## LIMBAH CAIR INDUSTRI KAKAO SEBAGAI BAHAN PEMBUAT NATA

## YUNIANTA
Jurusan Teknologi Hasil Pertanian Universitas Brawijaya
E-mail: yuniantamlg@yahoo.com

## AbSTrAK
Penelitian ini ditujukan untuk memanfaatkan limbah cair dari industri kakao sebagai bahan pembuatan nata. Penelitian dibagi dalam dua tahap yaitu tahap penjernihan limbah cair industri kakao dengan arang aktif pada tingkat pengenceran berbeda serta studi tentang pengaruh konsentrasi sumber karbon (gula) dan konsentrasi sumber nitrogen yang ditambahkan terhadap pembentukan pelikel nata. Konsentrasi arang aktif dan perlakuan pengenceran berpengaruh terhadap parameter yang terkait dengan kejernihan limbah. Perlakuan terbaik diperoleh dari perlakuan konsentrasi arang aktif 5% dengan pengenceran medium 1:3. Penelitian di tahap kedua dengan perlakuan pengaruh konsentrasi sumber karbon (gula sukrosa) dan sumber nitrogen menunjukan perlakuan terbaik diperoleh dari kombinasi perlakuan konsentrasi sukrosa 4% dan konsentrasi (NH 4 ) 2 SO 4 0,4%. Perlakuan terbaik ini memiliki nilai karakteristik produk nata meliputi rendemen: 83,87%; kadar air: 95,23%; serat kasar: 4,22%; kecerahan (L*): 42,87; tekstur: 0,01 mm/g.dt dan ketebalan: 2,42 cm.
Kata kunci : limbah kakao, Arang aktif, Nata

## AbSTrACT
This research was aimed to utilize the liquid waste of cacao industry as raw material for nata production. Research was performed in two steps: the first steps was clarification process using active charcoal in different waste dilllutions and the second step was the production of nata. Result of first step showed that active charcoal concentration and dilution treatment showed their effect of all parameters studied. The best result was obtained by treatment of 5% active charcoal concentration and the dilllution of cacao waste: water in 1:3 ratio. The production of nata in the second step of research was performed using this optimal clarification condition. Data showed that the combination treatment of 4% sucrose concentration and 0.4% of (NH 4 ) 2 SO 4 was elected as the best process that gave the best quality of nata. The best treatment showed product characteristic: 83.87% of fermentation yield; 95.23% of moisture content; 4.22% of fiber content; brightness (L*) of 42.87; 0.01 mm/g.dt of textur and 2.42 cm of nata thickness.

## Keywords : cacao waste, active charcoal, nata

## PENDAHULUAN
Proses fermentasi pulp adalah merupakan proses yang utama dalam industri pengolahan biji kakao dan menentukan kualitas produk akhir. Tujuan dari fermentasi buah kakao adalah menghilangkan pulp, mematikan biji, membentuk warna dan calon flavor yang diinginkan serta memperbaiki rasa biji kakao. Selama proses tersebut senyawa polifenol (tannin) penyebab rasa kelat berdifusi ke seluruh jaringan biji dan merembes keluar dari keping biji. Senyawa tannin tersebut dapat berubah warna menjadi coklat dikarenakan teroksidasi oleh enzim polifenolase yang berakibat terjadinya perubahan warna kulit biji dan pulp yang berangsur-angsur menjadi coklat gelap (Siregar, et al.,1989).
Belitz dan Grosch (1987) menyatakan bahwa fermentasi pulp biji kakao segar oleh khamir dan
bakteri  akan  menghasilkan  cairan  pulp  (cacao sweating) yang berwarna keruh. Menurut Agyeman dan Oldham (1986) cairan pulp ini mempunyai pH 3,4-7,0 dan menurut Effendi (1995) cairan pulp segar mengandung gula 12-15%, 5-7% pektin, 0,8-1,5% asam tidak menguap dan 0,1-0,5% protein. Cairan pulp dengan kandungan gula 12-15% berpotensi digunakan sebagai bahan dasar untuk produksi nata, namun diperlukan perlakuan pendahuluan untuk mengatasi warna cairan pulp yang cenderung berwarna  gelap.  Perlakuan  pendahuluan  yang dimaksud  adalah  penjernihan  dengan  cara pengenceran  dan  penyerapan  senyawa  penyebab warna gelap dengan menggunakan adsorban.
Penjernihan  cairan  pulp  limbah  industri kakao  dengan  arang  aktif,  selain  akan  mampu menghilangkan  zat  warna  juga  dapat  menyerap
senyawa-senyawa nitrogen. Adapun pengenceran akan berakibat berkurangnya konsentrasi senyawa warna, gula dan senyawa nutrisi sumber nitrogen yang sangat dibutuhkan untuk pertumbuhan bakteri Acetobacter xylinum. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh cara penjernihan (perlakuan konsentrasi arang aktif dan faktor pengenceran) serta pengaruh konsentrasi gula dan sumber nitrogen terhadap kualitas nata yang dihasilkan.

## METODE
Bahan baku utama dalam penelitian ini cairan pulp, limbah dari industri kakao yang diperoleh dari  Kebun  Bantaran  PTPN  XII  Blitar.  Bahan penjernih limbah cair kakao adalah arang aktif dari tempurung kelapa. Hal ini sesuai dengan pendapat dari  Winarno  (1997)  yang  menyatakan  bahwa senyawa yang bertanggung jawab atas perubahan warna dalam pengolahan pangan terutama golongan fenol seperti antosianin, flavonoid, leukoantisianogen dan tannin. Protein atau pektin bereaksi dengan polifenol  membentuk  koloid  yang  menimbulkan kekeruhan.  Penghilangan  kekeruhan  tersebut dapat dilakukan dengan menggunakan jasa enzim yang menghidrolisis protein atau pektin atau bahan penjernih dan adsorben seperti bentonit, gelatin dan arang aktif yang dapat menyerap polifenol atau protein.
Penelitian tahap I dilakukan dengan metode Rancangan  Acak  Kelompok  (RAK)  dengan  dua (2) faktor yang masing-masing faktor terdiri dari tiga (3) tingkat. Faktor 1 adalah konsentrasi arang aktif yang terdiri dari 3 tingkat konsentrasi yaitu 1%,  3%  dan  5%.  Faktor  2  adalah  pengenceran yang terdiri dari pengenceran cairan pulp: air 3:1, 1:1 dan 1:3. Penelitian tahap II dilakukan dengan metode Rancangan Acak Lengkap (RAL) dengan 2 faktor yang masing-masing faktor terdiri dari 3 tingkat: Faktor 1: konsentrasi sukrosa 2,0%, 4,0%, 6,0%,  sedangkan  Faktor  2  adalah  konsentrasi amoniumsulfat 0,2%, 0,3%, 0,4%. Semua perlakuan diulang sebanyak 3 kali.
Pengamatan atas beberapa parameter dilakukan pada  (1)  limbah  cair  industri  kakao,  (2)  nata
yang terbentuk dan (3) sisa medium fermentasi. Pengamatan pada limbah cair kakao meliputi pH, gula total, total padatan terlarut, kekeruhan, serat kasar dan warna. Nata yang terbentuk dianalisis warna,  tekstur,  rendemen,  ketebalan,  dan  serat kasarnya, sedangkan analisis pH dan gula total dilakukan terhadap sisa medium. Data dianalisis dengan menggunakan Uji Sidik Ragam (ANOVA). Uji beda nyata dilakukan dengan uji Beda Nyata Terkecil (BNT)  dan  apabila  dari  hasil  uji  menunjukkan adanya interaksi, maka dilakukan uji lanjut dengan menggunakan metode Duncan's Multiple Range Test (DMRT). Pemilihan perlakuan terbaik ditentukan dengan  menggunakan  metode  multiple  atribute (Zelleny, 1992).

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Pada  penelitian  tahap  I  dipelajari  pengaruh tingkat pengenceran (3:1, 1:1, 1:3) dan konsentrasi arang aktif (1%, 3% dan 5%) terhadap sifat fisiko- kimia limbah cair kakao terjernihkan. Parameter yang  diamati  adalah  kekeruhan,  total  padatan terlarut, kadar tannin, kecerahan, pH dan kadar gula total. Secara lengkap data penjernihan limbah cair kakao dapat dilihat di Tabel 2. Hasil analisis terhadap  limbah  cair  kakao  sebelum  perlakuan adalah sebagai berikut: kekeruhan (ppm SiO 2 ) 54,746, total padatan terlarut 22% Brix, kadar tannin sebesar 0,832%, kecerahan (L*)24,2; pH 3,5 dan kadar gula total 20,275%.
Kekeruhan  pada  limbah  cair  industri  kakao dipengaruhi  oleh  senyawa-senyawa  albuminoid, pektin, tannin, garam-garam mineral dan partikel- partikel pengotor seperti tanah, abu dan lainnya yang tersuspensi dalam limbah cair kakao. Analisis ragam menunjukkan adanya pengaruh nyata ( α = 0,05) dari interaksi kedua perlakuan konsentrasi arang aktif dan pengenceran terhadap kekeruhan. Rerata  kekeruhan  semakin  menurun  dengan semakin  meningkatnya  konsentrasi  arang  aktif dan pengenceran. Hal ini terkait dengan semakin turunnya kepekatan dan jumlah partikel-partikel tersuspensi dalam cairan dan semakin tingginya daya  serap  terhadap  senyawa  warna.  Perlakuan

## Tabel 2. Kondisi akhir limbah industri kakao terjernihkan
Kondisi awal sebelum penjernihan Kondisi akhir setelah penjernihan Kondisi Perlakuan Penjernihan Kekeruhan (ppm SiO 2
) 54,746 Kekeruhan terendah 33,308 ppm SiO 2 . Pengenceran 1:3 Konsentrasi arang aktif 5% Total padatan terlarut 22% Brix Total padatan terlarut terendah 14,2% Brix Pengenceran 1:3 Konsentrasi arang aktif 5% Kadar tannin 0,832% Kadar tannin terendah 0,252%. Pengenceran 1:3 Konsentrasi arang aktif 5% Kecerahan (L*)24,2 Kecerahan (L*) tertinggi 32,633 Pengenceran 1:3 Konsentrasi arang aktif 5% Total gula 20,275% Total gula tertinggi 18,301% Pengenceran 3:1 Konsentrasi arang aktif 1% Total gula Terendah 10,246% Pengenceran 1:3 Konsentrasi arang aktif 5%
konsentrasi arang aktif 1% dan pengenceran 3:1 memberikan kekeruhan tertinggi yaitu 42,446 ppm SiO 2 , sedangkan perlakuan konsentrasi arang aktif 5% dan pengenceran 1:3 memberikan kekeruhan terendah yaitu 33,308 ppm SiO 2 . Dalam hal total padatan terlarut, perlakuan konsentrasi arang aktif 1%, 3% dan 5% berturut- turut mengakibatkan nilai total padatan terlarut sebesar 16,056% Brix b ; 14,9% Brix ab dan 14,2% Brix a . Hal ini diduga karena adanya penyerapan senyawa- senyawa terlarut (bukan gula) seperti nitrogen dan tannin oleh arang aktif. Nilai total padatan terlarut pada pengenceran 3:1; 1:1 dan 1:3 berturut-turut adalah 18,967% Brix c ; 14,867% Brix b dan 11,322% Brix a . Hasil analisis ragam menunjukkan bahwa perlakuan konsentrasi arang aktif dan pengenceran berpengaruh sangat nyata ( α = 0,01) terhadap total padatan terlarut, sedangkan interaksi keduanya tidak berpengaruh nyata.
Kemampuan adsorpsi senyawa tannin oleh arang aktif ditunjukkan oleh efek perlakuan konsentrasi arang aktif 1%, 3% dan 5% yang memberikan kadar tannin berturut-turut 0,581% c ; 0,329% b dan 0,252% a . Adapun tingkat pengenceran yang meningkat dari pengenceran 3:1; 1:1 dan 1:3 menyebabkan kadar tannin berturut-turut sebesar 0,443% c ; 0,388% b dan 0,332% a . Hasil analisis ragam menunjukkan bahwa perlakuan konsentrasi arang aktif dan pengenceran memberikan pengaruh yang sangat nyata ( α = 0,01) terhadap kadar tannin, sedangkan interaksi kedua perlakuan tidak berpengaruh nyata.
Penurunan  warna  pada  limbah  cair  kakao setelah penjernihan dapat dinyatakan dalam nilai kecerahan  (L*),  dimana  penurunan  warna  akan meningkatkan nilai kecerahannya. Hasil analisis ragam  dan  uji  statistik  menunjukkan  bahwa perlakuan konsentrasi arang aktif 1%, 3% dan 5% memberikan pengaruh sangat nyata ( α = 0.01) pada nilai kecerahan berturut-turut 29,817 a ; 31,769 b dan 32,200 b . Perlakuan pengenceran 3:1; 1:1 dan 1:3 menunjukkan pengaruh sangat nyata ( α = 0,01) terhadap tingkat kecerahan medium awal dengan nilai berturut-turut 30,178 a ; 31,444 b dan 32,633 c . Analisis  korelasi  antara  kecerahan  dengan tingkat  kekeruhan  dan  kadar  tannin  berturut- tur ut  menghasilkan  persamaan  korelasi y = -0,433x + 47,777 (R 2 = 0,7736) dan y = -8,2801x + 34,471 (R 2 = 0,8408). Korelasi antara kekeruhan dan kecerahan (L*), menunjukkan bahwa semakin tinggi kekeruhan maka kecerahannya semakin menurun dan sebaliknya. Adapun korelasi kecerahan dengan kadar tannin menunjukkan bahwa semakin tinggi kadar  tannin  maka  akan  meningkatkan  warna gelap dan berarti semakin rendah tingkat kecerahan cairan limbah.
Kadar  gula  total  cenderung  tetap  dan  hasil analisis  ragam  menunjukkan  bahwa  tidak  ada pengaruh nyata dari perlakuan konsentrasi arang aktif. Diduga hal tersebut disebabkan oleh perbedaan tingkat  polaritas  antara  gula  dan  arang  aktif, dimana  gula  bersifat  polar  sedangkan  menurut Weber (1977) arang aktif termasuk adsorben yang bersifat  non  polar.  Hal  yang  sebaliknya  terjadi pada  perlakuan  pengenceran,  di  mana  tingkat pengenceran berpengaruh sangat nyata ( α = 0,01) terhadap kadar gula total yaitu 18,301% c , 13,934% b dan 10,608% a . Berdasarkan hasil yang tersaji di Tabel 2, maka dapat disimpulkan bahwa perlakuan penjernihan limbah industri kakao terbaik dilakukan dengan menggunakan arang aktif 5% dengan tingkat pengenceran 1:3.
Dalam  penelitian  tahap  kedua,  limbah  cair coklat  hasil  penjernihan  di  tahap  pertama  yang mempunyai kadar gula reduksi 11,476% digunakan sebagai bahan baku dalam proses fermentasi dengan menggunakan A xylinum untuk mendapatkan produk nata. Pada penelitian tahap kedua ini, dipelajari pengaruh perlakuan konsentrasi sukrosa 2%, 4% dan 6% dan perlakuan konsentrasi (NH4) 2 SO 4 0,2%; 0,3% dan 0,4% terhadap beberapa parameter yang meliputi: kadar gula reduksi sisa medium fermentasi, ketebalan nata, kadar serat kasar nata dan rendemen nata.
Hasil percobaan menunjukkan bahwa perlakuan konsentrasi sukrosa berpengaruh sangat nyata ( α = 0,01) terhadap gula reduksi sisa medium fermentasi berturut-turut  sebesar  1,09% a ;  1,34 a % a ;  2,16% b dan pengaruh nyata ( α = 0,05) terhadap pH sisa fermentasi berturut-turut sebesar 3,15 b , 3,0 a dan 3,09 ab. . Aktifitas A. xylinum selama proses fermentasi telah menghasilkan metabolit primer dalam bentuk selulosa  maupun  sekunder  dalam  bentuk  asam asam  organik  dilakukan  dengan  menggunakan gula sebagai sumber karbon. Konsentrasi (NH 4 ) 2 SO 4 dan interaksi kedua perlakuan tidak berpengaruh nyata terhadap gula reduksi dan pH sisa medium fermentasi.
Perlakuan konsentrasi sukrosa 2%, 4% dan 6% berpengaruh sangat nyata ( α = 0,01) pada ketebalan nata  yang  dihasilkan  berturut-turut  1,71cm a , 2,23cm b dan 1,92cm ab . Data ketebalan nata tertinggi diperoleh pada konsentrasi sukrosa 4%. Dalam proses fermentasi tersebut, pertumbuhan bakteri A xylinum optimum memerlukan kadar gula reduksi kira-kira 19,48% dengan asumsi 4% sukrosa setara dengan 8% gula reduksi ditambah dengan kadar gula reduksi awal fermentasi 11,48%. Rendahnya ketebalan nata pada konsentrasi 6%, dimungkinkan karena kadar gula reduksi didalam medium sudah terlalu tinggi yaitu  sekitar  23,48%.  Pada  kadar  gula  tersebut
diduga pertumbuhan A xylinum dan produksi nata menjadi terhambat.
Perlakuan konsentrasi (NH4) 2 SO 4 berpengaruh nyata ( α = 0,05) terhadap ketebalan nata berturut- turut 1,74cm a , 1,96cm ab dan 2,15cm b . Pembentukan produk nata terbaik pada kadar (NH 4 ) 2 SO 4 0,4%. Pertumbuhan  bakteri  A.  xylinum  memerlukan sumber nitrogen dimana penambahan (NH 4 ) 2 SO 4 sampai 0,4% masih direspons secara positip dan tidak menunjukkan gejala penghambatan pertumbuhan bakteri.
Perlakuan konsentrasi sukrosa dan konsentrasi (NH 4 ) 2 SO 4 keduanya memberikan berpengaruh nyata ( α = 0,05) terhadap serat kasar nata yang dihasilkan. Perlakuan konsentrasi sukrosa menghasilkan kadar serat  kasar  berturut-turut  3,54% a ;  4,05% b dan 3,81% ab , sedangkan perlakuan konsentrasi (NH 4 ) 2 SO 4 menghasilkan  berturut-turut  3,56% a ,  3,81% ab dan 4,03% b serat kasar. Pembentukan serat kasar terbaik terjadi pada kadar gula reduksi 19,48% dan menurun saat kadar gula reduksi kira-kira 23,48%. Sementara itu kecukupan nitrogen dalam medium akan menstimulir bakteri dalam mensintesa selulosa (Lapuz et al, 1967) sehingga menghasilkan nata dengan ikatan selulosa yang kuat dan jalinan yang rapat sehingga kandungan seratnya meningkat.
Serat  selulosa  adalah  komponen  utama  dari nata  yang  terbentuk  selama  proses  fermentasi dan kadar serat terkait erat dengan tekstur nata. Semakin besar kadar serat selulosa, nilai tekstur nata semakin rendah atau semakin kenyal. Hasil penelitian  menunjukkan  perlakuan  konsentrasi sukrosa dan konsentrasi (NH 4 ) 2 SO 4 berpengaruh nyata ( α =0,05) terhadap tekstur nata. Perlakuan konsentrasi  sukrosa  menghasilkan  tekstur  nata berturut-turut  0,02mm/g.dt b ,  0,01mm/g.dt a dan 0,02mm/g.dt ab , sementara perlakuan konsentrasi (NH 4 ) 2 SO 4 memberikan tekstur nata berturut-turut 0,02 mm/g.dt b , 0,01 mm/g.dt ab dan 0,01 mm/g.dt a . Ketebalan dan kadar serat kasar terkait erat dengan  rendemen  nata.  Kecenderungan  kadar serat dan ketebalan sebagai akibat dari perlakuan konsentrasi  sukrosa  dan  konsentrasi  sumber nitrogen  juga  ditemukan  pada  rendemen  nata. Hasil penelitian menunjukkan bahwa perlakuan konsentrasi sukrosa 2%, 4% dan 6% berpengaruh nyata ( α = 0,05) terhadap rendemen nata sebesar berturut-turut  61,619% a ,  80,702% b ,  70,217% ab . Adapun perlakuan konsentrasi (NH 4 ) 2 SO 4 0,2%; 0,3% dan 0,4% memberikan perbedaan yang nyata atas rendemen yang dihasilkan sebesar berturut-turut 61,74% a ; 69,86% ab dan 80,93% b .
Hasil  analisis  ragam  menunjukkan  bahwa perlakuan  konsentrasi  sukrosa  berpengaruh sangat nyata ( α = 0,01) terhadap kecerahan nata
namun tidak ada pengaruh nyata dari perlakuan konsentrasi  (NH 4 ) 2 SO 4 maupun  interaksi  kedua perlakuan. Perlakuan konsentrasi sukrosa 2%, 4% dan 6% memberikan pengaruh yang nyata ( α = 0,05) terhadap kecerahan nata yang dihasilkan berturut- turut 45,29(L*) b ; 45,33(L*) a dan 43,23(L*) a .
Berdasarkan  hasil  pengujian  tiap  parameter tersebut  dengan  menggunakan  metode  multiple atribute (Zeleny,1992), maka diperoleh informasi bahwa perlakuan terbaik diperoleh dari kombinasi perlakuan konsentrasi sukrosa 4% dan konsentrasi (NH 4 ) 2 SO 4 0,4%.  Perlakuan  terbaik  ini  memiliki nilai karakteristik produk yang meliputi rendemen 83,87%, serat kasar 4,22%; kecerahan (L*) 42,87; tekstur 0,01 mm/g.dt dan ketebalan nata 2,42 cm.

## SIMPULAN
Limbah industri kakao dalam bentuk cairan pulp  dapat  dimanfaatkan  sebagai  bahan  dasar pembuatan nata de cacao. Diperlukan pengenceran dan penjernihan dengan menggunakan arang aktif sebelum digunakan sebagai media fermentasi nata. Terdapat interaksi nyata ( α = 0,05) antar perlakuan konsentrasi  arang  aktif  dan  pengenceran  pada tingkat kekeruhan dan warna kuning (b*) cairan limbah. Perlakuan terbaik diperoleh dari perlakuan konsentrasi arang aktif 5% dengan pengenceran medium 1:3. Perlakuan konsentrasi sukrosa dan (NH 4 ) 2 SO 4 memengaruhi  secara  nyata  terhadap ketebalan, rendemen, kadar serat, kadar air dan tekstur nata, namun interaksi dari kedua perlakuan tidak  berpengaruh  nyata  terhadap  parameter- parameter tersebut. Perlakuan terbaik diperoleh dari kombinasi perlakuan konsentrasi sukrosa 4% dan konsentrasi (NH 4 ) 2 SO 4 0,4%.

## DAFTAR PUSTAKA
Agyeman, K.O.G and Oldham, J.H., 1986. Utilization of Cacao By-product as an Alternatif Source of Energy Biomass. 10: 311–318.
Belitz,  H.D.  and  Grosch,  W.,  1987.  Food  Chemistry. Springer Verlag. Berlin Hendelberg.
Effendi, S., 1995. Utilization of Cacao Sweatings for Nata Production Using Acetobacter Xylinum. Menara Perkebunan. 63(1): 23–26.
Lapuz, M.N., Bullardo, F.G. and Palo, M.A., 1967. The Nata Organism Cultural Requirment Characteristic and Identify. The Philipine Journal of Science. Vol. 9 (2).
Weber,  J.T.,  1977.  Physicochemical  Process  for  Water Quality Control. John Willey and Sons. New York. Winarno, F.G., 1997. Kimia Pangan. Gramedia Pustaka Utama. Jakarta.
Zeleny,  M.,  1992.  Multiple  Kriteria  Decision  Making. McGraw-Hill. New York.