PENGUKURAN LAJU RESPIRASI BENIH

PENGUKURAN LAJU RESPIRASI BENIH

ABSTRAKSI

Praktikum Fisiologi Benih acara 3 yaitu Pengukuran Laju Respirasi Benih dilaksanakan pada hari Senin, 28 Oktober 2013 di Laboratorium Teknologi Benih, Jurusan Budidaya Pertanian, Fakultas Pertanian, Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta. Bahan yang digunakan antara lain larutan NaOH 0,2 N, larutan BaCl₂, larutan HCl 0,1 N, larutan indikator phenolphtalein, kacang tanah (Arachis hypogaea), Jagung (Zea mays), kedelai (Glycin max), plester, kain kelambu dan benang tenun. Adapun alat yang digunakan antara lain 9 botol volume 250 ml dengan tutup, 3 erlenmeyer 125 ml, buret dan pipet. Praktikum ini bertujuan untuk mengetahui cara mengukur respirasi pada berbagai jenis benih selama waktu penyimpanan. Parameter yang digunakan yakni volume awal dan akhir titrasi dari benih yang direspirasikan selama 24 jam. Hasil pengamatan yang telah dilakukan didapatkan adanya peningkatan laju respirasi terkait dengan umur simpan benih. Semakin benih lama disimpan maka semakin tinggi laju respirasinya.

I. PENDAHULUAN

A. Latar belakang

Suatu benih akan terus melaksanakan proses respirasi dari setelah panen sampai dengan penyimpanan. Reaksi respirasi itu sendiri termasuk dalam reaksi katabolisme yang memecah molekul-molekul gula menjadi molekul-molekul anorganik berupa CO₂ dan H₂O. Respirasi atau pernafasan berfungsi untuk mendapatkan energi dari bahan-bahan organik melalui proses pemecahan gula yang disebut dengan proses glikolisis. Senyawa gula pada tanaman didapatkan dari proses fotosintesis. Butiran amilum yang tersimpan dalam berbagai jaringan dan organ penyimpan cadangan makanan akan diubah kembali dalam bentuk glukosa fosfat didalam sitoplasma sel. Akhirnya senyawa glukosa fosfat tersebut akan dipecah menjadi piruvat dan masuk dalam siklus krebs. Selama glikolisis berlangsung dan dalam siklus krebs akan dihasilkan gas CO₂ yang akan dikeluarkan dari sel. Gas tersebut akan berdifusi dan terkumpul dalam rongga-rongga antar sel dan bila tekanan telah cukup akan dikeluarkan.

B. Tujuan

Mengetahui cara mengukur respirasi pada berbagai jenis benih selama selang waktu penyimpanan.

II. TINJAUAN PUSTAKA

Respirasi adalah suatu proses yang melibatkan penyerapan O₂ dan pengeluaran CO₂ suatu energi yang digunakan untuk mempertahankan reaksi metabolisme dan reaksi lainnya yang terjadi didalam jaringan. Semua sel aktif terus melakukan respirasi, sering menyerap O₂ dan melepaskan CO₂ dalam volume yang sama. Namun, respirasi lebih dari sekedar pertukaran gas yang sederhana. Proses keseluruhan merupakan reaksi oksidasi-reduksi, yaitu senyawa dioksidasi menjadi CO₂ sedangkan O₂ yang diserap direduksi menjadi H₂O (Kays, 1991 cit. Nurjanah, 2003).

Sel aktif terus menerus melakukan respirasi, sering menyerap O₂ dan melepaskan CO₂ dalam volume yang sama. Proses keseluruhan merupakan reaksi oksidasi-reduksi, yaitu senyawa dioksidasi menjadi CO₂, sedangkan O₂ yang diserap direduksi membentuk H₂O. Pati, fruktan, sukrosa atau gula lainnya bertindak sebagai substrat respirasi. Respirasi umum glukosa.

Sebagian besar energi yang dilepaskan selama respirasi – kira-kira 2870 kJ atau 686 kcal per mol glukosa – berupa bahang. Yang lebih penting dari bahang adalah energi yang terhimpun dalam ATP, sebab senyawa ini digunakan untuk berbagai proses esensial dalam kehidupan, misalnya, pertumbuhan dan penimbunan ion (Wang et al, 2007).

Selain itu sel aktif terus menerus melakukan respirasi, sering menyerap O₂ dan melepaskan CO₂ dalam volume yang sama. Proses keseluruhan merupakan reaksi oksidasi-reduksi, yaitu senyawa dioksidasi menjadi CO₂, sedangkan O₂ yang diserap direduksi membentuk H₂O. Pati, fruktan, sukrosa atau gula lainnya bertindak sebagai substrat respirasi. Respirasi umum glukosa, misalnya, dapat ditulis sebagai berikut ;

C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ → 6 CO₂ + 6 H₂O + energi

Sebagian besar energi yang dilepaskan selama respirasi – kira-kira 2870 kJ atau 686 kcal per mol glukosa – berupa bahang. Yang lebih penting dari bahang adalah energi yang terhimpun dalam ATP, sebab senyawa ini digunakan untuk berbagai proses esensial dalam kehidupan, misalnya, pertumbuhan dan penimbunan ion (Salisbury & Ross, 1994).

Ada dua jenis respirasi, yaitu respirasi aerob dan anaerob. Pada respirasi aerob dibutuhkan oksigen, sedangkan pada respirasi anaerob tidak membutuhkan oksigen dari atmosfer, tetapi dapat terjadi seaktu-waktu. Jadi, perbedaan antara dua tipe respirasi ini terletak pada keikutsertaan oksigen sebagai suatu reaktan dalam respirasi (Meyer et al., 1981).

Respirasi dapat dipengaruhi oleh beberapa faktor dalam atau pohon dan faktor lingkungan yang sering berinteraksi. Beberapa faktor internal yang paling penting adalah umur dan kondisi fisiologis jaringan, jumlah substrat yang dapat beroksidasi dan hidrasi. Faktor lingkungan yang penting termasuk tanah dan temperatur udara, cahaya, komposisi gas dan khemikalia seperti fungisida, insektisida, pemupukan dan penghambat enzim (Kramer and Theodore, 1960).

Laju respirasi meningkat dengan meningkatnya suhu. Namun, apabila dikondisikan di atas suhu maksimum laju respirasi akan mulai menurun. Hal ini disebabkan sebagian enzim-enzim yang berperan akan mulai mengalami denaturasi (Lakitan, 1991). Saitoh et al. (1998) melaporkan bahwa pada tanamam padi, semakin tinggi suhu atmosfir maka semakin tinggi laju respirasi daun dan cabang. Karena hasil bersih fotosintesis merupakan selisih dari aktifitas laju fotosintesis dan respirasi maka suhu secara tidak langsung juga akan menentukan hasil bersih fotosintesis. Gardner et al. (1985) menyatakan juga bahwa suhu yang tinggi akan meningkatkan laju fotorespirasi, yang berarti menurunkan hasil bersih fotosintesis (Hatta, 2008).

Konsentrasi oksigen ini lebih tinggi dihasilkan, namun PRL (precent radial oxygen loss) dikurangi/diturunkan. Rata-rata tingkat resopirasi dan PRL kedua-duanya berkurang dengan meningkatnya panjang akar (Luxmoore et al., 1970). Untuk jangka panjang sebaiknya dilakukan penyimpanan dengan suhu yang lebih rendah, dengan harapan dapat menghambat aktivitas fisiologi dan juga dapat aktivitas mikrobiologis. Pertimbangan fisiologis pascapanen adalah berkaitan dengan laju respirasi, dimana semakin tinggi laju respirasi semakin cepat kerusakan terjadi. Laju respirasi sangat dipengaruhi oleh kondisi lingkungan seperti suhu. Semakin tinggi suhu semakin tinggi laju respirasi. Disamping itu kondisi lingkungan atmosfer terutama kandungan oksigen dan karbondiosida juga berpengaruh terhadap laju respirasi, dimana semakin rendah kandungan oksigen dan semakin tinggi kandungan karbondiosida maka laju respirasi cendrung menurun. Salah satu cara untuk menurunkan laju respirasi adalah dengan memodifikasi konsentrasi O2 dan CO2 di lingkungan atmosfer sekitar produk dengan menggunakan pengemas plastik dengan permeabilitas tertentu yang dikenal sebagai Modified Atmosphere Packaging (MAP) (Apandi, 1984).

III. METODOLOGI

Praktikum fisiologi biji acara III yang berjudul pengukuran laju respirasi benih ini dilaksanakan pada hari Senin tanggal 28 Oktober 2013 di Laboratorium Teknologi Benih, Jurusan Budidaya Pertanian, Fakultas Pertanian UGM, Yogyakarta. Bahan yang digunakan antara lain larutan NaOH 0,2 N, larutan BaCl₂, larutan HCl 0,1 N, larutan indikator phenolphtalein, kacang tanah (Arachis hypogaea), jagung (Zea mays), kedelai (Glycin max), plester, kain kelambu dan benang tenun. Adapun alat yang digunakan antara lain 9 botol volume 250 ml dengan tutup, 3 erlenmeyer 125 ml, buret dan pipet.

Cara kerja dalam praktikum ini yakni sebelum dilakukan proses titrasi, disiapkan benih kacang tanah, jagung dan kedelai. Kemudian, dihitung kadar air benih menggunakan moisture tester. Disiapkan botol volume 250 mL. Kemudian 50 ml larutan NaOH 0,2 N dimasukkan ke dalam masing-masing botol dan ditutup. Kemudian kacang tanah, jagung, dan kedelai ditimbang masing-masing 5 gram sebanyak 3 ulangan. Dibungkus benih dengan kain kelambu, lalu diikat dengan tali. Bungkusan benih tersebut lalu digantungkan ke dalam botol dan diatur agar tidak menyentuh larutan NaOH. Botol ditutup kembali dan diberi selotip agar tidak bocor. Satu botol lain digunakan sebagai kontrol. Setelah 24 jam, kacang tanah dikeluarkan dari masing-masing botol dan ditutup kembali dengan cepat kemudian ditentukan jumlah CO₂ yang dibebaskan dari respirasi dengan cara titrasi yakni pipet 10 ml larutan dari tiap botol dimasukkan ke dalam erlenmeyer serta ditambah dengan 5 ml BaCl₂ dan 3 tetes phenolpltalein, sehingga larutan akan berwarna merah jambu. Larutan tersebut dititrasi dengan HCl 0,1 sampai warnanya hilang. Titrasi dilakukan dengan cara yang sama untuk semua perlakuan termasuk kontrol. Semua percobaan di atas dilakukan kembali setelah satu minggu, dua minggu menggunakan benih kacang tanah, jagung dan kedelai yang sama dari kelompok benih yang sama. Analisis data menggunakan rancangan acak lengkap factorial α=5%, dilanjutkan dengan uji Duncan. Faktor pertama: jenis benih, faktor kedua: umur simpan. Pada respirasi maupun saat titrasi terjadi reaksi sebagai berikut:

2 NaOH + CO₂ à Na₂CO₃ + H₂O

Na₂CO₃ + BaCl₂ à BaCO₃ + 2 NaCl

NaOH (sisa) + HCl à NaCl + H₂O
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

A.  HASIL PENGAMATAN

Tabel 1. Kadar air benih

jenis benih	kadar air
	0 minggu	minggu 1	minggu 2
kacang tanah	13,4	14,5	11,7
jagung	16,2	14,7	14,5
kedelai	14,2	14,4	12,2

Tabel 2. Hasil Analisis Uji Duncan

janis benih	0 minggu	1 minggu	2 minggu
kacang tanah	0,2261 a	0,3056 a	0,0886 ab
kedelai	-0,5256 ab	-0,3483 ab	-0,4186 ab
jagung	-0,2261 ab	-0,0611 ab	-0,6142 b

Ket: apabila terjadi perubahan huruf, maka terjadi beda nyata antar benih. Apabila ada salah satu yang sama, maka tidak beda nyata.

Contoh perhitungan:

Rumus perhitungan respirasi =((11(x-y))/5) / 24

Kacang tanah ulangan 1 (0 minggu)          = ((11(31,5-31,3))/ 5) / 24

                                                                   = 0,018333 mg/gr/jam

B.  PEMBAHASAN

pembahasan:

1.apa itu respirasi? Dan reaksinya?

2. faktor yang memepengaruhi respirasi benih? Jelaskan!

3. bahas grafik laju respirasi benih hbungkan dengan kadar air dan kandungan benih

4. hasilnya?

Respirasi adalah suatu proses pengambilan O2 untuk memecah senyawa-senyawa organik menjadi CO2, H2O dan energi. Namun demikian respirasi pada hakikatnya adalah reaksi redoks, dimana substrat dioksidasi menjadi CO2 sedangkan O2 yang diserap sebagai oksidator mengalami reduksi menjadi H2O. Yang disebut substrat respirasi adalah setiap senyawa organik yang dioksidasikan dalam respirasi, atau senyawa-senyawa yang terdapat dalam sel tumbuhan yang secara relatif banyak jumlahnya dan biasanya direspirasikan menjadi CO₂ dan air. Sedangkan metabolit respirasi adalah intermediat-intermediat yang terbentuk dalam reaksi-reaksi respirasi. Karbohidrat merupakan substrat respirasi utama yang terdapat dalam sel tumbuhan tinggi. Terdapat beberapa substrat respirasi yang penting lainnya diantaranya adalah beberapa jenis gula seperti glukosa, fruktosa, dan sukrosa, pati, asam organik, dan protein (digunakan pada keadaan & spesies tertentu). Secara umum, respirasi karbohidrat dapat dituliskan sebagai berikut:

C6H12O6 + O2                                  6CO2 + H2O + energi

Reaksi di atas merupakan persamaan rangkuman dari reaksi-reaksi yang terjadi dalam proses respirasi. Reaksi tersebut terlihat sangat sederhana, terlihat seakan respirasi merupakan reaksi tunggal, sehingga mungkin dapat agak menyesatkan karena respirasi yang sebenarnya bukanlah reaksi tunggal. Respirasi merupakan rangkaian dari banyak reaksi komponen, yang masing-masingnya dikatalisis oleh enzim yang berbeda. Respirasi dapat digolongkan menjadi dua jenis berdasarkan ketersediaan O₂ di udara, yaitu respirasi aerob dan respirasi anaerob. Respirasi aerob merupakan proses respirasi yang membutuhkan O₂, sebaliknya respirasi anaerob merupakan proses repirasi yang berlangsung tanpa membutuhkan O₂. Respirasi anaerob sering disebut juga dengan nama fermentasi. Perbedaan antara keduanya akan terlihat pada proses tahapan reaksi dalam respirasi. Proses respirasi diawali dengan adanya penangkapan O₂ dari lingkungan. Proses transport gas-gas dalam tumbuhan secara keseluruhan berlangsung secara difusi. Oksigen yang digunakan dalam respirasi masuk ke dalam setiap sel tumbuhan dengan jalan difusi melalui ruang antar sel, dinding sel, sitoplasma dan membran sel. Demikian juga halnya dengan CO₂ yang dihasilkan respirasi akan berdifusi ke luar sel dan masuk ke dalam ruang antar sel. Hal ini karena membran plasma dan protoplasma sel tumbuhan sangat permeabel bagi kedua gas tersebut.

Laju respirasi dapat dipengaruhi oleh beberapa faktor antara lain:

a. Ketersediaan substrat

Tersedianya substrat pada tanaman merupakan hal yang penting dalam melakukan respirasi. Tumbuhan dengan kandungan substrat yang rendah akan melakukan respirasi dengan laju yang rendah pula. Demikian sebaliknya bila substrat yang tersedia cukup banyak maka laju respirasi akan meningkat.

b. Ketersediaan Oksigen

Ketersediaan oksigen akan mempengaruhi laju respirasi, namun besarnya pengaruh tersebut berbeda bagi masing-masing spesies dan bahkan berbeda antara organ pada tumbuhan yang sama. Fluktuasi normal kandungan oksigen di udara tidak banyak mempengaruhi laju respirasi, karena jumlah oksigen yang dibutuhkan tumbuhan untuk berrespirasi jauh lebih rendah dari oksigen yang tersedia di udara.

c.  Suhu

 Pengaruh faktor suhu bagi laju respirasi tumbuhan sangat terkait dengan faktor Q10, dimana umumnya laju reaksi respirasi akan meningkat untuk setiap kenaikan suhu sebesar 10^oC, namun hal ini tergantung pada masing-masing spesies.Suhu tanah dan suhu udara tempat tanaman tumbuh akan berpengaruh terhadap pertumbuhan tanaman. Suhu udara yang terlalu rendah menyebabkan pertumbuhan tanaman terhambat. Sebaliknya, suhu yang tinggi yang disertai pengairan kurang akan menghambat suplai unsur hara dan menyebabkan transpirasi tinggi. Perubahan suhu beberapa derajat saja dapat menyebabkan perubahan yang nyata dalam laju pertumbuhan tanaman. Setiap spesies dan varietas tanaman masing-masing mempunyai suhu kardinal yaitu suhu minimum, optimum dan maksimum. Laju pertumbuhan tanaman akan sangat rendah apabila tanaman dikondisikan di bawah suhu minimum dan di atas suhu maksimum, sedangkan pada kisaran suhu optimum akan diperoleh laju pertumbuhan tanaman yang lebih tinggi.Laju respirasi meningkat dengan meningkatnya suhu. Namun, apabila dikondisikan di atas suhu maksimum laju respirasi akan mulai menurun. Hal ini disebabkan sebagian enzim-enzim yang berperan akan mulai mengalami denaturasi.

d. Tipe dan umur tumbuhan

Masing-masing spesies tumbuhan memiliki perbedaan metabolisme, dengan demikian kebutuhan tumbuhan untuk berespirasi akan berbeda pada masing-masing spesies. Tumbuhan muda menunjukkan laju respirasi yang lebih tinggi dibanding tumbuhan yang tua. Demikian pula pada organ tumbuhan yang sedang dalam masa pertumbuhan.

Hubungan antara laju respirasi dan umur simpan suatu benih dapat dilihat pada grafik di bawah ini

Pada grafik di atas dapat dilihat bahwa laju respirasi pada rerata dari laju dapat dikatakan bahwa semakin lama umur simpan maka laju respirasi semakin meningkat, namun terjadi penyimpangan pada penyimpanan benih 1 minggu yang laju respirasinya semakin menurun yakni -0,005/gr/jam. Ketidaksesuaian antara praktik dengan teori ini dapat disebabkan oleh beberapa hal antara lain kurang rapat pada saat penutupan di dalam botol sehingga masih ada udara luar yang masuk ke dalam botol. Selain itu juga dapat disebabkan oleh ketidaktelitian praktikan saat melakukan titrasi.

Penambahan larutan NaOH 0,2 N berguna untuk mengikat CO₂ hasil respirasi kecambah kacang hijau, sehingga tidak ada CO₂ yang keluar dari dalam botol. Larutan BaCl₂ berfungsi untuk mengendapkan larutan setelah perlakuan dan HCl 0,1 N berfungsi untuk menetralkan NaOH pada saat titrasi. Larutan phenolptalein digunakan sebagai indikator larutan yang menentukan terjadi atau tidaknya reaksi tersebut yang ditunjukkan dengan adanya perubahan warna dari pink menjadi pudar ataupun bening

V. KESIMPULAN

1.    Cara mengukur laju respirasi benih dapat dilakukan dengan menggunakan titrasi.

2.    Semakin lama benih disimpan maka laju respirasi akan semakin meningkat.

3.    Laju respirasi benih (kontrol) 0,009/gr/jam, benih simpan 1 minggu -0,005/gr/jam dan 2 minggu 0,0825/gr/jam.

DAFTAR PUSTAKA

Apandi, 1984. Teknologi Buah dan Sayur. Penerbit Alumni Bandung, Bandung.

Hatta, M. 2008. Siraman Air Dingin pada Media meningkatkan Pertumbuhan.<http://emhatta.wordpress.com>. Diakses pada tanggal 23 November 2011.

Jin Wang, Zhenjia Zhang, Zhifeng Zhang, Ping Zheng dan Chunjie. The influence of aerobic sludge retention time on anaerobic co-digestion of dyeing and printing wastewater and sewage sludge. Zhejiang University. Hangzhou, China. African journal of biotechnology Vol. 6 : 902-907

Kramer, P. J dan Theodore T. K. 1960. Physiology of Trees. Mc. Grow-Hill Book Company. USA.

Luxmoore, R.J., L. H. Stolzy dan J. Letey. 1970. Oxygen diffusion in the soil plant system IV. Oxygen concentration profiles, respiration profiles, and radial oxygen losses. American society of agronomy 62 : 329-332.

Meyer, B. S., D. B. Anderson, R. H. Bohning, D. G. Fratianne. 1981. Introduction to Plant Physiology. D. Van Nostrand Company. New York.

Nurjanah, S. 2003. Kajian laju respirasi dan produksi etilen sebagai dasar panen waktu simpan sayuran dan buah-buahan. Bionatura 4 : 148-156.

Salisbury, F. B. And Ross, C. W. 1995. Plant physiology, 4^th edition. Wadsworth Publishing Co., Inc. Wadsworth.