Penentuan komposisi kimia jagung secara nondestruktif dengan metode near infrared reflectance (NIR) dan jaringan saraf tiruan

Abstract

Penelitian ini bertujuan untuk mengkaji penerapan teknologi Near Infrared Reflectance (NIR) dan Jaringan Saraf Tiruan (JST) untuk menentukan kadar proksimat dan asam amino jagung. Pada penelitian ini spektrum NIR yang digunakan adalah panjang gelombang 900 – 2000 nm dengan interval 5 nm. Hasil pengukuran adalah data reflektan dari 50 sampel jagung masing-masing 220 titik pengukuran. Data reflektan ini selanjutnya ditransformasi menjadi nilai absorban dengan Log (1/R). Analisis komponen utama digunakan untuk mengekstrak seluruh data absorban dan reflektan menjadi beberapa komponen utama (PC) yang bersifat tidak menghilangkan variasi data asal dan tidak saling berkorelasi. Jaringan saraf tiruan (JST) digunakan untuk kalibrasi penentuan kadar proksimat dan asam amino jagung dengan spektrum NIR. Struktur JST yang dikembangkan terdiri atas tiga lapisan (lapisan input, lapisan terselubung dan lapisan output). Sebagai input digunakan 5, 10 dan 15 komponen utama dari data absorban dan data reflektan dikombinasikan dengan 4, 6, 8, 10 dan 12 noda lapisan terselubung. Output dari JST ini adalah pendugaan komposisi kimia jagung secara simultan dan terpisah. Metode pelatihan JST yang digunakan adalah backpropagation dengan laju pelatihan dan momentum adalah 0.4 dan 0.8 menggunakan fungsi transfer sigmoid. Pada pelatihan JST digunakan 35 sampel dan 15 sampel lainnya digunakan untuk validasi. Untuk mengevaluasi kinerja JST digunakan parameter Standar error validasi (SEv) dan koefisien keragaman (CV) dari hasil pendugaan secara simultan dan terpisah. Hasil pendugaan JST terbaik untuk proksimat diperoleh dengan menggunakan model output komposisi kimia secara terpisah. Protein dapat diduga dengan baik menggunakan input data absorban 10 PC dan 6 noda lapisan terselubung (CV= 0.118%, SEv=0.001%), lemak menggunakan data absorban dengan 10 PC dan 4 noda lapisan terselubung (CV=0.054%, SEv=0.222%), kadar air dengan input data absorban 15 PC dan 6 noda lapisan terselubung (CV=0.047%, SEv=0.004%) dan karbohidrat menggunakan input input data reflektan 15 PC dan 6 noda lapisan terselubung (CV=0.002%, SEv=0.001%). Pendugaan asam amino terbaik JST juga diperoleh dengan output secara terpisah. Tyrosin dan threonin dengan menggunakan input data reflektan, CV dan SEv masing-masing adalah (2.101% dan 0.006%) dan (0.119% dan 0.0003%). Methionin, lysin, arginin dan leusin dengan menggunakan data absorban masing-masing CV dan SEv adalah (0.076% dan 0.0%), ( 0.597% dan 0.001%), (6.633% dan 0.036%) dan (0.340% dan 0.002%). Hasil penelitian ini dapat diterapkan pada industri yang bergerak dalam penentuan mutu jagung sebagai bahan pakan ternak dan pengujian mutu jagung secara rutin dalam skala besar karena hasil prediksi cukup tepat, hemat dalam hal waktu aplikasi dan tidak tergantung pada kapasitas laboratorium.