tersebut merupakan bagian dari program S3 penulis.
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR TABEL .........................................................................................
xv
DAFTAR GAMBAR ....................................................................................
xvii
DAFTAR LAMPIRAN ...............................................................................
xx
1 PENDAHULUAN ...................................................................................
Latar Belakang ..................................................................................
Tujuan Penelitian ..............................................................................
Manfaat Penelitian ............................................................................
Hipotesis ............................................................................................
Ruang Lingkup Penelitian .................................................................
1
1
4
5
5
6
2 TINJAUAN PUSTAKA ..........................................................................
Botani Jarak Pagar (Jatropha curcas L.) ..........................................
Komposisi Kimia Biji dan Minyak Jarak Pagar ...............................
Aspek Hidratasi ................................................................................
Cendawan Patogen Benih dan Cendawan Pascapanen ....................
Isolasi, Penghitungan dan Identifikasi Cendawan ............................
Penyimpanan Biji-bijian ....................................................................
Perkecambahan Biji ...........................................................................
7
7
10
12
16
21
22
23
3 SORPSI ISOTERMIK BIJI JARAK PAGAR .........................................
Abstrak ..............................................................................................
Pendahuluan .....................................................................................
Bahan dan Metode .............................................................................
Hasil ..................................................................................................
Pembahasan .......................................................................................
Simpulan ...........................................................................................
26
26
26
27
30
31
32
4 PENGARUH AKTIVITAS AIR TERHADAP PERUBAHAN
MUTU BIJI JARAK PAGAR ..................................................................
Abstrak ..............................................................................................
Pendahuluan ......................................................................................
Bahan dan Metode .............................................................................
Hasil ...................................................................................................
Pembahasan .......................................................................................
Simpulan ............................................................................................
33
33
33
35
45
66
74
5 PERUBAHAN MUTU BIJI JARAK PAGAR DALAM KEMASAN
PLASTIK SELAMA PENYIMPANAN........................ ...........................
Abstrak ..............................................................................................
Pendahuluan ......................................................................................
Bahan dan Metode .............................................................................
Hasil ..................................................................................................
Pembahasan .......................................................................................
Simpulan ............................................................................................
75
75
75
76
82
92
97
6 CENDAWAN YANG MENYERANG BIJI JARAK PAGAR ..............
Abstrak ..............................................................................................
Pendahuluan ......................................................................................
Bahan dan Metode .............................................................................
Hasil ..................................................................................................
Pembahasan .......................................................................................
Simpulan ............................................................................................
98
98
98
100
103
120
122
7 PEMBAHASAN UMUM .........................................................................
123
8 SIMPULAN DAN SARAN ......................................................................
Simpulan ............................................................................................
Saran ..................................................................................................
128
128
129
DAFTAR PUSTAKA ....................................................................................
130
LAMPIRAN ...................................................................................................
137
DAFTAR TABEL
Halaman
1
Spesifikasi persyaratan mutu benih di laboratorium .........................
9
2 Komposisi kimia biji jarak pagar ......................................................
10
3
Komposisi asam lemak minyak jarak pagar ......................................
10
4
Sifat fisik minyak jarak pagar ............................................................
11
5
Aktivitas air beberapa larutan garam jenuh pada suhu 30 oC ............
15
6
Aktivitas air dan kadar air kesetimbangan untuk
perkembangan cendawan pada penyimpanan biji-bijian ..................
19
7
Nilai aktivitas air minimal untuk pertumbuhan cendawan ................
20
8
Jenis dan berat garam, serta volume akuades yang digunakan
untuk menentukan aw ........................................................................
28
Kadar air kesetimbangan biji jarak pada berbagai aktivitas air (aw) .
30
9
10 Kisaran dan rata-rata suhu serta kelembaban relatif ruang simpan
selama penyimpanan ...........................................................................
45
11 Rekapitulasi hasil analisis sidik ragam pengaruh aktivitas air (aw) dan
lama penyimpanan (Lp) serta interaksinya (aw x Lp) terhadap mutu
biji jarak pagar ....................................................................................
46
12 Pengaruh interaksi antara aktivitas air dan lama penyimpanan terhadap
kadar air (% b.b) biji jarak pagar ............................................................ 46
13 Persentase biji jarak pagar yang terserang cendawan pada berbagai aw
dan lama penyimpanan. Metode isolasi yang digunakan:
metode penanaman ................................................................................
48
14 Populasi cendawan (koloni/g b.k.) pada berbagai aktivitas air dan lama
penyimpanan. Metode isolasi yang digunakan:
metode pengenceran ............................................................................... 50
15 Pengaruh interaksi antara aktivitas air dan lama penyimpanan terhadap
populasi cendawan pada biji jarak pagar ............................................... 54
16 Aktivitas air dan kadar air kesetimbangan untuk perkembangan
cendawan pada penyimpanan biji jarak pagar .......................................
57
17 Pengaruh interaksi antara aktivitas air dan lama penyimpanan terhadap
kandungan lemak (% b.k.) biji jarak pagar ............................................. 57
18 Komposisi asam lemak biji jarak yang disimpan pada aw 0.64 dan 0.93
pada awal, kemudian setelah 12 dan 20 minggu penyimpanan ............
59
19 Pengaruh interaksi antara aktivitas air dan lama penyimpanan terhadap
kandungan asam lemak bebas pada biji jarak pagar .............................. 61
20 Pengaruh interaksi antara aktivitas air dan lama penyimpanan terhadap
daya berkecambah (%) biji jarak pagar ...............................................
62
21 Pengaruh interaksi antara aktivitas air dan lama penyimpanan
terhadap daya tumbuh (%) biji jarak pagar ........................................
64
22 Kisaran dan rata-rata suhu serta kelembaban relatif ruang simpan
selama penyimpanan............................................................................
82
23 Rekapitulasi hasil analisis sidik ragam pengaruh lama penyimpanan
terhadap mutu biji jarak pagar .........................................................
83
24 Persentase biji jarak pagar yang terserang cendawan selama
penyimpanan. Metode isolasi menggunakan metode penanaman ......
84
25 Populasi setiap spesies cendawan pada biji jarak pagar selama
penyimpanan. Metode isolasi menggunakan metode pengenceran ......
86
26 Komposisi asam lemak pada minyak jarak pagar pada 0, 3 dan 6
bulan penyimpanan ...............................................................................
88
27 Keberadaan cendawan pada biji jarak pagar hasil isolasi dengan
metode penanaman (a) dan metode pengenceran (b) ......................
94
28 Deteksi aktivitas lipase berbagai spesies cendawan pada
media seleksi....................................................................................
119
DAFTAR GAMBAR
Halaman
1
Diagram alir kegiatan penelitian .....................................................
6
2
Morfologi tanaman jarak pagar (Jatropha curcas L.) .....................
8
3
Bentuk umum adsorpsi dan desorpsi isotermik ................................
15
4
Skema pertumbuhan beberapa spesies cendawan pada
berbagai nilai aw ...............................................................................
21
5
Buah dan biji jarak pagar .................................................................
23
6
Pertanaman jarak pagar ...................................................................
24
7
Buah jarak pagar berwarna kuning sampai kuning kecoklatan,
pengupasan kulit buah, pengeringan biji di atas rak-rak di
tempat teduh dan biji jarak pagar ....................................................
27
8
Pengeringan biji jarak menggunakan oven .......................................
29
9
Sorpsi isotermik biji jarak pagar pada suhu 26 oC.............................
30
10 Buah jarak pagar, pengupasan, pengeringan dan biji jarak pagar ......
35
11 Sorption container dengan berbagai aktivitas air tempat penyimpanan
biji jarak pagar ...................................................................................
36
12 Isolasi cendawan dengan metode penanaman ..................................
37
13 Isolasi cendawan dengan metode pengenceran ..................................
38
14 Bak-bak plastik perkecambahan ........................................................
44
15 Interaksi antara aktivitas air dan lama penyimpanan terhadap
kadar air biji jarak pagar ......................................................................
47
16 Interaksi antara aktivitas air dan lama penyimpanan terhadap
populasi cendawan pada biji jarak pagar ...............................................
55
17 Hasil isolasi cendawan pada biji jarak pagar dari berbagai aw ..............
56
18 Interaksi antara aktivitas air dan lama penyimpanan
terhadap kandungan lemak pada biji jarak pagar ..................................
59
19 Kromatogram hasil analisis komponen asam lemak .............................
60
20 Interaksi antara aktivitas air dan lama penyimpanan terhadap
kandungan asam lemak bebas pada biji jarak pagar .............................
61
21 Interaksi antara aktivitas air dan lama penyimpanan terhadap
daya berkecambah biji jarak pagar ........................................................
63
22 Daya berkecambah biji jarak setelah 20 minggu penyimpanan ............
63
23 Interaksi antara aktivitas air dan lama penyimpanan terhadap
daya tumbuh biji jarak pagar ..................................................................
65
24 Daya tumbuh biji jarak pagar pada aw 0.64 dan 0.84 .........................
65
25 Mekanisme hidrolisis lemak (trigliserida) ............................................
69
26 Rak-rak tempat penyimpanan biji jarak pagar ......................................
77
27 Cara memperoleh sampel kerja.............................................................
77
28 Perubahan kadar air biji jarak pagar selama penyimpanan ................
83
29 Hasil isolasi cendawan pada biji jarak pagar awal penyimpanan dan
setelah 6 bulan penyimpanan. Metode isolasi dengan metode
penanaman ..........................................................................................
85
30 Perubahan populasi total cendawan selama penyimpanan ..................
86
31 Hasil isolasi cendawan pada biji jarak pagar awal penyimpanan dan
setelah 6 bulan penyimpanan. Metode isolasi dengan metode
pengenceran .........................................................................................
87
32 Perubahan kandungan lemak biji jarak pagar selama penyimpanan ....
87
33 Kromatogram hasil analisis komponen asam lemak pada biji jarak
pagar awal penyimpanan .......................................................................
88
34 Perubahan kandungan asam lemak bebas biji jarak pagar selama
penyimpanan ........................................................................................
89
35 Perubahan aktivitas lipase biji jarak pagar selama
penyimpanan .......................................................................................
90
36 Perubahan daya berkecambah biji jarak pagar selama penyimpanan..
90
37 Daya berkecambah biji jarak pagar pada hari ke-7 setelah tanam .......
91
38 Perubahan daya tumbuh biji jarak pagar selama penyimpanan .........
91
39 Daya tumbuh biji jarak pada hari ke-7 setelah tanam .......................
92
40 Aspergillus candidus. Koloni dan foto mikrograf ................................
104
41 Proses pembentukan konidium pada A. candidus ...............................
105
42 Aspergillus flavus. Kernel biji, koloni dan foto mikrograf ................
106
43 Proses pembentukan konidium pada A. flavus .... ...............................
106
44 Aspergillus niger. Koloni dan foto mikrograf ....................................
107
45 Mikrograf elektron A. niger ..... ........................................................... 107
46 Aspergillus penicillioides. Koloni dan foto mikrograf ........................ 108
47 Aspergillus restrictus. Foto mikrograf ................................................ 108
48 Aspergillus tamarii. Koloni dan foto mikrograf .................................. 109
49 Cladosporium cladosporioides. Koloni dan foto mikrograf ...............
110
50 Colletotrichum sp. Koloni dan foto mikrograf .................................... 110
51 Eurotium chevalieri. Koloni dan foto mikrograf ................................. 112
52 Mikrograf elektron, proses pecahnya kleistotesium ........................... 112
53 Fusarium semitectum. Koloni dan foto mikrograf ............................... 114
54 Fusarium verticillioies. Koloni dan foto mikrograf ............................ 115
55 Lasiodiplodia sp. Koloni dan foto mikrograf ..................................... 115
56 Penicillium citrinum. Koloni dan foto mikrograf ................................ 117
57 Penicillium oxalicum. Koloni dan foto mikrograf ................................. 118
58 Wallemia sebi. Koloni dan foto mikrograf ........................................... 118
59 Jaringan embrio biji jarak pagar ........................................................... 120
60 Koloni cendawan yang berada pada jaringan embrio biji jarak pagar... 120
61 Peta stabilitas dan ambang hidratasi ..................................................... 125
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
1
Komposisi media ...............................................................................
138
2
Karakteristik bahan kemasan plastik .................................................
139
3
Analisis sidik ragam pengaruh aktivitas air dan lama penyimpanan
terhadap kadar air biji jarak pagar .......................................................
139
4 Analisis sidik ragam pengaruh aktivitas air dan lama penyimpanan
terhadap populasi total cendawan pada biji jarak pagar .......................
140
5 Analisis sidik ragam pengaruh aktivitas air dan lama penyimpanan
terhadap kandungan lemak biji jarak pagar ..........................................
140
6 Analisis sidik ragam pengaruh aktivitas air dan lama penyimpanan
terhadap kandungan asam lemak bebas biji jarak pagar ......................
140
7 Analisis sidik ragam pengaruh aktivitas air dan lama penyimpanan
terhadap daya berkecambah biji jarak pagar .........................................
141
8 Analisis sidik ragam pengaruh aktivitas air dan lama penyimpanan
terhadap daya tumbuh biji jarak pagar ...............................................
141
9 Analisis sidik ragam pengaruh lama penyimpanan biji jarak pagar
dalam kemasan plastik terhadap kadar air ...........................................
141
10 Analisis sidik ragam pengaruh lama penyimpanan terhadap
populasi total cendawan ......................................................................
142
11 Analisis sidik ragam pengaruh lama penyimpanan terhadap
kandungan lemak biji jarak pagar ......................................................
142
12 Analisis sidik ragam pengaruh lama penyimpanan terhadap
kandungan asam lemak bebas biji jarak pagar ...................................
142
13 Analisis sidik ragam pengaruh lama penyimpanan terhadap
aktivitas lipase biji jarak pagar ...........................................................
142
14 Analisis sidik ragam pengaruh lama penyimpanan terhadap
daya berkecambah biji jarak pagar .....................................................
143
15 Analisis sidik ragam pengaruh lama penyimpanan terhadap
daya tumbuh biji jarak pagar .................................................................
143
16 Gambar kromatogram hasil analisis komponen asam lemak biji jarak
pagar pada aw 0.64 pada awal penyimpanan .......................................
143
17 Gambar kromatogram hasil analisis komponen asam lemak biji jarak
pagar pada aw 0.93 pada awal penyimpanan .......................................
144
18 Gambar kromatogram hasil analisis komponen asam lemak standar
144
19 Gambar kromatogram hasil analisis komponen asam lemak biji jarak
pagar pada aw 0.64 setelah 20 minggu penyimpanan ...........................
145
20 Gambar kromatogram hasil analisis komponen asam lemak biji jarak
pagar pada aw 0.93 setelah 20 minggu penyimpanan ...........................
145
21 Prosedur pembuatan preparat jaringan embrio biji J. curcas L.
menggunakan teknik parafin .................................................................
146
22 Teknik pewarnaan jaringan embrio biji jarak pagar ............................... 147
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Kota Manado Provinsi Sulawesi Utara pada tanggal
6 Februari 1969, dari ibu Juliana Lina Tondatuon dan ayah Anthon Welly
Worang. Penulis anak pertama dari empat bersaudara. Pada tanggal 27 Agustus
1998 menikah dengan Sonne Denny Wenses Engka, S.Pd, saat ini telah dikaruniai
tiga orang anak yaitu Kezia Caroline Worang Endoh Engka (Kezia, 8 tahun),
Anthonius Edward Worang Endoh Engka (Nio, 7 tahun) dan Daniel John Worang
Endoh Engka (Niel, 4 tahun).
Sarjana Biologi IKIP Negeri Manado diselesaikan pada tahun 1992. Pada
tahun 2001 penulis menyelesaikan S2 untuk Program Studi Biologi-Mikrobiologi
di Program Pascasarjana Universitas Gadjah Mada Yogyakarta. Penulis pada
tahun 2003 mendapat kesempatan untuk mengikuti program S3 pada Program
Studi Biologi-Mikrobiologi di Sekolah Pascasarjana Institut Pertanian Bogor.
Beasiswa pendidikan Pascasarjana diperoleh dari Direktorat Jenderal Pendidikan
Tinggi Republik Indonesia tahun 2005.
Penulis bekerja sebagai dosen Jurusan Biologi FMIPA Universitas Negeri
Manado di Tondano sejak tahun 1994 sampai sekarang.
Sebuah artikel berjudul The Quality of Physic Nut (Jatropha curcas L.)
Seeds Packed in Plastic Material During Storage sudah diterbitkan bulan Juni
2008 pada Jurnal BIOTROPIA. Artikel lain sedang disusun untuk dipublikasikan.
Karya ilmiah tersebut merupakan bagian dari program S3 penulis.
Bogor, Juli 2008.
1
1 PENDAHULUAN
LATAR BELAKANG
Indonesia merupakan salah satu negara yang tingkat konsumsi energi
bahan bakar minyak tinggi. Salah satu masalah yang dihadapi oleh bangsa saat ini
adalah pasokan energi dalam negeri mengalami kendala akibat produksi yang
cenderung lebih rendah dibanding tingkat konsumsinya.
Menurut data
Automotive Diesel Oil, konsumsi bahan bakar minyak di Indonesia sejak tahun
1995 telah melebihi produksi dalam negeri. Diperkirakan dalam kurun waktu
10 - 15 tahun yang akan datang, cadangan minyak Indonesia akan habis. Perkiraan
ini terbukti dengan seringnya terjadi kelangkaan energi atau BBM di beberapa
daerah di Indonesia (Hambali 2006; Krisnamurthi 2007).
Konsumsi BBM
Indonesia mencapai 60 milyar liter/tahun, diantaranya 22 milyar untuk konsumsi
solar, 12 milyar minyak tanah, 20 milyar premium, dan 6 milyar untuk bahan
bakar lainnya (Hamdi 2005). Berdasarkan energi mix nasional tahun 2003 terjadi
ketimpangan penggunaan energi, yaitu untuk energi minyak bumi sebesar 54.4%;
gas bumi 26.5%; batu bara 14.1%; tenaga air 3.4%; panas bumi 1.4%, dan energi
lainnya 0.2% (Prastowo 2006) sehingga perlu mencari sumber energi alternatif
pengganti.
Ketika harga BBM terus meningkat dan subsidi pemerintah dicabut, bahan
bakar alternatif merupakan salah satu pilihan untuk dikembangkan. Jarak pagar
(Jatropha curcas L.), tanaman yang banyak dibicarakan orang akhir-akhir ini
merupakan salah satu bahan baku yang prospektif untuk dimanfaatkan sebagai
bahan bakar nabati. Buah jarak pagar dipanen untuk dua tujuan, yaitu sebagai
benih atau untuk produksi minyak. Adikadarsih dan Hartono (2007)
mengemukakan bahwa penggunaan biji jarak pagar untuk benih harus berasal
dari buah berwarna kuning hingga kuning kehitaman karena memiliki daya
berkecambah dan daya tumbuh yang tinggi yaitu masing-masing 89% dan 81%.
Menurut Wanita dan Hartono (2007) buah berwarna kuning menghasilkan biji
dengan kadar minyak tertinggi yaitu 29.4%.
Biji jarak pagar yang kandungan minyak nabatinya tinggi dan tidak dapat
dimakan (non edible oil), sehingga tidak akan bersaing dengan keperluan
konsumsi, mulai dilirik orang untuk digunakan sebagai bahan bakar alternatif
2
(biodiesel). Biodiesel didefinisikan sebagai bahan bakar mesin diesel yang berasal
dari sumber lipid atau minyak nabati terbarukan. Minyaknya memenuhi syarat
ideal sebagai sumber energi yang potensial dan prospektif serta ramah lingkungan
(Soerawidjaja 2001; Hambali et al. 2006 ; Warsiki et al. 2007).
Minyak dari tanaman jarak pagar dapat digunakan sebagai bahan bakar
pengganti solar dan minyak tanah, dengan cara
langsung digunakan ataupun
dicampur. Teknologinya sederhana dengan harga murah, dan saat ini telah
dikembangkan kompor dengan bahan bakar biji jarak pagar kering. Bahan bakar
dari minyak jarak pagar memiliki beberapa kelebihan dibandingkan solar (minyak
bumi), karena menghasilkan pembakaran lebih sempurna pada mesin, sehingga
emisi gas buangannya relatif lebih kecil dari pada solar serta ramah lingkungan
(Hariyadi 2006). Sifat fisik dan kimia minyak jarak yang hampir serupa dengan
diesel minyak bumi, menyebabkan bahan bakar ini dapat digunakan sebagai bahan
bakar untuk mesin otomotif (Hambali et al. 2006).
Biji maupun minyak jarak pagar diketahui mengandung asam lemak tak
jenuh cukup tinggi. Oleh karena itu sangat dimungkinkan terjadi peningkatan
kandungan asam lemak bebas baik dalam biji maupun minyak itu sendiri.
Peningkatan asam lemak bebas pada biji dan minyak jarak pagar akibat serangan
cendawan dapat merusak mesin (Sudradjat et al. 2007). Selain itu nilai asam
lemak bebas yang tinggi akan meningkatkan biaya netralisasi jika lemak (minyak)
biji jarak akan diproses menjadi biodiesel (Warsiki et al. 2007). Asam lemak
bebas ini akan memblokir reaksi pembentukan metil ester (biodiesel), yaitu
metanol yang seharusnya bereaksi dengan trigliserida menjadi terhalang oleh
reaksi pembentukan sabun. Hal ini akan menyebabkan konsumsi metanol menjadi
tinggi sebesar 40% (lebih mahal) dan rendemen biodiesel menurun sebesar 30%
(Sudradjat et al. 2007).
Salah satu cara untuk memperkecil atau menghambat laju kenaikan asam
lemak bebas pada biji dan minyak jarak pagar adalah mengemas dan
menyimpannya pada kondisi yang sesuai. Menurut Harrington dan Douglas
(1970) aktivitas air atau kelembaban relatif dan suhu ruangan tempat
penyimpanan merupakan faktor fisik yang terpenting, karena keduanya
menentukan kadar air bahan. Dengan menjaga kadar air, diharapkan proses
3
hidrolisis in situ pada biji dapat dikendalikan. Demikian juga dengan serangan
cendawan pada biji jarak pagar dapat dikendalikan dengan cara mempertahankan
kadar air biji.
Untuk mendapatkan biji atau benih jarak yang bermutu harus
memperhatikan tingkat kemasakan buah, kadar air biji yang aman disimpan,
wadah dan kondisi tempat penyimpanan biji yang mendukung/layak, lama
penyimpanan, serta daya berkecambah dan daya tumbuh biji yang baik. Dengan
demikian dibutuhkan penanganan pascapanen biji yang baik. Sebaliknya jika
penanganan pascapanen biji kurang baik maka akan menyebabkan biji dapat
terserang cendawan sehingga mutu biji menurun.
Tujuan penyimpanan biji-bijian antara lain untuk mempertahankan mutu
biji-bijian tetap tinggi dalam waktu yang lama. Penyimpanan dipengaruhi oleh
karakteristik hidratasi yang meliputi aktivitas air (aw), kadar air, dan kelembaban
relatif ruang tempat penyimpanan biji. Secara umum sifat-sifat hidratasi ini
digambarkan dengan kurva sorpsi isotermik, yaitu kurva yang menunjukkan
hubungan antara kadar air bahan dengan aktivitas air atau kelembaban relatif
kesetimbangan ruang tempat penyimpanan bahan, pada suhu tertentu (Brooker
et al. 1974). Sorpsi isotermik tersebut tidak hanya dapat menunjukkan pada
tingkat kadar air berapa dapat dicapai tingkat aktivitas air yang dibutuhkan untuk
penyimpanan, tetapi juga menunjukkan terjadinya perubahan-perubahan penting
pada kandungan air dalam biji. Berkaitan dengan penanganan pascapanen,
pengetahuan akan kurva ini sangat penting untuk penyimpanan produk pertanian,
terutama pada penyimpanan jangka panjang yang menggunakan bangunan
penyimpanan (gudang atau pun silo). Untuk mengetahui kondisi penyimpanan
yang baik dan memprediksi potensi kerusakan biji jarak pagar selama
penyimpanan, maka dibutuhkan pengetahuan tentang karakteristik hidratasi biji
jarak pagar.
Selama penanganan pascapanen hingga penyimpanan, biji jarak pagar
dapat diserang oleh cendawan. Serangan cendawan pada biji-bijian dapat
menyebabkan penurunan daya berkecambah dan perubahan warna biji, penurunan
kandungan kimia yaitu menyebabkan penguraian lemak (minyak) sehingga
meningkatkan keasaman minyak, terjadinya peningkatan suhu sehingga
4
mengakibatkan pemanasan biji-bijian pada waktu disimpan (hot spot), dan dapat
dihasilkannya mikotoksin oleh cendawan yang berpengaruh terhadap kesehatan
hewan dan manusia (Sauer et al. 1992).
Informasi dasar mengenai pengaruh karakteristik hidratasi biji jarak pagar
terhadap spesies dan tingkat serangan cendawan selama penyimpanan belum
diketahui. Demikian halnya pengaruh hidratasi terhadap pelepasan asam lemak
bebas, daya berkecambah serta daya tumbuh biji jarak pagar sebagai akibat
perkembangan cendawan belum pernah dipublikasikan. Oleh karena itu penelitian
ini penting untuk dilakukan.
TUJUAN PENELITIAN
Tujuan umum penelitian ini adalah untuk mengkaji
hubungan antara
konsep sorpsi air (hubungan kadar air dan aktivitas air) maupun lama
penyimpanan (baik pada aktivitas air berbeda maupun pada kondisi gudang)
terhadap perubahan mutu biji jarak pagar, baik untuk benih maupun untuk
produksi minyak.
Tujuan khusus penelitian ini yaitu untuk :
1. Menentukan karakteristik hidratasi dalam bentuk kurva sorpsi isotermik
biji jarak pagar.
2. Mengidentifikasi spesies dan menentukan populasi cendawan yang
menyerang biji jarak pagar pada berbagai tingkat hidratasi.
3. Mengkaji pengaruh aktivitas air dan lama penyimpanan terhadap serangan
cendawan, kandungan lemak, asam lemak dan asam lemak bebas, serta
daya berkecambah dan daya tumbuh biji jarak pagar.
4. Meneliti aktivitas enzim lipase yang dikandung dalam biji jarak pagar
terhadap reaksi hidrolisis lemak
5. Mendeteksi aktivitas enzim lipase dari cendawan yang menyerang biji
jarak pagar.
6. Mengamati struktur embrional biji jarak pagar yang terserang cendawan.
5
MANFAAT PENELITIAN
Hasil penelitian ini dapat memberikan kontribusi dalam pengembangan
ilmu pengetahuan khususnya dalam hal penjelasan mengenai fenomena suksesi
cendawan berdasarkan tingkat hidratasi pada penyimpanan biji jarak pagar. Dalam
hal pengembangan teknologi proses, informasi yang diperoleh mengenai serangan
cendawan dapat digunakan untuk memperbaiki tata cara penanganan pascapanen
dan proses pengolahan biji jarak pagar.
HIPOTESIS
1. Peningkatan hidratasi dalam penyimpanan biji jarak pagar menimbulkan
kerusakan biologis yang dicirikan dengan adanya peningkatan serangan
cendawan, aktivitas lipase (peningkatan asam lemak bebas) dan penurunan
mutu biji (benih).
2. Karakteristik hidratasi dapat menjelaskan suksesi perkembangan serangan
cendawan pada biji (benih) jarak pagar.
6
RUANG LINGKUP PENELITIAN
Perkebunan jarak pagar
Pemanenan buah berwarna kuning-kecoklatan
Pengupasan kulit buah
Pengeringan biji dengan cara dikeringanginkan di tempat teduh (kadar air ±8%)
Pengemasan dalam kantung
jala-jala
Pengemasan dalam
kantung plastik
polietilena
Penyimpanan biji pada
suhu dan kelembaban
relatif ruang dengan
lama penyimpanan 0, 1,
2, 3, 4, 5, dan 6 bulan
* Penentuan mutu :
Kadar air, serangan
cendawan, kandungan
lemak, asam lemak,
asam lemak bebas,
aktivitas lipase biji, daya
berkecambah dan daya
tumbuh biji
Penyimpanan biji
pada aw 0.06, 0.32,
0.44, 0.64, 0.75, 0.84,
0.93 (suhu ruang)
Pengamatan setiap hari
sampai 30 hari (sampai
berat konstan)
* Penentuan :
Kadar air keseimbangan,
sorpsi isotermik, titik
kritis pertumbuhan
cendawan
Gambar 1 Diagram alir kegiatan penelitian.
Penyimpanan biji
pada aw 0.64, 0.75,
0.84, 0.93
(suhu ruang)
Penyimpanan selama
0, 1, 2, 3, 4, 6, 8, 12,
16, dan 20 minggu
* Penentuan mutu
* Deteksi aktivitas
lipase cendawan
* Pengamatan
jaringan embrio biji
7
Akan tetapi minyak yang akan digunakan untuk bahan baku biodiesel
harus memiliki nilai kandungan asam lemak bebas (free fatty acid) yang rendah.
Kandungan asam lemak bebas yang tinggi akan menyebabkan minyak jarak pagar
harus mengalami proses netralisasi terlebih dahulu sebelum diproses menjadi
biodiesel, yaitu melalui reaksi transesterifikasi. Oleh karena itu proses tersebut
akan meningkatkan biaya pengolahan. Kandungan asam lemak bebas maksimum
yang memungkinkan proses netralisasi dapat dihindari adalah kurang dari 2%
(Heyne 1987; Indartono 2006).
7
2 TINJAUAN PUSTAKA
BOTANI JARAK PAGAR (Jatropha curcas L)
Tanaman jarak pagar yang berasal dari Meksiko, Amerika Tengah,
termasuk famili Euphorbiaceae, berupa perdu dengan tinggi 1 - 7 m, bercabang
tidak teratur, batangnya berkayu berbentuk silindris, dan bila terluka
mengeluarkan getah. Daun tanaman jarak tunggal berlekuk dan bersudut tiga
atau lima. Panjang daun berkisar antara 5 - 15 cm dengan tulang daun menjari.
Buah tanaman jarak berupa buah kotak berbentuk bulat telur dengan diameter
2 - 4 cm. Buah jarak terbagi menjadi tiga ruang, masing-masing ruang berisi satu
biji. Biji berbentuk bulat lonjong dan berwarna coklat kehitaman. Panjang biji
2 cm dengan ketebalan sekitar 1 cm. Biji mengandung minyak dengan kandungan
sekitar 30 - 50% (Heller 1996). Morfologi tanaman jarak pagar disajikan pada
Gambar 2.
Jarak pagar tumbuh di dataran rendah sampai ketinggian sekitar 1000 m
dpl. Curah hujan berkisar antara 300 - 2380 mm/tahun. Suhu yang sesuai untuk
pertumbuhan tanaman jarak adalah 20 - 26 oC. Tanaman jarak memiliki sistem
perakaran yang mampu menahan air sehingga tahan terhadap kekeringan.
Tanaman ini dapat tumbuh di atas tanah berpasir, tanah berbatu, tanah lempung,
atau tanah liat. Tanaman ini juga dapat beradaptasi pada tanah yang kurang subur,
memiliki drainase baik, tidak tergenang, dan pH tanah 5.0 – 6.5 (Hariyadi 2006).
Sejak lama semua bagian tanaman jarak pagar telah digunakan dalam
pengobatan
tradisional.
Minyaknya
digunakan
sebagai
pembersih
perut
(pencahar), mengobati penyakit kulit seperti infeksi jamur, dan untuk mengobati
rematik. Daunnya dapat dimanfaatkan untuk makanan ulat sutra, sebagai bahan
antiseptik setelah proses kelahiran, serta menyembuhkan batuk atau bersifat
antiradang. Sari pati rebusan daunnya digunakan sebagai obat batuk dan antiseptik
pasca melahirkan. Bahan yang berfungsi meredakan luka dan peradangan juga
telah diisolasi dari bagian tanaman jarak pagar. Berbagai ekstrak dari biji dan
daun menunjukkan sifat antimoluska, antiserangga, dan antijamur. Phorbol ester
dan curcin dalam jarak pagar diduga merupakan salah satu racun utamanya
(Gubitz et al. 1999).
8
Gambar 2 Morfologi tanaman jarak pagar (Jatropha curcas L.) (Heller 1996).
a = tandan bunga
b = batang
c = daun
d = bunga betina
e = bunga jantan
f =
g=
h=
i =
penampang melintang buah
buah
penampang membujur buah
biji
9
Bagian tanaman yang paling tinggi manfaatnya adalah buah. Daging
buahnya dapat dimanfaatkan untuk pupuk hijau dan produksi biogas, sementara
bijinya untuk pakan ternak setelah dilakukan detoksifikasi. Selain itu bagianbagian tubuh tanaman jarak pagar juga dapat digunakan untuk bahan insektisida.
Biji, daging buah, dan cangkang dapat digunakan sebagai bahan bakar. Bahkan
sewaktu zaman penjajahan Jepang minyaknya sudah diolah untuk bahan bakar
pesawat terbang (Prihandana & Hendroko 2006).
Dalam pertumbuhannya, tanaman ini memiliki waktu berbunga dan
berbuah yang berbeda. Pada satu tandan biasanya terdapat sekitar 10 – 20 buah
yang memiliki tingkat kemasakan berbeda, yaitu hijau, hijau kekuningan, kuning,
kuning kehitaman, dan hitam sampai mengering. Bila dipelihara dengan baik,
tanaman jarak p