Pengaruh Lama Penyinaran UV-C pada biji cabai Rawit (Capsicum Frustescent L.) terhadap laju pertumbuhan (R.A. Restia Pranagari, dkk.) PENGARUH LAMA PENYINARAN UV-C PADA BIJI CABAI RAWIT(CAPSICUM FRUSTESCENT L) TERHADAP LAJU PERTUMBUHAN TANAMAN, KADAR KLOROFIL-A DAN KERAPATAN STOMATA DAUN SERTA KADAR KAPSAISIN BUAH CABAI RAWIT R.A Restia Pranagari1, Ni Nyoman Rupiasih2, Hery Suyanto3 1,2,3Jurusan Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Udayana, Kampus Bukit Jimbaran, Badung, Bali Indonesia 80361. *Email : rupiasih@unud.ac.id Abstrak Lama penyinaran sinar UV-C mempunyai pengaruh terhadap tinggi tanaman, laju pertumbuhan tanaman sampai fase generatif, kadar klorofil-a, kerapatan stomata dan kadar kapsaisin buah cabai. Perlakuan sampel pada biji/benih dengan radiasi ultraviolet C (UV-C) masing-masing selama 5 menit, 15 menit, 25 menit, 30 menit, 35 menit, 50 menit, 1 jam, 2 jam, 6 jam, 8 jam, 24 jam dan 48 jam. Hasil penelitian menunjukkan bahwa efek penyinaran ultraviolet-C pada biji berpengaruh negatif pada fase vegetatif yaitu terhambatnya perkecambahan. Sedangkan pada fase generatif, tanaman yang mendapat paling sedikit dosis penyinaran UV terhambat pertumbuhannya. Penyinaran ultraviolet pada biji sangat berpengaruh negatif pada kadar klorofil- a. Kadar klorofil-a yang paling sedikit pada sampel perlakuan 5 menit ( S1). Kerapatan stomata tanaman Biji cabai rawit yang diberi perlakuan penyinaran UV C memiliki kerapatan stomata yang lebih besar dibandingkan tanaman yang tidak diberi perlakuan. Kadar kapsaisin yang paling banyak terdapat pada biji cabai dengan lama penyinaran sinar UV-C 2 jam (S8) yaitu rata-rata sebesar 755,17 mg/L tiap buah cabai. Kata kunci : UV-C, Laju pertumbuhan, klorofil-a, kerapatan stomata, kadar kapsaisin Abstract While irradiation of UV-C light has an effect on plant height, plant growth until the generative phase, chlorophyll-a content, stomatal density and concentration capsaicin chilies. Sample treatment on seeds / seedlings to ultraviolet C radiation (UV-C) respectively for 5 minutes, 15 minutes, 25 minutes, 30 minutes, 35 minutes, 50 minutes, 1 hour, 2 hours, 6 hours, 8 hours, 24 hours and 48 hours. The results showed that the effect of ultraviolet-C irradiation on seed negative effect on the inhibition of germination of the vegetative phase. While the generative phase, the plant that gets the least amount of UV radiation dose stunted. Ultraviolet radiation on seed very negative effect on the levels of chlorophyll-a. Chlorophyll-a levels were at least 5 minutes in sample treatment (S1). Stomatal density of cayenne pepper plant seeds treated with UV-C irradiation had a greater stomatal density than the untreated plants. Capsaicin levels which are most numerous in the old bean chili with UV-C irradiation 2 hours (S8) is an average of 755.17 mg / L each of chilies. Keywords: UV-C. Growth rate, chlorophyll-a, stomata density, capsaicin content I. PENDAHULUAN Pigmen inilah yang memberi warna hijau pada 1.1 Latar belakang tumbuhan. Klorofil terdapat di dalam organel Tumbuhan menangkap cahaya yang yang disebut kloroplas. Meskipun seluruh merupakan sumber energi fotosintesis bagian tubuh tumbuhan berwarna hijau, namun menggunakan pigmen yang disebut klorofil. sebagian besar energi dihasilkan di daun. Di 40
Buletin Fisika Vol 15 No. 2 Agustus 2014 : 40 - 46 dalam daun terdapat lapisan sel yang disebut 2.2 Interaksi Radiasi Dengan Materi mesofil yang mengandung juta kloroplas setiap milimeter perseginya. Cahaya setengah Absorbsi cahaya UV-Vis mengakibatkan transisi elektron, yaitu perpindahan elektron- akan melewati lapisan epidermis, menuju elektron dari orbital keadaan dasar yang mesofil, tempat terjadinya sebagian besar berenergi rendah ke orbital keadaan tereksitasi proses fotosintesis. Ultraviolet dapat berenergi lebih tinggi. Energi yang terserap menyebabkan gangguan fungsi kloroplas dan kemudian terbuang sebagai cahaya atau rusaknya membran DNA dan berbagai struktur tersalurkan dalam reaksi kimia. Absorbsi sel tanaman (Utami, 2008). cahaya tampak dan radiasi ultraviolet II. TINJAUAN PUSTAKA meningkatkan energi elektron sebuah molekul, 2.1 Radiasi Ultraviolet artinya energi yang disumbangkan oleh foton- Berdasarkan panjang gelombangnya, foton memungkinkan elektron-elektron itu radiasi ultraviolet ( UV) dibagi menjadi 3 yaitu mengatasi banyaknya inti dan keluar ke orbital UV-A , UV-B, UV-C. UV-A mempunyai baru yang lebih tinggi energinya. Semua panjang gelombang 380-315 nm, UV-B molekul dapat menyerap radiasi dalam daerah mempunyai panjang gelombang 315-280 nm UV karena mereka mengandung elektron, yang dan UV-C mempunyai panjang gelombang dapat dieksitasi ke tingkat energi yang lebih 280-100 nm (Thies adolf, 2008). Dengan tinggi. Absorbsi untuk transisi elektron peningkatan radiasi ultraviolet pada permukaan seharusnya tampak pada panjang gelombang bumi, karena terjadinya penipisan ozon oleh diskrit sebagai suatu spektrum garis atau polutan atmosfer diperkirakan turut puncak tajam. Spektrum UV terdiri dari pita menyebabkan peningkatan kanker kulit (Robbin absorbsi, lebar pada daerah panjang gelombang dan Cotran, 2008). yang lebar. Ini disebabkan terbaginya keadaan dasar dan keadaan eksitasi sebuah molekul dalam subtingkat-subtingkat rotasi dan vibrasi. Transisi elektron dapat terjadi dari subtingkat keadaan dasar ke keadaan eksitasi (Benny rio, 2011). 2.3 Tanaman Cabai rawit Tanaman cabai rawit merupakan salah satu Gambar 2.1 Spektrum gelombang sinar UV (Adolf Thies GMBH & CO KG, 2008). jenis tanaman budidaya atau holtikultura yang tergolong dari famili terung-terungan. Tanaman cabai rawit termasuk tanaman yang berumur 41
Pengaruh Lama Penyinaran UV-C pada biji cabai Rawit (Capsicum Frustescent L.) terhadap laju pertumbuhan (R.A. Restia Pranagari, dkk.) pendek yang tumbuh sebagai perdu atau semak tem ascending. Pemilihan fase gerak baik un- dengan tinggi tanaman dapat mencapai 1,5 m tuk TLC ataupun HPLC didasarkan pada keter- (Cahyono, 2007). pisahan senyawa-senyawa dalam analit yang 2.3.1 Fase-Fase Kehidupan Tanaman Cabai didasarkan pada nilai Rf. Suatu campuran zat Secara umum tanaman cabai mengalami 2 dapat dipisahkan dengan teknik KLT berdasar- fase kehidupan yaitu fase vegetatif dan fase kan perbedaan afinitas masing-masing kompo- generatif. Fase vegeratif adalah masa kehidupan nen pada fase gerak dan fase diamnya. tanaman cabai dari umur 0 sampai 40 hari Komponen yang telah terpisah, besar (setelah tanam) dan fase generatif dari umur 40 serapannya dapat diukur dengan sampai 50 hari. Pada fase vegetatif, energi spektrodensitometer. Kadar dari sampel dapat pertumbuhan cenderung mengarah pada ditentukan dengan perbandingan antara serapan perkembangan batang dan perakaran. Pada fase sampel dan bakunya atau standarnya (Widjaja generatif, energi pertumbuhan digunakan untuk dan Laksmini, 2010). pembungaan, pembuahan, perkembangan buah, dan pematangan buah (Wahyudi dan M. Topan, III. Metodologi Penelitian 3.1 Tempat dan Waktu Penelitian 2001). Penelitian dilaksanakan di empat tempat yaitu penyinaran biji cabai dilaksanakan di 2.4 Spektrofotometer Teknik spektroskopi adalah suatu teknik Laboratorium Gelombang dan Optik Jurusan analisis físika-kimia untuk mengamati tentang Físika FMIPA, UNUD. Proses penumbuhan interaksi atom atau molekul dengan radiasi dan analisa stomata daun dilaksanakan di elektromagnetik. Interaksi ini mengakibatkan Jurusan Biologi FMIPA, proses pengukuran terjadinya: emisi, scattering (hamburan) dan kadar klorofil-a dilaksanakan di Laboratorium absorpsi digunakan (serapan. Dalam penelitian spektrometer UV-Vis ini untuk Analitik Universitas Udayana dan pengukuran kadar kapsaisin dilaksanakan di Laboratorium mengukur besarnya absorpsi klorofil-a dari Forensik Badung, Bali. daun tanaman cabai . 3.1.1 Perlakuan Sampel Perlakuan sampel berupa biji/benih yang 2.5 Spektrodensitometer Kromatografi Lapis Tipis atau disingkat disinari dengan radiasi ultraviolet C (UV-C) KLT merupakan salah satu kromatografi planar masing-masing selama 5 menit, 15 menit, 25 di samping kromatografi kertas. Pada Kromato- grafi Lapis Tipis fase geraknya atau pelarut menit, 30 menit, 35 menit, 50 menit, 1 jam, 2 jam, 6 jam, 8 jam, 24 jam dan 48 jam. Suhu pengembang akan bergerak naik sepanjang fase masing-masing sampel selama penyinaran diam karena adanya gaya kapilaritas pada sis- adalah konstan yaitu 30 ºC (sama dengan suhu ruang). 42
Buletin Fisika Vol 15 No. 2 Agustus 2014 : 40 - 46 3.1.2 Pengamatan Tinggi Tanaman epidermis bawah daun dapat diperoleh Pengukuran tinggi tanaman dilakukan dengan menyayat permukaan bawah daun dengan cara mengukur tinggi masing-masing menggunakan bantuan pinset atau silet. tanaman mulai dari permukaan media tanam Selanjutnya sayatan tersebut disebut seba- menjadi sampai ujung tanaman. Pengukuran gai lapisan epidermis. dilakukan menggunakan penggaris yang pan- 3. Rendam lapisan epidermis dengan Safranin jangnya 30 cm dengan skala terkecil adalah 0,1 1% selama 5 menit. cm. 4. Lapisan epidermis yang telah diwarnai 3.1.3 Penentuan Laju Pertumbuhan diletakkan pada gelas objek dengan ditetesi Tanaman gliserin dan ditutup dengan gelas penutup. Laju pertumbuhan tanaman ditentukan Preparat diamati di bawah mikroskop berdasarkan pola bentuk regresi dari tinggi dengan perbesaran 400x. tanaman rata-rata pada masing-masing fase tanaman yaitu vegetatif dan generatif untuk (1) masing-masing sampel. Jika regresinya 3.1.5 Penentuan Kadar Klorofil-a Daun berbentuk linier atau y = ax + b, maka laju Cabai Rawit pertumbuhannya adalah a (cm/hari). Jika regresi berbentuk polinomial y = -ax2 + bx +c, maka Ambil beberapa helai daun, kemudian ditimbang sebanyak 0,5 g lalu dicuci diperoleh -a adalah nilai perlambatan pertum- dengan air suling. buhan tanaman. Daun yang sudah dicuci kemudian digerus 3.1.4 Penentuan Kerapatan Stomata Pada dengan mortir dan pestelnya. Permukaan Bawah Daun Hasil gerusan daun tersebut diberi acetone Penentuan kerapatan stomata daun cabai 80% sebanyak 10 ml kemudian masukkan rawit dilakukan dengan menggunakan metode ke dalam mesin spinner dengan kecepatan utuh yaitu dengan membuat sayatan paradermal 3500 rpm selama 5 menit. Hal ini bertujuan pada daun yang diwarnai dengan Safranin 1% untuk memisahkan klorofil dengan (Damayanti, 2007 yang dikutip dari Sass, sampah/ampas hasil ekstraksi. 1951): Ukur nilai penyerapan(absorbansi) dengan 1. Daun difiksasi dalam alkohol 70 %, spektrofotometer UV-Vis pada panjang kemudian dicuci dengan aquades. gelombang 647 nm dan 664 nm. 2. Selanjutnya rendam daun tersebut dalam Konsentrasi klorofil-a dihitung dengan larutan 20% HNO3 selama 3-4 jam, agar metode Jeffery dan Humphrey sebagai lapisan epidermis dapat dengan mudah berikut: Chl a (mg/L) = 11,93 E664 - 1,93 dilepaskan dari jaringan mesofil. Lapisan E647. 43
Pengaruh Lama Penyinaran UV-C pada biji cabai Rawit (Capsicum Frustescent L.) terhadap laju pertumbuhan (R.A. Restia Pranagari, dkk.) 3.1.6 Proses Penentuan Kadar Kapsaisin ditotol pada plat tersebut dielusi di dalam Buah Cabai Rawit chamber 41, yang sudah diisi dengan toluene Dalam penelitian ini buah cabai hasil dan etil masing-masing 6 ml dan 4 ml. panen dari masing-masing sampel dikeringkan Proses elusi dilakukan selama + 15 menit. 0 selama 3 hari pada suhu 60 C, kemudian cabai Kemudian plat sampel diangkat dan dihaluskan dengan mortir dan pestelnya, didiamkan
30 menit (pada posisi sehingga diperoleh serbuk cabai yang siap horizontal). Plat sampel siap di scan dengan diekstraksi. Untuk ekstraksi senyawa kapsaisin alat spektrodensitometer. dilakukan dengan cara: 1. Timbang berat serbuk cabai sebanyak 3 g dan IV. HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1.1 Pertumbuhan Tanaman larutkan dalam 10 ml etanol. Campuran atau Grafik tinggi tanaman sebagai fungsi wa- larutan ekstrak dikocok dengan mengguna- ktu dari hari ke 6 sampai 30 (fase vegetatif) ter- kan vortex selama 5 menit dengan kecepatan lihat pada Gambar 4.1.1 dan dari hari ke 30 8000 rpm. Larutan ekstrak didiamkan selama sampai 180 untuk (fase generatif) seperti pada 3 jam. Gambar 4.1.2. 2. Proses ekstraksi dilakukan 3 kali lalu campur ml30 ekstrak pertama, kedua, ketiga kemudian buang sisa endapan tersebut. 3. Ekstrak disaring dengan menggunakan kertas Whatmann No 41, lalu ekstrak hasil saringan diuapkan sampai berbentuk gel. Setelah itu, ekstrak dilarutkan kembali dalam 10 ml S2 S11 0.01.02.03.04.05.06.07.06789101112131415161718192021222324252627282930Hari ke-Tinggi tanaman rata-rata(cm) S0 S8 S4 S3 S10 S6 S9 S5 S7 S12 S1 methanol dan disaring kembali dengan kertas Whatmann no.41 untuk menghilangkan ampas yang masih terlarut. 4. Proses 1-3 dilakukan untuk mengekstraksi kapsaisin dari tiap-tiap sampel: S0, S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7, S8, S9, S10, S11, S12. 5. Masing-masing sampel kapsaisin sebanyak 5 ml ditotol ( spot plate) 5 l pada plat silica gel 254. Plat silika gel 254 berukuran 10 cm Gambar 4.1.1 Grafik tinggi tanaman rata-rata sebagai fungsi waktu pada hari ke 6 sampai 30 (fase vegetatif) S3 S11 S10 S5 S4 0.05.010.015.020.025.030.035.040.045.050.031415161718191101111121131141151161171Hari ke-Tinggi tanaman rata-rata(cm) S7 S12 S8 S2 S6 S9 S1 S0 x 10 cm mempunyai 9 track. Setiap satu track ditotol satu sampel, kira-kira 1 cm dari tepi bawah plat. Sampel-sampel yang sudah Gambar 4.1.2 Grafik tinggi tanaman rata-rata sebagai fungsi waktu pada fase generatif pada hari ke 31 sampai 180. 44
Buletin Fisika Vol 15 No. 2 Agustus 2014 : 40 - 46 Gambar 4.1.1 menunjukkan bahwa secara umum tinggi tanaman rata-rata kontrol lebih tinggi dibanding tanaman yang mendapat perlakuan dan sampel dengan tinggi tanaman rata-rata paling rendah adalah S9. Gambar 4.1.2 secara umum menunjukkan bahwa tinggi tanaman rata-rata dengan tanaman rata-rata (cm/hari) penyinaran UV lebih tinggi dibandingkan tanaman yang tidak mendapatkan perlakuan penyinaran UV (S0). Gambar 4.3 Grafik rata-rata laju pertumbuh-an tanaman rata-rata pada fase generatif (31-180 hari). 4.1.2 Laju Pertumbuhan Tanaman 4.1.3 Kerapatan Stomata Daun Dari grafik tinggi tanaman rata-rata sebagai Untuk grafik stomata daun ditunjukkan fungsi waktu pada Gambar 4.1.1 dan 4.1.2 pada gambar di bawah ini. dapat dihitung laju pertumbuhan untuk masing- masing sampel dengan melakukan regresi polinomial y = cbtat2 dan regresi linier y = edt , pada masing-masing fase tanaman pada tiap sampel dengan a dan d masing- masing adalah percepatan dan laju pertumbuhan tanaman, y adalah tinggi tanaman rata-rata dan t stomata(per mm2)Sampel adalah hari pengamatan. Di bawah ini adalah Gambar 4.4 Nilai kerapatan stomata untuk grafik laju pertumbuhan rata-rata fase vegetatif masing-masing sampel. dan generatif seperti Gambar 4.2 dan 4.3. pertumbuhan rata-rata (cm/hari) Dari Gambar 4.6 terlihat bahwa kerapatan stomata daun dari tanaman dengan perlakuan penyinaran UV-C pada bijinya adalah lebih besar dibandingkan Kontrol (tanpa penyinaran UV-C pada bijinya). 4.1.4 Kadar Klorofil-a Grafik kadar klorofil-a ditunjukkan pada Gambar 4.5, menunjukkan kadar klorofil-a pada Gambar 4.2 Grafik laju pertumbuhan tanaman rata-rata pada fase vegetatif (6-30 hari). S1, S2, S5, S6,S7, dan S9 lebih kecil dari Sampel Kontrol (S0). 45
Pengaruh Lama Penyinaran UV-C pada biji cabai Rawit (Capsicum Frustescent L.) terhadap laju pertumbuhan (R.A. Restia Pranagari, dkk.) klorofil-a (mg/L)Sampel Daftar Pustaka Bambang Cahyono, Ir. 2007. Cabai rawit- Teknik Budidaya dan analisis Usaha tani. Penerbit: Kanisius 2007 Damayanti, 2007 Analisis jumlah kromosom dan anatomi stomata pada beberapa plas- ma nutfah pisang ( MUSA SP.) volume 4 Gambar 4.5 Gambar kadar klorofil-a untuk nomer 2. masing-masing sampel Rio Benny, 2011. Spektroskopi inframerah 4.1.5 Penentuan Konsentrasi Kapsaisin (FTIR) dan sinar tampak (UV Dari penelitian yang dilakukan didapat VIS).Universitas Andalas. Padang konsentrasi kapsaisin sebagaimana diberikan Robin dan Cotrans, 2008. Dasar patologis pada Gambar 4.6, memperlihatkan bahwa penyakit edisi 7. Penerbit: buku kedokteran konsentrasi kapsaisin S2, S3, S4, S5, S6, S9, Thies adolf, 2008. Radiation the world of S10, S11, dan S12 lebih kecil dari S0. weather data.Geneva kapsaisin (mg/L) Tri Utami, 2008. Pengaruh radiasi UV-C dan periode penyiraman terhadap kandungan flavanoid daun sambung nyawa ( Gynura procumbens L) makalah seminar departe- men agronomi dan holtikultura Faklutas pertanian Institute pertanian bogor. Wahyudi, Ir dan Topan M, 2011. Panen cabai di pekarangan Rumah. Penerbit: Agromedia pustaka. Gambar 4.6 Grafik konsentrasi kapsaisin buah rawit pada masing-masing cabai sampel. Widjaja, I.N.K dan N.P. L. Laksmini, 2010. petunjuk praktikum kimia analisis. Bukit V. KESIMPULAN Jimbaran: Jurusan Farmasi, F.MIPA UNUD Berdasarkan hasil penelitian yang dipero- leh dan pembahasan, dapat disimpulkan bahwa dari hasil yang diperoleh bahwa hasil terbaik adalah perlakuan penyinaran UV-C selama 2 jam (S8) yang menghasilkan total kapsaisin tiap buah sebesar 755,17 mg/L. 46