Buah dan sayuran (Fruit and Vegetable/FnV) merupakan salah satu bidang pangan penting yang dapat dikonsumsi segar maupun terproses. Kedua metode konsumsi tersebut dipengaruhi oleh kualitas FnV. Kualitas FnV dipengaruhi oleh beberapa faktor pada sebelum pemanenan hingga sesudah pemanenan. Fisiologi FnV merupakan pengetahuan dasar penting untuk mengetahui pengaruh kondisi internal dan eksternal FnV terhadap kualitas kesegaran FnV pada proses from frarm to table.

Kualitas Pasca-Panen

Pasca-panen adalah masa pemisahan organ tanaman sebagai bahan pangan hingga tahap sebelum pemrosesan, termasuk pengawetan. FnV biasa dikonsumsi dalam bentuk segar, minimally processed, dan terproses. Kualitas bahan baku (segar) akan mempengaruhi kualitas FnV yang sudah diproses. Oleh karena itu, kualitas FnV segar pasca-panen perlu dipertahankan untuk mendapatkan kualitas produk akhir yang baik dan kerusakan FnV segar harus diminimalkan.

Kualitas adalah kombinasi karakteristik, atribut, atau properti yang memberikan nilai komoditas sebagai makanan manusia. Evaluasi mutu yang dilakukan mencakup pengukuran kenampakan, tekstur, aroma, nilai gizi, masa simpan FnV segar, dan yang terpenting adalah keamanan pangan. Atribut mutu spesifik dapat bervariasi dari sifat bahan dan proses yang akan diaplikasikan. Secara umum, atribut mutu terbagi menjadi 3, yaitu atribut:

fisik: ukuran, kerenyahan, keberadaan biji, dsb.

komposisi: jumlah gula dan senyawa volatil.

nutrisi: jumlah vitamin, antioksidan, dan senyawa fungsional.

sensori: warna, tekstur, rasa, aroma, dan bau.

Berikut akan dijelaskan lebih rinci mengenai faktor-faktor yang mempengaruhi kualitas FnV.

Faktor Preharvest

Gen

Kultivar mempengaruhi komposisi, kualitas, potensi penyimpanan, dan respon terhadap karakteristik pengolahan. Misalnya, jenis buah anggur yang digunakan pembuatan wine tidak sama dengan anggur yang dikonsumsi segar. Beberapa syarat yang diacu oleh petani, yaitu rendemen tinggi, tahan terhadap sakit dan cacat, peningkatan nilai nutrisi, penurunan racun yang tidak dikehendaki, dan peningkatan karakteristik pengolahan. Misalnya, FnV transgenic memiliki kecenderungan pencoklatan dan melunak yang lebih rendah, dan peningkatan masa simpan serta keseragaman warna dan aroma.

Iklim

Kondisi iklim pertumbuhan FnV, seperti suhu, kelembaban, cahaya, angin, tekstur tanah, sudut elevasi, dan curah hujan, mempengaruhi kualitas FnV. Durasi, intensitas, dan kualitas cahaya mempengaruhi FnV saat dipanen. Misalnya, pemaparan cahaya matahari pada tanaman jeruk mengakibatkan buah ringan, jumlah asam sedikit, dan kandungan total padatan tinggi. Hal tersebut, juga mempengaruhi fisiologi tanaman. Misalnya, pembentukan antosianin terong ungu dikendalikan oleh cahaya panjang gelombang pendek di sekitar warna biru dan violet.

Perlakuan Pembudidayaan

Kualitas produk FnV juga dipengaruhi oleh tipe tanah, tipe nutrisi dan asupan air, pengguntingan, penipisan, pengendalian hama, dan densitas penamanan. Misalnya, pemberian pupuk mempengaruhi komposisi mineral buah. Penanaman yang terlalu dekat jaraknnya menyebabkan buah menjadi tidak manis. Nutrisi yang tidak seimbang pada tanah dapat menyebabkan cacat fisiologis pada buah. Misalnya, rasio N/K tinggi dan defisiensi P meningkatkan tendensi pencoklatan kentang setelah pemasakan.

Faktor Pemanenan

Tingkat Kematangan

Kematangan FnV ketika dipanen secara langsung mempengaruhi komposisi, kualitas, kerusakan, dan potensi penyimpanan komoditas. Kematangan optimal dapat memaksimalkan masa simpan FnV. Pemanenan pada fase sebelum matang mengakibatkan FnV mudah kisut dan memungkinkan rusak mekanis, serta kualitas yang kurang baik saat mencapai fase matang. Pemanenan saat lewat matang mengakibatkan daging buah lembek, hambar, dan seperti tepung. Secara umum, pemanenan pada masa sebelum atau sesudah masa optimum akan meningkatkan kerentanan terhadap cacat fisiologis dan menurunkan masa simpan FnV.

Tingkat kematangan FnV ditunjukkan oleh beberapa indikasi dari spesifikasi FnV tertentu. Indikator kematangan FnV berviariasi antara jenis, kultivar, dan proses lanjutan. Metode penentuan tingkat kematangan FnV berdasarkan indikator kematangan lebih efektif dengan pengkombinasian. Berikut adalah beberapa bentuk indikasi kematangan FnV.

Kenampakan visual terukur, misalnya ukuran, bentuk, dan warna.

Jumlah hari dari pembungaan hingga pemanenan dan rata-rata jumlah panas selama tahap perkembangan.

Perubahan fisik, misalnya kerenyahan daging buah, densitas, dan keempukan.

Perubahan kimia, misalnya total padatan, keasaman, dan kadar minyak.

Perubahan fisiologis terukur, misalnya kecepatan respirasi dan konsentrasi etilen internal buah.

Metode Pemanenan

Berikut adalah dua macam metode pemanenan FnV.

Metode	Kelebihan	Kelebihan
Manual	1. Sortasi dan grading akurat. 2. Kerusakan komoditi minim. 3. Biaya murah. 4. Peralatan mekanis berfungsi sebagai alat pembantu.	1. Membutuhkan manajemen tenaga buruh. 2. Lambat.
Mekanis	1. Cepat. 2. Tenaga kerja dan lebih minim.	1. Kerusakan mekanis (abrasi kulit dan jaringan memar) tinggi. 2. Membutuhkan tenaga terlatih. 3. Lay out dan pola penanaman khusus.

Diperlukan manajemen sistem pemanenan untuk meminimalisir luka jaringan pada FnV. Manajemen perlu dilengkapi dengan pengetahuan waktu pemanenan optimum, pelatihan dan supervisi tenaga kerja, dan prosedur pengendalian mutu yang efektif.

Faktor Pasca-Panen

Kelembaban

FnV berkadar air tinggi dan sebagian besarnya adalah air bebas. Hal ini menyebabkan kehilangan air ke atmosfer, sehingga manifestasi menjadi kehilangan kerenyahan daging buah, kekisutan dan kelayuan. Jaringan menjadi keras ataupun mejadi lunak dan tidak bisa diterima oleh konsumen. Penurunan berat dan sifat sensorik FnV menurunkan nilai jualnya. Kecepatan dan luasan kehilangan air dipengaruhi oleh :

Rasio luas per volume

Sifat permukaan FnV

Keberadaan kutikula

Jumlah stomata dan lentisel

Periderma ubi dan akar – akaran

Luka jaringan

Kehilangan air dicegah dengan menciptakan lingkungan dengan kelembapan udara (RH) tinggi, suhu rendah, pergerakan udara minimal, peningkatan tekanan, menghindari luka jaringan, sistem pengemasan yang tepat. RH yang lebih tinggi dari RH optimum (kondisi sweating) FnV dapat menyebabkan pembusukan, pertumbuhan jamur, dan cacat fisiologis.

Suhu

Koefisien suhu FnV dapat mengendalikan pembusukan fisiologis dan patologis. Hal ini dapat meningkatkan masa simpan FnV, menghindari penurunan kualitas serta mencegah chiling dan freezing injury. Suhu penyimpanan dapat mempengaruhi sifat fisikokimia FnV dan proses metabolisme enzimatis. Pengaruh suhu terhadap atribut kualitas dinyatakan dengan Q_{10 .}

Komposisi Udara

Komposisi O₂, CO₂, gas etilen mempengaruhi pembentukan mikrobiologis dan proses fisiologis. Secara umum FnV disimpan pada O₂ rendah dan CO₂ tinggi, serta suhu rendah. Pengaruh komposisi gas di udara dipengaruhi oleh jenis, kultivar, umur fisiologis suhu, lama penyimpanan, dan komposisi gas.

Cahaya

Pengaturan cahaya dapat mengendalikan sintesis atau degradasi pigmen warna, oksidasi lemak, pertunasan, degradasi vitamin, produksi toksin. Efek negatif cahaya di cegah dengan penyimpanan diruang gelap atau menggunakan pengemas yangdapat mencegah transisi cahaya.

Luka Mekanis

Kontaminasi, peningkatan kecepatan respirasi, reaksi kimia dan enzimatis, pertumbuhan mikroba pembusuk, dan penurunan kualitas FnV dapat disebabkan oleh luka mekanis. Pada fase awal kematangan, beberapa FnV memiliki kemampuan menutup dan menyembuhkan jaringan. Misalnya memar pada jaringan yang telah melebihi toleransi FnV akan menyebabkan pembusukkan dengan proses yang kompleks. Besar kecilnya dampak luka mekanis dipengaruhi oleh kedalaman luka, masa bahan, luasan luka, kekerasan jaringan pada permukaannya

Penyakit Pasca-Panen

Penyakit pasca panen dimulai ketika :

1. Mikroba terbawa oleh jaringan tanaman pada tahap awal perkembangan.

2. Fungi atau bakteria masuk ke jaringan melalui kutikula atau natural opening lainnya.

3. Mikroba masuk melalui luka pada potongan batang ataupun kerusakan pada permukaan.

Penyakit pasca panen dikendalikan dengan pencegahan infeksi, pembasmian infeksi tahap awal, penggunaan fungisida atau bakterisida, praktek GMP dan HACCP. Mikroba patogen yang biasa terdapat pada FnV adalah bakteri tanah, bakteri enterik, parasit, dan virus.

Proses Fisiologis Pasca-Panen

Ontogeni

Tiap fase pertumbuhan FnV memiliki sifat fisiologis masing-masing yang berbeda, yaitu sebagai berikut.

Perkembangan: pemenuhan susunan morfologis dan kimia jaringan. Pemanenan pada tahap ini mengakibatkan dormansi dan masa simpan FnV rendah.

Muda: perkembangan menuju sifat fisiologis dewasa.

Dewasa: pemenuhan eating quality.

Matang: estetika dan eating quality maksimal.

Kematian: penurunan kualitas FnV.

Beberapa perkembangan yang tidak diharapkan pada pasca-panen FnV adalah pertunasan (karena masa dormansi dan istirahat FnV), pengakaran (karena RH lingkungan tinggi), germinasi (mengakibatkan jaringan melunak dan berpori), pemanjangan struktur, dan penggabungan jaringan tanaman.

Respirasi

Oksidasi substrat bahan pangan secara enzimatis (respirasi) terjadi bersamaan dengan konversi O₂ menjadi energi, CO₂ ,dan H₂O. Rasio konversi tersebut dinyatakan dalam RQ (Respiratory Quotient) yang mengindikasikan substrat yang digunakan, seperti karbohidrat (RQ=1), asam organik dan respirasi anaerobik (RQ>1), dan lipida (RQ>1). Panas yang dihasilkan selama respirasi (90% potensi energy glukosa) dapat meningkatkan suhu komoditas. Traspor electron mitokondria alternative menyebabkan respirasi termogenik yang menyebabkan kehilangan polisakarida. Kecepatan respirasi berkebalikan dengan masa simpan FnV.

Pengaruh respirasi pada kerusakan FnV adalah sebagai berikut.

Pembentukan ATP bersamaan reaksi degradasi biokimiawi.

Kehilangan cadangan makanan FnV.

Akumulasi toksin CO₂.

Peningkatan suhu komoditi.

Kecepatan respirasi dipengaruhi oleh faktor, yaitu jumlah substrat; ukuran, bentuk, morfologi sel, dan kematangan; sistem jaringan kulit; volume ruangan antar sel; komposisi kimia jaringan yang berhubungan dengan kelarutan O₂ dan CO₂; suhu (sesuai Q₁₀); konsentrasi gas etilen, CO₂, dan O₂; cahaya; transpirasi; aktivitas biologis (misalnya tahap pertumbuhan dan stres); dan pengendali pertumbuhan (misalnya hormon pertumbuhan). Manajemen pasca-panen yang sesuai dapat menurunkan potensi kebusukan komoditi.

Pola Respirasi	Klimakterik	Non-klimakterik
Kecepatan Respirasi Maksimum	Fase matang	Fase Perkembangan
Pemanenan	Fase dewasa	Fase Matang
Sensitivitas Etilen	Tinggi	Rendah
Pertumbuhan setelah Dipanen	Mampu	Tidak mampu, kecuali degreening

O₂ rendah dan CO₂ tinggi hingga batas toleransi dapat menurunkan kecepatan respirasi, tergantung dari suhu, jenis komoditi, kultivar, umur, dan tingkat kematangan saat dipanen. CO₂ terlalu tinggi melemaskan dan merusak FnV. O₂ terlalu rendah menyebabkan respirasi anerobik yang menimbulkan proses fermentasi, pembusukan, perubahan tekstur, off-flavor, off-odor, dan off-color. Jaringan yang bertumbuh pada FnV (misalnya meristem) memiliki kecepatan respirasi lebih tinggi dibanding jaringan penyimpan (misalnya buah dewasa). Stres fisik juga dapat meningkatkan kecepatan respirasi dan produksi etilen, dimana etilen akan mempercepat proses respirasi.

Transpirasi

Kehilangan air akibat transpirasi menyebabkan kehilangan masa, dan penurunan kenampakan (kisut dan layu akibat plasmolisis), kualitas tekstur, serta nilai nutrisi. Transpirasi adalah transfer masa uap air dari permukaan buah menuju atmosfer. Kecepatannya berbanding lurus gradient tekanan parsial antara permukaan transfer dan luas permukan; serta berbanding terbalik dengan resistansi FnV berupa tipe jaringan dan keberadaan wax.

Faktor yang mempengaruhi kecepatan transpirasi adalah struktur kulit; ukuran, bentuk, luas permukaan; perbedaan tekanan uap air; kecepatan udara; panas respirasi; tingkat kematangan; efek endotermik respirasi; dan jumlah solute FnV. Kehilangan air biasa terjadi di hidatoda, stomata, sel epidermis, lentisel, trikoma, dan kultikula.

Kehilangan air dipengaruhi oleh jumlah stomata dan trikoma, jenis permukaan, jaringan bawah kulit, serta struktur dan ketebalan wax pada kutikula. Hal ini juga bersesuaian dengan rasio luas permukaan:volume (daun>buah>akar/ubi), suhu, selisih tekanan uap air, dan berkebalikan dengan RH lingkungan.

Tekenan uap atmosfer tergantung pada suhu jaringan dan RH udara, sedangkan tekanan uap bahan tergantung pada suhu akibat kejenuhan. Kecepatan transpirasi dapat ditekan dengan perlakuan hydrocooling (suhu rendah dan RH tinggi). Panas respirasi dan kecepatan udara meningkatkan evaporasi dan menurunkan tekanan uap air.

Volume solut terlarut pada konsentrasi tinggi akan menurunkan tekanan uap air dan kecepatan respirasi. Perbedaan tekanan uap antara jaringan dan atmosfer ( vapor, pressure, devisit / VPD ) dipengaruhi oleh sifat psikometrik udara dan FnV. Kehilangan air diminimalisir dengan menjaga tekanan udara lebih tinggi daripada tekanan atmosfer, suhu rendah, kelembapan rendah, pengemasan yang tepat, dan penggunaan pelapis tahan air.

Pematangan dan Penuaan

Kematangan adalah fase perkembangan jaringan dimana eating quality buah mencapai titik optimal. Penuaan adalah fase yang terprogram secara genetik dan diinduksi oleh beberapa hal seperti luka jaringan, efsisensi nutrisi, kondisi lingkungan yang tidak menguntungkan, penyakit dan hama. Penuaan ditandai dengan jaringan melunak, daun menguning dan poses absisi. Penuaaan dapat diperlambat dengan mengetahui peran etilen, perubahan struktur dinding sel, dan perubahan metabolisme setelah pemanenan.

Kematangan menginduksi perubahan secara struktural, fisika, kimia, nutrisi, biokimia, atau enzimatis, yang dapat bersifat degradatif maupun intensif. Perubahan teknis selam pematangan adalah sebagai berikut:

Penebalan dinding sel dan adhesi.

Peningkatan permeabilitas plasmalema.

Peningkatan ruang antar sel.

Perubahan plastida.

Perubahan klroplas menjadi kromoplas.

Perubahan warna.

Perubahan tekstur.

Pembentukan wax kutikula.

Penebalan kutikula.

Kehilangan kutikula.

Lignifikasi endokarp.

Komposisi kimia mempengaruhi atribut sensori dan morfologi FnV. Jaringan muda mengandung sedikit gula sederhana, sedangkan jaringan daging buah matang mengandung kadar gula lebih tinggi akibat degradasi pati dan asam – asam organik. Senyawa volatil mempengaruhi aroma, rasa, dan warna FnV. Tekstur melunak akibat perubahan komposisi dan struktur dinding sel. Senyawa volatil non respirasi, seperti terpena, asam karboksilat, alkohol, aldehid, senyawa sulfur, amoniak ,dan jasmonat, memiliki pengaruh pada fisiologis dan kualitas sebagai agen anti mikroba dan insektisida.

Beberapa perubahan tingkat seluler mengakibatkan daging buah melunak akibat perubahan kadar air, tekanan turgor, dan konstituen dinding sel. Enzim memodifikasi polisakarida pada dinding sel dan lamela tengah menjadi struktur yang lebih sederhana. Hal tersebut menyebabkan perubahan pada kemampuan membentuk gel, rendemen jus, buih jus, dan perusakan jaringan selama pengolahan.

Pengaruh Fitohormon

Hormon mempengaruhi metabolisme pada tahap perkembangan FnV seperti pematangan, istirahat, dormansi, pengakaran, absisi, pertunasan, pembungaan. Beberapa hormon penting pada FnV adalah etilen, auksin, giberelin, sitokinin, asam absisat

FnV klimakterik menghasilkan etilen yang lebih tinggi daripada non – klimakterik. Etilen menstimulasi pematangan, degradasi klorofil, germinasi, pembentukan akar, absisi, penuaan, pembungaan, respirasi, dan metabolisme fenilpropanoit. Pengaruh etilen dapat bersifat positif maupun negatif tergantung pada jenis, kultivar, tingkat pematangan, suhu, dan aktivitas hormon yang lainnya. Produksi etilen dapat direduksi dengan penyimpanan suhu rendah, oksigen rendah, menurunkan kecepatan respirasi, dan pencegahan stress, penyakit, transpirasi.

Untuk mengendalikan pengaruh etilen dapat dilakukan dengan mencegah pemaparan, persepsi, respon terhadap etilen. Pemaparan dapat dicegah dengan ventilasi, penghambatan sintesis etilen, dan pembuangan etilen. Selain itu, etilen dapat diblok dengan penggunaan CO2, perak, dan 1-metil siklopropana; penurunan suhu; dan penggunaan kultivar yang tidak sensitif etilen. Respon terhadap etilen dapat dikurangi dengan menurunkan suhu, pengendalian komposisi udara, penghambatan enzim secara genetis atau kimia, dan mengubah sistem sintesis protein.

Cacat Fisiologis

Cacat fisiologis menyebabkan gangguan metabolism akibat ketidakseimbangan nutrisi dan suhu udara. Cacat ini menyebabkan penurunan kualitas sensori dan pembusukan akibat enzimatis dan mikroba pembusuk. Hal yang dapat menginduksi cacat adalah tingkat kematangan, iklim, ukuran, dan perlakuan penanganan. Faktor preharvest seperti jenis, varietas, nutrisi tanah, suhu, dan posisi buah pada tanaman juga mempengaruhi cacat.

Kekurangan mineral dapat menyebabkan cacat fisiologis. Misalnya kekurangan Ca pada apel akan menyebabkan pencoklatan daging buah dan rasa pahit. Suhu terlalu rendah dapat menyebabkan chilling akibat perubahan struktur lemak dan disosiasi protein serta enzim atau freezing injury akibat pembentukan kristal es pada air jaringan FnV. Patogen tanaman juga menyebabkan peningkatan kerentanan FnV terhadap stress.

Suhu yang terlalu tinggi akibat sinar matahari dapat menghilangkan kemampuan untuk matang secara normal, kulit rusak, dan pulp buah menggelap. Hal ini dapat dicegah dengan penyemprotan etoksikuin atau difenilamin. Kadar O2 yang rendah dan CO₂ yang tinggi melebihi batas toleransi dapat menimbulkan kecacatan. Kerentanannya dipengaruhi oleh varietas, jumlah panen yang sedikit, konsentrasi CO₂, dan lapisan kedap udara alami.

Perubahan Biokimia Lainnya

Perubahan enzimatis dan kimia menyebabkan pelunakan jaringan, off-flavor, kehilangan pigmen, off-color, dan penurunan kualitas. Pelunakan disebabkan oleh hidrolisis enzimatis pati, pectin, dan selulosa. Senyawa fenolat FnV menyebabkan pencoklatan dan penurunan kualitas FnV. Pencoklatan disebabkan oleh dekompartemensi sel, sehingga polifenolase dan substratnya dapat bereaksi. Pencoklatan juga dapat terjadi akibat pemananasan gula. Off-flavor juga dapat disebabkan oleh oksidasi lipida secara enzimatis.

Referensi

Rahman, M. S. (2007). Handbook of Food Preservation. Boca Raton: CRC Press.

Elina Cynthia Herbal Garden

Pages

Wednesday, June 06, 2012

Fisiologi Pasca-Panen Buah dan Sayuran