karakteristik biologi dan fisiologi

11/09/2012
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
RESPIRASI
 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
menaikkan tingkat energi
elektron
e-
e-
dalam pembakaran senyawa makromolekul (karbohidrat,
protein, lemak) untuk menghasilkan CO2, air dan sejumlah
besar elektron .
oksidasi
NADH + H+
MAKROMOLEKUL
energi
e(elektron)
eKlorofil
Proses metabolisme biologis dengan menggunakan oksigen
O2
H2O
flavoprotein dan sistem sitokrom
mereduksi oksigen  H2O + 30 mol ATP
 Jika senyawa makromolekul = glukosa maka :
C6H12O6 + 6O2
enzim
6H2O +6CO2
 Contoh : pada hasil pertanian yang berklorofil, dan jasad
renik tertentu (ganggang biru/hijau)
1
11/09/2012
Pengukuran Proses Respirasi
 Senyawa yang digunakan :
1.
2.
3.
4.
Glukosa
ATP
CO2
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
2
11/09/2012
FERMENTASI
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
RQ =
mol CO2 yang dihasilkan
mol O2 yang digunakan
Contoh :
C6H12O6 + 6 O2 ----> 6 CO2 + 6 H2O + energi
QR= 6/6 = 1
 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
2 C51H98O6 + 145 O2 ----> 102 CO2 + 98 H2O + energi
QR = 102/145 = 0,71
KLIMAKTERIK DAN KELAYUAN
 Pada fermentasi energi yang dihasilkan relatif kecil
dibandingkan substrat yang digunakan  persediaan
substrat lebih cepat habis dan bahan menjadi busuk
atau mati
 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
3
11/09/2012
 Berdasarkan laju respirasi buah dan sayur dibedakan atas :
o
o
Golongan Klimakterik
Golongan Non Klimakterik
Laju respirasi
(jumlah CO2)
Non Klimakterik
Pembelahan Pembesaran
sel
sel
Senescense
Skema hubungan antara proses pertumbuhan dengan laju respirasi
KLIMAKTERIK
Apel
Alpukat
Pisang
Blueberry
Jambu
Nangka
Kiwifruit
Apricot
 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
NON KLIMAKTERIK
Mangga
Muskmelon
Pepaya
Peach
Pear
Persimon
Tomat
Semangka
Blackberry
Cacao
Cherry
Ketimun
Terong
Grape
Leci
Lime
Orange
Nenas
Raspberry
Strawberry
Lemon
4
11/09/2012
Tahap-tahap Klimakterik
b. Perubahan Kimia
 Proses klimakterik dibagi dalam 3 tahap :
A = praklimakterik
1 = klimakterik menaik Produksi
2 = puncak klimakterik CO2
3 = klimakterik menurun

2


1

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

3
A
Pearson& Robertson (1954) : pada apel  disebut :
RESPIRATION CONTROL THEORY
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
KELAYUAN (SENESCENCE)
 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
 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
dan buah
 Menguningnya daun
5
11/09/2012
Skema pertumbuhan dan kehidupan tanaman
 Perubahan dalam sel waktu proses senescence :
Total
Volume Sel

ripe


Mature


Juvenility
senescence


Perkecembahan
Proses Terjadinya Kelayuan
 Kelayuan terjadi jika terdapat hormon yang
menghambat sintesa protein, yaitu :
- auxin
- giberelin
- asam absisat
- sitokinin
- etilen

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
AUXIN
 Berperan dalam sintesa etilen (C2H4)  senescence
 Pemberian auxin pada pohon induknya  menghambat
pematangan (stop drop spray)
CH2 - COOH
6
11/09/2012
GIBERELIN (GA3)
2. ASAM ABSISAT
 Ditemukan dalam biji kapas
 Bekerja spesifik pada tanaman
 Merangsang terjadinya absisi
 Menghambat pematangan
 Mencegah pelayuan efektif
CH3
 Efektif pada pisang dan tomat
 Tidak efektif pada arbei dan apel
H3C
O
OH
C
O=C
CH3
CH3
OH
COOH
CH
H2C
C
C
C
CH2
O
C
OH
CH
CH
COOH
CH CH3
3SITOKININ
 Menghambat terjadinya senescence
 Sitokinin sintesis (N6-benzyladenin) memperlambat degradasi klorofil
pada selada dan sayuran hijau
C
CH2
CH
NH
CH2OH
CH3
N
H
7