## PERUBAHAN pH , KEASAMAN DAN INDEKS FERMENTASI BIJI KAKAO
SELAMA FERMENTASI HASIL BIJI KAKAO (THEOBROMA CACAO)
Dr. Mulono Apriyanto, S.TP., MP
Dosen Teknologi Pangan UNISI mulonoapriyanto71@gmail.com

## Abstrak
Most  cocoa  beans  are  produced  by  farmers  Indonesia  is  dry  cocoa  drying  whose quality can be improved by the fermentation method, but it takes more optimization for fermentation can run well. This study aimed to determine changes in the chemical properties  of  fermented  dry  cocoa  beans  drying.  Dry  beans  drying  is  obtained  by drying the wet cocoa beans (fresh) in a cabinet dryer with a previously conditioned at  a  temperature  such  as  drying  in  the  sun,  and  each  determined  the  reduction  of sugar  levels.  Experiments  fermented  dry  cocoa  beans  are  fermented  in  the fermentation container with the amount of 100 grams of seed per container. Before the  first  fermented  dry  cocoa  beans  drying  on  rehydration  to  obtain  a  moisture content approaching  fresh beans,  dry beans drying then incubated for  six days and without inverted during fermentation. Each treatment was repeated three times and observed  every  24  hours  to  120  hours.  Reduction  sugar,  acid  levels  tertitrasi,  the population of yeasts and acetic acid bacteria in fermented pulp was observed during the fermentation process. To determine the quality of dry beans drying measurement of pH and the fermentation index during fermentation.
Keywords : fermentation,  dyring  in  the  sun.  cocoa  beans,  pulp  cocoa  beans, fermentation indexs,sugar

## PENDAHULUAN
Pasca panen penanganan biji kakao segar  di  tingkat  petani  dengan  dua  cara: produksi  biji  kakao  kering  difermentasi dan  dikeringkan  biji  kakao  kering  di bawah  sinar  matahari  tanpa  fermentasi. Menurut Biro Pengumpulan Data Statistik (Anonim, 2013) bahwa
produksi  kakao  kering  pada  tahun  2013 mencapai  5,45  juta  ton  dan  ±  biji  kakao kering  yang  tidak  difermentasi  ± 38,5000  ton.  Kacang  biji  kakao  kering yang  tidak  difermentasi  terdiri  dari pengeringan  biji  kakao  kering  (petani produksi) dan biji kakao kering setengah fermentasi. Sebanyak 93% kakao
Indonesia  dihasilkan  oleh  petani  yang mengolah  biji  kakao  hanya  dengan  cara mencuci dan mengeringkan sinar matahari tanpa melalui proses fermentasi,  sedangkan  7%  dihasilkan baik oleh sektor swasta maupun perkebunan  nasional  dengan  proses fermentasi (Anonim , 2013).
Fermentasi  kakao  pada  dasarnya adalah  proses  reformasi  gula  dan  asam sitrat  dalam  pulp  menjadi  asam  organik yang dilakukan oleh fermentasi  mikroba (Camu, et al., 2008, (Ardhana dan Fleet, 2003), Apriyanto et.al, 2016a, Apriyanto et.al, 2016b, Apriyanto  et.al, 2016c, dan Apriyanto,  2017).  Asam  organik  akan menginduksi reaksi enzimatik yaitu pada
biji,  menyebabkan  perubahan  biokimia yang  akan  membentuk  senyawa  yang memberi  rasa,  rasa,  dan  warna  coklat (Biehl,  et.al,  1985,  dan  Afoakwa,  et.al, 2014).
Proses  ini  dilakukan  dengan  cara biji kakao pada wadah tertutup selama 5- 7 hari dengan pembalikan yang menyertainya  setiap  2  hari.  Tanpa melalui  proses  fermentasi  biji  kakao akan  terasa  pahit,  astringen,  dan  tidak akan  menghasilkan  aroma  khas  coklat saat  diolah  (Schwan  dan  Wheals,  2004, (Apriyanto dan Rujiah, 2017)).
Biji  kakao  kering  telah  kehilangan sebagian  besar  kandungan  air  dan substratnya.  Kandungan  air  selama fermentasi  digunakan  dalam  reaksi enzimatik  pada  biji  dan  pertumbuhan mikroba pada pulp (Schwan and Wheals, 2004).  Air  akan  mempertemukan  enzim tersebut  ke  substrat  yang  ada  di  dalam benih  sehingga  hidrolisis  dan  oksidasi dari  calon  senyawa  rasa,  warna,  dan aroma  coklat  dapat  terjadi.  Kandungan air  yang  dibutuhkan  dalam  fermentasi kakao  lebih  dari  35%.  Substrat  adalah bahan  yang  dirombak  oleh  mikroba selama fermentasi. Substrat dalam fermentasi  biji  kakao  adalah  gula  dan asam sitrat yang terkandung dalam pulp. Proses  fermentasi  pelaku  fermentasi mikroba  akan  merombak  pulp  menjadi asam  organik.  Asam  akan  menyebar  ke dalam  biji  dan  menginduksi  reaksi enzimatik  untuk  membentuk  senyawa calon  rasa,  aroma  dan  warna  (Afoakwa et al., 2014). Berdasarkan hal tersebut di atas perlu dilakukan pengembalian kadar air  biji  kakao  sebelum  fermentasi. Penelitian  fermentasi  biji  kakao  kering dengan  menggunakan  non  fermentasi berhasil dilakukan di laboratorium teknik  PAU,  UGM.  ,  Penelitian  ini bertujuan  untuk  mengetahui  perubahan sifat kimia pengeringan biji kakao kering fermentasi.

## METODOLOGI

## 1. Preparasi biji kakao
Biji kakao yang digunakan diambil dari  biji  kakao  matang,  yaitu  buah  yang memiliki  warna  kuning  atau  oranye  dan terdengar  cekung  saat  disadap.  buah tanpa  dicuci  lalu  dibelah  untuk  dilepas biji  dan  dikeringkan  dalam  kabinet pengering  dengan  suhu  40  °C  sampai kadar  air  biji  sampai  15%.  100  gram kacang  kering  yang  direndam  dalam  air 60  ml  kemudian  difermentasi  selama  5 hari (120 jam) secara spontan pada suhu kamar  dan  diperoleh  perubahan  data total  gula,  reduksi  gula,  pH,  keasaman, indeks  fermentasi  dan  suksesi  mikroba yang terjadi dibandingkan untuk fermentasi biji kakao segar.

## 2. Preparasi sampel pulp
Pulp secara manual dipisahkan dari biji  dengan  menggosok  biji  (agar  pulp yang  menempel)  di  antara  jari  dan meremas  pulpa  menjadi  kantong  sampel yang bersih.
a. Analisis awal
Analisis  pendahuluan  dilakukan untuk mengetahui kadar air dan pengurangan  gula  pada  pulp  dan  biji kakao  yang  hilang  selama  proses pengeringan.  Kadar  air  biji  kakao ditentukan dengan menggunakan metode gravimetrik,  yang  mengurangi  kadar gula  dari  pulp  basah,  pulp  kering menggunakan  metode  Nelson-Somogy di Sudarmadji et.al. (1997).

## b. Biji Kakao Kering
Pengeringan  biji  kakao  kering fermentasi  dilakukan  dalam  toples  kaca dengan  jumlah  biji  kering  kering  di bawah  sinar  matahari  sebanyak  100  g  / gelas  jar.  Sebelum  difermentasi  kering biji kakao pengeringan direhidrasi dengan  air  suling  sebanyak  60  ml  dan
kemudian  diinkubasi  pada  suhu  kamar selama 5 hari.

## 3. Desain Eksperimental
Desain  eksperimen  faktorial  2  x  3 digunakan  untuk  penelitian  ini.  Faktor utama  yang  diteliti  adalah  perlakuan kakao  (baru  dan  sundry)  dan  waktu fermentasi  (0,  3,  6  hari).  Keasaman  pH, non-volatile  (titrasi),  pengurangan  gula, indeks  fermentasi,  dipelajari,  analisis mikroba.
4. pH  dan  keasaman  non-volatile
(titrasi)
Keasaman  pH  dan  non-volatile
(titrasi) pulp ditentukan dengan
menggunakan  metode  yang  dijelaskan oleh  Nazaruddin  et  al.  (2006)  dengan sedikit  modifikasi.  Sepuluh  gram  pulp dihomogenisasi  dalam  90  ml  air  suling panas,  diaduk  secara  manual  selama  30 detik  dan  disaring  menggunakan  kertas saring Whatman No. 4® dan didinginkan sampai 20-25oC. Dua puluh lima (25) ml aliquot  dari  filtrat  yang  dihasilkan disaring  ke  dalam  gelas  kimia  dan  pH diukur  dengan  menggunakan  meter  pH (model  MP230  Mettler  Toledo  MP  230, Mettler  Company  Limited,  Jenewa, Swiss)  dikalibrasi  dengan  buffer  pada pH 4,01, 7,00 dan 9.21. Sebanyak 10 ml aliquot  digunakan  untuk  menentukan keasaman  dengan  titrasi  sampai  pH  titik akhir  dengan  larutan  0,1  N  NaOH  dan nilai  yang  dilaporkan  sebagai  mol natrium  hidroksida  per  100  g  sampel. Analisis  dilakukan  dalam  rangkap  tiga dan nilai rata-rata yang dilaporkan.

## 5. Penentuan indeks fermentasi
Penentuan  indeks  fermentasi  biji kakao  ditentukan  dengan  menggunakan metode  yang  dijelaskan  oleh  Misnawi et.al. (2002). Lima ratus miligram bubuk kakao yang dihilangkan lemak
ditimbang  ke  dalam  labu  berbentuk kerucut 125 ml sebelum campuran 50 ml
larutan  metanol:  asam  hidroklorida  (97: 3)  ditambahkan,  campuran  didinginkan pada suhu 8 ± 2 ° C di lemari es selama 16  -18  h.  Ekstrak  yang  jelas  diperoleh dengan  penyaringan  melalui  kertas saring Whatman No. 1. Indeks fermentasi  dihitung,  berdasarkan  rasio absorbansi  pada  460  nm  terhadap absorbansi pada 530 nm.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
1. Perubahan profil pH biji kakao
PH biji kakao serba guna dilaporkan  berkisar  antara  5  -  5,7  dan biji  kakao  baru  dilaporkan  berkisar antara  6  -  6.2  (Gambar  1).  Selama  dua hari  pertama  fermentasi,  pH  mencatat kecenderungan  penurunan  pada  kedua cara  fermentasi  (SBBL  dan  SBWL) sebelum  sedikit  meningkat  pada  akhir fermentasi.  Selama  dua  hari  pertama atau  48  jam  fermentasi,  tren  penurunan secara  bertahap  untuk  biji  kakao  segar dan  biji  kakao  yang  berlebihan  sebelum sedikit  meningkat  pada  akhir  fermentasi (Gambar  1).  Tahap  fermentasi  awal bersifat  asam  (pH  rendah)  karena  pulp kakao mengandung sejumlah asam sitrat yang menguntungkan ragi untuk tumbuh. Namun saat fermentasi berlangsung, ragi yang dominan dengan aktivitas pektinolitik  yang  baik  menurunkan bubur  kertas  dan  mengeluarkan  asam sitrat  untuk  memungkinkan  bakteri berikutnya  tumbuh.  Hal  ini  menjelaskan mengapa  ada  sedikit  peningkatan  pH dari  3,8  ±  0,10  (48  jam)  menjadi  4,2  ± 0,20 (72 jam) untuk biji kakao dan 3,6 ± 0,10 (48 jam) sampai 4,4 ± 0,20 (98 jam) untuk  biji  kakao  baru  hal  ini  sejalan dengan penelitian Apriyanto et.al (2016a)  dan  Apriyanto  dan  Rujiah, (2017). Begitu lingkungan fermentasi menjadi  lebih  aerobik,  bakteri  asam laktat (LAB) akan menengahi fermentasi
dan  mengubah  metabolit  menengah menjadi asam laktat. Pada tahap terakhir fermentasi,  bakteri  asam  asetat  (AAB) mengoksidasi  etanol  yang  dihasilkan oleh  yeast  dan  LAB  menjadi  asetat  dan selanjutnya menjadi karbon dioksida dan air. Namun demikian, asam asetat sangat mudah menguap dan jarang terakumulasi dalam  kondisi  aerob.  Berbeda  dengan pH,  keasaman  titrasi  adalah  indikator yang lebih tepat untuk mengukur tingkat asam total dalam setiap proses fermentasi dan biasanya kedua parameter  berkorelasi  negatif.  Menurut Lagunes-Galvez  dkk.  (2007),  sintesis asam  laktat  sangat  umum  terjadi  pada fermentasi asam laktat, terutama fermentasi  kakao  yang  dilakukan  pada kondisi anaerob. Suhu meningkat dengan mantap  dari  27  sampai  40  (biji  kakao
segar) dan 26 sampai 38 ° C (biji kakao sundry)),  setelah  terjadinya  fermentasi kakao sejalan dengan penelitian Apriyanto  et  al,  (2016b)  dan  Apriyanto et al, (2016c). Kenaikan  suhu  yang  stabil  dapat dikaitkan  dengan  pelepasan  panas  dari biomassa kakao selama proses berlangsung.  Awalnya,  ragi  adalah spesies  dominan  yang  memanfaatkan substrat  yang  dapat  difermentasi  (gula) sebelum  mengubahnya  menjadi  etanol dan  selanjutnya  menjadi  asam  asetat melalui  suksesi  mikroba.  Konversi substrat  yang  dapat  difermentasi  ke dalam  produk  samping  metabolit  yang diinginkan  dilakukan  secara  eksotermik, dan  karenanya  membantu  peningkatan suhu (Apriyanto et al, 2016c).
Gambar 1. Perubahan pH biji kakao selama fermentasi
2. Perubahan  keasaman  non-volatile (titrasi) pulp kakao
Selama  fermentasi  biji  kakao, mikroorganisme  merusak  gula  dalam
bubur  kertas  sehingga  menghasilkan alkohol  dan  asam  organik,  terutama asam asetat yang kemudian menyebar ke dalam buncis. Produksi asam dalam pulp penting  dalam  fermentasi  kakao  karena
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5 0 24 48 72 96 120 p H Lama fermentasi (jam) pH cocoa bean pH pulp
asam  ini  berdifusi  ke  dalam  biji  dan selanjutnya menginduksi reaksi biokimia penting  yang  menyebabkan  biji  kakao yang  difermentasi  dengan  baik.  Tingkat keasaman  paling  tinggi  pada  48  jam fermentasi  karena  mayoritas  gula  pulp mungkin  terdegradasi  menjadi  alkohol yang kemudian dioksidasi menjadi asam asetat  oleh  bakteri  asam  asetat  dalam waktu 48 jam setelah fermentasi. Ardana dan  Fleet  (2003),  Apriyanto  et  al, (2016a)  melaporkan  konsentrasi  tinggi 10  mg  /  g  asam  asetat  pada  pulp  coklat pada 72 jam (3 hari) fermentasi.
Tingkat keasaman menurun setelah hari ke 3 fermentasi karena pada saat itu, sebagian  besar  asam  yang  dihasilkan menyebar  ke  dalam  kacang.  Sekali  lagi, karena  volume  pulp  berkurang,  terjadi peningkatan aerasi dalam massa fermentasi yang menyebabkan penguapan  asam  volatil  seperti  asam asetat.
Fermentasi menyebabkan kenaikan tingkat  keasaman  yang  signifikan  pada biji  kakao  mencapai  maksimum  48  jam fermentasi setelah mana keasaman titrasi menurun  sampai  akhir  fermentasi,  dan ini  dicatat  pada  semua  perlakuan  biji kakao  (Gambar  2)  .  Interaksi  antara waktu  fermentasi  dan  persiapan  biji kakao  berpengaruh  nyata  (p  <0,05) terhadap  tingkat  keasaman  pulp.  Ini mungkin karena fakta
bahwa mengurangi  volume  pulp  per  biji, mengurangi kadar gula pulpa dan dengan demikian  meningkatkan  aerasi  mikro  di dalam  pulp.  Hal  ini  menurunkan  gula yang  dimetabolisme  oleh  ragi  selama fermentasi  berikutnya  dan  akhirnya mengurangi  fermentasi  alkohol  dan pembentukan  asam  asetat  dalam  pulp (Apriyanto et al., 2017). Ini menunjukkan  prakondisi  biji  kakao dapat  digunakan  secara  efektif  untuk mengurangi  tingkat  keasaman  pada  biji kakao selama fermentasi.
Gambar 2. Perubahan keasaman biji kakao selama fermentasi

## 3. Indeks fermentasi
Indeks  fermentasi  adalah  indeks yang  membandingkan  absorbansi  pada
panjang gelombang 460 nm dan panjang gelombang  540  nm.  Jika  itu  fermentasi yang  baik,  fermentasi  dari  indeks  yang dihasilkan  mendekati  1.  Biji  kakao
0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 0 24 48 72 96 120 Titra ta b le acid ity ( me g N aO H /m g ) Fermentation time (hour) sundrying cocoa bean
freshly cocoa bean
kering  fermentasi  kering  di  bawah  sinar matahari  dan  biji  kakao  segar  disajikan pada Gambar 3.
Angka tersebut menunjukkan bahwa  sampai  akhir  indeks  fermentasi biji kering fermentasi untuk pengeringan tidak  terpenuhi,  hal  ini  diduga  karena suhu  fermentasi  tidak  tercapai.  Suhu fermentasi tidak tercapai karena mikroba yang membantu fermentasi dalam jumlah kurang.
Gambar 3. Biji kakao kering dan biji kakao segar

## KESIMPULAN
Dari hasil penelitian ini disimpulkan  bahwa  selama  pengeringan mikroba  tidak  sekarat,  maka  saat direhidrasi.  Hal  ini  dapat  dilihat  pada suksesi  mikroba  yang  terjadi  pada populasi  ragi,  bal,  bakteri  asam  asetat selama fermentasi.  Kualitas pengeringan biji  kakao  kering  fermentasi  bila dibandingkan dengan biji kakao fermentasi  segar  memiliki  kesamaan. Indeks hasil fermentasi biji kakao kering pengeringan  yang  tertinggi  adalah  0,95. Dari keseluruhan data kualitas fermentasi dapat dikatakan bahwa kualitas  pengeringan  biji  kakao  kering dapat  ditingkatkan  melalui  fermentasi. Untuk  mempercepat  proses  fermentasi dapat  dilakukan  penambahan  inokulum agar bisa mendapatkan indeks fermentasi yang baik.

## DAFTAR PUSTAKA
Afoakwa,  E.  O.,  Budu,  A.  S.,  Mensah- brown,  H.,  dan  Felix,  J.  (2014). Changes  in Biochemical and Physico-chemical  Qualities  during
Drying of Pulp Preconditioned and
Fermented  Cocoa  (  Theobroma cacao ) Beans. Internasional  Food Research Journal .
Afoakwa,  Emmanuel  Ohene.,  Kongor, J.E.,  Takrama,  J.  Badudu,  A.  S. (2013). Changes in nib acidification and biochemical composition  during  fermentation of  pulp  pre-conditioned  cocoa  ( Theobroma cacao ) beans. Internasional Food Research
Journal , 20 (4), 1843–1853.
Anonim.  (2013).  Produksi  Perkebunan Besar  menurut  Jenis  Tanaman, Indonesia. Http://www.bps.go.id.
Diakses Tanggal 29/03/014 .
0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 1.60 0 24 48 72 96 120 Ind ek s Fe rm en tasi ( A bs 460/abs 53 0) Lama fermentasi (jam)
sundrying cocoa bean freshly cocoa bean
Apriyanto  M,  Sutardi,  Supriyanto  dan Eni  Harmayani,  2016a.  Study  on effect  of  fermentation  to  the quality parameter of cocoa bean in Indonesia,  Asian  J.  Dairy  &  Food Res., 35 (2) 2016 : 160-163. Apriyanto  M,  Sutardi,  Eni  Harmayani dan  Supriyanto,  2016b,  Perbaikan Proses Fermentasi Biji Kakao Non Fermentasi  dengan    Penambahan Biakan Murni Saccharomyces cerevisiae , Lactobacillus  lactis , dan Acetobacter aceti, AGRITECH,  Vol.  36,  No.  4,  hal 410-415.
Apriyanto  M,  2016c.  Changes  in Chemical  Properties  of  Dreid Cocoa  ( Theobroma  cacao )  Beans during  Fermentation,  Intl.  J.  Food. Ferment. 5(1): 11-16 Apriyanto M dan Rujiah, 2017.
Penurunan  total polifenol , etanol , asam laktat, asam asetat, dan asam amino  selama  fermentasi  biji kakao  asalan  dengan  penambahan inokulum. Jurnal Gizi dan Dietetik Indonesia Vol. 5, No. 1 hal 1-8 Ardhana,  M.,  dan  Fleet,  G.  (2003).  The microbial  ecology  of  cocoa  bean fermentations in Indonesia. International  Journal  of  Food Microbiology , 86 (1-2), 87–99. http://doi.org/10.1016/S0168-
1605(03)00081-3
Biehl,  B.,  Brunner,  E.,  Passern,  D.,
Quesnelh,  V.  C.,  &  Adomako,  D. (1985).  Acidification  ,  Proteolysis and Flavour Potential in Fermenting  Cocoa  Beans,  583– 598.
Camu,  NicholasCamu,  N.,  Winter,  T. De,  Addo,  S.  K.,  Takrama,  J.  S., Bernaert,  H.,  &  Vuyst,  L.  De. (2008).  Fermentation  of  cocoa beans :  influence  of  microbial
activities and polyphenol
concentrations  on  the  flavour  of chocolate, 2297(May), 2288–2297.
http://doi.org/10.1002/jsfa,  Winter, T. De, Addo, S. K., Takrama, J. S., Bernaert,  H.,  &  Vuyst,  L.  De. (2008).  Fermentation  of  cocoa beans :  influence  of  microbial activities and polyphenol concentrations  on  the  flavour  of chocolate, 2297 (May), 2288–2297.
http://doi.org/10.1002/jsfa
Erna,  M.,  dan  Setyani,  S.  (2008).
Pengaruh  penambahan  inokulum campuran terhadap perubahan kimia  dan  mikrobiologi  selama fermentasi coklat, 13 (2), 73–84.
Moreira,  I.  M.  D.  V.,  Miguel,  M.  G.  D.
C.  P.,  Duarte,  W.  F.,  Dias,  D.  R., dan Schwan, R. F. (2013). Microbial  succession  and  the dynamics of  metabolites and sugars  during  the  fermentation  of three  different  cocoa  (Theobroma cacao  L.)  hybrids. Food  Research
International , 54 (1), 9–17. http://doi.org/10.1016/j.foodres.20 13.06.001 Nazaruddin, R., Seng, L. K., Hassan, O., dan Said, M. (2006). Effect of pulp preconditioning  on  the  content  of polyphenols in cocoa beans (Theobroma Cacao) during fermentation. Industrial Crops and Products , 24 (1), 87–94. http://doi.org/10.1016/j.indcrop.20 06.03.013 Schwan,  R.  F.,  dan  Wheals,  A.  E.
(2004). The microbiology of cocoa fermentation  and  its  role  in chocolate quality. Critical Reviews in  Food  Science  and  Nutrition , 44 (4), 205–221. http://doi.org/10.1080/1040869049 0464104.