Analisis morfologi, fisiologi, dan biokimia terkait umur simpan buah berbagai genotipe cabai

Abstract

Cabai (Capsicum sp.) merupakan komoditas hortikultura yang memiliki nilai ekonomi tinggi. Permasalahan pascapanen buah cabai adalah umur simpan yang tidak panjang pada suhu ruang. Upaya untuk memperpanjangnya telah banyak dilakukan dengan berbagai teknologi, namun membutuhkan biaya tambahan. Salah satu solusi yang dapat digunakan secara efisien dan murah adalah varietas baru cabai dengan umur simpan panjang. Program pemuliaan cabai melalui beberapa tahap utama, yaitu: pengumpulan keragaman genetik, seleksi, dan evaluasi. Studi keragaman genetik terhadap umur simpan pada karakter morfologi, fisiologi dan biokimia perlu untuk dilakukan sebagai langkah awal penentuan tetua persilangan untuk pengembangan varietas baru. Penelitian terdiri atas lima percobaan, yaitu: (1) respon pemasakan buah cabai (Capsicum annuum L.) terhadap pemberian etilen eksogen pada tingkat kemasakan berbeda. (2) penapisan genotipe cabai (Capsicum spp.) dengan umur simpan panjang. (3) identifikasi perubahan karakter fisiologi dan warna buah cabai selama penyimpanan. (4) analisis histologi perubahan jaringan buah cabai (Capsicum annuum L.) akibat penyimpanan. (5) karakterisasi metabolomik dan identifikasi perubahan dinding sel buah cabai (Capsicum annuum L.) terhadap penyimpanan. Percobaan pertama menunjukkan bahwa susut bobot buah cabai hijau pascapanen tidak nyata menurun pada penyimpanan selama enam hari. Aplikasi etilen eksogen tidak mempercepat laju susut bobot buah cabai. Buah cabai yang dipanen pada stadia hijau muda tidak mengalami perubahan warna menjadi merah penuh baik dengan dan tanpa paparan etilen eksogen. Namun, buah cabai yang dipanen pada stadia breaker stages atau pecah warna akan berubah warna menjadi merah penuh selama penyimpanan meski tanpa perlakuan etilen. Hasil ini membuktikan bahwa perubahan warna sebagai proses bentuk pemasakan tetap berlangsung setelah buah cabai dipanen paling cepat pada stadia breaker stages. Hasil ini dapat dijadikan acuan dalam memperoleh sampel buah yang seragam untuk pengujian selanjutnya. Buah cabai yang dipanen pada stadia kemasakan 80% (warna buah sudah merah 80% bagian), maka seluruh sampel akan seragam menjadi merah penuh pada 1-2 hari berikutnya. Percobaan kedua mendapatkan hasil sebuah standar pengelompokkan umur simpan buah cabai yang didasarkan pada susut bobot 50%. Pengkategorian ini dapat dijadikan alat penapis berbagai genotipe cabai terhadap umur simpan. Hasil penelitian memperoleh empat kelas tingkat umur simpan yaitu: panjang (3 genotipe: SSP, Selekta dan Katokon), agak panjang (5 genotipe) berumur agak panjang, sedang (12 genotipe), dan pendek (8 genotipe). Dari ketiga spesies yang diuji, C. annuum memiliki tingkat keragaman yang tinggi terhadap umur simpan. Percobaan ketiga menunjukkan bahwa terjadi perubahan kualitas fisiologis buah cabai selama penyimpanan. Kualitas buah cabai menurun seiring bertambahnya umur simpan. Setiap genotipe memberikan respon yang berbeda terhadap penyimpanan. Susut bobot buah dan ketebalan daging buah menjadi parameter kunci untuk menyeleksi genotipe cabai dengan umur panjang. Genotipe cabai dengan umur simpan panjang memiliki karakter: laju susut bobot lambat, penurunan ketebalan daging buah dan total padatan terlarut yang kecil. Warna buah cabai yang dipanen pada stadia kemasakan 80% tidak berubah. Perubahan terjadi pada kecerahan dan ketajaman warna buah. Pada akhir penyimpanan, penampilan buah cabai lebih kusam dan gelap dibandingkan segar. Percobaan keempat mendapatkan hasil bahwa terjadi perubahan sel buah cabai setelah penyimpanan berdasarkan analisis Cryo-SEM dan tomografi X-ray. Jaringan buah tampak menjadi rusak dan mengkerut dibandingkan buah segar. Respon penyimpanan terhadap kerusakan sel bervariasi antar verietas. Varietas dengan umur simpan panjang seperti SSP tidak mengalami kerusakan jaringan separah Pesona (umur simpan pendek). Citra tomografi buah cabai segar antara SSP dan Pesona tampak mirip kecuali pada bentuk dasar buah. Percobaan kelima menunjukkan bahwa komposisi dinding sel buah cabai segar didominasi oleh lignin, diikuti oleh selulosa dan hemiselulosa. Penyimpanan meningkatkan persentase lignin dan hemiselulosa. Namun, persentase selulosa pada SSP menurun (23,8%) sedangkan Pesona justru meningkat (10%). Komposisi senyawa SSP (umur simpan panjang) baik sebelum dan setelah simpan mirip dengan Pesona segar (umur simpan pendek). Analisis GC-MS berhasil mendeteksi 17 metabolit volatil dengan kualitas yang tinggi (similarity >70%). Kelimpahan senyawa asam linoleat pada buah cabai segar sangat tinggi. Kandungan asam linoleat pada SSP segar 29,12 % lebih tinggi dibandingkan Pesona. Kegiatan penyimpanan selama 14 hari menurunkan konsentrasi asam linoleat sebasar 8,12 % pada SSP dan 19.44 % pada Pesona. Asam linoleat merupakan salah satu kelompok antioksidan. Selain itu, dideteksi juga senyawa asam hexadekanoat yang cukup tinggi pada kedua sampel, dan tidak menurun setelah penyimpanan. Asam hexadekanoat merupakan komponen penting kutin, yang banyak ditemukan pada kutikula buah. Penemuan ini membuktikan bahwa tingkat adaptasi buah cabai terhadap lingkungan simpan diduga berkaitan dengan kedua senyawa tersebut.

Chili (Capsicum sp.) is a horticultural commodity that has high economic value. The main issue with chili fruit after harvest was its limited shelf life. Various technologies have been developed to extend the shelf life of chili fruit, but they require additional costs. A new variety of chili with a long shelf life was one solution that can be used efficiently. A chili breeding program involves several main aspects, including collecting genetic diversity, selecting, and evaluating. The first step in determining crossbreeding parents for variety development is to carry out genetic diversity studies of shelf life on morphological, physiological, and biochemical characters. The study consisted of five experiments: (1) ripening response of chili fruit (Capsicum annuum L.) to exogenous ethylene application at different maturity levels. (2) Screening of chili genotypes (Capsicum spp.) with long shelf life. (3) Identification of changes in physiological characters and color of chili fruit during storage. (4) Histological analysis of chili fruit (Capsicum annuum L.) tissue changes due to storage. (5) Metabolomic characterization and identification of cell wall changes of chili fruit (Capsicum annuum L.) against storage. The first experiment showed that postharvest weight loss of green chili fruit did not significantly decrease at six days of storage. Exogenous ethylene application did not accelerate the rate of chili fruit weight loss. Chili fruits harvested at the light green stage did not change color to full red, both with and without application of exogenous ethylene. However, chili fruits harvested at breaker stages will change color to full red during storage even without ethylene treatment. This result proves that color change as a process of ripening forms still takes place after the chili fruit was harvested at the earliest breaker stages. This result can be used as a reference to obtain uniform fruit samples for further testing. Chili fruit harvested at the 80% ripeness stage (fruit color was already red 80% of the time), then all samples will be uniformly red in the next 1-2 days. The second experiment resulted in a standardized shelf life categorization of chili fruits based on 50% weight loss. This categorization can be used as a screening tool for various chili genotypes against shelf life. The results obtained four classes of shelf life levels, namely: long (3 genotypes: SSP, Selekta, and Katokon), moderately long (5 genotypes), medium (12 genotypes), and short (8 genotypes). Of the three species tested, C. annuum had a high level of diversity in terms of shelf life. The third experiment showed that there were changes in the physiological quality of chili fruits during storage. The quality of chili fruit decreased as the shelf life increased. Each genotype responded differently to storage. Fruit weight loss and pulp thickness were key parameters for selecting chili genotypes with long shelf life. Chili genotypes with long shelf life were characterized by: slow weight loss rate, decreased fruit flesh thickness, and small total soluble solids. The color of chili fruit harvested at the 80% maturity stage does not change. Changes occur in the brightness and sharpness of the fruit color. At the end of storage, the appearance of the chili fruit is duller and darker than fresh. The fourth experiment found that there were changes in chili fruit cells after storage based on Cryo-SEM analysis and X-ray tomography. The fruit tissue appeared to be damaged and shrunken compared to fresh fruit. The storage response to cell damage varied between varieties. Varieties with long shelf life such as SSP did not experience as severe tissue damage as Pesona (short shelf life). The tomography images of fresh chili fruits between SSP and Pesona were similar except for the shape of the fruit base. The fifth experiment showed that the cell wall composition of fresh chili fruits was dominated by lignin, followed by cellulose and hemicellulose. Storage increased the percentage of lignin and hemicellulose. However, the percentage of cellulose in SSP decreased (23.8%) while Pesona increased (10%). The compound composition of SSP (long shelf life), both before and after storage, was similar to that of fresh Pesona (short shelf life). GC-MS analysis successfully detected 17 volatile metabolites with high quality (similarity >70%). The abundance of linoleic acid compounds in fresh chili fruits was very high. The content of linoleic acid in fresh SSP was 29.12% higher than Pesona. Storage activities for 14 days reduced the concentration of linoleic acid by 8.12% in SSP and 19.44% in Pesona. Linoleic acid was a member of the antioxidant group. In addition, a high level of hexadecanoic acid was also detected in both samples, which did not decrease after storage. Hexadecanoic acid is an important component of cutin, which is found in many fruit cuticles. This finding proves that the level of adaptation of chili fruits to the storage environment may be related to these two compounds.