Perubahan Kadar Lemak Biji Kakao (Theobroma cacao L
advertisement
1 Perubahan Kadar Lemak Biji Kakao (Theobroma cacao L.) Melalui Fermentasi Beberapa Isolat Khamir Oleh: Sri Ambardini Abstrak Penelitian perubahan kadar lemak biji kakao (Theobroma cacao L.) melalui fermentasi beberapa isolat khamir telah dilaksanakan di Laboratorium Biologi FMIPA Universitas Haluoleo. Tujuan penelitian ini untuk mengetahui perubahan kadar lemak biji cacao (Theobroma cacao L.) setelah difermentasikan oleh beberapa isolat khamir, yaitu: Saccharomyces, Endonycopsis, Hanseniaspora dan Saccharomycetaceae. Setiap kelompok isolat khamir ditambahkan pada biji kakao dan difermentasikan selama 5 hari pada suhu kamar. Biji kakao hasil fermentasi dengan penambahan isolat khamir dianalisis kandungan lemaknya kemudian dibandingkan dengan biji kakao hasil fermentasi tanpa penambahan isolat khamir. Data di analisis secara deskriptif. Hasil penelitian menunjukkan bahwa isolat Saccharomycetaceae dan Endonycopsis dapat meningkatkan kadar lemak biji kakao setelah fermentasi sedangkan Saccharomyces dan Hanseniaspora justru menurunkan kadar lemak biji kakao setelah fermentasi. Kata kunci : Kadar lemak, biji kakao, fermentasi Fat Change of Cocoa Seed (Theobroma cacao L.) by Fermentation of Yeast Isolate Abstract The research about fat change of coca seed (Theobroma cacao L.) by fermentation of yeast isolate had been carried out at Biology Laboratory On FMIPA Haluoleo University. The aim of the research is to know fat change of cocoa seed (Theobroma cacao L.) after fermented by yeast isolate, there are Saccharomyces, Endonycopsis, Hanseniaspora dan Saccharomycetaceae. Each group of yeast isolate has been added on cocoa seed fermented for 5 day’s in rooms temperature. The cocoa seed of fermentation analysis fat then comparing with cocoa seed from fermentation without adding yeast isolate (control). Analysis data is descriptive. Results of the research show that Saccharomycetaceae and Endonycopsis isolate increase fat level of cocoa seed after fermentation but Saccharomyces and Hanseniaspora decrease fat level of cocoa seed after fermentation. Key word : Fat content, Cocoa Seed, Fermentation 2 A. Latar Belakang Indonesia merupakan salah satu negara penghasil Kakao, sebagian besar produksi Kakao Indonesia diekspor dengan tujuan Amerika, Singapura, Malaysia, Brasil, dan Cina. Namun konsumen pasar Eropa menilai mutu Kakao Indonesia sangat kurang, sehingga ekspor kakao Indonesia selain tidak mendapat premi juga mengalami penurunan harga yang cukup tinggi. Mutu yang kurang disebabkan karena kandungan lemak biji Kakao Indonesia yang rendah sekitar 50% - 52% dari berat kering, sedangkan pada umumnya yang dikehendaki pasar Eropa adalah biji Kakao yang berkadar lemak tidak kurang dari 55% dari berat kering. Selain itu biji Kakao Indonesia tidak memiliki aroma khas Kakao, dikarenakan biji Kakao tidak difermentasikan terlebih dahulu (Atmana,1996). Pentingnya fermentasi pada biji Kakao dikarenakan pada proses ini dihasilkan calon senyawa aroma khas cokelat. Selain itu selama proses ini terjadi penurunan kadar polifenol yang dapat menurunkan rasa kelat, namun proses fermentasi tidak boleh berlebihan (over fermentation) karena selain merusak citarasa dan aroma, juga akan terjadi pembentukan warna yang berlebihan. Perubahan senyawa selama fermentasi ini tidak lepas dari aktivitas enzimatis mikroorganisme, yang berperan untuk memecah gula menjadi alkohol dan selanjutnya terjadi pemecahan alkohol mejadi asam asetat. Pada awal fermentasi, mikroorganisme yang aktif adalah khamir (yeast) yang memecah sukrosa, glukosa dan fruktosa menjadi etanol. Bersamaan dengan hal itu, terjadi pula pemecahan pektin dan metabolisme asam organik. Aktivitas selanjutnya dilakukan beberapa genera bakteri asam laktat dan asam asetat yang memecah etanol menjadi asam laktat. Selain itu juga dihasilkan asam asetat, dan asam organik lain seperti asam sitrat dan malat (Atmana, 2000). Berdasarkan latar belakang tersebut, maka dirasa perlu untuk mengkaji mutu biji Kakao, khususnya Kakao yang berasal dari sentra penanaman di Sulawesi Tenggara melalui penelitian dengan judul “Perubahan Kadar Lemak Biji Kakao (Theobroma cacao L.) Melalui Fermentasi Beberapa Isolat Khamir”. Masalah yang dikemukakan dalam penelitian ini, adalah: bagaimana perubahan kadar lemak biji Kakao (Theobroma cacao L.) setelah difermentasi oleh beberapa isolat khamir. Penelitian ini bertujuan 3 untuk mengetahui perubahan kadar lemak biji Kakao (Theobroma cacao L.) setelah difermentasi oleh beberapa isolat khamir. Harapannya hasil penelitian ini dapat direkomendasikan kepada pihak terkait dan selanjutnya disosialisasikan kepada petani Kakao agar dapat menerapkan hasil penelitian ini sehingga mutu biji Kakao dapat ditingkatkan. B. Tinjauan Pustaka 1. Tanaman Kakao Tanaman Kakao memiliki habitus pohon kecil, yang kadang-kadang rendah sudah bercabang, dengan tinggi 3-8 m. Daunnya bertangkai, berbentuk bulat telur terbalik memanjang kadang meruncing, dengan luas 10-48 x 4-20 cm. Bunga berkelamin dua, berbilang 5, yang terletak dalam berkas di ketiak atau pada kayu yang tua. Daun kelopak berbentuk lanset, dengan panjang 6-8 mm, berwarna putih namun kadangkadang keunguan. Daun mahkota memiliki panjang 8-9 mm, kuku dari dalam dengan 2 rusuk berwarna merah, helaiannya menggantung, berwarna putih kuning atau kemerahan. Tabung benang sari berbentuk periuk, setiap tabung terdiri 2 benang sari yang seluruhnya bersatu, letaknya berseling dengan satu staminodium. Staminodium berwarna ungu tua dengan ujung putih. Bakal buah beruang 5 dan memiliki bakal biji yang banyak. Buahnya merupakan buni berbentuk telur memanjang, dengan 5 pasang rusuk yang berwarna ungu atau kuning, dengan panjang sekitar 12-13 cm dengan dinding kulit yang tebal (van Steenis, 1997). Untuk jenis kakao lindak buahnya berwarna hijau ketika masih muda dan setelah tua berwarna kuning, bijinya berwarna ungu tua, gepeng dan rasanya pahit. Dinding buah keras dan permukaan halus, serta memiliki alur yang tidak begitu dalam, dengan ujung yang membulat (Anonim, 1994). Buah kakao terdiri dari 4 bagian, yaitu kulit, plasenta, pulp serta biji. Biji terdiri dari 2 bagian, yaitu kulit biji (testa) dan keping biji. Keping biji merupakan bagian terbesar dari biji yaitu 86 - 90%, sisanya merupakan kulit biji mencapai 10 - 14%. Pulp merupakan lapisan lendir dari biji kakao terdiri dari 80-90 % air, dan gula 4-8%. 4 Komposisi pulp yang demikian merupakan media pertumbuhan yang baik bagi mikroorganisme (Asmara, 1996, dalam Nada 1999). 2. Fermentasi Biji Kakao Fermentasi merupakan suatu proses yang menghasilkan produk berupa alkohol dan asam organik yang terjadi secara khas pada bahan tumbuhan, sebagai akibat penguraian karbohidrat yang merupakan senyawa organik yang utama pada jaringan tumbuhan (Stanier, 1982). Menurut Lay dan Hastowo (1992), fermentasi tidak hanya terjadi pada senyawa gula, melainkan dapat pula terjadi pada asam amino, asam organik, purin dan pirimidin, namun jika proses ini berlangsung secara tidak teratur kadang gula langsung dirubah menjadi asam organik (Supardi dan Sukamto, 1999 dalam Shumbogo, 2004). Fermentasi biji kakao itu sendiri merupakan suatu proses pengolahan pasca panen yang mempengaruhi mutu biji kakao. Dalam proses ini terjadi penguraian gula menjadi alkohol yang dilakukan oleh beberapa jenis khamir, yang dilanjutkan dengan penguraian alkohol menjadi asam asetat dan asam laktat oleh beberapa jenis bakteri (katabolisme). Selain itu, selama proses ini juga berlangsung pembentukan senyawa-senyawa organik yang merupakan senyawa calon pembentuk aroma pada biji kakao (anabolisme) akibat aktivitas mikroorganisme tersebut (Atmana, 2000). Perbandingan komposisi bji kakao yang segar dan yang telah mengalami fermentasi, dapat dilihat pada Tabel 2. Tabel 2. Perbandingan komposisi biji kakao segar dan yang telah mengalami fermentasi Komposisi Biji kakao segar (%) Air 6,43 Lemak 44,44 Theobromin 1,49 Karbohidrat 28,52 Protein 11,83 Abu 4,00 Lain-lain 3,29 Sumber : Anonim, 1994. Biji kakao yang difermentasi 0,50 50,22 1,55 26,98 14,04 3,76 2,95 5 3. Mikroorganisme dalam Fermentasi Biji Kakao Mikroorganisme yang berperan dalam fermentasi biji kakao yaitu khamir (yeast), bakteri asam cuka dan bakteri asam laktat. Dengan aktivitas ketiga jenis mikroorganisme ini menyebabkan adanya perubahan enzimatis selama fermentasi. Pada bagian pulp buah (daging buah) terjadi perombakan gula menjadi alkohol oleh khamir dan perombakan alkohol menjadi asam cuka oleh bakteri asam cuka atau bakteri asam susu (Heddy, 1990). Menurut Atmana (1996) dan Nada (1999), pada tahap awal fermentasi mikroorganisme yang paling aktif adalah khamir. Khamir digolongkan dalam tiga familia yaitu Saccharomyecetaceae, Sporabolomycetaceae, dan Cryptococcaceae. Ciri khas organisme ini adalah reproduksi vegetatifnya yang disebut budding atau penyembulan meskipun reproduksi dengan pembelahan dan pembentukan spora dapat berlangsung namun akan selalu terdapat cara budding. Reproduksi seksual terjadi dengan perkawinan yang diikuti dengan produksi spora seksual yang terletak pada kantung spora yang disbut askus. Khamir sering dijumpai dalam bentuk tunggal, tapi bila sel anaknya tidak lepas dari sel induk setelah pembelahan, maka akan terjadi bentuk yang disebut pseudomiselium (Schelegel, 1994). Secara umum ukuran khamir lebih besar dari bakteri namun ukuran khamir yang terkecil tidak lebih besar dari bakteri yang terbesar. Lebar khamir berkisar 1-5 µm dan panjangnya 5-30 µm atau lebih. Setiap spesies memiliki bentuk yang khas namun dalam biakan murni masih terdapat varietas yang luas dalam ukuran dan bentuk sel individunya tergantung dari umur dan lingkungannya. Pada umumnya, bentuk sel khamir bulat telur dan ada beberapa yang memanjang dan berbentuk bola (Pelczar dan Chan, 1986). Khamir memiliki suhu optimum 25oC-30 oC, dan suhu maksimum 35 oC-47 oC. Dapat tumbuh dengan baik dalam kondisi aerob, namun ada beberapa jenis yang dapat hidup dalam kondisi an aerob meskipun pertumbuhannya lambat (Waluyo, 2004). C. Metode Penelitian Penelitian ini menggunakan metode eksperimen yang dilaksanakan di Laboratorium Biologi dan Laboratorium Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Haluoleo. 6 Alat dan bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah: tabung reaksi, erlenmeyer, gelas ukur, pipet volum, pipet pasteur, corong, hemasitometer, jarum ose, bunsen, mortal, oven, hotplate, shaker, timbangan analitik, soxhlet, otoklaf, mikroskop, oven, evaporator, dan karung tempat fermentasi; Biji Kakao, Isolat Khamir, Akuades, Ekstrak kentang, Petroleum eter, Kloroform, NH4OH, Alkohol, Dekstrosa, Na2SO4 an hidrat, Kapas, Aluminium foil, dan kertas saring. Sampel penelitian adalah empat kelompok Khamir yang terdiri dari tiga genus, yaitu Saccharomyces, Hanseniaspora, Endomycopsis, dan satu familia Saccharomycetaceae. Penentuan sampel ini berdasarkan hasil penelitian sebelumnya yang telah menginventarisir jenis-jenis khamir yang terdapat dalam proses fermentasi biji Kakao. Prosedur penelitian yaitu : 1) sterilisasi alat dan bahan; 2) aktivasi isolat khamir yaitu sebanyak 5 ose dari masing–masing isolat khamir yang memiliki umur yang sama, diinokulasikan dalam 50 mL media Potato Dextrosa Broth (PDB) dan diinkubasi selama 24 jam pada suhu kamar (27ºC). Selanjutnya biakan siap digunakan sebagai starter pada fermentasi biji kakao; 3) menghitung jumlah sel yang dihitung dengan menggunakan alat bantu hemositometer. Suspensi sel khamir dikocok, dan dengan menggunakan pipet pasteur sebanyak 0,1 mL suspensi dimasukan ke dalam hemositometer dengan cara ujung pipet diletakkan pada lekukan berbentuk V pada kaca penutup hemositometer, kemudian ruang hemositometer dibiarkan terpenuhi oleh suspensi. Selanjutnya hemositometer diamati di bawah mikroskop pada pembesaran 400x. Jumlah sel khamir yang teramati pada 80 kotak kecil dihitung dengan rumus dalam Hadioetomo, 1990) sebagai berikut : Jumlah sel yang terhitung x 5 x 1000 sel/mL 0,1 Biji yang digunakan sebanyak 200 gr untuk masing–masing perlakuan isolat Jumlah sel khamir. Selanjutnya biji kakao tersebut, dimasukan ke dalam karung steril dengan ukuran 15 x 20 cm dan diinokulasikan dengan masing–masing isolat khamir yang telah diaktivasi sebanyak 20 mL ke dalam setiap karung. Selanjutnya biji kakao 7 difermentasikan selama 5 hari pada suhu kamar. Analisis lemak biji dengan Metode Soxhlet (Woodman, 1968), yaitu sebanyak 2,5 gr biji kakao yang telah dihaluskan dan dicampur dengan 8 gr pasir yang telah dipijarkan, kemudian dimasukan ke dalam tabung ekstraksi Soxhlet dalam kertas saring. Kemudian air pendingin dialirkan dalam kondensor, selanjutnya tabung ekstraksi kemudian dihubungkan dengan alat destilasi soxhlet dengan pelarut petroleum eter selama 4 jam. Setelah residu dalam tabung ekstraksi diaduk, ekstraksi dilanjutkan lagi selama 2 jam dengan pelarut yang sama. Petroleum eter yang telah mengandung ekstrak lemak dan minyak kemudian diuapkan dalam penangas air sampai agak pekat. Selanjutnya dipanaskan dalam oven dengan suhu 100oC sampai berat konstan. Berat residu dalam botol sebagai berat lemak dan minyak (Harborne, 1987). D. Hasil dan Pembahasan Hasil perhitungan jumlah sel khamir dalam masing-masing starter, yang dilakukan secara langsung dengan menggunakan ruang penghitung (Haemositometer) dapat dilihat pada Tabel 1. Tabel 1. Jumlah sel khamir yang diaktivasi pada media PDB selama 24 jam No. 1. 2. 3. 4. Jenis Khamir Hanseniaspora Saccharomyces Endomycopsis Saccharomycetaceae Jumlah Sel (Sel/mL) 1,35 x 107 2,00 x 107 4,00 x 107 4,50 x 107 Hasil analisis kadar lemak biji Kakao setelah fermentasi dengan penambahan isolat khamir dapat dilihat pada Tabel 2. Tabel 2. Kadar lemak biji Kakao setelah fermentasi dengan isolat khamir No. 1. 2. 3. 4. 5. Jenis khamir Kontrol Saccharomycetaceae Endomycopsis Saccharomyces Hanseniaspora 1 49,33 52,05 51,22 49,40 47,02 Kadar lemak (%) 2 Rata-rata 52,01 50,67 51,69 51,87 50,22 50,72 49,56 49,48 46,29 46,65 8 Data Tabel 2 menunjukan adanya perbedaan kadar lemak pada biji kakao dengan penambahan isolat khamir (Saccharomyces, Endomycopsis, Saccharomycetaceae dan Hanseniaspora). Kadar lemak biji kakao yang dihasilkan dari fermentasi dengan penambahan isolat khamir pun berbeda-beda. Isolat Endomycopsis dan Saccharomycetaceae dapat meningkatkan kadar lemak biji kakao dibandingkan kontrol, sedangkan isolat Saccharomyces dan Hanseniaspora dapat menurunkan kadar lemak biji kakao dibandingkan kontrol. Selama fermentasi berlangsung, khamir memecah gula yang terdapat dalam pulp kakao, dimana keempat isolat khamir tersebut memiliki kemampuan yang berbeda dalam memecah gula. Saccharomyces mampu memecah glukosa, sukrosa dan dekstrosa, Endomycopsis hanya mampu merombak glukosa dan sukrosa, sedangkan Hanseniaspora dan Saccharomycetaceae mampu merombak glukosa dan dekstrosa. Keseluruhan gula ini akan dirombak menjadi alkohol dan karbondioksida (Kirsop dkk., 1984 dan Nord, 1963). Hal ini sesuai dengan pernyataan Lay (1994), khamir merupakan kelompok fungi yang dapat memecah gula menjadi alkohol dan karbondioksida. Khamir merupakan kelompok fungi yang memiliki sifat pereduksi yang kuat, dimana dalam kondisi fermentasi aktif media yang mengandung gula maupun senyawa lain yang ditambahkan, akan terjadi reduksi aldehid menjadi alkohol menurut jenisnya salah satunya akan terbentuk gliserol (Judoamidjojo, 1992). Selanjutnya menurut Lay (1994), dalam katabolisme glukosa dihasilkan karbondioksida, air, energi dan asetil Co-A. Asetil Co-A merupakan hasil metabolisme lemak dan merupakan pemuka dalam sintesis asam lemak. Hubungan antara sintesis asam lemak dan katabolisme glukosa karena adanya ketersediaan gliserol untuk sintesis asam lemak. Sedangkan gliserol itu sendiri merupakan salah satu hasil sampingan dari glikolisis dan merupakan bahan dasar pembentukan lemak. Selain itu dalam sumber yang sama dikatakan bahwa, selama glikolisis terbentuk senyawa antara dihidroksi aseton yang dapat ditransformasikan menjadi gliserol. Dengan demikian adanya gliserol akibat perombakan glukosa oleh isolat khamir akan dapat mempengaruhi kadar lemak biji pada akhir fermentasi. Disamping itu, selama fermentasi terjadi pembentukan lemak yang dilakukan oleh bakteri alami yang terdapat dalam pulp biji. Dengan adanya kerjasama antara isolat khamir yang ditambahkan selama fermentasi dan aktivitas 9 bakteri alami, yang terdapat dalam pulp biji akan lebih meningkatkan kadar lemak biji Kakao. Berdasarkan data Tabel 2. dapat diketahui bahwa dengan penambahan isolat khamir Saccharomycetaceae dapat membantu meningkatkan kadar lemak sekitar 1,2% dari kontrol. Meskipun kadar lemak biji kakao yang dihasilkan (51,87%), belum memenuhi permintaan pasar luar negeri. Kandungan lemak biji kakao yang diinginkan oleh pasar luar negeri yaitu 57%, namun dengan penambahan isolat khamir dapat membantu dalam meningkatkan kadar lemak biji kakao. Secara umum perbaikan mutu biji kakao dapat dilakukan dengan cara perbaikan budidaya tanaman kakao dan penanganan pasca panen antara lain dengan peningkatan kandungan lemak biji kakao melalui fermentasi dengan bantuan penambahan isolat khamir Saccharomycetaceae dan Endomycopsis. D. Simpulan Berdasarkan hasil penelitian maka dapat disimpulkan bahwa : 1) Penambahan isolat Khamir dalam fermentasi biji Kakao dapat mempengaruhi kadar lemak biji Kakao, perubahan kadar lemak ini bervariasi sesuai jenis dan jumlah starter yang diinokulasikan dalam proses fermentasi. 2) Saccharomycetaceae dan Endomycopsis dapat menaikkan kadar lemak biji Kakao setelah fermentasi, sedangkan Saccharomyces dan Hanseniaspora justru dapat menurunkan kadar lemak biji Kakao setelah fermentasi. Daftar Pustaka Anonim, 1994. Menyiasati Lahan dan Iklim dalam Pengusahaan Pertumbuhan JenisJenis Tanaman Terpilih. Yayasan Prosea. Bogor. Atmana, S.A., 1996. Pentingnya Proses Fementasi Biji Kakao. BPP Teknologi. www.iptek/terapan/cacao.co.id. Atmana, S.A., 2000. Proses Enzimatis pada Fermentasi untuk Perbaikan Mutu Kakao.. BPP Teknologi. www.iptek/terapan/cacao.co.id. Harborne, J.B., 1987. Metode Fitokimia. ITB. Bandung. 10 Heddy, S., 1990. Budidaya Tanaman Cokelat. Angkasa. Bandung. Judoamidjodjo, M., 1992. Teknologi Fermentasi. CV Rajawali. Jakarta. Kirsop, B., Painting, J., Henry. 1984. Slide Culture Techiques ; Methylen Blue Staining. Thailand Institute of Sceintific and Technologycal Research. Bangkok. Thiland. Lay, B.W., 1994. Analisis Mikroba di Laboratorium. Raja Grafindo Persada, Jakarta. Lay, B.W., dan S. Hastowo, 1994. Mikrobiologi. Rajawali Pers. Jakarta. Nada, I Wayan, 1999. Pengaruh Konsentrasi Ragi Terhadap Waktu Fermentasi Biji Kakao (Theobroma cacao L.). Skipsi. Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Haluoleo. Kendari. Nord, F. F., 1963. Advances In Enzymology and Related Subjects of Biochemistry. Fordham University. New York Schelegel, H. G., 1994. Mikrobiologi Umum. UGM Press. Jogjakarta. Shumbogo, M., 2004. Penyuluhan Tentang Penerapan Fermentasi pada Biji Kakao di Desa Unamendaa kec. Wundulako Kab. Kolaka. Skripsi. Fakultas Pertanian Universitas Haluoleo. Kendari. Stanier, 1982. Dunia Mikrobe I .Kanisius. Yogyakarta. van Steenis, C. G. G. J., 1997. Flora. Pradnya Paramita. Jakarta. Waluyo, Lud. 2004. Mikrobiologi Umum. UMM Press. Jakarta.
