11/09/2012

1

KARAKTERISTIK BIOLOGI

DAN FISIOLOGI

Kemampuan Akhir yang Diharapkan :

•Mahasiswa PS ITP semester 3 mampu menjelaskan karakteristik biologi dan fisiologi bahan pangan

PROSES METABOLISME

Bahan hasil pertanian bahan hidup melakukan proses metabolisme selama bahan tersebut hidup

terjadi perubahan bahan rusak

perlu penanganan untuk menghambat kerusakan

Metabolisme : usaha untuk memenuhi kebutuhan hidup bahan terutama energi

Energi diperoleh dengan cara : - fotosintesa

- respirasi

- fermentasi

FOTOSINTESA

Pengertian : proses metabolisme dalam bahan hasil pertanian dengan menggunakan CO2 dari udara, air dari dalam tanah dengan bantuan sinar matahari dan klorofil untuk menghasilkan karbohidrat.

Sinar matahari e- e-

menaikkan tingkat energi

elektron energi

e- e-

(elektron)

Klorofil O2

H2O

Contoh : pada hasil pertanian yang berklorofil, dan jasad renik tertentu (ganggang biru/hijau)

RESPIRASI

Proses metabolisme biologis dengan menggunakan oksigen dalam pembakaran senyawa makromolekul (karbohidrat, protein, lemak) untuk menghasilkan CO2, air dan sejumlah besar elektron .

flavoprotein dan sistem sitokrom

mereduksi oksigen H2O + 30 mol ATP

Jika senyawa makromolekul = glukosa maka :

C6H12O6 + 6O2 6H2O +6CO2

MAKROMOLEKUL NADH + H+

oksidasi

enzim

11/09/2012

2

Pengukuran Proses Respirasi

Senyawa yang digunakan :

1. Glukosa

2. ATP

3. CO2

4. O2

Pengukuran Proses Respirasi (2)

1. Perubahan Kandungan Gula

Secara teoritis dapat dilakukan, secara praktis sulit, karena :

Jumlah gula yang terdapat dalam bahan tidak tetap

Pembentukan gula dari sukrosa dan penggunaan gula untuk respirasi sering terjadi bersamaan

2. Kandungan ATP

Secara praktek sulit

Butuh waktu yang lama, ketelitian yang tinggi dan alat yang canggih

Pengukuran Proses Respirasi (3)

3. Penyerapan O2

Jumlah oksigen yang digunakan dalam respirasi relatif sedikit sulit dilaksanakan (butuh alat yang peka seperti GC)

4. Produksi CO2

Produksi CO2 selama respirasi cukup besar sehingga mudah diukur

Sulit dibedakan antara respirasi anaerob dan aerob

Cara yang praktis adalah mengukur produksi CO2

11/09/2012

3

Contoh : laju respirasi jeruk = 70 mg CO2/kg/jam

laju respirasi ercis = 400 mg CO2/kg/jam

Respiration Quotient (RQ) : perbandingan CO2 yang dihasilkan dengan O2 yang digunakan

mol CO2 yang dihasilkan RQ = mol O2 yang digunakan

Contoh :

C6H12O6 + 6 O2 ----> 6 CO2 + 6 H2O + energi

QR= 6/6 = 1

2 C51H98O6 + 145 O2 ----> 102 CO2 + 98 H2O + energi QR = 102/145 = 0,71

FERMENTASI

Merupakan reaksi oksidasi reduksi

Zat yang dioksidasi (pemberi elektron) dan zat yang direduksi (penerima elektron) adalah zat organik

Pada respirasi zat yang direduksi adalah zat anaorganik (O2)

Senyawa organik yang digunakan umumnya glukosa dipecah menjadi : aldehid, alkohol atau asam melalui proses glikolisis

C6H12O6 + khamir 2C2H5OH + 2 CO2

(alkohol)

Terjadi jika persediaan oksigen berkurang

Pada fermentasi energi yang dihasilkan relatif kecil dibandingkan substrat yang digunakan persediaan

substrat lebih cepat habis dan bahan menjadi busuk atau mati

KLIMAKTERIK DAN KELAYUAN

Buah : hasil dari beberapa jenis bentuk pertumbuhan :

- pembesaran bakal buah

- pembesaran jaringan

Tahap-tahap pertumbuhan buah dan sayur :

o Pembelahan sel

o Pendewasaan sel (maturation)

o Pematangan sel (ripening)

o Pelayuan (senescence)

o Pembusukan (deterioration)

Pada setiap proses pertumbuhan terjadi proses

respirasi

11/09/2012

4

Berdasarkan laju respirasi buah dan sayur dibedakan atas :

o Golongan Klimakterik

o Golongan Non Klimakterik

Skema hubungan antara proses pertumbuhan dengan laju respirasi

Non Klimakterik

Pembelahan sel

Pembesaran sel

Senescense

Laju respirasi (jumlah CO2)

Pengertian klimakterik :

= suatu fase kritis dalam kehidupan buah

= suatu keadaan auto stimulation dari dalam buah sehingga

buah menjadi matang disertai dengan peningkatan laju

respirasi

= masa peralihan dari proses pertumbuhan menjadi layu

KLIMAKTERIK = suatu periode mendadak yang khas pada

buah-buahan tertentu, dimana pada proses

tersebut terjadi serangkaian perubahan

biologis diawali dengan proses pembuatan

etilen yang ditandai dengan terjadinya

proses pematangan

KLIMAKTERIK

Apel Mangga

Alpukat Muskmelon

Pisang Pepaya

Blueberry Peach

Jambu Pear

Nangka Persimon

Kiwifruit Tomat

Apricot Semangka

NON KLIMAKTERIK

Blackberry Lime

Cacao Orange

Cherry Nenas

Ketimun Raspberry

Terong Strawberry

Grape Lemon

Leci

11/09/2012

5

Tahap-tahap Klimakterik

Proses klimakterik dibagi dalam 3 tahap :

A = praklimakterik

1 = klimakterik menaik

2 = puncak klimakterik

3 = klimakterik menurun

A 1

2

3

Produksi CO2

b. Perubahan Kimia Pearson& Robertson (1954) : pada apel disebut :

RESPIRATION CONTROL THEORY Pada saat pematangan : aktivitas sel meningkat perlu energi

(ATP) yang tinggi mitokondria bekerja lebih berat respirasi meningkat terjadi klimakterik

Frenkel et al., (1968) : pada buah pear Pada awal klimakterik ditambah substrat penghambat sintesa

protein tidak terjadi puncak klimakterik tidak terjadi pemasakan

Jika ekstrak protein dari buah diisolasi pada fase klimakterik ditemukan enzim yang aktif dalam pematangan : enzim malat

Pada fase pra klimakterik sintesa lemak, etilen dan protein meningkat

Pada fase puncak klimakterik : dekarboksilasi asam malat meningkat

Klimakterik : hasil perubahan kimia dalam jaringan

secara alami dan biologis

KELAYUAN (SENESCENCE)

Suatu tahap normal yang selalu terjadi dalam siklus kehidupan tanaman

Dapat terjadi setiap saat

Gejala-gejala :

Abscision pada daun, buah/bunga

Pematangan buah

Daya tahan terhadap penyakit

Menguningnya daun dan buah

11/09/2012

6

ripe

Mature

senescence Juvenility

Total Volume Sel

Perkecembahan

Skema pertumbuhan dan kehidupan tanaman

Perubahan dalam sel waktu proses senescence :

Dinding sel menipis

Khloroplast pecah

Endoplasmik retikula rusak

Sitoplasma kotor

Mitokondria masih utuh

Permeabilitas membran sel berubah karena jaringan sel melemah

Hilangnya klorofil

Protein menurun

Proses Terjadinya Kelayuan

Kelayuan terjadi jika terdapat hormon yang menghambat sintesa protein, yaitu :

- auxin

- giberelin

- asam absisat

- sitokinin

- etilen

AUXIN

Berperan dalam sintesa etilen (C2H4) senescence

Pemberian auxin pada pohon induknya menghambat pematangan (stop drop spray)

CH2 - COOH

11/09/2012

7

GIBERELIN (GA3)

Bekerja spesifik pada tanaman

Menghambat pematangan

Mencegah pelayuan efektif

Efektif pada pisang dan tomat

Tidak efektif pada arbei dan apel

OH

CH2 COOH

OH

O

O=C

CH3

2. ASAM ABSISAT

Ditemukan dalam biji kapas

Merangsang terjadinya absisi

CH3

H3C CH3 C

C CH CH CH

H2C C COOH

C C

O CH CH3

OH

3SITOKININ

Menghambat terjadinya senescence

Sitokinin sintesis (N6-benzyladenin) memperlambat degradasi klorofil

pada selada dan sayuran hijau

CH2

N

H

NH CH

C CH2OH

CH3