## Original Article
Journal of Science and Applicative Technology vol. 5 (1), 2021, pp. 73-77 | 73
e-ISSN: 2581-0545 - https://journal.itera.ac.id/index.php/jsat/
Copyright © 2021 Journal of Science and Applicative Technology. Content from this work may be used under the terms of the Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International Licence . Any  further distribution of this work must maintain  attribution to the  author(s) and the  title of the  work, journal citation and DOI. Published  under licence by Journal of Science and Aplicative Technology  (JSAT).
Received 15 th December 2020
Accepted 28 th January 2021 Published 11 th March 2021
DOI: 10.35472/v5i1.377
Efek  Biokonversi  Pulp  Kakao  menjadi  Bioetanol  Sebagai  Sumber Energi  Alternatif  melalui  Fermentasi Aspergillus  niger  dan Saccharomyces  cerevisiae dalam  Fermentor  Wadah  Plastik  dan

## Stainless Steel
Desi Riana Saputri *a , Fenzy Putri Liewenti b ,  Stanislaus Dimas Indra P c
a Program Studi Teknik Kimia, Institut Teknologi Sumatera, Lampung, Indonesia, 35365
b Propan Raya Industrial Coating Chemicals
c Hempel Indonesia
* Corresponding E-mail: riana.saputri@tk.itera.ac.did
Abstract: Cocoa beans from Indonesian farmers are not optimal to utilize dan has low quality because they have not done fermentation processing. The aim of this study was to process cocoa beans through fermentation by using Aspergillus niger and Saccharomyces cerevisiae by developing cocoa-pulp byproduct that can be converted to be alcohol. Fermentation process had done in two type of containers such as plastic and stainless steel material. It was observed to know the presence of olygodinamic effect  from stainless  steel material.  The  results showed  that cacao  pulp  can  be  fermented  by  using Aspergillus  niger and Saccharomyces cerevisiae in sensory test method with hyphae growth and strong aromatic from alcohol observation. Stainless steel material in fermentor tub did not give the oligodynamic effect for Aspergillus niger fungus and Saccharomyces cerevisiae growth. The Fermentation process produced 0.66 mL of alcohol from one kilogram fresh cocoa beans. The maximum bioethanol product is that happened in 4 th day fermentation process about 5.30 %.
Keywords : Aspergillus niger , fermentation, cocoo bean, fermentation, oligodynamic , Saccharomyces cerevisiae Abstrak : Biji kakao dari petani Indonesia belum dimanfaatkan secara optimal dan memiliki kualitasnya yang rendah karena pada tahap pengolahannya tidak dilakukan fermentasi. Penelitian ini bertujuan untuk mengolah biji kakao melalui fermentasi dengan Aspergillus niger dan Saccharomyces cerevisiae dengan mengembangkan hasil samping dari buah kakao berupa pulp yang dapat dikonversi menjadi alkohol. Proses fermentasi dilakukan dalam dua jenis bak fermentasi yaitu plastik dan stainless steel . Hal ini dilakukan untuk mengamati keberadaan efek oligodinamik dari stainless steel . Penelitian ini menunjukan bahwa pulp kakao dapat difermentasi dengan menggunakan Aspergillus niger dan Saccharomyces cerevisiae menggunakan uji sensori dengan pengamatan pertumbuhan dari hifa dan aroma alkohol yang kuat. Bahan bak fermentor stainless steel tidak memberikan efek oligodinamik terhadap pertumbuhan jamur Aspergillus niger dan Saccharomyces cerevisiae. Proses fermentasi ini  telah menghasilkan alkohol sebanyak 0,66 mL dari 1 kilogram biji kakao segar. Hasil maksimal bioetanol yang diperoleh terjadi saat hari ke 4 pada proses fermentasi sebesar 5,30 %.
Kata kunci: Aspergillus niger , biji kakao, bioetanol, oligodinamik, Saccharomyces cerevisiae

## Pendahuluan
Kakao  adalah  salah  satu  komoditas  ekspor  yang  dapat berkontribusi  untuk  meningkatkan  devisa  Indonesia. Indonesia  merupakan  salah  satu  negara  dari  3  negara pemasok utama kakao dunia setelah Pantai Gading (38,3%) dan Ghana (20,20%) dengan persentase  sebesar 13,6% [1]. Buah  kakao  masih  terbatas  pada  pemanfaatan  bijinya sedangkan  bagian  kulit  buah  dan  pulp  belum  banyak
dimanfaatkan  oleh  masyarakat  sekitar.  Buah  kakao  terdiri dari kulit buah  (73,8%), masenta (2%), dan biji (24,2%) [2]. Biji kakao yang diekspor oleh Indonesia berada di kelas 3 dan 4  yang  artinya  belum  memiliki  kualitas  terlalu  baik dikarenakan pengelolahan biji kakao yang masih tradisional karena belum banyak diolah dengan proses fermentasi. Hal ini  mengindikasikan  bahwa  harga  jual  biji  kakao  produksi Indonesia  sangat  rendah  dan  dikenai  diskon  sebesar  10%-
Open Access
e-ISSN: 2581-0545
Efek  Biokonversi  Pulp  Kakao  menjadi  Bioetanol  Sebagai  Sumber  Energi  Alternatif  melalui  Fermentasi Aspergillus  niger  dan  Saccharomyces  cerevisiae dalam Fermentor Wadah Plastik dan Stainless Stell
15%  dari  harga  pasar  [3].  Proses  fermentasi  akan memengaruhi  kualitas  biji  kakao.  Keberadaan  mikroba, kelompok khamir dan  kelompok bakteri  akan memengaruhi proses  tersebut  [4].  Kulit  buah,  plasenta,  pulp,  dan  biji merupakan  bagian  dari  buah  kakao.  Pulp  mengandung  air (80 – 90%), gula (10-15%), asam sitrat  (0,4-0,8%)  dan pektin (1%) serta komponen lainnya [5].
Pulp  kakao  merupakan  hasil  samping  dari  biji  kakao  yang biasanya  dibuang  begitu  saja.  Padahal  pulp  kakao  sangat berpotensi  untuk  dijadikan  bahan  dasar  alternatif  dalam memproduksi  bioetanol  dikarenakan  kandungan  gula  yang dimilikinya. Untuk mengkonversi pulp kakao tersebut dapat menggunakan Aspergillus niger dan Saccaromyces cerivisae Aspergillus niger yang diisolasi digunakan untuk menghidrolisis  pektin  menjadi  gula  sederhana,  sedangkan Saccaromyces  cerivisae akan  digunakan  dalam  proses fermentasi gula sederhana menjadi  bioetanol. Berdasarkan uraian  tersebut  maka  pulp  kakao  dapat  berpotensi  untuk menjadi produk yang memiliki nilai ekonomi lebih tinggi jika dapat dikonversikan menjadi bioetanol. Penelitian ini untuk memproduksi bioetanol dari bahan baku pulp kakao dengan menggunakan Aspergillus niger dan Saccaromyces cerivisae .
Metode Pembiakan Aspergillus niger
Sebanyak 9,75 gram Potato Dextrose Agar (PDA) dilarutkan dalam  aquades  sampai  volumenya  menjadi  250  mL. Selanjutnya,  proses  sterilisasi  dilakukan  menggunakan autoklaf selama ± 15 menit pada suhu 121 o C. PDA yang telah steril, dalam keadaan panas dituangkan dalam tabung reaksi dengan  posisi  tabung  reaksi  dimiringkan  dan  dibiarkan hingga PDA menjadi padat. Setelah itu, Inokulasi Aspergillus niger dilakukan pada PDA. Jarum ose yang digunakan harus disterilisasi  dengan  alkohol  70  %  dan  dibakar  dengan pembakar  bunsen.  Tabung  reaksi  yang  berisi  isolat Aspergillus niger dibuka tutupnya, lalu diambil sedikit dengan menggunakan jarum ose dan digoreskan secara zig-zag pada media PDA yang telah memadat. Ujung kedua tabung reaksi dibakar dengan pembakar bunsen lalu ditutup dengan kapas. Kemudian  dimasukkan  dalam  inkubator  yang  suhunya dikondisikan  ±  25 0 C,  selama  7  hari  sebelum  dipanen  dan diaplikasikan ke substrat .
Pembiakan Saccharomyces cerevisiae
Sebanyak  1  mL  sirup  jagung  dimasukkan  dalam  tabung reaksi,  dan  ditambahkan  9  mL  akuades.  0,5  gram Saccharomyces cerevisiae ditambahkan  ke  dalam  tabung
reaksi  tersebut.  Ujung  tabung  ditutup  dengan  kapas  dan ditambahkan  ke  dalam  inkubator  pada  suhu  37 o C  selama 3 hari.

## Fermentasi biji kakao
1. Variasi Mikroba Pada Fermentasi Biji Kakao
Buah kakao yang digunakan sebanyak ± 120 gram disterilisasi dengan autoklaf dan dibagi menjadi 4 bagian masing-masing sebesar 30 gram yang dimasukkan dalam 4 erlemeyer A, B, C, dan  D.  Substrat  dalam  erlenmeyer  A  difermentasi  dengan Saccharomyces cerevisiae , erlemeyer B difermentasi dengan campuran Saccharomyces cerevisiae dan Aspergillus  niger , erlemeyer C difermentasi dengan Saccharomyces cerevisiae yang telah ditumbuhkan dalam media sirup jagung selama 3 hari, dan erlemeyer D difermentasi dengan Aspergillus niger . Selanjutnya,  keempat  erlenmeyer  tersebut  dibiarkan  pada suhu  30 o C  selama  tiga  hari.  Pengamatan  dilakukan  secara kualitatif  berdasarkan  penampakan  fisik  dan  bau  yang ditimbulkan.

## 2.  Variasi  Jenis  Bahan  Fermentor  yang  digunakan pada Fermentasi Biji Kakao
Sebanyak 8 kg biji kakao segar disterilisasi dengan autoklaf dan  dibagi  menjadi  dua  bagian  yaitu  sebanyak  4  kg difermentasi dalam fermentor yang terbuat dari plastik dan sebanyak 4 kg substrat difermentasi dalam fermentor yang terbuat dari stainless steel . Masing-masing fermentor diberi termometer dan diamati suhu fermentasinya. Pengambilan sampel pulp kakao hasil fermentasi untuk masing-masing bak dilakukan pada hari ke-3, ke-4 dan ke-7.

## Hasil dan Pembahasan
Empat  jenis  variasi  fermentasi  ( Gambar  1 )  telah  dilakukan pada penelitian ini yaitu fermentasi dengan Saccharomyces cerevisiae (A), fermentasi dengan campuran Saccharomyces cerevisiae dan Aspergillus  niger (B), fermentasi dengan Saccharomyces cerevisiae yang ditumbuhkan dalam media sirup jagung (C) dan fermentasi dengan Aspergillus niger (D). Penelitian ini telah mengamati kondisi yang sesuai dalam proses fermentasi untuk produksi alkohol.  Uji kandungan alkohol dilakukan secara  kuantitatif yaitu  dengan  mengamati  penampakan  fisik  substrat  dan mencium aroma substrat. Uji sensori ini didasarkan pada:
1. Penampakan  substrat  yaitu  diamati  pertumbuhan  hifa yang  paling  banyak,  hifa  yang  paling  banyak mengindikasikan kondisi fermentasi yang cukup baik.
Copyright © 2021 Journal of Science and Applicative Technology
J. Sci. Appl. Tech. vol. 5 (1), 2021, pp. 73-77 | 75
Published by: Lembaga Penelitian, Pengabdian Masyarakat, dan Penjaminan Mutu Institut Teknologi Sumatera, Lampung Selatan, Indonesia
2. Aroma  substrat  yaitu  diamati  bau  yang  intensitasnya paling  tinggi,  intensitas  bau  yang  paling  tinggi mengindikasikan kandungan alkohol yang paling tinggi.
Berdasarkan  hasil  pengamatan  dengan  uji  sensori  telah diperoleh  fakta  bahwa  pada  hari  ketiga  pertumbuhan  hifa paling  banyak  adalah  pada  subtrat  yang  difermentasikan dengan Aspergillus  niger ,  lalu  diikuti  subtrat  yang  diberi campuran Saccharomyces cerevisiae dan Aspergillus  niger , substrat  yang  diberi Saccharomyces cerevisiae ,  dan  yang paling  sedikit  hifanya  adalah  substrat  yang  diberi Saccharomyces cerevisiae yang  telah  ditumbuhkan  dalam media sirup jagung.
Aspergillus niger menunjukan pertumbuhan hifa yang paling banyak,  hal  ini  dapat  dijelaskan  karena  pada  kondisi erlemeyer tersebut terdapat rongga udara yang cukup besar. Meskipun  telah  ditutup  dengan  alumunium  foil,  untuk membatasi oksigen dalam sistem, namun rongga udara yang cukup  besar  tersebut  memungkinkan  adanya  oksigen  yang terperangkap  cukup  banyak,  telah  dilaporkan  bahwa Aspergillus  niger merupakan  jenis  jamur  aerob  [6]  yang berarti  pertumbuhannya  tergantung  pada  suplai  oksigen, sementara Saccharomyces  cerevisiae ,  merupakan  golongan anaerob fakultatif [7] sehingga pada awal pertumbuhan, hifa Aspergillus  niger tumbuh  lebih  cepat  dibandingkan Saccharomyces  cerevisiae .  Dari  pengamatan  tersebut diperoleh  data  bahwa  pencampuran Aspergillus  niger dan Saccharomyces cerevisiae secara bersamaan tidak menimbulkan  efek  negatif  (keduanya  tidak  saling berkompetisi),  sehingga  sangat  mungkin  dilakukan fermentasi dengan campuran kedua jenis jamur ini.
Fermentasi dengan Aspergillus niger saja tidak dipilih untuk diaplikasikan,  meskipun  bila  dilihat  dari  pertumbuhan  hifa menunjukkan pertumbuhan yang paling optimal. Fermentasi dengan Aspergillus niger tidak menghasilkan alkohol, hal ini dapat diamati dari aroma yang dihasilkan pada subtrat yang diberi Aspergillus  niger tidak  memberikan  aroma  dengan intensitas kuat. Zakpaa et al (2009) telah melaporkan bahwa Aspergillus niger hanya berperan  dalam proses sakarifikasi, yaitu  mengubah  amilopektin  dan  selulosa  (polisakarida secara  umum)  menjadi  gula,  kemudian  fermentasi  gula menjadi  alkohol  merupakan  kinerja  dari Saccharomyces cerevisiae . Dari pengamatan dengan indra pembau diperoleh data  bahwa  setelah  fermentasi  selama  tiga  hari,  substrat yang  aromanya  paling  kuat  adalah  substrat  yang difermentasikan  dengan  campuran Aspergillus  niger dan ragi,  diikuti  dengan  substrat  yang  difermentasikan  dengan ragi,  substrat  yang  difermentasikan  dengan  ragi  yang ditumbuhkan  dalam  media  sirup  jagung,  lalu  yang  paling lemah  aromanya  adalah  substrat  yang  difermentasikan dengan Aspergillus niger .
Dari  pengamatan  dengan  uji  sensori  ini  diputuskan  bahwa fermentasi  yang  paling  optimal  untuk  diaplikasikan  adalah campuran Aspergillus  niger dan Saccharomyces cerevisiae , karena dilihat dari pertumbuhan hifa yang cukup cepat, serta aroma  alkohol  yang  intensitasnya  paling  kuat.  Selain  itu, fermentasi  dengan  campuran Aspergillus  niger dan  ragi, memiliki  nilai  aplikasi  ke  masyarakat  yang  lebih  baik  bila dibandingkan  dengan  fermentasi  menggunakan  isolat Aspergillus niger dan Saccharomyces cerevisiae .
Fermentasi  dengan  campuran Aspergillus  niger dan Saccharomyces cerevisiae kemudian  diaplikasikan  untuk fermentasi  biji  kakao  yang  lebih  banyak.  Fermentasi  ini dilakukan  dalam  dua  wadah  berbeda,  yaitu  wadah fermentasi  yang  terbuat  dari stainless  steel .  Ini  bertujuan untuk  mengamati  efek  oligodinamik  dalam  proses fermentasi  ini.  Dari  hasil  pengamatan  suhu  selama  proses fermentasi  diperoleh  data  bahwa  suhu  fermentasi  kedua wadah  tidak  berbeda  secara  signifikan.  Suhu  fermentasi kedua  wadah  adalah  (31  ±  0,5) 0 C.  Data  suhu  ini mengindikasikan  bahwa  bahan stainless  steel tidak memberikan  efek  oligodinamik.  Hal  ini  didasari  juga  dari kenyataan  bahwa  dalam  industri  pembuatan beer dalam fermentasi dilakukan dalam tabung stainless steel .
Linsley  dan  Trevor  (2009)  telah  melakukan  pengukuran kandungan  alkohol  pada  pulp  kakao  yang  difermentasi dengan  wadah  plastik  memiliki  kandungan  alkohol  yang
Gambar. 1. substrat dengan Saccharomyces cerevisiae (A),  campuran
Aspergillus niger
dan
Saccharomyces cerevisiae (B),
Saccharomyces cerevisiae yang ditumbuhkan dalam media sirup jagung (C), Aspergillus niger (D).
e-ISSN: 2581-0545
Efek  Biokonversi  Pulp  Kakao  menjadi  Bioetanol  Sebagai  Sumber  Energi  Alternatif  melalui  Fermentasi Aspergillus  niger  dan  Saccharomyces  cerevisiae dalam Fermentor Wadah Plastik dan Stainless Stell
presentasenya  lebih  tinggi  daripada  yang  difermentasikan dengan  wadah stainless  steel .  Hal  ini  disebabkan  bukan karena  efek  oligodinamik  dari stainless  steel ,  tetapi  diduga karena kran yang digunakan sebagai media sampling terbuat dari  kuningan  [9].  Kuningan  merupakan alloy  non  ferrous yang terbuat dari tembaga dan seng. Kontak langsung antara pulp kakao hasil fermentasi dengan kuningan menyebabkan sebagian  kecil  tembaga  dalam  dalam  alloy  terionisasi menjadi  Cu 2+ ,  meskipun  kecil  kandungan  ion  tembaga  ini dapat  berpengaruh  cukup  besar,  sehingga  dapat menghambat  pertumbuhan  jamur  (efek  oligodinamik). Ionisasi sebagian alloy ini ditandai dengan warna pulp kakao yang berubah menjadi kehitaman, seperti pada Gambar 2 .
Pada Gambar  3 secara  umum  kandungan  alkohol  hasil fermentasi dari kedua jenis bak fermentasi turun pada hari ke-7,  kandungan  alkohol  tertinggi  diperoleh  dari  masing- masing bak adalah pada hari ke-4, yaitu sebesar 4,85 % dan 5,30  %  untuk  bak  dari stainless  steel dan  bak  dari  plastik secara  berurutan.  Pada  hari  ke-7  ini  kandungan  alkohol turun,  diduga  karena Saccharomyces  cerevisiae telah melewati  fase  statis,  menuju  fase  kematian.  Diperkirakan fase statis dari Saccharomyces cerevisiae dimulai pada hari ke-4  hingga  hari  ke-6,  setelah  hari  ke-6  merupakan  fase menuju kematian yang ditandai dengan turunnya kandungan alkohol  pada  hari  ke-7.  Fase  menuju  kematian  ini mengakibatkan  koloni Saccharomyces  cerevisiae turun jumlahnya  sehingga  produksi  alkoholnya  juga  turun,  hal tersebut  sesuai  dengan  kurva  pertumbuhan  kultur mikrobial [2].
Dari  total  8  Kg  biji  kakao  segar,  diperoleh  pulp  kakao  hasil fermentasi  sebanyak  ±  100  mL,  dimana  kandungan  etanol tertinggi  yang  terdapat  pulp  tersebut  adalah  5,30  %  dan diperoleh  etanol  sebanyak  0,66  mL/  Kg  biji  kakao  basah. Rendahnya  kadar  etanol  yang  diproduksi  tersebut diindikasikan bahwa ketika proses pengambilan sampel ada sebagian  oksigen  yang  masuk  sehingga  memungkinkan mengkonversi  alkohol  menjadi  asam  asetat  yang  ditandai dengan bau masam pada sampel.

## Kesimpulan
Kesimpulan  yang  diperoleh  dari  penelitian  ini  yaitu    pulp kakao dapat difermentasi dengan menggunakan Aspergillus niger dan Saccharomyces cerevisiae berdasarkan pengamatan  dengan  menggunakan  uji  sensori  dengan melihat  pertumbuhan  hifa  yang  cukup  cepat,  serta  aroma alkohol yang intensitasnya paling kuat. Hasil yang diperoleh dalam penelitian ini yaitu bioetanol dengan jumlah sebesar 0,66mL/Kg  biji  kakao  basah.  Proses  produksi  bioetanol dengan  penggunaan  wadah  dari  bahan stainless  steel yang ternyata  tidak  memberikan  efek  oligodinamik  terhadap pertumbuhan  kedua  jamur  tersebut.  Hasil  maksimal bioetanol  yang  diperoleh  terjadi  pada  hari  ke-4  proses fermentasi sebesar 5,30 %.

## Konflik Kepentingan
Penulis menyatakan bahwa tidak ada konflik kepentingan yang berkaitan dengan penelitian ini.
0 1 2 3 4 5 6 0 1 2 3 4 5 6 7 8 ko n sen tr as i b io et an o l (%) waktu (hari) bak logam bak plastik
Gambar 3 . Kurva kandungan bioetanol berdasarkan waktu fermentasi
Gambar 2 . (A) sampel dari wadah stainless steel hari ke-7,
(B) sampel dari wadah plastik hari ke-7.
Copyright © 2021 Journal of Science and Applicative Technology
J. Sci. Appl. Tech. vol. 5 (1), 2021, pp. 73-77 | 77
Published by: Lembaga Penelitian, Pengabdian Masyarakat, dan Penjaminan Mutu Institut Teknologi Sumatera, Lampung Selatan, Indonesia

## Ucapan Terimakasih
Ucapan Terima kasih diberikan kepada hibah Penelitian Mahasiswa  berpotensi  kepada  pengabdian  masyarakat Universitas Gajah Mada.

## Daftar Pustaka
[1] International Cocoa Organization, “Quarterly b ulletin of cocoa statistics, ” London, UK, 35(2), 2013.
[2] T. Supriyanto, dan Wahyudi, “ Proses produksi etanol oleh Saccharomyces  cerevisiae dengan  operasi kotinyu pada kondisi vakum, ” Universitas
Diponegoro. Semarang, 2010.
[3] Suryani,  Dinie,  Zulfebriansyah, ” Komoditas  kakao: potret dan peluang p embiayaan,” Economic Review: 210, Desember 2007.
[4] Susijahadi, “ Beberapa  penggunaaan  isolat  khamir pada fermentasi biji kakao, ” 1998.
[5] http://epetani.deptan.go.id,  diakses  14  Desember 2020.
[6] A. Budiman, dan S . Setyawan, “ Pengaruh konsentrasi substrat,  lama  inkubasi  dan  pH  dalam  proses  isolasi enzim  Xylanase  dengan  menggunakan  media  jerami padi. ” Universitas Diponegoro. Semarang, 2006.
[7] B.A.D.  Kartika,    D.  Guritno,    D.  Purwadi,  dan Ismoyowati, “ Petunjuk evaluasi produk industri hasil pertanian, ” PAU  Pangan  dan  Gizi  UGM,  Yogyakarta, 1992.
[8] H.  D.  Zakpaa,  E.  E  Mak-Mensah  dan  F.S.  Johnson,
“ Production  of  bio-ethanol  from  corncobs  using
Aspergillus  niger  and  Saccharomyces  cerevisae  in simultaneous  sa ccharification  and  fermentation,” Department  of  Biochemistry  and  Biotechnology, School of   , KNUST, Kumasi, Ghana, 2009.
[9] Linsley,  Trevor,  Basic  Electrical  Installation  Network.
3 rd ed. Elsevier Ltd. England, 2009.