4

II. TINJAUAN PUSTAKA

A. BOTANI

Bengkuang atau bengkoang (Pachyrhizus erosus) dikenal dari umbi

(cormus) putihnya yang bisa dimakan sebagai komponen rujak dan asinan atau

dijadikan masker untuk menyegarkan wajah dan memutihkan kulit. Tumbuhan

yang berasal dari Amerika tropis ini termasuk dalam suku polong-polongan atau

Fabaceae. Di tempat asalnya, tumbuhan ini dikenal sebagai xicama atau jícama.

Orang Jawa menyebutnya sebagai besusu. (Anonim, 2009).

Tanaman bengkuang masuk ke Indonesia dari Manila melalui Ambon.

Berawal dari Ambon, bengkuang kemudian dibudidayakan di seluruh pelosok

negeri ini. Sentra produksi bengkuang saat ini adalah Jawa, Madura, dan di

beberapa daerah lain, terutama di dataran rendah.

Varietas yang banyak dibudidayakan di Indonesia adalah bengkuang gajah

dan bengkuang badur. Perbedaan di antara kedua jenis bengkuang ini adalah

waktu panennya.

Varietas bengkuang gajah dapat dipanen ketika usia tanam memasuki

empat sampai lima bulan. Varietas bengkuang badur memiliki waktu panen lebih

lama. Jenis ini baru dapat dipanen ketika tanamannya berusia tujuh sampai sebelas

bulan.

Dalam praktik budi daya, tanaman bengkuang sering ditanam di sela-sela

tanaman lada. Hal ini dikarenakan akar tanaman bengkuang memiliki kemampuan

untuk bersimbiosis dengan Rhizobium yang dapat menambat nitrogen dari udara.

Bengkuang merupakan tanaman tahunan yang dapat mencapai panjang 4-5

m, sedangkan akarnya dapat mencapai 2 m. Batangnya menjalar dan membelit,

dengan rambut-rambut halus yang mengarah ke bawah. Ilustrasi botani

bengkuang menurut blanco dapat dilihat pada Gambar 2.

5

Tanaman Bengkuang dalam taksonomi tumbuhan diklasifikasikan sebagai

berikut :

Gambar 1. Klasifikasi ilmiah bengkuang.

Daun majemuk menyirip beranak daun 3, bertangkai 8,5-16 cm, anak daun

bundar telur melebar, dengan ujung runcing dan bergigi besar, berambut di kedua

belah sisinya; anak daun ujung paling besar, bentuk belah ketupat, 7-21 × 6-20

cm.

Gambar 2. Ilustrasi botani bengkuang.

6

Bunga berkumpul dalam tandan di ujung atau di ketiak daun, sendiri atau

berkelompok 2-4 tandan, panjang hingga 60 cm, berambut coklat. Tabung kelopak

bentuk lonceng, kecoklatan, panjang sekitar 0,5 cm, bertaju hingga 0,5 cm.

Mahkota putih ungu kebiru-biruan dan gundul. Tangkai sari pipih, dengan

ujung sedikit menggulung; kepala putik bentuk bola, di bawah ujung tangkai

putik, tangkai putik di bawah kepala putik berjanggut. Buah polong bentuk garis,

pipih, panjang 8-13 cm, berambut, berbiji 4-9 butir. Bentuk dari bunga bengkuang

dapat dilihat pada Gambar 3.

Gambar 3.Bunga tanaman bengkuang.

Tumbuhan ini membentuk umbi akar (cormus) berbentuk bulat atau

membulat seperti gasing dengan berat dapat mencapai 5kg. Kulit umbinya tipis

berwarna kuning pucat dan bagian dalamnya berwarna putih dengan cairan segar

agak manis. Umbinya mengandung gula dan pati serta fosfor dan kalsium. Umbi

ini juga memiliki efek pendingin karena mengandung kadar air 86-90%. Rasa

manis berasal dari suatu oligosakarida yang disebut inulin, yang tidak bisa dicerna

tubuh manusia. Sifat ini berguna bagi penderita diabetes atau orang yang berdiet

rendah kalori.

Umbi bengkuang biasa dijual orang untuk dijadikan bahan rujak, asinan,

manisan, atau dicampurkan dalam masakan tradisional seperti tekwan. Umbi

bengkuang sebaiknya disimpan pada tempat kering bersuhu 12°C hingga 16°C.

7

Suhu lebih rendah mengakibatkan kerusakan. Penyimpanan yang baik dapat

membuat umbi bertahan hingga 2 bulan.

Bila diperhatikan bentuk umbinya, ternyata ada dua macam yaitu bulat

pipih dan bulat panjang. Umbi yang berbentuk bulat pipih lebih baik dari pada

yang berbentuk bulat panjang. Kelebihan umbi yang bentuknya bulat pipih antara

lain : kulitnya tipis, mudah dikupas, berwarna putih, berair banyak, serat sedikit,

mudah dipecah dan rasanya manis. Sedang umbi yang berbentuk bulat panjang

kulitnya lebih tebal, sulit dikupas, berwarna sedikit kekuningan, berkadar air

rendah, berserat, sulit dipecah dan rasanya tawar (Agus,1993).

Umbi bengkuang sering dikonsumsi karena dianggap memberi efek segar.

Efek ini muncul karena kandungan air pada umbi yang cukup tinggi, yaitu sekitar

86 hingga 90 persen. Kadar air yang tinggi dapat menggantikan cairan tubuh,

sehingga kita merasa segar.

Sifat kimiawi dan efek farmakologis umbi bengkuang adalah manis,

dingin, sejuk, dan berkhasiat mendinginkan. Kandungan kimianya adalah

pachyrhizon, rotenon, vitamin B1, dan vitamin C, komposisi zat gizi bengkuang

bisa dilihat pada Tabel 1

Tabel 1. Komposisi zat gizi umbi bengkuang

8

Selain itu, bengkuang juga mengandung mineral tinggi. Mineral yang

terkandung dalam bengkuang yang paling dominan adalah fosfor, zat besi, serta

kalsium.

B. LAJU RESPIRASI PADA TANAMAN

Setelah dipanen ternyata sayuran dan buah-buahan juga masih

melangsungkan proses respirasi dan artinya sayuran dan buah-buahan setelah

dipanen masih hidup (Dede, 2008).

Respirasi adalah produksi CO2, air dan energi dengan mengambil O2 dari

lingkungan. Respirasi adalah suatu proses untuk mengubah zat-zat menjadi energi

pada organisme, menjadi perhatian karena pernapasan adalah suatu bagian dasar

proses hidup (Danu, 2008). Proses respirasi secara sederhana dapat digambarkan

pada reaksi kimia sebagai berikut :

C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 2H2O + Energi

Menurut Pantastico (1989) respirasi dapat dibedakan ke dalam tiga

tingkatan : 1. Pemecahan polisakarida menjadi gula sederhana, 2. Oksidasi gula

menjadi asam piruvat, 3. Transformasi piruvat dan asam-asam organik lainnya

secara aerobic menjadi CO2, air dan energi. Selain itu suatu respirasi juga dapat

ditentukan dari jumlah substrat yang hilang, jumlah O2 yang diserap, CO2 yang

dikeluarkan panas yang dihasilkan serta energi yang ditimbulkan.

Faktor-faktor yang mempengaruhi respirasi dapat dibedakan atas faktor

internal dan faktor eksternal. Faktor internal terdiri dari :

1. Tingkat perkembangan

2. Komposisi kimia jaringan

3. Ukuran produk

4. Pelapisan alami

5. Jenis jaringan

Sedangkan faktor eksternal yang mempengaruhi respirasi terdiri dari :

1. Etilen

2. Ketersediaan Oksigen

3. Karbondioksida

4. Senyawa pengatur pertumbuhan

9

Laju respirasi irisan bit pada suhu 0OC, 5

O C dan ruang berturut-turut

adalah 2.81 ml/kg.jam CO2 dan 2.59 ml/kg.jam O2, 5.48 ml/kg.jam CO2 dan 6.46

ml/kg.jam O2 dan 32.20 ml/kg.jam CO2 dan 37.56 ml/kg.jam O2 (Riany, 2008).

C. PENYIMPANAN PADA SUHU RENDAH

Salah satu cara untuk meningkat masa simpan dari suatu produk pertanian

adalah dengan menyimpan produk tersebut dalam suhu rendah. Proses

pendinginan dan pembekuan banyak diaplikasikan untuk pengawetan produk

segar dan olahan dengan tujuan untuk memperpanjang umur simpannya. Agar

umur simpan bahan dan produk pangan dapat optimum, didalam aplikasi

pendinginan dan pembekuan, perlu diperhatikan beberapa hal teknis yang dapat

mempengaruhi proses pengawetan yang dialami bahan dan produk pangan

tersebut.

Penyimpanan suhu rendah ini dilakukan pada lemari pendingin atau

refrigerator. Ashari (1995), menyatakan rata-rata buah-buahan disimpan pada

suhu 0-15OC dengan kelembapan relatif 80-95%, sedangkan sayuran rata-rata

disimpan pada suhu 0-5OC dengan kelembaban relatif 85-95%. Sedangkan untuk

umbi bengkoang disarankan disimpan pada suhu 12-16 OC, karena jika disimpan

pada suhu dibawah suhu tersebut maka bengkoang akan mengalami kerusakan

(www. Wikipedia.org.2008). Karateristik penyimpanan buah-buahan dan sayuran

disajikan pada Tabel 2.

Penyimpanan bahan dan produk pangan pada suhu -2 OC sampai 10

OC

diharapkan dapat memperpanjang masa simpan bahan pangan. Hal ini disebabkan

suhu rendah dapat memperlambat aktivitas metabolisme dan menghambat

pertumbuhan mikroba. Selain itu juga mencegah terjadinya reaksi kimia dan

hilangnya kadar air dari bahan pangan (Muchtadi dan Wulandari, 2008).

10

Tabel 2. Karateristik penyimpanan buah-buahan dan sayur-sayuran.

D. KESETIMBANGAN KONSENTRASI GAS O2 DAN CO2

Penyimpanan buah dalam film permeabel merupakan sistem dinamis.

Oksigen secara terus menerus digunakan oleh buah untuk melakukan respirasi dan

akan menghasilkan gas CO2, akibat terjadi perbedaan kandungan O2 antara bagian

dalam dan bagian luar kemasan sehingga O2 akan masuk kedalam kemasan dan

akan keluar kemasan (Deily and Rizvi, 1981).

Laju respirasi merupakan bagian penting dalam perhitungan pada proses

pengemasan produk hortikultura dalam atmosfir termodifikasi. Dengan

penggambaran secara matematik untuk mengetahui kesetimbangan masa melalui

pendekatan persamaan diferensial ordo pertama, dengan mengasumsikan laju

respirasi konstanta sebagai berikut :

V

WxRy

V

yySxKyx

dt

dy )( 1 .........................................(1)

11

V

WxRz

V

zzSxKyx

dt

dz )( 1 .........................................(2)

dimana :

K = permeabilitas (ml/m2.jam)

R = laju konsumsi dan produksi O2 dan CO2

S = luas permukaan kemasan (m2)

T = waktu (jam)

V = volume bebas kemasan (ml)

W = berat produk (kg)

y1 = konsentrasi O2 normal (%)

y = konsentrasi O2 dalam kemasan (%)

z1 = konsentrasi CO2 normal (%)

z = konsentrasi CO2 dalam kemasan (%)

Dari persamaan (1) untuk O2 diperoleh :

WxRyyySxKyxdt

Vdy)( 1 .........................................(3)

Kondisi kesetimbangan : yydt

dy1;0

Sehingga : [S x Ky x (y1 – y)]= [W x Ry] .........................................(4)

xRySKy

Wyy 1

.........................................(5)

Dengan persamaan differensial diperoleh :

V

Sk yt

xyyyty ))(()( 1 .........................................(6)

Dengan cara yang sama diperoleh :

xRzSKy

Wzz 1

.........................................(7)

VSk zt

xzzztz ))(()( 1 .........................................(8)

Dimana :

12

y = konsentrasi kesetimbangan O2 yang diduga (%)

y(t) = konsentrasi O2 dalam kemasan sesaat yang diduga (%)

z = konsentrasi kesetimbangan CO2 yang diduga (%)

z(t) = konsentrasi CO2 dalam kemasan sesaat yang diduga (%)

Untuk menentukan permeabilitas film kemasan dapat dihitung dengan

mentransformasikan persamaan (5) dan (7) sehingga diperoleh persamaan:

1. Permeabilitas film terhadap O2

)( 1 yySx

WxRyKy .........................................(9)

2. Permeabilitas film terhadap CO2

)( 1 zzSx

WxRzKz .........................................(10)

E. PENYIMPANAN DENGAN ATMOSFER TERMODIFIKASI

Penyimpanan dengan atmosfer termodifikasi adalah metode penyimpanan

dengan sistem udara yang terkendali. Biasanya dicirikan dengan menurunkan

konsentrasi oksigen dan meningkatkan konsentrasi karbondioksida. Dengan

kondisi seperti ini proses metabolisme pada produk dihambat sehingga terjadi

penundaan pembusukan (Shohib ,2009).

Menurut Winarno dan Aman (1981), dengan meningkatnya CO2 dalam

penyimpanan, maka proses pematangan akan terhambat. Hal itu terjadi karena

kelebihan CO2 dapat menggantikan etilen dalam ikatan komplek metalo-enzim,

sehingga etilen sudah tidak aktif lagi.

Penyimpanan atmosfer termodifikasi terbagi menjadi dua cara yaitu cara

aktif dan cara pasif. Pada penyimpanan dengan atmosfer termodifikasi cara pasif,

kesetimbangan antara gas CO2 dan O2 didapat melalui perembesan udara kedalam

dan keluar ruang kemasan. Untuk mendapatkan dan mempertahankan komposisi

udara yang sesuai dalam kemasan maka digunakan film kemasan dengan laju

yang sesuai dengan konsumsi O2 dari komuditas yang disimpan. Sedangkan pada

penyimpanan atmosfer termodifikasi cara aktif, kesetimbangan antara gas CO2 dan

13

O2 pada awal pengemasan dengan komposisi yang sesuai dengan komuditas yang

akan disimpan (Maryanti 2007).

Finn (1997) memaparkan penyimpanan dalam atmosfer termodifikasi

mempunyai beberapa keuntungan dan kerugian.

Keuntungan :

1. Umur simpan meningkat 50-400%

2. Lebih murah dibandingkan metode lain

3. Distribusi produk lebih luas

4. Kualitas produk sangat baik

Kerugian :

1. Membutuhkan kontrol suhu

2. Komposisi gas berbeda untuk setiap produk

3. Membutuhkan peralatan khusus dan operator terlatih.

Beberapa hasil penelitian penyimpanan dan atmosfir termodifikasi

menghasilkan rekomendasikan sebagai berikut. (Riany, 2008) Untuk

penyimpanan irisan bit adalah 1-3% CO2 dan 7-9 % O2 pada suhu penyimpanan

0OC, untuk penyimpanan wortel terolah minimal adalah 2% O2 dan 2% CO2 pada

suhu penyimpanan 5OC (Yanie, 2006).

F. PENYIMPANAN SISTEM ATMOSFIR TERMODIFIKASI AKTIF DAN

PASIF

Dalam rangka untuk memenuhi kebutuhan masyarakat akan produk yang

segar, alami dan baik, beberapa usaha telah dilakukan dalam mengembangkan

metode baru untuk pengolahan minimal dan kemasan atmosfer termodifikasi.

Penelitian tentang sistem atmosfer termodifikasi pada umumnya

berhubungan dengan pengaruh komposisi gas dalam kemasan terhadap produk.

Pengaturan atmosfer ini dilakukan dengan banyak contoh yang berulang-ulang.

Atmosfer termodifikasi mempengaruhi respirasi buah. Hal ini dapat dibuktikan

bahwa kehilangan karbohidrat rata-rata oleh respirasi antara 1.2 dan 1.4 kali lebih

cepat dalam udara biasa daripada dalam N2 yang mengandung 10% O2 dan

diantaranya 1.35 dan 1.4 lebih cepat bila tidak ada CO2 daripada kalau ada 10%

CO2. Jadi buah yang diambil dari penyimpanan dingin biasa menunjukkan laju

14

respirasi yang lebih tinggi daripada buah yang disimpan dalam udara terkendali

(Pantastico, 1975).

Penyimpanan dengan atmosfir termodifikasi ini dibedakan menjadi dua,

yaitu teknik pasif dan teknik aktif. Penelitian-penelitian umum biasa dilakukan

untuk teknik penyimpanan ini adalah atmosfir termodifikasi pasif (MAP pasif)

dimana udara langsung dimasukkan kedalam kemasan film yang terpilih.

Kemasan film yang digunakan akan membatasi perpindahan gas kedalam atau

keluar kemasan sesuai permeabilitas terhadap O2 dan CO2. Seiring dengan waktu

sistem akan mencapai titik keseimbangan atmosfir termodifikasi dimana

konsentrasi O2 lebih rendah dan CO2 lebih tinggi dibandingkan kondisi udara

normal awal (CO2 : 0.03%, O2 : 21%).

Berbeda dengan atmosfir termodifikasi pasif, pada atmosfir termodifikasi

aktif (MAP aktif) ini, komposisi gas dalam kemasan ditentukan terlebih dahulu.

Hal ini dapat dilakukan dengan cara mengontrol udara dalam kemasan dengan

menambahkan CO2 atau mengurangi O2 dibantu dengan alat Continous Gas

Analyzer sehingga komposisi gas awal dalam kemasan yang dapat tercapai.

Penelitian yang telah dilakukan menggunakan MAP aktif ini adalah pada

holy basil (ocimum sanctumL.’khao’) sejenis tumbuhan herba disimpan dalam

kemasan PE dengan memasukkan 5% CO2 dan ethylene absorbent

mempertahankan kualitas produk terbaik selama penyimpanan. (Wongs-Aree and

Jirapong, 2007). Pada kubis dengan kombinasi kemasan film PFP dengan

memasukkan 5-8% O2 dan suhu 50C pada MAP aktif dapat mengurangi laju

kerusakan kubis selama penyimpanan (Hu, et al., 2007). Skema perbedaan

pengemasan rajangan bengkuang pada kemasan atmosfer termodifikasi aktif dan

pasif dapat dilihat pada Gambar 4.

15

Gambar 4. Skema pengemasan atmosfer termodifikasi aktif dan pasif

G. PENGOLAHAN MINIMAL

Produk olah minimal dari buah dan sayuran adalah proses pengolahan buah

dan sayuran dengan aplikasi pemanasan yang minimal sehingga masih mampu

mempertahankan kesegaran buah dan sayuran. Produk dengan teknologi olah

minimal ini dikenal pula dengan istilah fresh cut product atau produk irisan buah

dan sayuran segar yang didefinisikan sebagai buah dan sayuran atau

kombinasinya yang telah mengalami perubahan fisik dari bentuk awalnya tetapi

masih dalam kondisi segar. Buah dan sayuran tersebut mengalami tahapan proses

pengupasan, pencucian, dan pemotongan atau pengirisan sehingga menghasilkan

100% produk olahan yang dapat langsung digunakan atau dikonsumsi. Produk

tersebut biasanya dikemas baik dalam kemasan besar maupun kecil dengan

keunggulan dari segi nutrisi, kenyamanan dan bernilai tinggi terutama dari segi

kesegarannya.

Menurut Shewfelt (1989), Teknologi olah minimal didefinisikan mencakup

operasi seperti : pencucian, sortasi, trimming, pengupasan, pengirisan, coring

(pembuangan yang tidak perlu) yang tidak mempengaruhi kualitas produk dari

keadaan segarnya . Menurut Shohib (2009), pengolahan minimal atau sering

16

disebut juga fresh cut merupakan penanganan pada produk holtikultura dengan

membuang bagian yang tidak dapat dikonsumsi sehingga menjadi produk yang

siap dikonsumsi atau diolah lebih lanjut. Produk terolah minimal memiliki resiko

pembususkan lebih besar dengan waktu yang lebih cepat dibandingkan dengan

komoditas yang tidak diolah. Hal ini dikarenakan pelindung alami (kulit buah)

dibuang saat pengupasan.

Produk fresh cut memiliki beberapa keunggulan diantaranya sedikit

menghasilkan sampah, mutu jelas terlihat dan dapat dibeli sesuai jumlah

kebutuhan (Shohib, 2009). Menurut Zagory (1998) memaparkan penyebab

keunggulan ini tidak lepas dari penanganan berupa penanganan suhu rendah

dalam atmosfer yang termodifikasi. Kedua faktor ini berperan dalam

pemeliharaan kesegaran dan memperpanjang umur simpan

H. KEMASAN

Kemasan merupakan bagian penting dalam penyimpanan dengan atmosfer

termodifikasi. Pengemasan yang baik akan melindungi produk akibat kerusakan

fisik, kehilangan air serta mencegah kerusakan akibat infeksi oleh

mikroorganisme (Ashari, 1995). Pada penyimpanan dengan atmosfer

termodifikasi digunakan plastik film dengan nilai permeabilitas yang berbeda-

beda terhadap laju perembesan gas dan uap air. Nilai permeabilitas beberapa

kemasan terhadap laju perembesan gas dan uap air disajikan dalam Tabel 3.

Tabel 3. Permeabilitas terhadap O2 dan CO2 berbagai jenis film plastik

17

Permebilitas ini disesuaikan dengan produk yang akan disimpan berdasarkan laju

respirasi produk terkait. Dalam Anonim (2009) diterangkan plastik film memiliki

beberapa keuntungan diantaranya:

1. Dapat menyesuaikan dengan produk

2. Tidak berbahaya karena apabila dibuka/disobek tidak meninggalkan ujung

runcing

3. Mudah ditutup

4. Penampilan luar yang lebih menarik

5. Atmosfer dalam kemasan dapat disesuaikan dengan keinginan produsen

dalam pengaturan masa kadarluarsa

Faktor-faktor kandungan yang mempengaruhi kandungan O2 dan CO2

dalam kemasan atmosfir termodifikasi antara lain kelembaban suhu, lama

penyimpanan, jenis dan jumlah bahan (Hall et al., 1973). Sifat film kemasan yang

cocok untuk penyimpanan buah dan sayuran terutama untuk pembentukan

atmosfir di dalam kemasan adalah film-film yang bersifat permeabel terhadap

CO2 daripada O2. Koefisien permebilitas kemasan dapat dilihat pada Tabel 4.

Tabel 4. Koefisien permeabilitas film kemasan hasil perhitungan dan penetapan

Keterangan ; 1) hasil perhitungan.

2) hasil penetapan.