buletin teknologi mardi - siri 7

BU

LE

TIN

TE

KN

OL

OG

I MA

RD

I • BIL

. 7 (2

01

5) •

INS

TIT

UT

PE

NY

EL

IDIK

AN

DA

N K

EM

AJ

UA

N P

ER

TA

NIA

N M

AL

AY

SIA

Penerbit MARDI 2015

Bi l . 7 (2015) INSTITUT PENYELIDIKAN DAN KEMAJUAN PERTANIAN MALAYSIA

(ii)

Cetakan pertama 2015

©Institut Penyelidikan dan Kemajuan Pertanian Malaysia 2015Hak Cipta Terpelihara. Tidak dibenarkan mengeluar ulang mana-mana bahagian artikel, ilustrasi, isi kandungan buku ini dalam apa juga bentuk dan dengan apa cara pun sama ada secara elektronik, fotokopi, mekanik, rakaman atau lain-lain sebelum mendapat izin bertulis daripada MARDI.

Dicetak oleh:Institut Penyelidikan dan Kemajuan Pertanian Malaysia (MARDI)Kementerian Pertanian dan Industri Asas Tani, Malaysia

Diterbitkan oleh:Institut Penyelidikan dan Kemajuan Pertanian MalaysiaIbu Pejabat MARDI, SerdangPeti Surat 1230150774 Kuala Lumpur, Malaysia

(iii)

Kandungan1. Pembaharuan dalam kejuruteraan genetik tumbuhan: menuju 1 ke arah teknologi gen bersih 2. Canopytechture – struktur ringkas pelbagai guna untuk penanaman 11 sayur-sayuran dan buah- buahan jenis menjalar di ruang terhad 3. Kaedah analisis tekstur produk makanan 194. Teknologi fermentasi pepejal: aplikasi dalam menambah nilai bahan 25 buangan sampingan industri pemprosesan kelapa 5. Penggunaan bertih beras traditional Sarawak dalam penghasilan 33 bar granola 6. Pengurusan bersepadu kumbang belalai – perosak utama tanaman 43 ubi keledek

1

Buletin Teknologi MARDI, Bil. 7(2015): 1 – 10

Pembaharuan dalam kejuruteraan genetik tumbuhan: menuju ke arah teknologi gen bersih(An update in plant genetic engineering: advancing towards clean gene technology)

Nazrul Hisham Nazaruddin dan Rogayah Sekeli

PengenalanBioteknologi secara amnya didefinisikan sebagai penggunaan organisma hidup dalam penghasilan mahupun pengubahsuaian sesuatu produk. Kaedah bioteknologi telah diaplikasikan dalam pelbagai aspek bioekonomi seperti pertanian, perubatan, produk makanan dan juga alam sekitar. Sejarah telah membuktikan bahawa manipulasi genetik telah dilakukan oleh para petani sejak ribuan tahun dahulu dengan menggunakan teknik pembiakbakaan untuk mendapatkan baka tanaman yang berkualiti. Kemajuan teknologi dan pemahaman ilmu secara mendalam khususnya dalam bidang genetik dan biologi molekul telah memberi impak kepada teknik manipulasi gen secara lebih saintifik dan spesifik. Oleh itu, definisi bioteknologi tumbuhan telah diperinci dan diperhalusi dengan memasukkan pendekatan teknologi moden untuk mengubah fungsi biologi sesuatu organisma dengan kemasukan gen asing. Teknik ini dikenali sebagai teknik kejuruteraan genetik. Kejuruteraan genetik atau modifikasi genetik berfungsi untuk memanipulasi genetik sesuatu organisma secara terus. Produk tumbuhan yang dihasilkan melalui kaedah ini dikenali sebagai tanaman transgenik. Manipulasi gen merangkumi kemasukan, pembuangan dan pengubahsuaian cebisan segman DNA yang mengandungi satu atau lebih gen yang diminati ke dalam genom sesuatu tumbuhan. Secara langsung, ia membolehkan tanaman transgenik mengekspresi ciri-ciri fenotipik yang dikehendaki seperti peningkatan kadar pengeluaran hasil tanaman, kerintangan kepada penyakit kritikal tanaman, penghasilan makanan tinggi nutrien dan pelbagai lagi. Pendekatan bioteknologi moden ini mempunyai potensi yang besar dan mampu memberi nafas baharu kepada sektor pertanian pada masa hadapan kerana penghasilan varieti baharu dengan nilai tambah melalui kaedah kacukan atau pembiakbakaan konvensional mempunyai beberapa batasan yang signifikan. Sebagai contoh, penerimaan gen asing melalui teknik pembiakbakaan terbatas kepada tumbuhan yang sama spesies sahaja. Selain itu, jumlah sampel kacukan yang tinggi diperlukan untuk mendapatkan hibrid atau varieti baharu yang signifikan. Secara tidak langsung melibatkan

2

kos operasi yang tinggi dan memerlukan masa saringan yang agak panjang. Dengan teknologi kejuruteraan genetik, pengenalan gen asing ke dalam genom tumbuhan sama ada daripada spesies tanaman yang sama atau berlainan, kulat, bakteria mahupun virus yang diminati dapat diimplementasi dan direalisasikan. Teknologi ini juga sangat khusus dan berupaya memencil, menganalisis dan memanipulasi gen secara spesifik dan versatil. Antara tanaman transgenik yang berjaya dibangunkan serta dikomersialkan di peringkat antarabangsa ialah kacang soya, jagung, tomato dan betik dengan negara pengeksport utama seperti Amerika Syarikat. Namun, produk transgenik telah digambarkan sebagai produk yang mempunyai potensi yang negatif terhadap kesihatan manusia dan alam sekitar, khususnya oleh majoriti pengguna di Eropah. Pada tahun 2004, hampir 50% pengguna di Eropah berpendapat produk transgenik kurang selamat untuk dimakan, manakala 33% pengguna pula tidak pasti dan hanya 20% sahaja pengguna yang mengetahui bahawa tiada asas atau bukti saintifik yang menyokong kesan buruk produk tanaman transgenik kepada kesihatan manusia. Ini kerana penghasilan tanaman transgenik kebiasaannya menggunakan gen penanda pemilihan yang penting untuk proses penyaringan. Gen penanda pemilihan yang selalu digunakan ialah gen penanda rintang antibiotik dan gen penanda rintang herbisid. Penggunaan gen penanda yang mempunyai nilai kerintangan ini telah menimbulkan prasangka buruk akan kesannya kepada kesihatan manusia dan alam sekitar. Bagi menangani kebimbangan dan meningkatkan lagi penerimaan awam terhadap produk tanaman transgenik, satu teknologi yang dikenali sebagai teknologi gen bersih telah diperkenalkan. Teknologi ini mampu menghasilkan tanaman yang bebas gen penanda pemilihan dan lebih mesra alam serta terbukti selamat kepada kesihatan manusia dan persekitaran.

Kepentingan gen penanda pemilihanKejayaan teknik kejuruteraan genetik tumbuhan berkait rapat dengan penggunaan gen penanda pemilihan (Gambar rajah 1). Secara umumnya, gen penanda pemilihan berfungsi memberi imunisasi kepada sel yang berjaya ditransformasikan dengan gen yang dikehendaki untuk kelangsungan hidup di atas medium yang dipilih dan berperanan penting khususnya semasa proses penyaringan. Penggunaan antibiotik mahupun herbisid di dalam medium mampu merencat tumbesaran tumbuhan dengan mengganggu sistem metabolik dan pertumbuhan sel. Oleh itu, sel tisu transgenik yang berjaya ditransformasi dan mengandungi gen penanda antibiotik boleh dikenal pasti dengan penggunaan antibiotik berkepekatan optimum

3

semasa proses penyaringan dijalankan. Kaedah penyaringan ini terbukti mampu memudahkan proses pengenalpastian tumbuhan transgenik di samping menjimatkan kos dan masa untuk analisis. Salah satu kaedah yang mudah dalam menghasilkan tanaman transgenik bebas gen penanda antibiotik atau herbisid adalah dengan mengelakkan penggunaan sebarang gen penanda. Proses pengenalpastian integrasi gen yang dikehendaki akan dianalisis dengan menggunakan kaedah tindak balas berantai polimerase (PCR) terhadap semua pokok yang diregenerasi. Walaupun teknik ini berpotensi menghasilkan tanaman transgenik yang bebas gen penanda, namun ia memerlukan kos yang tinggi dan masa yang panjang untuk mengasingkan tanaman transgenik daripada beribu-ribu tanaman yang tidak transgenik. Tambahan pula, kadar kecekapan transformasi menggunakan teknik ini juga jauh lebih rendah berbanding dengan penggunaan gen penanda antibiotik. Ini membuktikan kepentingan penggunaan gen penanda dalam transformasi tumbuhan terutama dalam proses penyaringan tumbuhan transgenik dan untuk mendapatkan tanaman transgenik yang tulen. Oleh itu, satu pendekatan telah dikaji iaitu pendekatan teknologi gen bersih. Pendekatan ini menekankan kepentingan alternatif baharu gen penanda pemilihan yang lebih mesra alam serta terbukti selamat kepada kesihatan manusia dan

Gambar rajah 1. Teknik transformasi tumbuhan melalui kaedah kejuruteraan genetik. Gen penanda pemilihan memainkan peranan penting semasa proses penyaringan untuk pengenalpastian sel transgenik yang putatif

Gen dikenal pasti dan dipencilkan

Gendiklon ke

dalam plasmid vektor

Bakteriamemindahkangen ke dalam

genom tumbuhan

Prosespenyaringan sel

Sel transgenik dikenal pasti

Regenerasipokok transgenik

Sel ditembakdan DNA masuk

ke dalamgenom tumbuhan

Replikasi gen

Zarah emas disalut dengan

gen

dandimasukkan

ke dalambakteria

Penembakan zarah(biolistik)

Agrobacterium

Validasikemasukan

gen

4

persekitaran. Saintis seluruh dunia telah dan akan terus memberi idea untuk penambahbaikan sistem transformasi tanaman. Beberapa pendekatan telah diaplikasikan dalam penyelidikan kejuruteraan genetik tumbuhan di MARDI seperti penggunaan gen penanda manA yang mengekod enzim phosphomannose isomerase (pmi) dan juga teknik rekombinasi tapak spesifik. Kejuruteraan genetik tumbuhan merupakan satu projek jangka masa panjang. Pengeluaran produk bioteknologi mempunyai tiga proses iaitu penyelidikan dan pembangunan (R&D), pengeluaran produk dan pemasaran. Oleh itu, perancangan untuk tempoh tersebut hendaklah dirancang dengan diteliti iaitu bermula dari peringkat makmal sehingga industri. Produk bioteknologi moden yang hendak dibangunkan juga perlu mengikut standard yang ditetapkan dan mematuhi Akta Biokeselamatan Kebangsaan 2007. Akta Biokeselamatan Kebangsaan 2007 telah diluluskan oleh parlimen dan diwartakan pada 1 Disember 2009. Akta ini ditubuhkan bagi mengawal pengeluaran, import, eksport dan penggunaan terkawal organisma terubah suai secara genetik di Malaysia.

Keraguan terhadap penggunaan gen penanda antibiotik dan herbisidWalaupun gen penanda pemilihan merupakan komponen penting dalam proses kejuruteraan genetik tumbuhan, namun ia tidak lagi diperlukan selepas proses penyaringan selesai. Kehadiran gen penanda dalam tanaman transgenik telah menjadi isu hangat yang sering diperdebatkan. Walau bagaimanapun, setakat ini tiada kajian yang membuktikan makanan terubah suai secara genetik tidak selamat untuk dimakan. Antara kebimbangan yang timbul daripada penggunaan gen penanda pemilihan adalah seperti yang berikut:(a) Penggunaan gen penanda antibiotik mengundang isu

kebimbangan awam terhadap kesihatan manusia. Isu ini sering diperdebatkan oleh para ilmuan dan saintis sejak pengenalan kejuruteraan genetik suatu ketika dahulu. Segelintir saintis dan aktivis tanaman organik berpendapat dengan memakan tanaman atau produk transgenik, sistem ketahanan badan boleh terjejas. Ini kerana bakteria baik mahupun bakteria oportunis yang hidup dalam mikroflora usus manusia berpotensi mendapatkan gen penanda antibiotik daripada makanan yang bersumberkan tanaman transgenik, khususnya melalui pemindahan gen secara horizontal. Secara tidak langsung, ia berupaya menjadikan bakteria tersebut rintang kepada antibiotik atau lebih dikenali sebagai super bug. Namun, sehingga kini tiada

5

bukti kukuh dan saintifik yang menunjukkan produk makanan komersial yang terubah suai secara genetik tidak selamat untuk dimakan berbanding dengan produk yang dihasilkan secara konvensional.

(b) Penggunaan gen penanda herbisid pula dikhuatiri dapat memindahkan nilai kerintangan kepada rumput liar ataupun spesies tumbuhan lain melalui persenyawaan silang. Ini menghasilkan super weed yang boleh meneuralisasikan kesan racun tumbuhan lalu menimbulkan masalah kepada pengawalan rumput liar. Namun, perkara ini berkait rapat kepada jenis tumbuhan terubah suai genetik tersebut kerana persenyawaan hanya berlaku antara induk spesies yang sama. Isu ini juga telah dijadikan hujah kepada kesan negatif tumbuhan terubah suai genetik kepada alam sekitar.

(c) Wujud perdebatan antara saintis yang menyatakan gen penanda antibiotik dan herbisid berpotensi memberi beban metabolisme kepada setiap sel tumbuhan transgenik. Ini kerana penggalak (promoter) yang kuat digunakan untuk mengekspresikan gen penanda lalu ‘memaksa’ penghasilan enzim yang tidak diperlukan lagi secara berterusan dalam setiap sel sepanjang hayatnya. Dari sudut eksperimentasi pula, situasi ini berpotensi menyebabkan keputusan analisis gen yang diminati terpengaruh dengan tekanan daripada ekspresi gen penanda dan menyebabkan fenotip yang dijangka tidak kelihatan atau ‘disenyapkan’. Keadaan ini mungkin menyebabkan keputusan menjadi negatif yang akan merugikan masa dan kos penyelidikan.

Aplikasi teknologi gen bersih di MARDIKejuruteraan genetik tumbuhan merupakan salah satu bidang yang mampu menjana ekonomi negara pada masa akan datang. Akar umbi penghasilan sesuatu tanaman terubah suai secara genetik harus diteliti dan diperhalusi sebelum memulakan proses transformasi. Ini kerana penghasilannya memakan masa yang lama dan juga kos yang tinggi. Isu kebimbangan awam terhadap penggunaan gen penanda dan kepatuhan terhadap aspek biokeselamatan, khususnya akta biokeselamatan kebangsaan perlu diberi perhatian yang serius. Oleh itu, implementasi teknologi gen bersih sangat signifikan untuk kemajuan bioteknologi tumbuhan di Malaysia. Dua strategi teknologi gen bersih yang telah diaplikasikan di MARDI adalah seperti yang berikut:(a) penggunaan gen manA sebagai gen penanda

antimetabolit.(b) pemotongan gen penanda pemilihan menggunakan sistem

rekombinasi tapak spesifik.

6

Kedua-dua kaedah ini terbukti mampu meningkatkan kadar kecekapan sistem transformasi betik Eksotika dan secara tidak langsung membolehkan lebih banyak tanaman transgenik dapat dihasilkan. Peningkatan jumlah tanaman transgenik dan peningkatan penerimaan masyarakat merupakan strategi yang sangat penting dalam memajukan lagi bidang bioteknologi tumbuhan. Carta alir 1 menerangkan peringkat transformasi betik Eksotika yang dilakukan secara kejuruteraan genetik.

Gen penanda phosphomannose isomerasePendekatan pertama adalah penggunaan gen penanda alternatif yang telah diuji secara mendalam dan disahkan selamat iaitu gen penanda manA. Gen penanda ini mengekod enzim phosphomannose isomerase (pmi) dan berbeza dengan gen penanda antibiotik dan gen penanda herbisid. Gen penanda pmi bertindak dengan memanipulasi ketidakupayaan kebanyakan tanaman untuk memetabolasikan gula manosa di dalam medium sebagai satu-satunya sumber karbon. Enzim pmi yang dihasilkan oleh tanaman transgenik berfungsi menukarkan gula manosa kepada gula fruktosa iaitu gula yang boleh digunakan untuk penghasilan tenaga dan tumbesaran pokok. Keadaan ini menyebabkan sel tumbuhan normal yang tidak berjaya ditransformasikan tidak berkeupayaan menggunakan gula manosa dan membantutkan tumbesarannya. Ini kerana sel hidup

Carta alir 1. Peringkat transformasi kalus betik Eksotika. A) Embriogenik kalus yang berusia 1 bulan yang diguna sebagai tisu sasaran untuk transformasi. Kalus yang berjaya hidup dalam medium penyaringan seterusnya membentuk somatik embrio (embryogenesis) secara berperingkat B) berbentuk globul, C) berbentuk hati, D) berbentuk torpedo, E) regenerasi dan F) pokok transgenik

A B C

F E D

7

memerlukan utilasi sumber karbon untuk penghasilan tenaga dan kelangsungan hidup. Kelebihan ketara teknologi ini berbanding dengan gen penanda antibiotik dan herbisid adalah proses penyaringan dilakukan tanpa menggunakan bahan toksik yang berteraskan manipulasi sumber karbon iaitu gula manosa dan secara tidak langsung dapat menjimatkan kos penyelidikan kerana harganya jauh lebih murah. Teknik ini juga terbukti mampu meningkatkan kecekapan transformasi sehingga sepuluh kali ganda berbanding dengan kaedah penggunaan gen penanda antibiotik dalam penyelidikan transfomasi betik Eksotika. Penggunaannya juga telah dibuktikan tidak memberi kesan negatif kepada manusia dan alam persekitaran kerana kajian toksikologi dan alergi secara mendalam telah dijalankan oleh syarikat gergasi bioteknologi, Sygenta. Selain itu, gen ini juga didapati tidak menunjukkan kesan negatif semasa evolusi ekspresi gen yang diminati. Kajian yang mendalam dan aplikasi kaedah ini dalam penghasilan tanaman transgenik di MARDI dijangka mampu meningkatkan kepercayaan dan penerimaan orang awam terhadap tanaman dan produk hasilan transgenik khususnya untuk pengkomersialan pada masa hadapan.

Aplikasi sistem rekombinasi tapak spesifikRekombinasi tapak spesifik merupakan sistem unik yang berasal daripada sistem bakteria mahupun kulat yang berpotensi untuk digunakan dalam penambahbaikan sistem transformasi tumbuhan. Di MARDI, kajian transformasi betik Eksotika dengan menggunakan sistem rekombinasi tapak spesifik ini sedang giat dijalankan. Secara umumnya, proses penyaringan menggunakan antibiotik masih tetap digunakan. Walau bagaimanapun, selepas proses penyaringan selesai, sistem ini bertindak memotong keluar gen penanda antibiotik daripada genom tumbuhan transgenik. Komponen terpenting dalam sistem rekombinasi tapak spesifik ini ialah gen rekombinase yang dipacu oleh promoter yang boleh dirangsang dan dua tapak pengenalpastian sasaran oleh enzim pemotong. Gen rekombinase mengekod enzim pemotong yang mempunyai kebolehan memotong dan menyambung semula dua tapak sasaran tersebut. Sistem ini dibentuk di mana gen rekombinase dipacu oleh promoter yang boleh dirangsang dengan kaedah seperti haba, bahan kimia, kesan spesifik kepada organ tumbuhan dan lain-lain. Dengan sistem kawalan yang spesifik daripada promoter ini, enzim pemotong dapat diaruh dan diaktifkan pada masa yang sesuai. Oleh itu, dengan meletakkan gen penanda antibiotik dan gen rekombinase di antara dua tapak sasaran tersebut, pemotongan keluar gen penanda antibiotik dapat dilakukan dengan pengekodan dan pengaktifan enzim pemotong selepas

8

proses saringan siap dijalankan. Kawasan di antara dua tapak itu dikenali sebagai kawasan swahapus kerana gen rekombinase turut dipotong keluar bersama-sama gen penanda antibiotik. Dengan itu, pokok transgenik yang terhasil adalah bebas sama sekali dengan gen penanda antibiotik (Gambar 1).

Hala tuju penyelidikan kejuruteraan genetikPenyelidikan kejuruteraan genetik tumbuhan dijangka dapat memacu perkembangan bidang pertanian pada masa akan datang. Beberapa halangan daripada teknik pembiakbakaan konvensional dapat diatasi dengan kaedah bioteknologi moden. Isu keselamatan produk tanaman terubah suai secara genetik telah dikaji di seluruh dunia dan pendekatan ke arah penerimaan umum semakin diperhalusi. Isu gen penanda pemilihan yang memberi kerintangan terhadap antibiotik dan herbisid telah mencorakkan dunia sains dengan cabaran ke arah penggunaan kaedah alternatif yang lebih baik. Beberapa fokus telah digariskan untuk penyelidikan pada masa akan datang adalah seperti yang berikut:(a) Aplikasi teknologi gen bersih secara meluas(b) Kemasukan gen asing yang minimum(c) Penggunaan gen yang diminati bersumberkan spesies yang

terdekat (sisgenik)(d) Pengeditan genom

Meskipun kaedah konvensional masih merupakan sumber majoriti penghasilan tanaman dan bahan makanan utama di dunia, teknologi transgenik merupakan salah satu kaedah yang berpotensi tinggi dan versatil untuk penghasilan bahan makanan pada masa hadapan. Kepentingan teknologi ini selaras dengan pola perkembangan populasi di dunia yang menyebabkan permintaan makanan yang tinggi dan keadaan cuaca yang semakin tidak menentu.

Gambar 1. Kajian asai GUS ke atas kalus embriogenik betik yang ditransformasikan. Pengekspresan gen GUS yang merupakan gen pelapor menyebabkan kalus (A) berubah kepada warna biru (B dan C) dan ia menjadi petunjuk positif integrasi gen ke dalam genom tumbuhan transgenik

A B

C

9

PenghargaanPenulis ingin merakamkan setinggi-tinggi penghargaan kepada Kementerian Sains, Teknologi dan Inovasi (MOSTI) dan pihak MARDI atas penganugerahan geran penyelidikan Sciencefund RB1151SF10 dan dana pembangunan MARDI 21003002700001. Sekalung penghargaan juga ditujukan kepada semua kolaborator dan staf sokongan di Pusat Penyelidikan Bioteknologi khususnya Pn. Nor’aini Abdullah, Cik Siti Fathiha, Cik Roslinda dan En. Amin Asyraf, serta kakitangan MARDI Pontian khususnya En. Mohd Nizam Zubir dan En. Khairul Anuar yang telah membekalkan biji betik Eksotika untuk tujuan penyelidikan.

BibliografiAnon. (2008). The biosafety act of Malaysia: dispelling the myths. Ministry of

Natural Resources and Environment (NRE) Malaysia in collaboration with the Center of Excellence for Biodiversity Law (CEBLAW)

Chandrama, P.U., Akula, N.M., Mayank, A.G., Devanshi, C.U., Doo-Hwan, K., Se-Chul, C. dan Se, W.P. (2010). An update on the progress towards the development of marker-free transgenic plants. Botanical Studies 51: 277 – 292

Glass-O’Shea, B. (2011). The history and future of genetically modified crops: frankenfoods, superweeds, and the developing world. Journal of Food Law and Policy Vol. 7

Joersbo, M. (2001). Advances in the selection of transgenic plants using non-antibiotic marker genes. Plant Physiology 111: 269 – 272

Krens, F.A., Pelgrom, K.T.B., Schaart, J.G., Den Nijs, T.P.M. dan Rouwendal, J.A. (2003). Clean vector technology for marker-free transgenic crops. Proceedings of the international congress “In the wake of the double helix: from the green revolution to the gene revolution”, Italy, m.s. 509 – 515

Privalle, L.S., Wright, M., Reed, J., Hansen, G., Dawson, J., Dunder, E.M., Chang, Y.F., Powell, M.L. dan Meghji, M. (2000). Phosphomannose isomerase, a novel selectable plant selection system: mode of action and safety assessment. Proceedings of the 6th International symposium on the biosafety of GMOs

Weil, J.H. (2005). Are genetically modified plants useful and safe? IUBMB Life 57: 311 – 314

Yau, Y. dan Stewart, C.N. (2013). Less is more: strategies to remove marker genes from transgenic plants. BMC Biotechnology 13: 36

10

RingkasanPenggunaan gen penanda pemilihan merupakan satu kaedah yang penting untuk proses penyaringan tanaman transgenik dalam kejuruteraan genetik tumbuhan. Namun, penggunaan gen penanda pemilihan seperti gen rintang antibiotik mahupun herbisid telah mencetuskan kontroversi dan menimbulkan kebimbangan awam terhadap isu berkaitan biokeselamatan. Oleh itu, satu teknologi baharu telah dibangunkan iaitu teknologi gen bersih dan berperanan menghasilkan tanaman transgenik yang lebih selamat serta mematuhi akta biokeselamatan kebangsaan. Teknologi ini bertujuan untuk meningkatkan penerimaan orang awam terhadap produk transgenik dengan menangani kebimbangan khususnya tentang penggunaan gen penanda. Salah satu pendekatan yang telah diaplikasikan adalah penggunaan penanda alternatif yang tiada atau rendah risikonya terhadap keselamatan manusia dan alam sekitar. Sebagai contoh, penggunaan gen phosphomannose isomerase yang terbukti selamat dan telah diuji dari pelbagai aspek termasuk kadar kecekapan transformasinya. Selain itu, pendekatan yang boleh digunakan adalah pembangunan tanaman transgenik yang bebas penanda pemilihan melalui sistem rekombinasi tapak spesifik di mana pemotongan gen penanda dilakukan selepas proses penyaringan selesai. Oleh itu, aplikasi teknologi gen bersih merupakan contoh pendekatan yang penting dalam kejuruteraan genetik tumbuhan dan berupaya meningkatkan penerimaan orang awam terhadap tanaman transgenik serta produk hasilan transgenik pada masa akan datang.

SummarySelectable marker gene (SMG) is an important selection tool in plant genetic engineering. However, the usage of conventional SMGs, such as the antibiotics- and herbicide-resistance genes are controversial and have triggered public concern on biosafety issues. Hence, a novel “clean gene” technology has been developed to produce safer and biosafety compliance transgenic crops. The aim is to improve public acceptance towards transgenic products by addressing concern on the use of undesirable SMG. One of the approaches is to use selectable marker with low or no risks to human safety and the environment. The best example is the use of phosphomannose isomerase (pmi) technology which has been fully assessed for its safety and efficiency. Besides that, the development of marker-free transgenic crops is also a favourable approach. This technology exploits the properties of site-specific recombination system of bacteria and yeast to excise SMG from transgenic plant’s genome selection process. Thus, for the future prospect of plant genetic engineering, the application of ‘clean gene’ technology is essential and has the potential to increase public acceptance towards transgenic crops and products.

PengarangNazrul Hisham NazaruddinPusat Penyelidikan Bioteknologi, Ibu Pejabat MARDI, Serdang,Peti Surat 12301, 50774 Kuala LumpurE-mel: [email protected] SekeliPusat Penyelidikan Bioteknologi, Ibu Pejabat MARDI, Serdang,Peti Surat 12301, 50774 Kuala Lumpur

11


Canopytechture – struktur ringkas pelbagai guna untuk penanaman sayur-sayuran dan buah- buahan jenis menjalar di ruang terhad(Canopytechture – a simple multipurpose structure for growing climbing vegetables and fruits in a limited space)

Hamdan Mohd Noor, Farahzety Abdul Mutalib, Hanim Ahmad, Zulhazmi Sayuti dan Ab Kahar Sandrang

PengenalanPelbagai jenis sayur-sayuran dan buah-buahan jenis menjalar boleh ditanam di kawasan laman yang terhad seperti di persekitaran rumah kediaman, ruang pejabat dan taman kejiranan. Penanaman sayur-sayuran dan buah-buahan jenis menjalar memerlukan struktur penyokong tanaman atau para yang membolehkan tanaman tersebut berpaut, tumbuh vertikal dan mengeluarkan hasil. Secara konvensional, kayu pancang daripada buluh sering dijadikan sebagai sokongan dan para atau sistem trellis yang diperbuat daripada dawai bagi membolehkan tanaman sayuran menjalar jenis berbuah tumbuh berpaut. Untuk memudahkan aktiviti tersebut, satu struktur ringkas bagi memenuhi keperluan pertumbuhan sayuran-sayuran menjalar jenis berbuah yang dikenali sebagai canopytechture telah direka bentuk. Canopytechture yang penuh dengan tanaman sayur-sayuran atau buah-buahan memanjat dapat mempamerkan buah bergantungan, seterusnya memberi impak landskap yang unik dan kelihatan menarik. Di samping itu, ruang teduh di bawah canopytechture yang disusun berderetan boleh dijadikan tempat istirehat dengan menempatkan kerusi taman di bawahnya.

Ciri-ciri canopytechtureCanopytechture merupakan sistem struktur penyokong ringkas pelbagai guna untuk penanaman sayur-sayuran dan buah-buahan jenis menjalar atau memanjat yang mengeluarkan buah. Ia merupakan struktur berpara khas yang direka bentuk bagi membolehkan tanaman melilit, berpaut dan tumbuh secara vertikal. Struktur ini mempunyai para khas yang berbentuk heksagon (segi enam), bergaris pusat 150 cm dan terletak di atas tiang penyokong dengan ketinggian 180 cm. Melalui proses latihan dan lenturan, sayur-sayuran atau buah-buahan menjalar dapat tumbuh secara vertikal dan mengeluarkan hasil buah yang bergantungan di bahagian para khas. Untuk pertanian bandar, struktur penyokong ringkas pelbagai guna ini sangat praktikal diaplikasikan bersama pasuan self-watering container (SWC) dan juga pasuan biasa

12

bagi penanaman sayur-sayuran menjalar seperti petola, peria, timun dan labu serta buah-buahan seperti anggur dan melon. Penggunaannya dapat membantu penghuni bandar bercucuk tanam walaupun memiliki ruang laman yang terhad. Selain hasil tanaman, canopytechture juga dapat memberi impak estetika dan menjadi elemen terapi di ruang laman tersebut.

PenanamanSemaianAnak benih sayur-sayuran atau buah-buahan jenis menjalar disediakan dengan menyemai biji benih di dalam dulang semaian yang mengandungi berbilang sel. Medium peat moss disyorkan sebagai medium percambahan biji benih. Dulang semaian diletakkan di kawasan yang bernaung dengan keperluan cahaya matahari 50%. Semaian perlu disiram sebanyak dua kali sehari secara semburan halus atau kapilari. Biasanya, semaian akan bercambah dalam masa 3 – 4 hari dan anak benih dibiarkan membesar. Baja foliar boleh diberi secara semburan untuk menghasilkan pertumbuhan anak benih yang sihat dan berkualiti. Setelah anak benih mengeluarkan 2 – 4 helai daun sebenar, ia boleh dipindahkan ke dalam pasuan canopytechture. Proses memindahkan anak benih hendaklah dilakukan seelok-eloknya pada waktu pagi atau lewat petang bagi mengelakkan berlakunya renjatan akibat cuaca panas.

Menanam dan bekas tanamanUmumnya, anak benih yang berumur 2 minggu selepas disemai sesuai dipindahkan ke dalam bekas tanaman atau pasu. Bilangan anak benih yang sesuai ditanam bergantung kepada saiz dan jenis pasuan yang dipilih. Untuk pasuan SWC (dilengkapi dengan sistem takungan air) bersaiz 52 cm x 46 cm, sebanyak empat anak benih sesuai ditanam sepasu. Melalui pasuan ini, tanaman tidak perlu kerap disiram kerana ia memperoleh air secara tindakan kapilari. Medium penanaman yang sesuai digunakan ialah campuran tanah, peat moss, pasir dan tempurung kelapa sawit terproses pada nisbah 1:1:1:1. Sekiranya terdapat tanaman yang mati, penyulaman anak benih hendaklah dilakukan segera bagi memperoleh pertumbuhan dan hasil yang seragam.

Melatih tanamanSelepas 2 – 3 minggu anak benih ditanam dan pokok mencapai ketinggian 15 – 20 cm, sokongan dengan menggunakan tali rafia perlu diberi supaya pokok boleh tumbuh secara vertikal. Caranya adalah dengan mengikat tali rafia pada dawai bengkok berbentuk U (10 – 15 cm tinggi) yang dicucuk bersebelahan dengan pangkal setiap pokok (Gambar 1), manakala hujung tali tersebut ditarik ke bahagian para khas canopytechture (Gambar 2) setinggi 1.5 – 2.0 m dari

13

aras permukaan medium. Semasa pertumbuhan, pokok perlu dilatih untuk memanjat, melilit tali rafia dan tumbuh vertikal ke struktur bahagian para khas dengan sempurna (Gambar 3).

Jenis dan pertumbuhan tanaman menjalarSayur-sayuran dan buah-buahan jenis menjalar yang ditanam dengan menggunakan struktur canopytechture menghasilkan pertumbuhan secara vertikal yang subur sekiranya dilatih di peringkat awal lagi (Gambar 4). Selepas 3 – 4 minggu penanaman, tanaman mula mengeluarkan bunga dan berbuah (Gambar 5). Jangka masa kutipan hasil bagi tanaman bergantung kepada varieti sayuran. Sebagai contoh, petola segi, petola ular dan peria boleh dituai dalam tempoh 7 – 16 minggu selepas ditanam (Gambar 6). Jadual 1 menunjukkan tempoh pengeluaran buah, hasil tanaman dan jangka hayat tanaman yang ditanam di dalam pasuan SWC di MARDI.

Penyelenggaraan tanamanPengairanPengairan bagi penanaman sayur-sayuran menjalar yang diaplikasikan dengan menggunakan pasuan SWC tidak perlu kerap disiram. Kekerapan menambah air di dalam pasuan SWC (bersaiz 52 cm x 46 cm) bergantung kepada umur dan jenis tanaman yang ditanam. Di peringkat awal pertumbuhan, tanaman hanya memerlukan sedikit pengairan iaitu kira-kira

Gambar 4. Tanaman tumbuh secara vertikal perlu dilatih di peringkat awal pertumbuhan

Gambar 3. Tanaman perlu dilatih untuk memanjat, melilit tali rafia dan tumbuh vertikal ke struktur para khas

Gambar 1. Tali rafia diikat pada dawai bengkok berbentuk U dan dicucuk bersebelahan pangkal pokok

Gambar 2. Hujung tali rafia ditarik dan diikat ke bahagian para khas canopytechture

14

Petola segi Peria katakGambar 5. Sayur-sayuran mula berbuah selepas 4 minggu ditanam

Gambar 6. Petola segi mengeluarkan buah dan boleh dituai dalam tempoh 7 – 16 minggu selepas penanaman

Jadual 1. Tempoh pengeluaran buah, hasil dan jangka hayat tanaman terpilih yang ditanam di dalam pasuan SWC

Jenis tanaman Tempohbuah dituai(hari)*

Bilanganbuah/struktur

Beratsebiji buah(g)

Jumlahhasil/struktur(kg)**

Jangka hayat tanaman(hari)

Sayur-sayuranPetola segi 50 – 79 28 300 – 500 11.2 79Peria katak 51 – 98 24 300 – 400 8.4 98Labu manis 77 – 140 5 700 – 900 3.9 140Timun 55 – 70 18 400 – 650 9.5 70

Buah-buahanMelon(var. Hang Lipo)

76 – 85 8 600 – 1,100 6.9 85

Melon(var. Permai)

76 – 86 8 900 – 1,600 10.0 86

*Hari selepas ditanam**Berdasarkan empat pokok sepasu

15

7 hari sekali penambahan air. Biasanya, kadar penambahan air meningkat apabila pokok semakin meningkat dewasa. Contohnya, tanaman seperti timun dan petola perlu ditambah air 2 – 3 hari sekali (kira-kira 5 liter setiap penambahan) ketika tanaman sedang berbuah. Walau bagaimanapun, penggunaan struktur canopytechture bagi tanaman sayur-sayuran menjalar jenis berbuah yang ditanam di dalam bekas biasa atau di atas tanah perlu disiram 2 kali sehari iaitu pada awal pagi dan lewat petang kecuali hari hujan.

MembajaSayur-sayuran menjalar yang ditanam di dalam pasu perlu dibaja bagi menjamin pertumbuhan yang sihat dan subur. Pembajaan boleh dilakukan secara manual dengan menggunakan baja sebatian NPK 12:12:17:2 pada kadar 10 g/ pokok, diberi setiap 3 minggu sekali dengan menabur di sekeliling pangkal pokok dan digaul ke dalam tanah. Walau bagaimanapun, jika terdapat simptom kekurangan baja seperti daun kekuningan dan pertumbuhan yang tidak sihat, pembajaan tambahan menggunakan baja foliar boleh diberi secara semburan. Pembajaan yang berlebihan perlu dielak kerana boleh menyebabkan tanaman tumbuh terlalu subur atau lebih dikenali dengan istilah ‘mabuk daun’.

MencantasCantasan perlu dilakukan ke atas tunas air atau sulur yang tumbuh semasa melatih tanaman tumbuh secara vertikal menuju ke arah struktur berangka heksagon. Kebiasaannya, tunas atau sulur air yang tumbuh liar dan tidak dikehendaki perlu dicantas bagi memperoleh bentuk tanaman yang seragam dan kelihatan menarik. Selain itu, cantasan juga dapat mengelakkan berlakunya pembaziran penggunaan baja.

Kawalan penyakit dan perosakPenanaman sayur-sayuran dan buah-buahan jenis menjalar sering mengalami kerosakan yang tinggi akibat serangan penyakit dan serangga perosak. Oleh itu, kawalan penyakit dan serangga perosak yang dilakukan secara bersepadu dengan menggunakan racun dan kadar sukatan yang sesuai dapat meningkatkan lagi peratus kejayaan pengawalannya. Namun begitu, perkara utama bagi mengelakkan berlakunya serangan penyakit dan serangga perosak tanaman adalah dengan menjaga kebersihan persekitaran yang optimum. Pemerhatian yang teliti dan kerap perlu dilakukan bagi mengenal pasti simptom berlakunya serangan awal dan tindakan segera pencegahan dapat dilakukan.

16

KesimpulanPenanaman sayur-sayuran dan buah-buahan jenis menjalar menggunakan teknologi struktur canopytechture dapat memaksimumkan penggunaan ruang laman yang terhad di samping menjana hasil tambahan kepada pengguna. Tanaman menjalar jenis berbuah pada struktur canopytechture dihasilkan melalui proses penyemaian biji benih dan penanaman di dalam pasu. Di peringkat awal pertumbuhan, tanaman menjalar perlu sentiasa dilatih agar melilit pada tali rafia dan tumbuh secara vertikal menuju ke arah struktur canopytechture berbentuk heksagon. Tanaman tersebut perlu diberi pengairan dan pembajaan yang secukupnya sehingga mengeluarkan buah. Buah yang dihasilkan secara bergantungan pada struktur canopytechture dapat memberi impak estetika di ruang laman terhad di samping menjadi sumber makanan untuk kegunaan dapur.

PenghargaanPengarang mengucapkan ribuan terima kasih kepada En. Rosmizan Abdul Rani dan En. Mohad Hoszaini Rosman yang telah membantu dalam kerja-kerja penyediaan bahan tanaman.

BibliografiAb. Kahar, S., Hanim, A. dan Zulhazmi, S. (2009). Closed capillary

propagation system for stem cutting. Buletin Teknol. Tanaman 6: 9 – 15Ab Kahar, S., Zulhazmi, S. dan Hanim, A. (2009). Propagation of landscape

trees using micro cuttings. Buletin Teknol. Tanaman 6: 1 – 8Mahamud, S., Jamaludin, S., Mohamad Roff, M.N., Ab Halim, A.H.,

Mohamad, A.M. dan Suwardi, A.A. (2009). Manual teknologi fertigasi penanaman cili, rockmelon dan tomato, 94 hlm. Serdang: MARDI

Shaari, K., Zareen, S., Akhtar, M.N. dan Lajis, N. (2011). Chemical constituents of Melicope ptelefolia. Natural Product Communications 6(3): 343 – 348

Simonsen, H.T., Adsersen, A., Bremner, P., Heinrich, M., Smitt, U.W. dan Jaroszewski, J.W. (2004). Antifungal constituents of Melicope borbonica. Phytotherapy Research PTR 18(7): 542 – 545

Yu-Feng, X., Yue, L., Qing-Tao, D. dan Li-Bing, G. (2011). Study on the chemical constituents from Melicope ptelefolia. Zhongyaocai Journal of Chinese Medicinal Materials 34(3): 386 – 388

17

RingkasanPenanaman sayur-sayuran menjalar secara vertikal di dalam pasu dengan menggunakan struktur ringkas berangka heksagon yang dipanggil canopytechture membolehkan pengeluaran tanaman di ruang laman yang terhad selain mewujudkan lebih ruang untuk penanaman. Penggunaan struktur ringkas pelbagai guna ini membolehkan tanaman sayuran menjalar tumbuh dengan lebih sihat, kelihatan menarik dan buah mudah dituai. Melalui penggunaan canopytechture, penanaman sayur-sayuran menjalar dapat dipraktikkan dengan lebih mudah di samping memberi nilai estetika di kawasan laman. Canopytechture juga berpotensi dijadikan elemen terapi ketika tanaman mengeluarkan buah yang bergantungan. Oleh itu, canopytechture amat sesuai untuk dimiliki oleh warga kota yang sering berhadapan dengan masalah ruang terhad untuk aktiviti bercucuk tanam.

SummaryGrowing climbing vegetables vertically in pots using a simple structure with a hexagonal frame, called canopytechture has been developed to enable crop production in a limited space besides creating more planting space. This multipurpose structure makes plant grow healthier, looks attractive and easy to harvest. With the use of canopytechture, growing climbing vegetables can be done with much ease besides providing aesthetic value in the planting areas. The hanging fruits of canopytechture is rather therapeutic. Thus, canopytechture is very practical in urban areas with limited space for farming activity.

PengarangHamdan Mohd NoorPusat Penyelidikan Hortikultur, Ibu Pejabat MARDI, Serdang,Peti Surat 12301, 50774 Kuala LumpurE-mel: [email protected] Abdul Mutalib, Hanim Ahmad, Zulhazmi Sayutidan Ab Kahar SandrangPusat Penyelidikan Hortikultur, Ibu Pejabat MARDI, Serdang,Peti Surat 12301, 50774 Kuala Lumpur

19


Kaedah analisis tekstur produk makanan(Textural analysis method for food products)

Mohd Irwani Hafiz Sahid, Khalisanni Khalid dan Norizah Ayob

PengenalanTekstur merujuk kepada mutu makanan yang kita boleh rasa sama ada dengan jari, lelangit, lidah atau gigi. Julat ukuran tekstur dalam makanan sangat luas. Dalam sains makanan pula, tekstur makanan didefinisikan sebagai sambutan utama deria sentuhan terhadap rangsangan fizikal yang dihasilkan daripada hubungan antara beberapa bahagian badan dan makanan. Tekstur merupakan atribut penting dalam menentukan kualiti produk makanan. Jika tekstur makanan tidak seperti yang diharapkan, ia menunjukkan penurunan kualiti hasilan. Sebagai contoh, kerepek mesti mempunyai tekstur yang rangup, dodol seharusnya melekit dan sebagainya. Pengguna sering menggunakan deria mereka lazimnya deria sentuhan untuk menilai tekstur sesuatu makanan. Apabila menilai tekstur makanan, kita akan menilai mengikut tahap kekerasan, kelembutan dan kerangupan sesuatu makanan. Oleh sebab kaedah penggunaan deria manusia adalah terlalu subjektif dan berbeza daripada seorang individu dengan individu yang lain, maka pelbagai jenis peralatan untuk mengukur tekstur telah diperkenalkan. Kaedah penentuan nilai tekstur dengan menggunakan peralatan saintifik seperti alat penganalisis tekstur dikenali sebagai ‘kaedah objektif’. Kaedah ini merupakan kaedah piawai jika dibandingkan dengan kaedah subjektif yang menggunakan pendapat manusia. Pengukuran tekstur dilakukan dengan mengambil kira beberapa jenis daya seperti dalam Gambar rajah 1.

Aplikasi alat pengukur teksturTerdapat pelbagai jenis makanan yang mempunyai sifat tekstur yang berbeza. Oleh itu, pelbagai kaedah yang digunakan untuk mengukur tekstur makanan mengikut sifat teksturnya. Pengukuran tekstur secara objektif akan menggunakan pendekatan bagaimana sesuatu makanan itu dikunyah. Kunyahan makanan memerlukan daya yang boleh diterjemahkan dalam bentuk daya mampatan/tusukan, pemotongan/ricihan dan regangan. Daya tersebut boleh diukur secara instrumentasi dengan menggunakan peralatan penganalisis makanan dengan kaedah yang berbeza dan memerlukan aksesori yang berlainan. Bahagian ini akan membantu penganalisis tekstur makanan untuk menggunakan

20

kaedah yang sesuai dengan sampel makanan yang hendak diuji.

Kaedah mampatan dan tusukanKaedah ujian mampatan dan tusukan merupakan bentuk ujian tekstur yang paling lazim diaplikasi dalam produk makanan. Kaedah mampatan dan tusukan sesuai untuk makanan pepejal yang menggunakan aksesori seperti prob silinder, kon dan jarum. Uji kaji dijalankan dengan cara meletakkan sampel makanan di atas platform dengan membiarkan prob menekan sampel makanan pada tekanan dan kelajuan yang ditetapkan. Kaedah mampatan menggunakan prob yang berdiameter lebih besar daripada sampel, manakala ujian tusukan menggunakan prob yang lebih halus seperti prob kon atau jarum. Perbezaan antara ujian mampatan dan tusukan ialah ujian mampatan mengukur daya yang diperlukan untuk mengubah bentuk makanan tanpa perubahan isi padu, manakala ujian tusukan akan mengukur jumlah daya yang diperlukan untuk menebuk lubang pada sampel makanan. Prob tersebut akan menusuk sampel untuk bacaan daya. Antara kaedah mampatan yang digunakan melalui cara ini adalah seperti kaedah ‘tusukan dan penembusan’ (puncture and penetration). Kaedah mampatan penyemperitan (extrusion) pula melibatkan prob silinder yang menekan

Regangan

DayaDaya

Daya

Daya

Daya

DayaDaya Daya

Daya

Mampatan Tusukan

Potongan Ricihan

=

Gambar rajah 1. Jenis-jenis daya dalam penentuan tekstur makanan

21

sampel yang dilekatkan di dalam bekas yang mempunyai lubang di bahagian bawah untuk tujuan semperitan seperti picagari. Kaedah tusukan sesuai untuk produk yang keras, tetapi rapuh seperti biskut manakala kaedah penyemperitan sesuai untuk produk separa pejal seperti dodol. Antara kaedah mampatan lain yang sering digunakan ialah analisis profil tekstur [texture profile analysis (TPA)] (Gambar 1). Kaedah ini dapat memberi banyak data kerana menilai banyak atribut tekstur seperti nilai kekerasan, kekenyalan, keanjalan, kekunyahan dan kebolehan kekal bentuk dan melibatkan dua kali mampatan. Mampatan pertama adalah secara santai dan kemudian dimampatkan lagi kali kedua. Semasa melakukan ujian, sampel makanan akan diletakkan di antara plat rata dengan prob kemudian dimampatkan. Analisis profil tekstur adalah cara yang diterima untuk mencirikan struktur makanan yang telah digunakan untuk mengkaji sifat tekstur pelbagai makanan dan produk makanan.

Kaedah pemotongan dan ricihanUjian pemotongan atau daya ricihan boleh ditentukan dengan menggunakan aksesori seperti pisau dengan platform berslot. Semasa ujian, sampel diletakkan di atas platform berslot dan pisau dibiarkan memotong sampel makanan dengan daya dan kelajuan yang ditetapkan. Kaedah ini merupakan stimulasi bagaimana gigi kacip memotong makanan. Terdapat pelbagai jenis kaedah yang digunakan bergantung pada jenis dan rupa bentuk makanan yang ingin diuji. Setiap kaedah memerlukan pisau dan platform yang berlainan. Kaedah ini sesuai untuk mengkaji kekerasan daging, sayuran rangup seperti lobak dan makanan pepejal lembut seperti keju. Sebagai contoh, ujian daya putus boleh ditentukan dengan menggunakan pisau berpinggir dengan platform berslot. Sampel diletakkan di atas platform dan ujian daya putus dijalankan dengan membiarkan pisau memotong sampel pada tekanan dan kelajuan yang ditetapkan. Terdapat pelbagai cara ujian pemotongan dan ricihan dilakukan bergantung pada produk makanan yang hendak diuji dan pelbagai jenis pisau boleh digunakan bergantung pada sampel makanan. Antara pisau yang digunakan ialah pisau Warner-Bratzler yang mempunyai lekuk untuk memotong sosej (Gambar 2). Pisau Kamer Shear yang mempunyai lima mata pisau untuk bacaan yang menyeluruh dan pisau bebenang untuk memotong sampel lembut seperti mentega. Selain produk makanan, kaedah ini juga sering digunakan untuk menguji kekuatan pembungkusan makanan. Sebagai

Gambar 1. Ujian analisis profil tekstur dijalankan menggunakan prob silinder

22

contoh, plastik pembungkus yang lebih kuat memerlukan lebih daya regangan untuk putus atau pecah.

Kaedah reganganKaedah ujian regangan melibatkan daya tarikan terhadap sampel dari dua arah. Ujian ini sesuai untuk produk makanan seperti mi, pasta dan piza. Kaedah ini menguji keliatan dan tahap keanjalan makanan. Ujian regangan dilakukan dengan mengetip sampel pada pengetip di bahagian atas dan bahagian bawah sampel dan alat pengukur tekstur akan menarik sampel sehingga merenggang dan adakalanya putus (Gambar 3).

KesimpulanAnalisis tekstur makanan boleh dilakukan secara objektif dengan menggunakan peralatan saintifik yang dikenali sebagai alat penganalisis makanan. Terdapat pelbagai kaedah analisis makanan yang boleh dilakukan bergatung kepada sifat dan jenis tekstur makanan. Sukatan tekstur makanan boleh diukur melalui daya mampatan/tusukan, pemotongan/ricihan dan regangan.

BibliografiBourne, M.C. (2002). Food texture and viscocity: concept and measurement, Edisi

ke-2. U.S.A.: Academic PressMatz, S.A. (1962). Food texture. Westport, Connecticut: The AVI Publishing

Company INCSzczesniak, A.S. (1990). Texture is it still an overlooked food attribute?

Journal of Food Technology 9: 86 – 92

Gambar 3. Ujian regangan dijalankan pada sampel pasta

Gambar 2. Ujian pemotongan dijalankan menggunakan pisau Warner-Bratzler

23

RingkasanTekstur merupakan aspek penting dalam penilaian mutu produk makanan. Setiap jenis makanan mempunyai sifat tekstur yang tersendiri. Pengguna mengharapkan makanan yang dibeli mempunyai tekstur seperti yang diharapkan. Oleh itu, ukuran tekstur harus dilakukan untuk menilai tahap kualiti sesuatu produk makanan. Melalui teknologi moden, penilaian tekstur boleh dilakukan dengan penggunaan alatan penganalisis tekstur. Walau bagaimanapun, pengukuran tekstur harus dilakukan dengan kaedah yang betul yang telah dibangunkan untuk mengukur tekstur produk makanan. Artikel ini akan membantu penilai tekstur untuk menentukan kaedah yang sesuai dengan produk makanan yang dihasilkan.

SummaryTexture is an important aspect in the evaluation of the quality of food products. Each type of food has its own texture properties. Consumers expect food purchased has a texture that meet their expectation. Thus, the measurement of the texture should be conducted to assess the quality of food product. With modern technology, texture evaluation can be carried out with the use of a texture analyser. However, the texture measurements should be done with the right methods. Various methods have been developed to measure the texture of food products. This article will help food texture evaluators to determine the appropriate method for the food products.

PengarangMohd Irwani Hafiz SahidPusat Promosi dan Pembangunan Teknologi, Ibu Pejabat MARDI, Serdang,Peti Surat 12301, 50774 Kuala Lumpur, MalaysiaE-mel: [email protected]

Khalisanni KhalidPusat Perkhidmatan Teknikal, Ibu Pejabat MARDI, Serdang,Peti Surat 12301, 50774 Kuala Lumpur, MalaysiaNorizah AyobPusat Penyelidikan Teknologi Makanan, Ibu Pejabat MARDI, Serdang,Peti Surat 12301, 50774 Kuala Lumpur, Malaysia

25


Teknologi fermentasi pepejal: aplikasi dalam menambah nilai bahan buangan sampingan industri pemprosesan kelapa(Solid-state fermentation: application in value-adding the by-product of coconut processing industry)

Anisah Jamaluddin, Nur Yuhasliza Abd. Rashid, Dang Lelamurni Abd. Razak, Shaiful Adzni Sharifuddin,Ainaa Abd. Kahar dan Kamariah Long

PengenalanIsu lambakan bahan buangan hasil sampingan pertanian telah lama mendapat perhatian masyarakat global kerana masalah dalam aspek pengurusan dan pelupusan serta kesannya terhadap alam sekitar. Masalah pengurusan bahan buangan ini menjadi semakin serius apabila kos bagi tujuan pelupusan adalah tinggi dan semakin meningkat saban tahun. Dianggarkan 998 juta tan bahan buangan sampingan pertanian dihasilkan di peringkat global dan di Malaysia sahaja, kira-kira 1.2 juta tan bahan buangan pertanian dihasilkan setiap tahun. Daripada bilangan ini, hanya kira-kira 15% digunakan bagi tujuan makanan ternakan dan selebihnya dibuang ke persekitaran yang menimbulkan isu pencemaran alam sekitar. Isu ini telah menarik perhatian penyelidik seantero dunia dan seterusnya menyuntik idea untuk menukar bahan buangan ini kepada produk baharu yang lebih bermanfaat dan bernilai tambah. Antara usaha yang dilakukan adalah dengan mengaplikasikan teknologi fermentasi pepejal menggunakan pelbagai jenis mikroorganisma bagi menukar bahan buangan sampingan pertanian ini kepada produk yang lebih bermanfaat dan bernilai tinggi.

Teknologi fermentasi pepejalTeknologi fermentasi pepejal merupakan proses yang telah diaplikasi sejak ribuan tahun dahulu dan penggunaannya luas dalam penghasilan makanan difermentasi di seluruh dunia. Teknologi fermentasi pepejal didefinisi sebagai proses fermentasi yang melibatkan pertumbuhan mikroorganisma terhadap bahan pepejal dengan lembapan atau kandungan air yang sangat terhad. Pelbagai mikroorganisma seperti bakteria, yis dan kulat telah digunakan dalam sistem ini untuk pelbagai tujuan seperti penghasilan enzim, metabolit sekunder, biopestisid, biosurfaktan, agen biokawalan dan sebagainya. Namun begitu, kulat merupakan kumpulan mikroorganisma paling berpotensi berdasarkan faktor fisiologi, enzimologi dan kandungan biokimia. Pertumbuhan kulat yang melibatkan hifa yang menjalar, keupayaan untuk bermandiri dalam keadaan air yang terhad

26

(Aw = water activity) dan ketahanan terhadap tekanan osmotik yang tinggi menjadikan ia sebagai mikroorganisma yang efisien dan berdaya saing dalam dunia mikroflora terutamanya dalam proses biopemprosesan. Mod pertumbuhannya menggunakan hifa yang bersifat menjalar memberi kelebihan kepada kulat berbanding dengan mikroorganisma unisel lain dari aspek pengkolonian substrat dan penggunaan nutrien yang terkandung dalam substrat. Kaedah pertumbuhan ini memberi keupayaan kepada kulat untuk menembusi substrat dan kepelbagaian enzim hidrolitik yang dihasilkan oleh mikroorganisma ini membolehkan nutrien yang terkandung dalam substrat digunakan semaksimum mungkin. Pelbagai kajian telah membuktikan keupayaan dan kejayaan pengaplikasian teknologi fermentasi pepejal menggunakan pelbagai jenis mikroorganisma. Antara yang popular di negara kita adalah penghasilan makanan tradisional tempe yang melibatkan penggunaan kulat Rhizopus oligosporus terhadap substrat kacang soya. Selain itu, aplikasi teknologi ini dalam industri makanan dibuktikan dengan penghasilan pelbagai enzim, asid organik dan gam xantan. Fermentasi pepejal juga berguna dalam menambah nilai dan pengubahsuaian komposisi sesuatu substrat dan terbukti mampu meningkatkan kualiti nutrisi dan menurunkan sebatian antinutrisi yang terkandung dalam substrat kacang soya. Antara kajian yang melibatkan proses fermentasi pepejal menggunakan pelbagai jenis mikroorganisma bagi menghasilkan produk yang bernilai tinggi diringkaskan seperti dalam Jadual 1.

Jadual 1. Antara mikroorganisma yang digunakan dalam teknologi fermentasi pepejal

Mikroflora Tujuan/hasil teknologi fermentasi pepejal

KulatRhizopus oligosporus Makanan (tempe), enzim amylase dan lipaseAspergillus oryzae Koji, makanan, asid sitrikAspergillus niger Protein, amylase, asid sitrikPenicilium notatum, roquefortii Penisilin, kejuTrichoderma sp. Bioinsektisid, kawalan biologiRhizopus oryzae PhytaseFusarium sp. Pengkomposan, GiberelinsYisSaccharomyces cerevisiae Makanan, etanolSchwanniomyces castelli Etanol, enzim amylaseBakteriaBacillus sp. Natto, enzim amylaseLactobacillus sp., Clostridium sp. Makanan

27

Penghasilan bioingredien dengan nilai kosmeseutikal hasil daripada tambah nilai testa kelapa menerusi teknologi fermentasi pepejalMutakhir ini, kajian berkaitan penghasilan bioingredien bersifat organik semakin mendapat perhatian di kalangan penyelidik lantaran kecenderungan masyarakat yang mengutamakan produk kesihatan dan kecantikan yang bersifat semula jadi. Kecenderungan ini berpunca daripada penggunaan bahan sintetik dalam produk makanan, kesihatan dan kecantikan yang mampu menjurus kepada pelbagai masalah kesihatan. Oleh itu, kajian berkaitan pencarian bioingredien bersifat semula jadi semakin giat dijalankan bagi menggantikan bahan sintetik sedia ada yang digunakan dalam industri. Usaha untuk menambah nilai dan fungsi bahan buangan sampingan industri kelapa (Cocos nucifera) telah dijalankan di MARDI. Bahan buangan yang ditambah nilai ialah testa kelapa yang merupakan bahan buangan daripada industri pemprosesan santan dan kelapa parut yang merujuk kepada lapisan berwarna coklat di bahagian luar di antara bahagian tempurung dan isi putih kelapa (Gambar 1). Meskipun penggunaan testa kelapa sangat terhad terutamanya sebagai bahan makanan ternakan, analisis proksimat terhadap bahan buangan ini menunjukkan ia mengandungi pelbagai nutrien yang bermanfaat (Jadual 2). Oleh itu, ia menjadi titik tolak kepada penyelidikan di MARDI untuk mengeksploitasi fungsinya sebagai substrat dalam proses fermentasi pepejal bagi meningkatkan fungsi dan nilai testa kelapa dalam aspek kosmeseutikal. Dalam kajian ini, testa kelapa telah digunakan sebagai substrat atau bahan sokongan untuk pertumbuhan pelbagai jenis mikroorganisma terpilih. Hasil saringan menggunakan pelbagai jenis mikroorganisma daripada kumpulan bakteria, yis dan kulat menunjukkan kulat merupakan mikroorganisma terbaik untuk digunakan dalam kajian ini. Antara mikroorganisma yang digunakan adalah daripada spesies Rhizopus, Aspergillus dan Monascus yang terdiri daripada Rhizopus oryzae, Rhizopus oligosporus, Aspergillus oryzae, Aspergillus niger dan Monascus purpureus. Ekstrak air testa kelapa difermentasi ini seterusnya digunakan dalam pelbagai analisis bioasai yang berkaitan dengan fungsi kosmeseutikal seperti kandungan sebatian fenolik, aktiviti antioksida, aktiviti

Gambar 1. Testa kelapa yang merupakan bahan buangan sampingan industri kelapa

Jadual 2. Kandungan proksimat testa kelapa

Komposisi Peratus (%)Lembapan 2 – 4Protein 6 – 7Serat kasar 24 – 26Lemak 50 – 53Abu (ash) 2 – 3Karbohidrat 9 – 11

28

perencatan enzim tyrosinase dan elastase. Hasil analisis bioasai ekstrak testa kelapa difermentasi dibandingkan dengan ekstrak yang tidak difermentasi yang berperanan sebagai kawalan. Proses fermentasi pepejal yang telah dijalankan menunjukkan ia mampu meningkatkan nilai dan fungsi testa kelapa di mana semua bioaktiviti yang diuji mempamerkan peningkatan aktiviti yang lebih tinggi berbanding dengan testa kelapa yang tidak difermentasi. Agen antioksida semula jadi yang terkandung dalam tumbuhan semakin menjadi perhatian di kalangan pengguna dan komuniti kerana kajian epidemiologi menunjukkan pengambilan antioksida semula jadi yang kerap mampu mengurangkan risiko penyakit kardiovaskular dan kanser. Sebatian fenolik merupakan metabolit aktif yang sering dikaitkan dengan fungsi antioksida. Analisis kandungan fenolik terhadap ekstrak testa kelapa difermentasi menunjukkan peningkatan antara 6 – 8 kali ganda berbanding dengan ekstrak testa kelapa yang tidak difermentasi. Peningkatan kandungan fenolik ini dikaitkan dengan tindak balas enzim oleh kulat yang menjadi pemangkin dalam pembentukan sebatian fenolik ringkas. Analisis untuk mengukur kandungan aktiviti antioksida dalam ekstrak kajian turut dijalankan dengan menggunakan dua jenis kaedah yang sering digunakan dalam kajian berkaitan iaitu asai 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH) dan ferric reducing antioxidant power (FRAP). Hasil analisis memberi keputusan yang seiring dengan analisis kandungan fenolik di mana teknologi fermentasi pepejal berupaya meningkatkan aktiviti antioksida dalam testa kelapa sehingga tiga kali ganda berbanding dengan kawalan. Hasil analisis yang seiring ini menunjukkan kemungkinan peningkatan aktiviti antioksida dalam testa kelapa difermentasi ini berkait rapat dengan peningkatan kandungan sebatian fenolik yang terkandung di dalamnya. Pelbagai analisis lain turut menunjukkan proses fermentasi mampu memberi kesan positif terhadap aktiviti biologi lain yang turut berkait rapat dengan aspek kosmeseutikal. Antaranya adalah perencatan aktiviti enzim tyrosinase telah dijalankan bagi melihat potensi ekstrak kajian ini sebagai agen pemutihan kulit. Pendedahan kepada sinaran radiasi ultraviolet boleh menyebabkan pembentukan melanin yang berlebihan berikutan proliferasi sel melanosit yang pantas. Penghasilan melanin secara abnormal iaitu secara berlebihan akan menjurus kepada masalah pigmentasi kulit. Enzim tyrosinase ialah enzim yang terlibat dalam pembentukan melanin dan perencatan aktiviti enzim ini menjadi kaedah dalam pencarian bahan aktif yang mampu bertindak sebagai agen antipigmentasi dan pemutihan kulit. Dalam kajian ini, aktiviti perencatan enzim tyrosinase oleh ekstrak testa kelapa difermentasi telah

29

menunjukkan peningkatan sehingga 17 kali ganda berbanding dengan kawalan. Selain itu , aktiviti perencatan enzim elastase turut dilakukan bagi melihat potensi ekstrak kajian sebagai agen antipenuaan. Elastase ialah enzim yang bertanggungjawab dalam mendegradasi komponen elastin di dalam kulit yang menjurus kepada masalah penuaan kulit. Sehubungan itu, perencatan aktiviti enzim elastase menjadi ukuran kepada potensi ekstrak kajian sebagai agen antipenuaan. Aktiviti antipenuaan didapati positif dalam beberapa ekstrak testa kelapa difermentasi seperti ekstrak yang difermentasi menggunakan fungus Rhizopus oryzae. Analisis kromatografi turut dijalankan menggunakan high performance liquid chromatography (HPLC) dan menunjukkan kehadiran sebatian asid kojik dalam ekstrak testa kelapa difermentasi. Asid kojik merupakan bahan aktif yang sering diguna pakai dalam penghasilan produk pemutihan kulit. Kajian menunjukkan komponen asid kojik tidak dapat dikesan dalam ekstrak kawalan, namun ia didapati dalam ekstrak

2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 12.00 14.00 16.00 18.00 24.00 30.0020.00 26.0022.00 28.00

0.0800.070

0.060

0.050

0.030

0.040

0.0200.010

0.000

AU

Minit

tartar

ik - 4

.037

asko

rbik

- 5.28

7lak

tik - 5

.964

aseti

k - 6.

424 Sebelum fermentasi

4.996 7.3

73

10.32

4

7.672

sukin

ik - 8

.685

2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 12.00 14.00 16.00 18.00 24.00 30.0020.00 26.0022.00 28.00

AU

Minit

Selepas fermentasi1.00

0.80

0.60

0.40

0.20

0.00

tartar

ik - 4

.022

4.634

asko

rbik

- 5.09

0lak

tik - 6

.067

aseti

k - 6.

425

7.421

sitrik

- 6.96

37.6

737.8

80su

kinik

- 8.69

910

.353

kojik

- 11.6

50

Rajah 1. Kromatogram analisis HPLC yang menunjukkan kehadiran asid kojik dalam sampel kajian selepas proses fermentasi

30

yang telah difermentasi (Rajah 1). Kehadiran bahan aktif ini kemungkinan menyumbang kepada aktiviti antityrosinase yang terdapat dalam ekstrak kajian. Selain itu, kandungan asid fenolik yang merupakan salah satu komponen dalam kumpulan sebatian fenolik turut dianalisis dan hasil kajian menunjukkan kehadiran beberapa jenis asid fenolik dalam ekstrak kajian seperti asid galik dan asid protocatechuic. Asid galik merupakan salah satu sebatian dalam tumbuhan yang memiliki aktiviti antipenuaan.

KesimpulanBerdasarkan kajian ini, jelas menunjukkan teknologi fermentasi pepejal yang dijalankan berupaya untuk meningkatkan aktiviti biologi dan komponen bioaktif dalam testa kelapa. Oleh itu, teknologi fermentasi pepejal mampu menjadi kaedah yang efektif menukar bahan buangan sampingan industri atau makanan kepada produk yang lebih bernilai tambah.

PenghargaanProjek penyelidikan adalah bawah pembiayaan geran Projek Pembangunan Rancangan Malaysia ke-10 bawah seliaan Kementerian Pertanian dan Industri Asas Tani. Penghargaan kepada kumpulan penyelidik yang terbabit secara langsung dan tidak langsung dalam kajian ini.

BibliografiAppaiah, P., Sunil, L., Prasanth Kumar, P.K., Gopala Krishna, A.G. (2014).

Composition of coconut testa, coconut kernel dan its oil. J. Am. Oil. Chem. Soc. 91: 917 – 924

Bashir, S.M., Ahmad, I. dan Abduhamid, U. (2011). Microbiological features of solid state fermentation and its application – An overview. Research in Biotechnology 2(6): 21 – 26

Bhargav, S., Panda, B.P., Ali, M. dan Javed, S. (2008). Solid-state Fermentation: An Overview. Chem. Biochem. Eng. 22(1): 49 – 70

Couto, S.R. dan Sanroman, M.A. (2006). Application of solid-state fermentation to food industry, A review. J. Food Eng. 76: 291 – 302

Mukherjee, P.K., Maity, N., Nema, N.K. dan Sarkar, B.K. (2011). Bioactive compounds from natural resources against skin aging. Phytomedicine 19: 64 – 73

Pandey, A., Soccol, C.R. dan Mitchell, D. (2000). New developments in solid state fermentation: Bioprocesses and products. Process Biochem. 35: 1153 – 1169

Raimbault, M. (1998). General and microbiological aspects of solid substrate fermentation. Electron. J. Biotechnol. 1(3):1 – 15

Renaud, S.C., Gueguen, R., Schenker, J. dan d’Houtaud, A. (1998). Alcohol and mortality in middle-aged men from eastern France. Epidemiology 9: 184 – 188

Temple, N.J. (2000). Antioxidants and disease: more questions than answers. Nutrition Research 20: 449 – 459

Thomas, L., Larroche, C. dan Pandey, A. (2013). Currents development in solid-state fermentation. Biochemical Engineering Journal 81: 146 – 161

31

RingkasanKebelakangan ini, limpahan bahan buangan hasil pertanian semakin mendapat perhatian global bagi penggunaan dalam penghasilan produk bernilai tambah. Kaedah bioteknologi khasnya proses fermentasi sering diaplikasi sebagai salah satu cara untuk menukarkan bahan buangan pertanian kepada produk yang lebih bermanfaat. Testa kelapa merupakan antara bahan buangan pertanian daripada industri pemprosesan kelapa yang kurang diberi perhatian untuk dimanipulasi bagi penghasilan produk yang lebih bernilai. Dalam kajian ini, testa kelapa telah difermentasi menerusi teknologi fermentasi pepejal dengan pelbagai jenis kulat daripada spesies Rhizopus, Aspergillus dan Monascus dengan menggunakan kultur tunggal dan kombinasi bagi tujuan meningkatkan aktiviti biologi yang terkandung di dalamnya. Hasil penyelidikan menunjukkan proses fermentasi pepejal berupaya meningkatkan fungsi berkaitan penjagaan kulit dan kandungan metabolit dalam testa kelapa seperti kandungan sebatian fenolik, aktiviti antioksida, aktiviti perencatan enzim tyrosinase dan elastase yang merupakan indikasi kepada aktiviti antipigmentasi/agen pemutih kulit dan antipenuaan. Analisis kromatografi juga mempamerkan kehadiran beberapa komponen penting seperti asid kojik dan asid galik yang sering kali dikaitkan peranannya dalam fungsi kosmeseutikal. Berdasarkan penemuan ini, ekstrak testa kelapa difermentasi berpotensi digunakan sebagai bahan alternatif dalam produk penjagaan kulit yang bersifat semula jadi dan organik bagi menggantikan komponen sintetik memandangkan permintaan terhadap produk semula jadi semakin meningkat di kalangan pengguna.

SummaryRecently, increased attention has been given to the agriculture by-products as they are abundantly available for the production of value-added products. The advent of biotechnology, specifically, the fermentation process, has been used as a tool for effective conversion of these by-products into useful products. Coconut testa is among the agriculture by-products obtained from the coconut processing industry that is seldom highlighted and used for the production of value-added products. In this study, this substrate was fermented with various types of fungi from Rhizopus, Aspergillus and Monascus species through single and mixed culture by solid-state fermentation in order to improve their bioactivities. The results demonstrated enhancement of skin care related functionalities and metabolite content such as total phenolic, antioxidant, anti tyrosinase and anti elastase, which indicate the potential of these fermented extracts as anti pigmentation/whitening and anti ageing agent. Chromatography analysis also showed an increment in certain compounds such as kojic acid and gallic acid that are usually associated with cosmeceutical purposes. Therefore, these fermented extracts has the potential to be used as substitute ingredients for the synthetic components in natural and organic skin care products since there is an increasing demand for natural products among consumers.

PengarangAnisah JamaluddinPusat Penyelidikan Bioteknologi, Ibu Pejabat MARDI, Serdang,Peti Surat 12301, 50774 Kuala LumpurE-mel: [email protected]

33


Penggunaan bertih beras traditional Sarawak dalam penghasilan bar granola(The use of Sarawak traditional puffed rice in the production of granola bar)

Nicholas Daniel, Chua Hun Pin, Majelan Serudin, Teresa Anie Meng, Hazijah Mohd Hossen, Lorne Kadut dan Zakaria Abdul Rahman

PengenalanPembangunan produk berasaskan beras semakin mendapat permintaan daripada pengguna selain turut mempelbagaikan produk berasaskan hasil pertanian tempatan. Pengeluaran produk beras di negara-negara Asia adalah penting kerana 40% daripada sumber tenaga harian individu berasal daripada beras yang merupakan karbohidrat kompleks dan bebas kandungan lemak. Makanan berasaskan beras telah dibangunkan di kebanyakan negara dan telah digunakan dalam makanan bayi, roti, kek, bijirin sarapan dan lain-lain. Gaya hidup moden pada masa kini yang lebih banyak berada di luar rumah sudah pasti memerlukan makanan yang mudah, segera dan berkhasiat. Bagi keperluan ini, bar tenaga atau bar granola ialah makanan ringan yang selalu menjadi pilihan pengguna. Kebanyakan bar tenaga yang ada di pasaran dijual pada harga premium dan kebanyakannya ialah produk import. Selain tujuan membekalkan tenaga, bar tenaga atau bar granola diperlukan untuk menambah diet dalam badan. Oleh itu, kandungan nutrien dalam produk ini perlu ditingkatkan walaupun ia dikategorikan sebagai makanan segera. Penggunaan bertih beras tradisional Sarawak dalam pemprosesan bar granola merupakan proses yang mudah dan hampir menyerupai pemprosesan bar tenaga dan bar granola lain yang berada di pasaran. Varieti beras yang berbeza akan menghasilkan ciri bar granola yang berbeza, khususnya dari segi rasa dan tekstur. Oleh itu, pemilihan varieti perlu dibuat dengan betul berdasarkan jenis dan ciri bar granola yang dikehendaki.

Kebaikan bar granola berasBar granola secara umumnya masih dikategorikan sebagai makanan ringan dan sebahagian pengguna masih menganggapnya sebagai makanan yang kurang berkhasiat. Bagi produk bar yang telah berada di pasaran, bar granola biasanya mengandungi lebih banyak gentian (3.9%) manakala bar coklat hanya mengandungi sedikit gentian biasanya antara 0.3 – 1.0%. Bar granola juga kebiasaannya rendah kandungan kalori berbanding dengan bar coklat.

34

Penggunaan gandum, bijirin lain selain gandum, buah-buahan kering dan kekacang biasanya akan dijadikan sumber untuk meningkatkan kandungan nutrien dalam bar granola. Beras pula adalah sumber makanan utama, berkhasiat serta kos yang berpatutan dan sesuai digunakan untuk pengeluaran produk makanan seperti bar granola. Beras ialah karbohidrat kompleks dan bebas daripada lemak, kolesterol dan garam. Ia juga bukan jenis makanan yang menyumbang kepada alahan dan baik untuk pengguna yang mempunyai masalah alahan seperti penyakit celiac sprue. Penyakit ini biasanya akan menjejaskan usus kecil dan seterusnya menghalang penyerapan beberapa nutrien penting termasuk besi, asid folik, kalsium dan vitamin larut lemak. Pemilihan bahan mentah yang berkhasiat perlu diselarikan dengan kos agar harga jualan produk tidak membebankan pengguna. Bagi memenuhi keperluan ini, beras tradisional Sarawak merupakan pilihan yang berpotensi untuk digunakan dalam pengeluaran bar granola kerana ia ditanam secara meluas untuk bekalan yang berterusan dan merupakan kos bahan mentah yang rendah. Selain itu, sumber beras untuk menghasilkan bar granola ini mudah didapati sama ada dibeli di pasaran atau secara terus daripada pembekal beras atau petani yang mengusahakan penanaman padi secara komersial. Bahan lain juga mudah diperoleh dan bar granola ini boleh diusahakan secara kotej atau kecil-kecilan dan tidak memerlukan peralatan pemprosesan yang mahal dan terlalu canggih. Secara umumnya, kos penghasilan bar granola daripada bertih beras adalah lebih rendah berbanding dengan produk bar tenaga dan bar coklat yang ada di pasaran.

Penghasilan bertih beras tradisional SarawakSampel padi Sarawak varieti Bubuk, Mamut dan Bali dikeringkan di bawah cahaya matahari sehingga lembapan ±12%. Padi yang digunakan adalah dari sawah padi di Batang Lupar Sarawak iaitu kawasan yang terlibat dalam projek National Key Economic Area (NKEA) Negara bawah Entry Point Projek (EPP-11). Tiga varieti padi ini dipilih bagi memenuhi salah satu tujuan projek berkenaan iaitu untuk mempelbagaikan penggunaan jenis beras tempatan dalam pemprosesan produk nilai tambah makanan. Padi yang telah dikeringkan kemudian dipanaskan di dalam kuali tanpa menggunakan minyak masak. Proses menghasilkan bertih beras dimulakan dengan memanaskan kuali selama 2 – 3 minit. Padi kemudian diletakkan ke dalam kuali panas dan digaul perlahan sehingga setiap butiran padi mula mengembang dan kemudian terbuka membentuk bertih beras. Bertih beras kemudian dibiarkan sejuk sebelum sekam padi diasingkan daripada bertih dengan menggunakan ayak atau secara manual dengan tangan. Bertih beras harus disimpan di dalam bekas kedap udara sebelum digunakan

35

untuk memproses bar granola bagi mengelakkan bertih menjadi lembik dan lemau akibat terdedah terlalu lama kepada udara.

Formulasi bar granola berasTiga bar granola beras telah dihasilkan dengan menggunakan formulasi yang sama berdasarkan formulasi bar granola buah-buahan oleh penyelidik sebelum ini, tetapi dengan beberapa pengubahsuaian. Beberapa ujian awal telah dijalankan untuk mendapatkan formulasi yang stabil. Setiap bar granola yang dihasilkan telah dibuat dengan menggunakan bertih beras daripada varieti beras Bubuk, Mamut dan Bali. Sirap maltosa, sirap glukosa, oat, susu pekat manis, kismis, madu, susu tepung, minyak masak sayuran dan perisa vanila dibeli dari pasar raya tempatan. Formulasi tiga bar granola daripada bertih beras ditunjukkan seperti dalam Jadual 1.

Kaedah pemprosesan bar granola berasBertih beras digaul bersama dengan oat di atas dulang dan diratakan. Campuran kemudian dibakar di dalam ketuhar pada suhu 180 °C selama 30 minit. Setelah selesai, campuran bertih beras dan oat dibiarkan sejuk sehingga suhu 80 – 90 °C. Kismis pula dipotong menjadi bahagian kecil dan kemudian dibasuh serta dituskan. Langkah seterusnya adalah menyediakan sirap sebagai agen pengikat dan pelekat untuk bar granola. Bagi menghasilkan bahan pelekat ini, sirap maltosa, sirap glukosa dan minyak sayuran dicampur bersama di dalam kuali dan dipanaskan perlahan-lahan pada suhu 70 – 80 °C sambil digaul. Setelah campuran bercampur sebati, madu dan serbuk susu skim ditambah ke dalam campuran dan terus digaul untuk membentuk sirap yang perlu dipanaskan sehingga suhu 104 °C.

Jadual 1. Formulasi bar granola daripada bertih beras Bubuk, Mamut dan Bali

Bahan Bar granola beras Bubuk (GB-Bubuk)(%)

Bar granola beras Mamut (GB-Mamut)(%)

Bar granolaberas Bali (GB-Bali)(%)

Bertih beras 18.5 18.5 18.5Sirap maltosa 12 12 12Sirap glukosa 9 9 9Oat 10 10 10Susu sejat manis 17 17 17Kismis 15 15 15Madu 2 2 2Serbuk susu 6 6 6Minyak sayuran 10 10 10Perisa vanila 0.5 0.5 0.5Bar coklat untuk salutan Pilihan Pilihan Pilihan

36

Gambar 1. Bar granola bertih beras Gambar 2. Bar granola bertih beras bersalut coklat

Campuran bertih beras dan oat yang telah dipanggang dan dibiarkan sejuk pada awal proses kemudian dicampur dengan kismis. Sirap pelekat kemudian dituang ke dalam campuran bertih beras, oat dan kismis dan digaul sehingga sebati. Kemudian, susu pekat manis dan perisa vanila ditambah ke dalam campuran untuk membentuk satu adunan yang sebati. Satu lapisan nipis mentega disapu di permukaan dalam dulang pembakar dan kertas minyak diletakkan di bahagian bawah sebelum adunan bar granola dimasukkan bagi memudahkan bar granola dikeluarkan daripada dulang apabila masak. Dulang yang digunakan mestilah pada saiz yang bersesuaian yang boleh menampung dan membentuk ketebalan bar granola sehingga 1 cm. Adunan kemudian diletakkan ke dalam dulang pembakar, dirata dan ditekan dengan perlahan-lahan sehingga membentuk permukaan adunan yang rata dan padat. Adunan kemudian dibakar pada suhu 180 °C selama 20 minit sehingga membentuk bar granola yang padat, berbentuk pepejal dan tekstur yang sedikit lembut. Bar granola kemudian dipotong menjadi bentuk bar (Gambar 1) dan boleh juga disalut dengan coklat cair dan dibiarkan sejuk untuk proses pembekuan coklat (Gambar 2). Carta alir 1 menunjukkan pemprosesan bar granola daripada beras tradisional Sarawak.

Penerimaan nilai rasaTahap penerimaan yang baik telah diperoleh daripada panel penilai untuk bar granola daripada bertih beras yang dihasilkan. Melalui ujian nilai rasa yang melibatkan skor 1 – 7 (1 = kurang suka, 7 = sangat suka), skor keseluruhan menunjukkan bar granola yang dihasilkan menggunakan bertih beras varieti Bubuk menerima skor yang tinggi untuk semua ciri nilai rasa berbanding dengan bar granola yang dihasilkan dengan bertih beras varieti Mamut dan Bali. Penilaian panel nilai rasa untuk tiga granola bar ditunjukkan seperti dalam Jadual 2.

37

Jumlah skor melebihi 5 menunjukkan bar granola khususnya yang dihasilkan dengan menggunakan bertih beras varieti Bubuk boleh diterima oleh panel penilai. Skor bagi bar granola yang dihasilkan dengan menggunakan bertih beras varieti Mamut dan Bali masing masing ialah 4.95 dan 4.90 untuk ciri kelembutan, di mana ia menunjukkan tekstur yang kurang lembut berbanding dengan bar granola daripada bertih beras varieti Bubuk. Formulasi bar granola ini boleh ditambah baik oleh pengusaha dengan menambah perisa atau bahan makanan lain bergantung kepada kehendak pasaran dan kreativiti pengusaha.

Penyediaan sirap (Masukkan sirap maltosa, sirap glukosa dan lemak sayuran ke dalam kuali dan panaskan perlahan-lahan sambil dikacau). Susun bertih beras dan oat/nestum Masukkan madu dan serbuk di dalam dulang susu skim pada adunan (1 cm tinggi) sambil dikacau Kismis kering Panggang (roast) di dalam (dipotong kecil dan dicuci) Masak sehingga 104 °C ketuhar (180 °C/30 minit)

Tus Percampuran 80 – 90 °C pada Sejukkan sehingga besen berasingan 80 – 90 °C

Tambah susu sejat dan perisa

Tuang ke dalam dulang yang dilapis dengan kertas minyak yang disapu nipis dengan mentega dan tekan

Bakar pada suhu 180 °C/20 minit

Penyejukan dan pemotongan

Dicelup ke dalam coklat cair dan dibiarkan beku/keras

Bar granola bertih beras bersalut coklat

Carta alir 1. Kaedah pemprosesan bar granola bertih beras

Jadual 2. Penerimaan panel penilai terhadap ciri-ciri nilai rasa bar granola bertih beras

Ciri nilai rasa Bar granola beras Bubuk(GB-Bubuk)

Bar granola beras Mamut(GB-Mamut)

Bar granola beras Bali(GB-Bali)

Aroma 6.10 5.50 5.70Warna inti (isi) 5.80 5.75 5.60Kelikatan 5.45 5.20 5.00Kelembutan 5.25 4.95 4.90Rasa 5.85 5.50 5.85

38

Nilai pemakanan dan proksimatNilai pemakanan dan proksimat bar granola yang dibangunkan daripada bertih beras Sarawak ditunjukkan seperti dalam Jadual 3. Beras tradisional Sarawak dipilih untuk dibangunkan menjadi produk makanan kerana mempunyai rasa yang unik di samping beras itu sendiri mempunyai nilai pemakanan yang tinggi hasil daripada kaedah dan kawasan penanaman yang lebih kepada pendekatan tradisional dan organik. Bagi tiga jenis bar granola (GB Bubuk, GB Mamut dan GB Bali) yang dihasilkan daripada bertih beras varieti yang berlainan, didapati GB Bubuk mengandungi jumlah protein dan serat yang lebih tinggi jika dibandingkan dengan kandungan nutrien yang sama pada GB Mamut dan GB Bali. Protein diperlukan untuk fungsi fisiologi dan mengurangkan malnutrisi protein-tenaga manusia manakala gentian mentah penting dalam makanan sebagai agen antidiabetes. Selain itu, GB Bubuk juga didapati jauh lebih rendah dalam kandungan karbohidrat. Sama seperti bar tenaga yang ada di pasaran, bar granola bertih beras yang dibangunkan bertujuan untuk menyediakan tenaga tertentu kepada pengguna. Dalam kajian ini, bertih beras varieti Bubuk paling sesuai diproses sebagai bar granola kerana kandungan tenaga, protein dan serat yang lebih tinggi dan kandungan karbohidrat yang rendah. Kandungan karbohidrat yang rendah dalam bar granola adalah penting untuk mengurangkan risiko penyakit kencing manis kesan daripada nilai indeks glisemik (GI) yang tinggi untuk makanan berkenaan. Secara umumnya, bar granola yang dibangunkan daripada bertih beras ini dipercayai dapat menyumbang pendapatan kepada industri tempatan terutama di kalangan petani, masyarakat tempatan dan industri kecil dan sederhana di Sarawak khasnya dan di seluruh negara umumnya. Penggunaan bertih beras tempatan sebagai salah satu daripada bahan dalam pemprosesan produk makanan seperti bar granola secara tidak langsung akan meningkatkan permintaan untuk pengeluaran varieti beras tempatan.

Jadual 3. Nilai pemakanan dan proksimat bar granola bertih beras

Nilai pemakanan dan proksimat

Bar granola beras Bubuk(GB-Bubuk)

Bar granola beras Mamut(GB-Mamut)

Bar granola beras Bali(GB-Bali)

Tenaga/kalori (kcal) 488.00 469.00 452.00Protein (%) 5.80 5.45 4.85Karbohidrat (%) 60.60 67.60 70.65Lemak (%) 24.75 19.65 16.70Serat (%) 0.85 0.65 0.85Abu (%) 1.60 1.70 1.80Lembapan (%) 6.45 4.85 5.15

39

Kawalan mutu semasa dan selepas pemprosesanSama seperti pemprosesan makanan lain, kawalan kualiti bahan mentah adalah penting dalam pemprosesan bar granola bertih beras. Perlu dipastikan bahan mentah yang digunakan berkeadaan baik dari segi fizikal dan belum melepasi tarikh akhir simpanan produk. Bertih beras yang diperoleh daripada proses menggoreng kering padi perlu dibersihkan dengan mengasingkan sebahagian kecil sekam padi yang masih melekat pada bertih beras berkenaan. Sekam padi dianggap sebagai benda asing apabila bertih beras diproses menjadi bar granola yang boleh menjejaskan kualiti bar granola yang dihasilkan. Pencampuran untuk menghasilkan bahan pelekat untuk bar granola merupakan proses yang penting dan kritikal. Perlu dipastikan suhu awal proses pencampuran sirap maltosa, sirap glukosa dan minyak sayuran tidak melebihi 80 °C sambil digaul perlahan secara berterusan. Suhu yang tinggi boleh mengakibatkan minyak sayuran sukar bercampur sebati dengan bahan lain. Setelah tiga bahan berkenaan bercampur dengan sebati, bahan lain seperti madu dan serbuk susu skim ditambah ke dalam campuran dan dipanaskan sehingga suhu 104 °C. Selain itu, proses mencelup bar granola dengan coklat yang telah dicairkan adalah proses yang kritikal jika dibuat secara manual. Ia perlu dibuat dengan cermat dengan menggunakan peralatan yang sesuai agar hasil akhir bar granola adalah dalam bentuk yang sempurna dan seragam. Selepas proses mencelup dengan coklat, bar granola perlu disejukkan dengan segera pada suhu simpanan dingin bagi tujuan mengeraskan lapisan coklat berkenaan. Pemprosesan bar granola bertih beras pada peringkat ini melibatkan pengendalian secara manual. Oleh itu, amalan sanitasi seperti penggunaan sarung tangan dan peralatan yang bersih perlu dititikberatkan selain kebersihan keadaan sekeliling.

Pembungkusan dan penyimpananBar granola boleh bertahan sehingga 8 bulan dengan menggunakan pembungkusan jenis oriented polypropylene/Q5/vapour metallised cast polypropylene (OPP/Q5/VMCPP) dan disimpan dalam keadaan suhu bilik (28 °C) dan lembapan bandingan (R.H.) 70 – 80%. Kaedah pembungkusan yang sama juga boleh digunakan untuk produk bar granola bertih beras ini. Selain kaedah seperti di atas, bar granola juga boleh dibungkus dengan menggunakan pembungkusan kotak yang terbahagi kepada beberapa bahagian di dalamnya yang mempunyai saiz petak bersesuaian dengan saiz bar granola. Pembungkusan jenis kotak berpetak seperti ini yang ditutup dengan sempurna dapat memberi jangka hayat kepada bar granola sehingga 4 bulan jika disimpan pada

40

suhu bilik (28 °C). Kaedah penyimpanan bar granola dalam pembungkusan kotak berpetak adalah seperti Gambar 3.

KesimpulanBertih beras yang dihasilkan daripada padi Sarawak iaitu varieti Bubuk, Mamut dan Bali boleh digunakan untuk menghasilkan bar granola yang mempunyai ciri yang tersendiri. Kaedah pemprosesan bar granola bertih beras adalah mudah. Kajian menunjukkan bar granola yang dihasilkan dengan menggunakan bertih beras varieti Bubuk adalah yang paling diterima pengguna dari segi penilaian nilai rasa di samping mempunyai kandungan tenaga, protein dan serat yang lebih tinggi jika dibandingkan dengan bar granola daripada bertih beras varieti Mamut dan Bali.

PenghargaanSetinggi-tinggi penghargaan ditujukan kepada kakitangan MARDI Kuching khususnya Pn. Nur Atiqah Abdullah, pihak pengurusan dan kakitangan sokongan yang terlibat dalam menjalankan kajian ini. Pembiayaan kewangan daripada peruntukan NKEA Entry Point Project (EPP11) bagi menjayakan projek ini sangat dihargai dan diucapkan ribuan terima kasih.

BibliografiAndras, D., Gautney, J., Patterson, J. dan Selden, D. (2012). Alteration

of two ingredients in controlled granola energy bar sample yields better sensory appeal of color but not texture or flavor in a Bastyr community sample. Experimental Food Science Journal 37: 773 – 782

Coleman, Edward, C., Birney, Sharon, R.B. dan Rita, W. (2006). Food bar and method for making. New York, United States: FreePatentsOnline.com

Dendy, D.A.V. dan Dobraszczyk, B.J. (2001). Cereals and Cereals products: Chemistry and Technology. New York: An Aspen Publication

Estevez, A.M., Escobar, B., Vasquez, M., Castillo, E. Araya, E., dan Zacarias, I. (1995). Cereal and nut bars, nutritional quality and storage stability. Plant Foods for Human Nutrition 47: 309 – 317

Gambar 3. Kaedah penyimpanan bar granola dalam pembungkusan kotak berpetak

41

Gallagher, E., Gormley, T.R. dan Arendt, E.K. (2004). Recent advances in the formulation of gluten-free cereal-based products. Trends in Food Science and Technology 15:143 – 152

Okaka, J.C. dan Isieh, M.I. (1990). Development and quality evaluation of cowpea wheat biscuit. Nigerian Food Journal 56 – 62

Sharifah, S.M., Che Rahani, Z., Noor, A.A., Latifah, M.S., Azizah, I. dan Zuwariah, I. (2009). Buletin Teknologi Makanan Bil. 6: 1 – 7

Sharifah, S.M. dan Norazizah, A. (2001). Development of pineapple granola bars. Prosiding bengkel penyelidikan industri nanas. 28 Ogos 2001, Lembaga Perindustrian Nanas Malaysia, m.s. 1 – 15. Serdang: MARDI

Ugwuona, F.U., Ogara, J.I. dan Awogbenja, M.D. (2012). Chemical and sensory quality of cakes formulated with wheat soybean and cassava flours. Indian Journal L. Sci. 1(2): 1 – 6

Villavicencio, A.l.C.H. (2007). Sensorial analysis evaluation in cereal bars preserved by ionizing radiation processing. Radiation physics and chemistry 76 (11 – 12): 1875 – 1877

WHO (2004). Complementary feeding of young children in developing countries. Diperoleh pada 14 Mei 2009 dari www.int/child-dolesencehealth/NUTRon/complementaryhtm224p

RingkasanBar granola yang dibangunkan dalam kajian ini menggunakan bertih beras tradisional Sarawak varieti Bubuk, Mamut dan Bali. Bertih beras varieti berlainan akan menghasilkan bar granola yang mempunyai ciri yang tersendiri. Kaedah pemprosesan bar granola melibatkan proses pemanasan padi di dalam dulang tanpa minyak masak bagi menghasilkan bertih, seterusnya proses pencampuran bahan-bahan lain bagi menghasilkan sebatian pelekat. Bertih beras kemudian digaul sebati dengan sebatian pelekat sebelum dibentuk di dalam dulang acuan dan dibakar pada suhu 180 °C selama 20 minit. Bar granola kemudian dipotong mengikut bentuk bar dan boleh disalut dengan coklat cair sebelum proses penyejukan bagi mendapatkan lapisan coklat yang keras menyaluti bahagian luar bar granola. Keputusan ujian nilai rasa menunjukkan bar granola yang dihasilkan menggunakan bertih beras varieti Bubuk menerima skor yang tinggi untuk semua ciri nilai rasa berbanding dengan bar granola yang dihasilkan dengan bertih beras varieti Mamut dan Bali. Selain itu, bertih beras varieti Bubuk adalah yang paling sesuai digunakan kerana bar granola yang dihasilkan mempunyai kandungan tenaga, protein dan serat yang lebih tinggi dan kandungan karbohidrat yang rendah. Secara umumnya, bar granola yang dibangunkan daripada bertih beras ini dapat menyumbang pendapatan kepada industri tempatan terutama di kalangan petani, masyarakat tempatan dan industri kecil dan sederhana di Sarawak dan di seluruh negara.

SummaryThree types of granola bars in this study were developed from puffed rice (bertih) that were processed from Sarawak’s traditional rice varieties namely Bubuk, Mamut and Bali. Puffed rice of different varieties will produce granola with different bar characteristics. Initially, the paddy is heated in a pan (without oil) to puffed it. The puffed rice is mixed with an adhesive mixture, poured into a tray-mold, and then baked at 180 ºC for 20 mins. It is then cut into a bar shape and coated with melted chocolate. Results of the sensory evaluation showed that granola bars produced from Bubuk puffed rice received highest scores for all

42

sensory attributes when compared with granola bar of Mamut and Bali puffed rice. Moreover, granola bar of Bubuk puffed rice is high in energy, protein and fiber, but low in carbohydrate. In general, granola bars developed from puffed rice opens up opportunities for development of local granola bar industry. This can be benefited economically by the farmers, local communities and the small and medium industries not only in Sarawak, but also throughout the country

PengarangNicholas DanielPusat Penyelidikan Teknologi Makanan,Stesen MARDI Kuching, Lot 411, Blok 14,Jalan Sultan Tengah, 93055 Petra Jaya, Kuching SarawakE-mel: [email protected] Hun Pin, Teresa Anie Meng, Hazijah Mohd Hossen dan Zakaria Abdul RahmanPusat Penyelidikan Teknologi Makanan,Stesen MARDI Kuching, Lot 411, Blok 14,Jalan Sultan Tengah, 93055 Petra Jaya, Kuching SarawakMajelan Serudin dan Lorne KadutPusat Promosi dan Pembangunan Teknologi,Stesen MARDI Kuching, Lot 411, Blok 14,Jalan Sultan Tengah, 93055 Petra Jaya, Kuching Sarawak

43


Pengurusan bersepadu kumbang belalai – perosak utama tanaman ubi keledek(Integrated management of sweet potato weevil – major pest of sweet potato)

Dilipkumar Masilamany dan Erwan Shah Shari

PengenalanUbi keledek (Ipomoea batatas) daripada keluarga Convolvulaceae merupakan salah satu tanaman terpenting di dunia yang digunakan sebagai sumber makanan dan bahan pemprosesan untuk penghasilan produk seperti tepung, kanji dan lain-lain. Selain mengandungi sumber karbohidrat dan serat yang tinggi, ubi keledek juga mengandungi vitamin B, C dan E. Asia merupakan rantau terbesar yang menghasilkan ubi keledek dengan lebih 90 juta tan setiap tahun. China merupakan pengeluar terbesar ubi keledek dunia iaitu sebanyak 81% daripada jumlah keseluruhan pengeluaran ubi keledek pada 2007. Tanaman ubi keledek telah menyumbang kepada sosioekonomi Malaysia di samping meningkatkan taraf hidup para petani. Seperti juga tanaman lain, ubi keledek sering menghadapi ancaman serangan serangga perosak dan penyakit. Salah satu ancaman terbesar industri pengeluaran ubi keledek ialah kumbang belalai. Kumbang belalai (Cylas formicarius) berasal daripada keluarga Curculionidae yang merupakan perosak utama kepada tanaman ubi keledek di negara tropika dan subtropika. Serangan kumbang belalai tanpa kawalan boleh mengakibatkan kerosakan hasil tanaman sebanyak 60 – 100%. Serangan bukan sahaja menyebabkan kerosakan di ladang, malahan turut menyebabkan kerosakan di gudang simpanan dan pusat kuarantin tanaman. Ubi keledek yang diserang akan menjadi reput, berbau busuk serta pahit jika dimakan (Gambar 1) yang berpunca daripada penghasilan toksin terpenoid yang boleh merendahkan mutu ubi keledek dan menyebabkan ia tidak sesuai sebagai produk makanan.

Gambar 1. Kesan serangan kumbang belalai pada ubi keledek

44

Kawalan serangan kumbang belalai boleh dijalankan secara berkesan melalui kaedah pengurusan perosak bersepadu (PPB) atau lebih dikenali sebagai “integrated pest management” (IPM). Kaedah PPB ini merupakan kawalan perosak yang menggabungkan dan mengintegrasikan kaedah kawalan biologi, kimia, kultur dan fizikal yang mengambil kira kesan terhadap petani, masyarakat dan ekosistem persekitaran. Pelaksanaan PPB merupakan salah satu asas utama dalam konsep pertanian lestari bagi menjamin pengeluaran pertanian yang dapat menampung keperluan semasan di samping menambah baik sumber pengeluaran sedia ada pada masa hadapan. Kebanyakan petani tempatan tidak mengamalkan kaedah PPB untuk mengawal serangan kumbang belalai kerana beranggapan serangan ini tidak menjejaskan hasil pengeluaran. Selain itu, terdapat juga petani yang beranggapan kelarah pada ubi keledek adalah suatu yang normal dan tidak boleh dikawal. Ini jelas menunjukkan bahawa pengetahuan mengenai kepentingan PPB masih terhad di kalangan petani tempatan walaupun konsep ini telah lama diperkenalkan di Malaysia. Pengetahuan berkaitan biologi, kitar hidup dan kesan berkaitan kumbang belalai perlu ada bagi memastikan langkah kawalan yang akan dijalankan adalah tepat dan berkesan.

Biologi dan kitar hidupKumbang belalai terdiri daripada tiga jenis spesies utama iaitu Cylas puncticollis, C. brunneus dan C. formicarius. Spesies C. puncticollis dan C. brunneus biasanya terdapat di kawasan Afrika Timur, manakala C. formicarius pula banyak terdapat di kawasan tropika khususnya di Asia. Secara umumnya, kumbang belalai mempunyai empat peringkat dalam kitaran hidup iaitu telur, larva, pupa dan dewasa (Gambar 2). Faktor suhu memainkan peranan yang penting bagi menetapkan tempoh masa setiap peringkat pertumbuhan. Semakin tinggi

suhu persekitaran, semakin cepat masa yang diambil untuk setiap kitaran. Secara puratanya, pertumbuhan daripada telur ke dewasa mengambil masa selama 32 hari. Kumbang betina yang telah mengawan akan bertelur di dalam rongga atau lubang yang telah dikorek kebiasaannya di bahagian akar, batang dan ubi pokok keledek yang terdedah. Biasanya kumbang ini bertelur pada rongga di bawah epidermis secara tunggal dan ditutupi dengan sisa tisu epidermis atau najis supaya telurnya tidak kelihatan. Kumbang betina mampu menghasilkan Gambar 2. Kitar hidup kumbang belalai

45

50 – 250 biji telur dan menetas dalam tempoh 3 – 7 hari bergantung pada keadaan persekitaran. Larva yang baru menetas bersaiz lebih besar daripada telur, tidak berkaki, berwarna putih dan memakan bahagian akar dan ubi pokok. Peringkat larva mendatangkan kerosakan yang tinggi pada tanaman ubi keledek. Larva pada bahagian ubi atau batang seterusnya bertukar menjadi pupa selepas 10 – 35 hari. Peringkat pupa pula mengambil tempoh selama 7 – 24 hari sebelum bertukar menjadi kumbang dewasa. Pada awalnya pupa yang bertukar menjadi dewasa akan berwarna perang. Selepas 6 – 8 hari, permukaan luar kumbang akan mengeras dan bertukar menjadi warna coklat gelap. Pada peringkat inilah kumbang dewasa akan keluar dari zon akar dan mula membiak serta menyerang keseluruhan tanaman. Kumbang belalai pada peringkat dewasa akan kelihatan seperti semut yang besar. Jantina kumbang belalai dapat dibezakan melalui bentuk sesungut. Kumbang jantan mempunyai sesungut yang lurus manakala sesungut kumbang betina pula berbentuk bulat (Gambar 3). Secara puratanya, seekor kumbang dewasa mempunyai jangka hayat selama 110 hari dan mampu menghasilkan 5 – 8 generasi setahun.

Kerosakan pada tanaman ubi keledekAkar penyimpanan ubi keledek merupakan sumber makanan dan tapak bertelur utama bagi kumbang belalai. Semasa pokok ubi keledek belum menghasilkan akar penyimpanan, kumbang dewasa hidup di bahagian batang dan daun. Pada peringkat permulaan, kumbang dewasa memakan dan bertelur di bahagian batang rayap, manakala larva pula memakan bahagian batang sehingga ke bahagian ubi. Pokok yang telah mengalami kerosakan yang teruk di bahagian batang akan menjadi layu dan seterusnya mati. Jika serangan larva berlaku di bahagian sistem vaskular tumbuhan, ia boleh mengurangkan saiz dan bilangan akar penyimpanan ubi keledek. Apabila pokok ubi keledek semakin membesar, kumbang dewasa akan menyerang bahagian akar penyimpanan yang lebih terdedah. Kebiasaannya, 80 – 90% kumbang belalai dijumpai di bahagian batang atau akar penyimpanan dengan jarak kira-kira 10 – 15 cm dari permukaan tanah. Serangan kumbang belalai sangat tinggi pada musim kering kerana ia mudah menyerang bahagian akar melalui rekahan tanah. Serangan mudah merebak melalui bahan tanaman (keratan pokok), sisa ubi keledek dan perumah lain.

Gambar 3. Bentuk sesungut yang berbeza antara kumbang jantan dan betina

46

Antara tanaman yang menjadi perumah alternatif kumbang belalai ialah kangkung (Ipomoea aquatica) dan seri pagi (Calystegia soldanella atau Ipomoea indica).

Kawalan perosak bersepaduKaedah kulturKawalan secara kultur melibatkan amalan pertanian yang baik bagi memastikan tanaman subur dan musuh sukar menyerang tanaman. Amalan kultur sangat penting untuk mengurangkan risiko serangan kumbang belalai dan seharusnya dipraktikkan sebagai langkah kawalan utama. Antara perkara yang paling asas bagi mengelakkan serangan kumbang belalai adalah dengan menggunakan anak benih atau keratan batang yang sihat. Keratan anak benih perlu direndam ke dalam larutan carbaryl pada kadar 15 g/10 liter air selama 10 – 15 minit untuk membunuh telur dan ulat kumbang belalai. Selain itu, batas tanaman perlu dinaikkan apabila tanah dalam keadaan kering atau mempunyai rekahan. Ubi yang mula membesar menghasilkan rekahan di permukaan batas dan menyebabkan ubi lebih terdedah. Rekahan ini akhirnya memberi peluang kepada kumbang belalai untuk menyerang masuk ke dalam tanaman. Kaedah menanam ubi keledek secara bergilir dengan tanaman lain juga digalakkan bagi mengurangkan serangan kumbang belalai di samping mengelak ketidakseimbangan nutrien di dalam tanah. Tanaman giliran yang sesuai bagi pokok ubi keledek adalah seperti jagung manis, sengkuang, labu dan tembikai. Selain itu, penuaian ubi keledek pada masa yang tepat merupakan perkara yang perlu diberi perhatian yang serius. Seandainya lewat dituai, ia akan memberi peluang yang tinggi kepada kumbang dewasa untuk memusnahkan hasil tanaman. Hasil tanaman perlu dituai pada masa yang ditetapkan atau 2 minggu lebih awal jika kawasan tanaman mempunyai risiko yang tinggi untuk serangan kumbang belalai.

Kaedah biologiKaedah ini masih memerlukan banyak kajian dan percubaan. Namun beberapa organisma seperti nematod (Heterorhabditis spp. dan Steinernema spp.), kulat (Beauveria bassiana dan Metarrhizum sp.) dan bakteria (Bacillus thuringiensis) telah menunjukkan hasil yang signifikan dalam mengurangkan populasi kumbang belalai pada tanaman ubi keledek. Nematod dan bakteria bertindak dengan cara yang sama iaitu menembusi tanah serta ubi dan seterusnya membunuh larva. Kulat pula bertindak dengan cara berjangkit dan membunuh kumbang dewasa.

47

Kaedah fizikalPopulasi kumbang belalai boleh dikurangkan dengan menggunakan perangkap feromon. Feromon merupakan isyarat kimia yang mencetus tindak balas semula jadi bagi ahli lain daripada spesies yang sama. Feromon seks digunakan secara meluas dalam pengawalan serangga perosak tanaman. Feromon seks kumbang belalai telah dihasilkan secara komersial di banyak negara seperti India, Costa Rica, Australia dan China. Kapsul getah yang mengandungi feromon seks dipasang di dalam bekas plastik yang mengandungi air sabun atau larutan racun. Kumbang dewasa yang tertarik dengan feromon tersebut akan terjatuh ke dalam perangkap lalu dibunuh oleh air sabun atau larutan racun. Selain itu, perangkap feromon seks juga boleh digunakan berserta dengan kulat Beauveria bassiana atau Metarrhizum sp. Larutan kulat disembur di permukaan perangkap atau pada dedaun sekeliling perangkap. Kumbang dewasa yang tertarik pada feromon akan dijangkiti oleh kulat dan membantu menyebarkan spora kulat kepada koloninya sebelum mati. Secara umumnya, perangkap feromon dapat digunakan untuk mengawal populasi atau memantau kehadiran kumbang belalai ubi keledek di sesuatu kawasan.

Kaedah kimiaKebiasaannya, kawalan serangan kumbang belalai lebih berkesan dengan kaedah kultur, fizikal dan biologi sahaja. Ini kerana, kebanyakan populasi kumbang belalai terlindung di bawah tanah dan berada di dalam keratan batang serta ubi. Walau bagaimanapun, kaedah kawalan kimia perlu dipraktikkan untuk mengawal populasi kumbang belalai pada peringkat awal serangan. Biopestisid seperti ekstrak daun semambu yang kurang mendatangkan kesan terhadap musuh semula jadi kumbang belalai dan keadaan persekitaran boleh digunakan untuk menjauhkan pokok daripada serangan kumbang belalai. Selain itu, racun carbofuran ditabur 45 hari selepas tanam pada kadar 1.5 kg/ha juga dilaporkan berkesan mengawal serangan kumbang belalai.

KesimpulanMasih ramai petani yang tidak mempunyai pengetahuan dan kemahiran yang secukupnya untuk mengawal serangan kumbang belalai di ladang ubi keledek mereka. Amalan pengurusan perosak bersepadu ini memberi pendedahan kepada para petani berkaitan prinsip ekologi dan pengurusan ekosistem tanaman ubi keledek. Selain itu, garis panduan tentang penjagaan kebersihan di sekitar kawasan tanaman juga penting bagi meminimumkan risiko serangan kumbang belalai. Dengan adanya pengetahuan berkaitan pengurusan perosak bersepadu ini, para petani boleh membuat keputusan yang tepat mengenai langkah yang seharusnya diambil apabila

48

mendapati tanaman mereka diancam oleh serangga perosak ini. Langkah untuk mengekang serangan kumbang belalai secara keseluruhannya masih menjadi cabaran dan kajian dalam bidang penyelidikan juga masih giat dilaksanakan bagi mencari formula terbaik menghapuskan serangan ini dan seterusnya mengurangkan kehilangan hasil ubi keledek di Malaysia.

PenghargaanPengarang mengucapkan setinggi-tinggi penghargaan kepada En. Ahmad Firdaus Zulkifili, Cik Noor Asilah Izyan Ismail, En. Mohamed Nor Ibrahim dan En. Rosli Hussin yang telah membantu menjayakan kajian berkaitan kumbang belalai ubi keledek.

BibliografiCapinera, J.L. (2002). Sweet potato weevil, Cylas formicarius (Fabricius)

m.s. 7. University of Florida: Cooperative Extension ServiceFuglie, K.O. (2007). Priorities for sweet potato research in developing

countries: results of a survey. Horticulture Science 42: 1200 – 1206Gupta, R.N. dan Pandey, N.D. (1993). Effect of sweet potato varieties on

the growth and development of sweet potato weevil, Cylas formicarius Fabricius under laboratory conditions. Indian Journal of Entomology 55: 162 – 169

Hwang, J.S. dan Hung, C.C. (1991). Evaluation of the effect of integrated control of sweet potato weevil, Cylas formicarius Fab. with sex pheromone and insecticide. Chinese Journal of Entomology 11: 140 – 146

Jansson, R.K. dan Lecrone, S.H. (1997). Effect of sweet potato cultivar on efficacy and persistence of entomopathogenic nematodes for control of Cylas formicarius. Nematropica 27: 41 – 52

Jansson, R.K. dan Raman, K.V. (1991). Biological control of Cylas spp. In: Sweet potato pest management: A global perspective (Raman, K.V. ed.), m.s. 169 – 201. Boulder: Westview Press

Li, Z.Z. (1998). Control of Cylas formicarius Fab. with pheromone. Plant Protection 24: 28 – 30

Pillai, K.S., Rajamma, P. dan Palaniswami, M.S. (1993). New technique in the control of sweet potato weevil using synthetic sex pheromone in India. International Journal of Pest Management 39: 84 – 89

Rajasekhara, R.K., Naskar, S.K., Palaniswami, M.S. dan Ray, R.C. (2010). Management of sweet potato weevil [Cylas formicarius (Fab.)]: An overview. Journal of Root Crops 36: 14 – 26

RingkasanKumbang belalai (Cylas formicarius) merupakan serangga perosak utama tanaman ubi keledek bukan sahaja di Malaysia, tetapi juga di seluruh dunia. Walaupun wujud dalam populasi yang kecil, serangga ini menjadi ancaman terbesar kerana boleh merendahkan kualiti ubi keledek dan menyebabkan ubi berbau busuk, berasa pahit dan tidak sesuai untuk menghasilkan produk makanan. Umumnya, kumbang belalai menyerang tanaman dengan cara yang berbeza berdasarkan peringkat kitar hidup. Kumbang dewasa memakan bahagian daun dan permukaan ubi manakala larva pula mengorek dan memakan bahagian dalam ubi dan batang. Racun serangga merupakan kaedah kawalan yang

49

biasa digunakan oleh para petani. Namun penggunaan racun perosak sahaja tidak akan memberi impak yang signifikan terhadap kawalan kumbang belalai. Selain itu, alam sekitar juga turut terjejas dan boleh mengganggu serta memudaratkan organisma serta ekosistem yang berhampiran. Menyedari kesan negatif dan kerugian akibat serangan kumbang belalai, sistem pengurusan perosak bersepadu haruslah dijadikan panduan dan amalan utama bagi petani dan pengusaha tanaman ubi keledek. Keseluruhannya, artikel ini membincangkan kitar hidup, simptom serangan, kerosakan ubi keledek serta maklumat dan kaedah berkenaan amalan pengurusan perosak bersepadu kumbang belalai.

SummarySweet potato weevil (Cylas formicarius) is a dreadful pest that can damages sweet potato not only in Malaysia but also worldwide. Even though its population is small , this insect has the potential potential to severely damage to the crop. Generally, sweet potato weevils infested the crop based on their lifecycle stages. The adult weevils feed on the leaves and the surface of the tubers while the larvae bore into the tubers and stems. Insecticide is a common control method used by farmers. However, insecticide alone does not have a significant impact to the management of sweet potato weevil. Furthermore, the environment will also be affected and this can be detrimental and harmful to the nearby organisms and ecosystem. To overcome the negative effects and losses caused by the sweet potato weevil, the integrated pest management approach has to be practice by the farmers. Overall, this article discusses the biological and life cycle of the weevil, symptoms and damage of infestation, as well as information and methods to conduct the integrated pest management practices.

PengarangDilipkumar MasilamanyPusat Penyelidikan Padi dan Tanaman Industri, MARDI Seberang Perai,13200 Kepala Batas, Pulau PinangE-mel: [email protected] Shah ShariPusat Penyelidikan Padi dan Tanaman Industri, MARDI Bachok,16310 Bachok, Kelantan

51


Teknologi mekanisasi dan pengurusan air untuk pengeluaran padi aerob di Malaysia(Mechanization and water management technologies for aerobic rice production in Malaysia)

Chan Chee Sheng, Mohd Khusairy Khadzir, Sariam Othman dan Mohamed Fauzi Md Isa

PengenalanBagi menjamin bekalan makanan yang mencukupi, pelbagai usaha telah dilakukan untuk meningkatkan pengeluaran beras bagi mencapai tahap sara diri yang lebih tinggi. Banyak strategi telah dicadangkan bagi memenuhi tahap sara diri ini termasuklah segala aspek pengeluaran beras bermula daripada pembangunan varieti benih, kualiti pengeluaran benih, pengurusan lepas tuai, pengurusan air, penyediaan tanah, amalan penanaman, pengurusan nutrisi, penjagaan tanaman, kawalan rumpai, mekanisasi, proses penuaian, peningkatan kawasan tanaman dan teknologi lepas tuai. Kerajaan juga telah menyediakan pelbagai subsidi input termasuk baja (kedua-duanya, organik dan bukan organik), perapi tanah, penyediaan tanah, infrastruktur ladang dan insentif hasil. Namun, tahap sara diri masih lagi sekitar 72%. Salah satu cara hasil padi dapat ditingkatkan dengan pesat adalah dengan meningkatkan kawasan pengeluaran padi. Kekurangan sumber asli seperti tanah rendah yang sesuai, bekalan air tidak mencukupi sepanjang tempoh pertumbuhan dan kekurangan tenaga buruh merupakan cabaran utama untuk mencapai objektif ini. MARDI telah mencetuskan idea penanaman padi aerob untuk mengatasi masalah ini. Penanaman padi aerob pada asasnya menggunakan pendekatan yang berbeza di mana padi yang berhasil tinggi ditanam di kawasan yang tidak perlu dibajak basah dan takungan air, dengan pengairan tambahan dan input yang tinggi. Apabila hujan tidak mencukupi, pengairan diberikan untuk mengisi air tanah di zon akar selepas mencapai tahap ambang yang telah ditetapkan. Kawasan sasaran tanaman terdiri daripada kawasan tanaman padi tunggal, sawah padi terbiar dan tanaman bergilir berhampiran pinggir kawasan jelapang padi di mana kemarau boleh berlaku semasa musim kering.

Teknologi mekanisasi untuk penanaman padi aerobSemua aktiviti penanaman padi aerob perlu dimekanisasikan bergantung kepada kesediaan jentera yang sesuai. Kini, aktiviti penanaman utama seperti penyediaan tanah,

52

penanaman, pengurusan tanaman, penuaian dan pengendalian lepas tuai dapat dimekanisasikan dengan menggunakan kepakaran tempatan. Antara semua tanaman yang diusahakan di Malaysia, penanaman padi sawah mencapai tahap makanisasi yang paling tinggi. Penyediaan tanah, penuaian dan pengendalian pukal menerima pakai proses mekanisasi sepenuhnya kecuali penjagaan dan penyelenggaraan tanaman yang menerima pakai aras makanisasi yang agak rendah. Untuk mencapai tahap kejayaan yang sama bagi padi aerob, pakej lengkap sistem mekanisasi penanaman menjadi satu keperluan termasuk sistem pengairan dan saliran. Pembangunan pakej mekanisasi ladang adalah untuk meningkatkan kecekapan dan ketepatan kerja ladang di samping mengurangkan kebergantungan kepada tenaga buruh. Ini akan mewujudkan satu kaedah penanaman yang lebih sistematik untuk penanaman padi yang merupakan prasyarat bagi sistem pengeluaran yang berjaya. Sistem mekanisasi untuk penanaman padi aerob telah dibangunkan oleh MARDI yang dapat membantu dalam semua aspek aktiviti penanaman. Pakej mekanisasi termasuklah pembersihan tanah, penyediaan tanah, penapakan tanaman, penjagaan dan penyelenggaraan tanaman termasuk penggunaan baja, semburan bahan kimia, penuaian dan pengendalian lepas tuai serta sistem bekalan air untuk pengairan tambahan.

Penyediaan tanahPenyediaan tanah merupakan langkah awal yang penting bagi tujuan penapakan tanaman yang sempurna. Penyediaan tanah yang kurang sempurna akan menyebabkan percambahan benih kurang baik dan penapakan yang tidak seragam. Langkah penyediaan tanah untuk penanaman padi aerob bermula daripada pembersihan tanah, membajak, harrow dan akhirnya putar. Dalam usaha untuk mencapai petak penanaman yang rata untuk percambahan benih yang seragam, petak tanaman mesti sentiasa dalam keadaan kering supaya jentera ladang dapat bergerak dengan bebas untuk melaksanakan aktiviti yang berkaitan. Perparitan yang cukup kedalaman dan intensiti perlu disediakan supaya petak tidak bertakung air dan cepat kering. Ini bukan sahaja boleh memanjangkan tempoh masa penyediaan tanah, tetapi juga penapakan tanaman serentak untuk kawasan yang luas. Pembersihan tanah bermula dengan semburan racun herba sistemik atau sentuhan dengan menggunakan penyembur galas manual atau bermotor untuk membasmi rumpai diikuti dengan pembakaran. Penyediaan tanah bermula dengan pembajakan pertama iaitu bajak piring, diikuti pembajakan ke-2 seminggu selepas pembajakan pertama dengan menggunakan alat harrow untuk memecahkan

53

ketulan tanah besar kepada ketulan yang lebih kecil. Petak akan diputar 1 – 2 hari sebelum penapakan dan jika saiz ketulan tidak cukup kecil (kurang daripada 2.5 cm) bagi memenuhi keperluan penyemaian, putaran tambahan diperlukan. Semua aktiviti penyediaan ladang perlu dilakukan dalam keadaan tanah kering. Pemilihan traktor ladang yang digunakan untuk penyediaan tanah adalah lebih mudah berbanding dengan penanaman padi sawah kerana keadaan tanah yang kering mempunyai keupayaan galas yang lebih tinggi. Dalam keadaan biasa, traktor ladang 60 kk cukup untuk melaksanakan semua aktiviti penyediaan tanah termasuk bajak cakera, harrow dan putar. Jika perataan tanah diperlukan, maka rear bucket atau motor penggred (motor grader) perlu digunakan.

Penapakan tanamanPenabur benih berbaris dalam keadaan tanah kering disyorkan bagi penapakan tanaman. Ia bukan sahaja untuk mengatasi masalah kekurangan tenaga buruh, tetapi juga untuk mengurangkan kos penyelenggaraan tanaman. Sebanyak 50% tenaga kerja boleh dikurangkan dengan menggunakan alat penabur berbaris mekanikal berbanding dengan penanaman berbaris secara manual. Selain itu, dengan menggunakan penaburan secara berbaris, serangan rumpai mudah untuk dikawal berbanding dengan tabur terus. Pada masa kini, terdapat dua jenis penabur benih berbaris iaitu penabur benih aerob dan penabur benih ‘Accord’ seperti dalam Gambar 1 dan Gambar 2. Penabur benih aerob adalah penabur benih enam baris yang dicipta sendiri oleh MARDI dan sesuai untuk penanaman petak bersaiz kecil. Traktor pejalan kaki digunakan sebagai penggerak utama dan alat penabur benih dipasang di bahagian belakang penggerak utama. Sebaliknya, penabur benih ‘Accord’ diimport dan diubah suai untuk penaburan padi aerob. Alat penabur ini mempunyai sembilan penabur berbaris yang dikuasai oleh traktor ladang dan sesuai untuk penanaman skala besar. Kadar kerja penabur benih aerob dan ‘Accord’ masing-masing ialah 3.0 – 4.0 dan 1.0 – 1.5 jam sehektar. Manakala, penanaman berbaris secara manual memerlukan 200 jam sehektar, ini menunjukkan penanaman secara mekanikal

Gambar 1. Penabur benih aerob untuk penanaman petak kecil

Gambar 2. Penabur benih ‘Accord’ untuk penanaman skala besar

54

dapat menjimatkan masa yang banyak. Perbandingan spesifikasi terperinci antara penabur aerob dan ‘Accord’ adalah seperti dalam Jadual 1. Untuk penaburan benih berbaris, petak mesti diputar dalam keadaan kering. Biji benih kering ditanam ke dalam tanah selepas pusingan terakhir penyediaan tanah dan ditutup selepas ditanam.

Jadual 1. Spesifikasi dan fungsi alat penabur benih berbaris

Spesifikasi Penabur aerob Penabur ‘Accord’

1. Hos penabur benih 6 baris 9 – 11 baris2. Kadar benih (kg/ha) 80 – 150 60 – 1503 Penggerak utama Traktor mini atau traktor

pejalan 2 rodaTraktor ladang 4 roda

5 Keupayaan tangki benih 6 tangki (6 kg setiap satu) 150 – 200 kg (satu)6 Mekanisme menabur benih Graviti Pneumatik sistem aliran

udara

Penjagaan dan penyelenggaraan tanamanPenggunaan penyembur galas jenis bermotor adalah cara yang disukai ramai untuk semburan kimia bagi mengawal rumpai, perosak, penyakit dan juga untuk baja foliar dalam penanaman padi aerob. Kaedah ini tidak memerlukan jentera ladang yang besar. Kadangkala, penyembur galas manual juga digunakan untuk tujuan yang sama dalam pengeluaran ladang kecil. Penyembur (blower) galas bermotor juga digunakan untuk aktiviti membaja selain daripada meracun. Sepanjang tempoh pertumbuhan tanaman, pembajaan yang diperlukan adalah sebanyak tiga kali.

Pada masa kini, MARDI telah memperkenalkan traktor berkelegaan tinggi beroda (Gambar 3) sebagai penggerak utama untuk penjagaan dan penyelenggaraan padi aerob. Reka bentuk traktor yang mempunyai kelegaan 80 cm dari aras tanah dan mempunyai kelebaran roda 12 – 14 cm dapat membolehkan penggerak utama untuk bergerak bebas di antara barisan penanaman bagi 45 hari pertama selepas penaburan tanpa merosakkan tanaman. Apabila traktor ini dipasang dengan alat yang berbeza seperti penyembur baja, ia boleh digunakan untuk penjagaan tanaman dan penyelenggaraan seperti semburan kimia untuk rumpai, perosak dan kawalan penyakit serta pembajaan jenis berbutir dan kadar kerja boleh mencapai 6 – 7 ha/hari.

Gambar 3. Penggerak utama berkelegaan tinggi beroda untuk penjagaan dan penyelenggaraan tanaman

55

Penuaian dan pengendalian lepas tuaiPenuaian merupakan aktiviti yang paling mencabar antara semua aktiviti pertanian yang mempunyai kekangan masa. Kelewatan menuai bukan sahaja menyebabkan kerugian dari segi kuantiti, malahan juga kepada kualiti bijian padi yang dituai. Ini akan mengurangkan pendapatan sebanyak 30 – 50% daripada kehilangan hasil padi dan harga jualan yang lebih rendah disebabkan beras yang berkualiti rendah. Kelewatan menuai akan mengakibatkan kerugian dalam kuantiti hasil padi akibat pendedahan yang lama kepada perosak dan serangan serangga, burung, tikus dan pokok padi rebah. Kerugian dari segi kualiti juga boleh berlaku kerana biji padi yang terlalu matang akan menghasilkan peratus beras hancur yang tinggi dan warna berubah selepas pengilangan. Oleh itu, padi aerob disyorkan untuk dituai 85 – 90% pada peringkat masak. Dalam keadaan ini, bilangan bijian hijau di tangkai padi adalah antara 10 – 15%. Pada masa kini, jentuai padi yang diubah suai daripada jentuai gandum untuk iklim tropika basah adalah disyorkan untuk menuai padi aerob. Bagi petak penanaman yang lebih kecil, jentuai padi trek getah dari Jepun dengan sistem penghancur aliran paksi boleh digunakan. Kesemua padi yang dituai perlu diangkut dengan pengendalian pukal. Traktor yang dipasang dengan treler atau lori trak dengan keupayaan 2 – 10 tan digunakan untuk mengangkut padi dari ladang ke kilang beras. Operasi ini dapat menjimatkan pembelian bahan pembungkusan dan beg pengangkutan untuk memuatkan padi ke treler dan dihantar ke kilang beras. Kesemua padi yang dituai harus dijual secara terus dalam bentuk padi basah. Ini akan menjimatkan kos pengendalian kerja-kerja untuk proses pengeringan dengan penggunaan sinaran matahari yang bergantung kepada keadaan cuaca dan ruang yang ada.

Sistem pengurusan air di ladangUntuk memastikan pertumbuhan optimum sepanjang tempoh penanaman padi, pengurusan air ladang adalah kritikal. Bagi mencapai matlamat ini, bekalan air ke ladang mesti mencukupi dan tepat pada masanya. Sumber air adalah terhad dan perlu dihantar ke ladang tanpa pembaziran. Untuk mencapai pengurusan air yang baik pada peringkat awal penyediaan tanah, petak penanaman mesti dalam keadaan kering dan perlu diputar dan diratakan dengan sempurna supaya dapat aras penanaman yang seragam. Aktiviti memutar dan meratakan petak penanaman tidak boleh dilakukan dalam keadaan tanah tepu atau petak yang bertakung air. Pengairan awal diperlukan untuk memastikan pertumbuhan awal yang merupakan prasyarat untuk mendapat hasil tinggi jika tiada hujan. Pengurusan air yang baik di peringkat pertumbuhan vegetatif ini adalah untuk menggalakkan pokok padi beranak dan mencapai anak padi

56

yang optimum bagi setiap unit kawasan. Dengan mengawal air di ladang, memenuhi permintaan air yang berbeza bagi setiap peringkat pertumbuhan dapat memastikan pertumbuhan yang baik bagi tangkai, sistem akar dan pengisian bijirin tinggi pokok padi. Pada masa kini, sistem pengairan renjis (Gambar 4) dan pengairan permukaan alternatif basah serta kering ialah dua kaedah pengairan tambahan yang disyorkan untuk penanaman padi aerob. Pilihan untuk menentukan kaedah pengairan yang paling sesuai bergantung

kepada topografi ladang, sumber air, penggunaan tanah, perosak serta kejadian penyakit dan amalan penanaman. Hasil kajian menunjukkan pengairan renjis menggunakan jumlah air yang lebih kurang berbanding dengan pengairan permukaan alternatif basah dan kering, tetapi untuk kaedah pengairan renjis tanaman padi lebih mudah terdedah kepada serangan penyakit kerana persekitaran tanaman yang lembap. Kedua-dua kaedah menghasilkan keputusan yang setanding terhadap hasil padi. Keperluan air semusim adalah antara 442 – 763 mm bergantung pada keadaan cuaca, topografi ladang, kaedah pengairan dan tekstur tanah. Ini menunjukkan bahawa penanaman padi aerob dapat menjimatkan jumlah kuantiti air yang banyak berbanding dengan penanaman padi sawah yang biasanya memerlukan 1,200 mm kedalaman air. Kekerapan pengairan adalah antara 3 – 6 hari berdasarkan jenis tanah dan peringkat pertumbuhan tanaman. Jumlah air yang digunakan untuk setiap pengairan adalah sekitar 20 – 30 mm kedalaman air. Pengairan secara ringan dan kerap adalah lebih baik berbanding dengan pengairan dengan jumlah air yang banyak dan sekali-sekala bagi mengelakkan tekanan air yang boleh menyebabkan pengurangan hasil padi. Sebanyak 50% pengurangan hasil padi dicatatkan jika tekanan air berlaku semasa peringkat terbit dan pengisian pembentukan bijian. Dengan purata penggunaan air semusim ialah 530 mm dan hasil sekitar 3 t/ha, indeks produktiviti air ialah 0.57 kg/m3 berbanding dengan tanaman sawah 0.42 kg/m3. Pengurangan penggunaan air yang diperlukan terutamanya disebabkan kekurangan kerugian resapan dan serapan, kekurangan pada penyejatan kerana ketiadaan air bertakung dan juga air yang diperlukan pada tempoh pratepu untuk membadai tanah tidak diperlukan langsung. Untuk mencapai penjimatan air dan juga mendapat hasil yang tinggi dalam penanaman padi aerob adalah bergantung kepada pengurusan air dan

Gambar 4. Padi aerob yang ditanam berbaris dengan pengairan sistem renjisan

57

tanah yang baik, pemahaman asas hubungan tanaman dan pengurusan pengairan.

Pakej mekanisasiUntuk mencapai tahap mekanisasi yang sama untuk penanaman padi aerob dengan padi sawah, pakej mekanisasi yang sesuai diperlukan bagi memastikan kesemua aktiviti penanaman dapat dilaksanakan dengan lancar bermula daripada aktiviti penyediaan tanah sehingga proses penuaian padi. Pakej mekanisasi yang dicadangkan untuk aktiviti-aktiviti penanaman diringkaskan seperti yang ditunjukkan dalam Jadual 2.

Jadual 2. Cadangan pakej mekanisasi untuk penanaman padi aerob

Jenis mesin ladang Keupayaan operasi(ha/hari)

Keadaan ladang

Penyediaan tanahTraktor ladang (60 – 80 KK)Bajak piringHarrow piringRotovatorRear bucketMotor Penggred

5.0 – 6.0 Keadaan tanah kering

Penapakan TanamanTraktor ladang atau pejalanPenabur benih aerobPenabur benih ‘accord’

2.06.0

Keadaan tanah kering

PenyemburanEmpat roda traktor ladang (30 – 90 kk)Traktor berkelegaan tinggi berodaPenyembur boom, kapasiti tangki 400 – 600 literPenyembur bermotorPenyembur galas

10.0 – 15.03.0 – 4.02.0 – 3.0

Keadaan tanah yang lembap

PembajaanPenyembur galas bermotor 4.0 – 5.0 Keadaan tanah yang

lembap

PenuaianJentuai padi saiz sederhanaJentuai padi

5.0 – 10.010.0 – 15.0

Keadaan tanah kering

Pengangkutan dan pengendalian pukalLori (3 – 8 tan)Traktor yang dipasang dengan treler (8 – 10 tan)

Jalan ladang yang sesuai

Sistem pengurusan airPengairan permukaan (basin)Pengairan renjisan

Tanah yang rata

58

KesimpulanPotensi penanaman padi aerob di negara ini adalah baik kerana boleh ditanam sebagai tanaman darat seperti jagung dan sayur-sayuran serta menjimatkan air berbanding dengan tanaman padi sawah. Oleh itu, di kawasan yang airnya agak sukar dan mempunyai tanah yang sesuai, cara terbaik untuk memaksimumkan jumlah pengeluaran padi adalah dengan penanaman padi aerob. Tahap mekanisasi untuk penanaman padi aerob adalah sama dengan penanaman padi sawah. Ini dapat memastikan aktiviti penanaman boleh dijalankan tanpa bergantung terlalu banyak kepada tenaga buruh. Dengan pembangunan sistem pengairan yang berbentuk permukaan atau renjis, air boleh dibekalkan ke ladang pada masa yang sesuai dengan jumlah kuantiti yang tepat di kawasan yang memerlukan. Kawasan sasaran ialah kawasan yang sukar mendapat air di kawasan sawah semusim, sawah padi terbiar atau tanaman bergilir berhampiran dengan kawasan jelapang padi.

PenghargaanSetinggi-tinggi penghargaan kepada Pusat Penyelidikan Mekanisasi dan Automasi serta Pusat Penyelidikan Padi dan Tanaman Industri MARDI bagi menyediakan kemudahan untuk menjalankan projek ini. Terima kasih juga kepada kakitangan MARDI Seberang Perai yang banyak memberi bantuan untuk projek yang telah dibiayai oleh MARDI dan MOSTI.

RujukanBhagirath, S.C. dan David, E.J. (2011). Row spacing and weed control timing

affect yield of aerobic rice. Field Crops Research Vol. 121(2): 226 – 231Bouman, B.A.M., Lampanyan, R.M. dan Tuong, T.P. (2007) Water

management in irrigated rice: Coping with water scarcity. Los Banos: IRRIChan, C.S. dan Chong, A.H. (2009) Effect of seasonal weather on crop

evapotranspiration and rice yield. Kertas kerja yang dibentangkan dalam persidangan tahunan MANCID yang ke-14. 14 – 15 Feb. 2009, Kuching, Sarawak

Chan, C.S., Zainudin, H., Saad, A. dan Azmi, M. (2012) Productive water use in aerobic rice cultivation . J. Trop. Agric. and Fd. Sc. 40(1):117 – 126

Mohd Khusairy K., Ayob H., Chan C.S., Mohamed Fauzi M.I. dan Mohamad Fakhrul Zaman, O. (2014). Sistem mekanisasi padi aerob, m.s. 33 – 35. Skudai: Penerbit UTM

Mohd Khusairy K., Ayob H., Chan C.S., Mohamed Fauzi M.I. dan Mohamad Fakhrul Zaman, O. (2014). Mechanization system for aerobic rice production. Kertas kerja yang dibentangkan dalam National conference on agricultural and food mechanization, 20 – 22 Mei 2014, Kota Kinabalu, Sabah

Sariam, O., Azmi, M., Chan, C.S., Zainudin, PMD H., Azimzh, A.K., Badrulhadza, A., Mohd Khusairy, K., Mohd Fitri, M., Alicia, A.J., Ismail, C.H., Shajarutulwardah. M.Y. dan Rosnani, H. (2013). Manual teknologi penanaman padi aerob, 27 m.s. Serdang: MARDI

59

Xue, C.Y., Yang, X.G., Bouman, B.A.M., Deng, W., Zhang, Q.P., Yan, W.X., Zhang, T.Y., Rouzi, A., Wang, H.Q. dan Wang, P. (2007) Effects of irrigation and nitrogen on the performance of aerobic rice in northern China. Field Crops Res.

RingkasanPenanaman padi sawah menerima penggunaan mekanisasi pada tahap yang sangat tinggi yang memerlukan air yang banyak dan bertakung dalam keadaan yang berterusan. Untuk menjamin dan mengekalkan pengeluaran beras dan pada masa yang sama untuk menjimatkan air kerana sumber air semakin berkurangan disebabkan perubahan iklim dan persaingan daripada pengguna dosmentik dan perindustrian padi aerob telah diperkenalkan untuk mengatasi masalah ini. Walau bagaimanapun, teknologi mekanisasi untuk pengeluaran padi aerob berbeza berbanding dengan padi sawah. Semua aktiviti pertanian untuk pengeluaran padi aerob dijalankan dalam keadaan tanah kering. Penyediaan tanah untuk pengeluaran padi aerob bermula dengan bajak piring, bajak harrow dan putar kering. Kadangkala, rear bucket diperlukan bergantung kepada topografi tanah dan kaedah pengairan yang akan digunakan. MARDI telah membangunkan dan memperkenalkan alat menabur benih berbaris (row seeder) untuk mewujudkan barisan anak benih yang boleh memudahkan kawalan rumpai dan kerja-kerja penyelenggaraan untuk penanaman berskala kecil. Selain itu, MARDI juga telah mengimport penyemai benih berbaris yang bernama ‘Accord’ dan diubah suai untuk penanaman padi berskala komersial. Dua kaedah pengairan untuk penanaman padi aerob telah disyorkan untuk mencapai produktiviti air yang tinggi dan juga memenuhi keperluan air. Kedua-dua kaedah ialah pengairan renjis dan pengairan permukaan alternatif basah dan kering. Pilihan yang paling sesuai bergantung kepada topografi lapangan, sumber air, perosak dan penyakit serta amalan penanaman. Hasil kajian menunjukkan kaedah pengairan renjis menggunakan air kurang sedikit berbanding dengan pengairan permukaan alternatif basah dan kering, tetapi tanaman di bawah pengairan renjis lebih mudah terdedah kepada serangan penyakit kerana persekitaran tanaman yang lembap. Walau bagaimanapun, kedua-dua kaedah menghasilkan keputusan hasil yang setanding.

SummaryWetland rice cultivation adopts a very high level of mechanization which requires continuous flooding of paddy fields and thus needs a very high level of water input. To safeguard and sustain the rice production and at the same time, to conserve water due to decreasing water resources, climatic changes and competition from domestic and industrial users, aerobic rice production was introduced to overcome these problems. However, the mechanization technology for aerobic rice production is very different from wetland rice. All farming activities for aerobic rice production are performed on aerobic soil conditions. Dry land preparations start from disc plough, disc harrow and rotarvation. At times, rear bucket may be needed, depending on land topography and choice of irrigation used. MARDI has developed a new row seeder (named aerob row seeder) for row seeding and suitable for small-scale cultivation. Row seeding could ease weed control and field maintenance

60

works. Apart from that, MARDI also has imported an Accord Seeder and then modified it to suit for commercial scale. Two irrigation methods for aerobic rice cultivation are also recommended to achieve high water productivity and requirement. These two methods are overhead sprinklers and alternate drying and wetting (AWD) surface irrigation. The most suitable choice depends on the field topography, water source, pest and disease control, and cultural practices. Research results showed that the overhead irrigation method uses less water compared to the alternate wetting and drying, but the crops using this method are more susceptible to disease infestation due to the moist crop environment. However, these two methods produced about the same yield.

PengarangChan Chee ShengMARDI Seberang Perai, Peti Surat 203, 13200 Kepala Batas, Pulau PinangE-mel: [email protected]

Mohd Khusairy Khadzir dan Mohamed Fauzi Md IsaMARDI Seberang Perai, Peti Surat 203, 13200 Kepala Batas, Pulau Pinang

Sariam OthmanPusat Perkhidmatan Teknikal, Ibu Pejabat MARDI, Serdang, Peti Surat 12301, 50774 Kuala Lumpur

61


Aplikasi nanoteknologi dalam sektor pertanian dan industri makanan(Nanotechnology application in agricultural sector and food industry)

Mohd Afendy Abdul Talib

PengenalanNanoteknologi didefinisikan sebagai penghasilan atau penggunaan bahan, alat dan sistem melalui manipulasi bahan pada saiz antara 1 – 100 nanometer (nm). Dalam terminologi saintifik, awalan ‘nano’ bermaksud satu per bilion atau 10-9. Oleh itu, 1 nanometer (nm) bersamaan 1 per bilion meter atau 10-9 meter iaitu bersamaan dengan lebar 6 atom karbon atau 10 molekul air. S e b a g a i p e r b a n d i n g a n , rambut manusia bersaiz lebih kurang 80,000 nm dan sel darah merah lebih kurang 7,000 nm lebar ( Gambar rajah 1). Apabila digabungkan dengan komponen bioteknologi, nanoteknologi menjadi platform baharu yang berkuasa dengan potensi aplikasi yang amat besar merangkumi bidang pertanian, peranti diagnostik, farmaseutikal baharu, pengimejan perubatan, sensor biologi dan banyak lagi. Pada masa kini, bentuk atau potensi bahan nano yang sedia untuk digunakan dalam aplikasi bioteknologi ialah partikel nano, nanowayar, nanogentian, nanostruktur dan nanomesin. Industri makanan dan pertanian telah melabur berbilion ringgit dalam penyelidikan nanoteknologi dan dalam masa yang sama produk makanan nano yang tidak berlabel telah berada di pasaran. Dalam senario global, negara maju dan negara membangun sedang melabur terhadap teknologi ini untuk mendapatkan pegangan saham. Pada ketika ini, Amerika Syarikat mendahului dengan pelaburan USD3.7 bilion melalui Inisiatif Nanoteknologi Nasional negara tersebut dan diikuti oleh Kesatuan Eropah dan Jepun masing-masing dengan pelaburan dana USD1.2 bilion dan USD750 juta. Secara perbandingan, tahap dana negara membangun adalah jauh lebih kecil daripada gergasi dunia ini. Pengkomersialan produk nanobioteknologi mempunyai masa depan yang cerah dan dalam tempoh 10 tahun ini, banyak produk baharu berasaskan teknologi dijangka akan diluluskan dan ada yang telah pun digunakan di serata dunia. Nanoteknologi menyumbang kepada persaingan dan pertumbuhan yang mapan dalam beberapa bidang aplikasi industri. Ciri-ciri kimia atau/dan fizikal partikel nano memberi fungsi yang berguna dan sedang rancak dieksploitasi pelbagai pihak dalam bidang perubatan, bioteknologi, elektronik, sains bahan dan sektor tenaga. Sektor pertanian juga tidak

62

ketinggalan dalam pembangunan yang berpotensi ini di mana inovasi secara berterusan sangat diperlukan disebabkan bertambahnya sekuriti makanan global dan cabaran perubahan cuaca yang memberi kesan kepada pengeluaran sektor pertanian. Pada masa dahulu, pertanian mendapat manfaat daripada banyak inovasi teknologi termasuk varieti hibrid, kimia sintetik dan bioteknologi. Kini, para penyelidik mula memberi tumpuan kepada nanoteknologi sebagai sumber penambahbaikan pertanian.

Aplikasi nanoteknologi dalam bidang pertanian dan pemakananAplikasi nanoteknologi dalam sektor pertanian dan industri makanan mempunyai empat teras utama (Rajah 1). Empat teras tersebut adalah seperti yang berikut:

Nanopertanian dan peningkatan produktivitiAplikasi nanoteknologi dalam sains bahan dan teknologi penukaran biojisim dalam bidang pertanian adalah seperti penyediaan makanan, makanan haiwan, serat dan bahan bakar. Melalui kemajuan nanoteknologi, beberapa teknik termaju dibangunkan untuk penambahbaikan amalan pertanian tepat yang membolehkan kawalan yang jitu pada skala nanometer. Sumber alternatif untuk baja telah dibangunkan apabila partikel nano silikon dioksida (SiO2) diketahui dapat

Saiz terkecildapat dilihatoleh mata 10,000 nm

BakteriaE. coli2,000 nm

Epal ( ~ 8 cm)80 juta nm

Semut ( ~ 5 mm )5 juta nm

Diameterrambutmanusia75,000 nm

MAKRO MIKRO NANO

Manusia(6 kaki tinggi)2 bilion nm

Buckyball1 nm

DNA2 nm

Diameter tiubnanokarbon1.3 nm

100,

000

nm (0

.1 n

m )

100

nm (0

.001

nm

)

Gambar rajah 1. Perbezaan skala makro, mikro dan nanoSumber: Silicon Valley Toxics Coalition

63

meningkatkan percambahan biji tomato. Pembawa skala nano pula ialah bahan nano yang digunakan untuk penghantaran baja, pestisid, herbisid dan pengawal atur pertumbuhan yang lebih efisien. Penggunaan enkapsulasi, polimer, dendrimer dan ikatan ionik permukaan adalah antara mekanisme yang terlibat dalan penghantaran yang efisien, penyimpanan yang lebih baik dan perlepasan sesuatu produk seperti nutrien secara terkawal. Selain itu, pembawa berskala nano juga boleh direka supaya boleh melekat pada akar tumbuhan atau struktur tanah yang berdekatan bertujuan untuk mengelak sesetengah nutrien atau bahan kimia tertentu daripada larut resap ke persekitaran untuk mengurangkan pencemaran alam sekitar. Pelbagai nanoemulsi untuk diaplikasi sebagai herbisid dan pestisid telah berjaya diformulasi. Penggunaannya bukan sahaja dapat meningkatkan keberkesanan terhadap serangga dan rumpai, tetapi dapat mengurangkan jumlah penggunaan bahan kimia tersebut.

Pengurusan kualiti air pertanianPada ketika ini, bekalan air mentah yang banyak dan bersih untuk kegunaan manusia dan industri merupakan cabaran paling penting yang dihadapi dunia. Menurut satu kajian yang pernah dilakukan, lebih daripada satu bilion manusia di dunia ini yang kekurangan bekalan air bersih dan situasi ini semakin bertambah buruk. Dalam jangka masa terdekat, dianggarkan purata bekalan air setiap orang akan menurun sebanyak 33% yang akan membawa kepada kematian jutaan penduduk. Air bersih diperlukan dalan kuantiti yang banyak untuk sektor pertanian, tetapi situasi ini menyumbang kepada pencemaran air bawah tanah yang serius hasil penggunaan pestisid, baja dan bahan kimia pertanian yang lain. Untuk menyelesaikan masalah ini dan untuk merawat kuantiti air

Rajah 1. Empat teras utama aplikasi nanoteknologi dalam sektor pertanian dan industri makanan

Nano-pertanian

danpeningkatanproduktiviti

Pengurusankualiti airpertanian

Pemprosesanproduk agro,penyimpanan

danpengedaran

Kawalankualiti

menggunakansensor nano

AplikasiNanoteknologidalam SektorPertanian dan

Industri Makanan

64

buangan yang besar, teknologi novel yang mapan dan kos efektif diperlukan. Penyelidikan dan pembangunan dalam nanoteknologi telah membolehkan kita untuk mencari penyelesaian yang novel dan berupaya dilaksanakan untuk remediasi dan penulenan air buangan. Sumber air yang boleh didapati kebanyakannya dicemari dengan mikroorganisma patogenik bawaan air seperti cryptosporidium, bakteria koliform, virus dan lain-lain, pelbagai garam dan logam (kuprum, plumbum, arsenik dan sebagainya), sisa kimia pertanian, ribuan kompaun daripada produk farmaseutikal dan penjagaan peribadi, kompaun pengganggu endokrin dan bahan cemar radioaktif. Antara penyelesaian novel melalui nanoteknologi untuk rawatan air buangan adalah seperti yang berikut:

Partikel metalik nanooligodinamik Sistem disinfeksi mikrob secara kimia fizikal melalui penggunaan bahan seperti klorin dioksida, ozon dan ultraungu lazimnya digunakan oleh negara maju, tetapi kebanyakan negara sedang membangun tidak mempunyai sistem sebegini kerana kekurangan infrastruktur. Partikel metalik nanooligodinamik mempunyai keupayaan membantu menghasilkan air bebas daripada mikrob. Antara bahan nano, partikel metalik nanooligodinamik seperti perak adalah yang paling berpotensi kerana ia bersifat antibakteria dan antivirus yang dapat membebaskan spesies oksigen reaktif yang memotong DNA mikroorganisma dan boleh digunakan untuk pelbagai aplikasi. Ciri-cirinya yang lain adalah mudah digunakan, nisbah permukaan per isi padu yang tinggi, struktur kristalografik dan pembolehsuaian kepada pelbagai substrat.

Pemangkinan cahaya Pemangkinan cahaya melibatkan tindak balas pemangkin dengan kompaun kimia dengan kehadiran cahaya. Partikel nano kompaun yang spesifik disinarkan dengan cahaya ultraungu yang akan menyebabkan elektron pada kulit paling luar teruja dan menghasilkan pasangan lubang elektron yang berupaya melakukan disinfeksi air. Ia bertindak sebagai agen pengoksidaan yang bagus dan agen ini termasuklah logam oksida seperti titanium oksida, zink oksida, perak, emas dan lain-lain lagi. Proses pemangkinan cahaya ini boleh digunakan untuk mengurai kompaun toksik seperti pestisid yang mengambil masa lama untuk mengurai bawah keadaan normal.

Desalinasi/penyahmasinan air masin Disebabkan sumber air mentah yang terhad, kemungkinan pada masa akan datang desalinasi atau penyahmasinan air laut akan menjadi sumber utama air mentah. Teknologi desalinasi konvensional seperti osmosis songsang masih digunakan, tetapi kosnya tinggi disebabkan penggunaan tenaga yang

65

banyak serta harga membran yang sangat mahal dan membebankan pengguna. Nanoteknologi telah memainkan peranan penting dalam pembangunan beberapa alternatif jimat tenaga, antaranya ialah membran biomimetik protein-polimer, membran tiub nanokarbon-sejajar dan membran nanokomposit filem nipis dan zeolit. Teknologi ini 1,000 kali lebih efisien daripada osmosis songsang kerana bahan ini mempunyai kadar ketelapan air yang tinggi kerana kewujudan membran karbon tiub nano dalam strukturnya. Teknologi ini mungkin diperkenalkan di pasaran dalam sedikit masa lagi tetapi peningkatan skala, keberkesanan desalinisasi yang praktikal dan kestabilan jangka masa panjang adalah cabaran yang paling kritikal untuk dipertimbangkan sebelum kejayaan pengkomersialannya.

Pemprosesan produk agro, penyimpanan dan pengedaranBahan nanolignoselulosa Bahan lignoselulosa bersaiz nano yang didapati daripada tanaman dan pokok telah membuka pasaran baharu untuk bahan dan produk bersaiz nano yang inovatif dan mempunyai nilai tambah. Kristal lignoselulosa bersaiz nano telah digunakan sebagai pengukuh yang mempunyai berat yang ringan dalam matriks polimer. Ia boleh diaplikasi dalam pembungkusan makanan, pembinaan dan struktur badan kenderaan pengangkutan. Michigan Biotechnology Incorporate International (MBI) telah membangunkan teknologi penghasilan nano lignoselulosa daripada jerami gandum untuk menghasilkan biokomposit yang boleh menggantikan gentian kaca dan plastik dalam banyak aplikasi termasuk bahagian automotif. Penghasilan nanolignoselulosa ialah jalan terbaik untuk pengurusan sisa pertanian kerana bahan ini boleh didapati daripada sisa pertanian yang berasaskan lignin dan selulosa.

Bioremediasi pestisid yang rintang Partikel nano boleh digunakan untuk bioremediasi kompaun yang rintang dan terurai perlahan seperti pestisid. Kompaun berbahaya ini cenderung untuk bergabung dengan pasangan lubang elektron positif yang akan diurai dan ditukar kepada kompaun yang tidak toksik. Partikel nanouranit biogenik telah digunakan untuk bioremediasi uranium, manakala bahan nano yang disinstesis secara semula jadi daripada organisma seperti Gundelia tournefortii, Centaurea virgata, Reseda lutea, Scariola orientalis, Eleagnum angustifolia, Bacillus sp. dan Noaea mucronata dapat menarik logam berat terutamanya kuprum, zink, plumbum dan nikel. Secara perbandingan, disinfektan berasaskan partikel nano adalah lebih baik daripada disinfektan kimia seperti sodium hipoklorit berdasarkan kajian terhadap aktiviti mikrob pada spesies Salmonella dan Staphylococcus.

66

Disinfektan Pasangan lubang elektron terutama elektron negatif yang terhasil daripada partikel nano yang teruja boleh dijadikan disinfektan untuk bakteria. Apabila bakteria bersentuh dengan partikel nano ini, elektron yang teruja akan dipindahkan kepada sel bakteria yang akan menyebabkan penyingkiran bakteria tersebut di dalam pembungkusan buah-buahan dan makanan.

Kawalan kualiti menggunakan sensor nanoBiosensor pengesan pantas Pelbagai ciri kompaun meruap dihasilkan daripada mikroorganisma yang berguna dan yang mendatangkan mudarat kepada manusia. Contohnya, fermentasi yis akan menghasilkan alkohol apabila bakteria menggunakan gula. Dalam industri makanan, organisma perosak makanan disebabkan oleh bakteria dan menghasilkan bau yang kurang enak. Bau ini adalah indikasi yang jelas kepada degradasi makanan yang boleh dikesan melalui visual dan bau, tetapi kaedah ini kadangkala tidak praktikal dilakukan sekiranya melibatkan kuantiti sampel makanan yang banyak. Oleh itu, biosensor yang berfungsi untuk mengesan bau ini secara pantas dihasilkan. Biosensor yang menggunakan partikel nano dipanggil nanobiosensor dan semakin mendapat perhatian dalam industri makanan dan pertanian disebabkan cirinya yang dapat mengurangkan masa panjang yang diambil untuk ujian mikrob dan asai imuno. Aplikasi alat ini termasuklah mengesan kontaminan dalam bekalan air, bahan makanan mentah dan produk makanan. Nanobiosensor yang menggunakan Fe3O4 berupaya untuk mengesan bakteria Bacillus thuringiensis yang menghasilkan toksin yang sangat berbahaya dalam makanan. Dalam bidang akuakultur pula, nanobiosensor yang boleh mengesan tahap amina meruap dalam ikan digunakan untuk menentukan tahap kesegaran ikan tersebut. Ikan yang telah disimpan lama akan menghasilkan amina meruap dalam kuantiti yang tinggi.

Partikel nanoemas Partikel nanoemas secara komersial digunakan sebagai kaedah pengujian pantas untuk ujian kehamilan dan pengesan molekul biologi yang berasaskan warna koloid emas yang bergantung kepada saiz partikel, bentuk, indeks biasan medium sekeliling dan pemisahan antara partikel nano tersebut. Partikel nano boleh melekat di atas permukaan molekul yang spesifik seperti antibodi dengan menggunakan agen penstabil partikel nanoemas. Molekul ini akan terjerap di atas permukaan partikel nano dan mengubah indeks biasan efektif persekitaran dan seterusnya dibaca oleh instrumen seperti resonans plasmon permukaan. Ciri ini menjadikan biosensor yang berasaskan partikel nanoemas mempunyai potensi yang amat besar dalam pembangunan biosensor dalam aplikasi pertanian.

67

KesimpulanEra nanoteknologi adalah era yang berubah dengan pantas dan menjadi satu daripada bidang sains moden yang berkembang dengan pesat. Pada masa kini, setiap bidang sains sedikit sebanyak mempunyai kaitan dengan nanoteknologi, daripada amalan perladangan kepada pemasaran, nanoteknologi telah membawa kepada satu revolusi. Sektor pertanian dan industri makanan dan merupakan dua sektor utama yang mendapat faedah daripada saintis yang membangunkan evolusi dalam nanoteknologi. Aplikasi skala besar partikel nano dalam sektor pertanian membawa kepada perubahan revolusi yang berupaya meningkatkan produktiviti dalam sektor ini yang secara langsung membantu meningkatkan pendapatan para petani dan industri pertanian itu sendiri. Namun demikian, pengetahuan dan kesedaran orang ramai terhadap aplikasi nanoteknologi dalam pertanian dan perladangan perlu dipupuk supaya teknologi ini boleh dimanfaatkan sepenuhnya. Pengguna pula perlu memahami risiko dan aspek keselamatan nanoteknologi.

BibliografiChen, H. dan Yada, R. (2011). Nanotechnologies in agriculture: New tools

for sustainable development. Trends in Food Science and Technology 22(11): 585 – 594

Cheng, M.M.C., Cuda, G., Bunimovich, Y.L., Gaspari, M., Heath, J.R., Hill, H.D. dan Ferrari, M. (2006). Nanotechnologies for biomolecular detection and medical diagnostics. Current Opinion in Chemical Biology 10(1): 11 – 9

Cross, K.M., Lu, Y., Zheng, T., Zhan, J., McPherson, G. dan John, V. (2009). Water decontamination using iron and iron oxide nanoparticles nanotechnology applications for clean water (Savage, N., Diallo, M., Duncan, J., Street, A.dan Sustich, R., ed.), Bab 24, 347 hlm. Norwich, New York: William Andrew Inc.

Dasgupta, N., Ranjan, S., Mundekkad, D., Ramalingam, C., Shanker, R. dan Kumar, A. (2015). Nanotechnology in agro-food: From field to plate. Food Research International

Parisi, C., Vigani, M. dan Rodríguez-Cerezo, E. (2014). Agricultural Nanotechnologies: What are the current possibilities? Nano Today

RingkasanPerubahan cuaca, urbanisasi dan penggunaan sumber semula jadi yang mapan dan isu alam sekitar seperti pencemaran pestisid dan baja merupakan cabaran utama yang dihadapi oleh pengusaha pertanian di seluruh dunia. Masalah ini ditambah lagi dengan peningkatan ketara dalam permintaan hasilan pertanian untuk memenuhi populasi manusia yang dijangka berjumlah 6 – 9 bilion penduduk pada tahun 2050. Senario pembangunan pesat dan sistem pertanian yang kompleks wujud terutamanya di kalangan negara membangun dan cabaran lebih getir dihadapi negara tersebut kerana pertanian ibarat tulang belakang kepada ekonomi sesuatu negara itu. Aplikasi nanoteknologi dalam

68

sektor pertanian dan industri makanan dilihat berupaya membantu menyelesaikan beberapa masalah yang dihadapi pelbagai pihak dalam industri. Bukan itu sahaja, ia dapat meningkat atau menambah baik kaedah sedia ada ke arah penghasilan produk yang berkualiti serta ditambah nilai.

SummaryClimate change, urbanisation and sustainable use of natural resources and environmental issues such as pollution of pesticides and fertilizers are among the challenges faced by agricultural entrepreneurs around the world. These problems are exaggerated with the significant increase in the demand for agricultural products as the human population is expected to be 6 – 9 billion in 2050. Rapid development scenarios and complex agricultural system exists in developing countries, and these challenges are more prominent to countries where agriculture is the backbone to their economy. Application of nanotechnology in agricultural sector and food industry can solve several problems faced by these industries and also enhanced or improve existing methods to produce quality value-added products. Some examples of applications of nanotechnology in agriculture, food and environment were described in this article.

PengarangMohd. Afendy Abdul TalibPusat Penyelidikan Bioteknologi, Ibu Pejabat MARDI, Serdang,Peti Surat 12301, 50774 Kuala LumpurE-mel: [email protected]

BU

LE

TIN

TE

KN

OL

OG

I MA

RD

I • BIL

. 7 (2

01

5) •

INS

TIT

UT

PE

NY

EL

IDIK

AN

DA

N K

EM

AJ

UA

N P

ER

TA

NIA

N M

AL

AY

SIA

Penerbit MARDI 2015

Bi l . 7 (2015) INSTITUT PENYELIDIKAN DAN KEMAJUAN PERTANIAN MALAYSIA

buletin teknologi mardi - siri 7

Documents