PENGARUH PENAMBAHAN INOKULUM Saccharomyces cerevisiae DAN LAMA FERMENTASI TERHADAP KARAKTERISTIK CUKA FERMENTASI DARI CAIRAN PULPA HASIL SAMPING FERMENTASI BIJI KAKAO (Theobrama cacao L.)
SKRIPSI
OLEH : ANAK AGUNG SAGUNG INTEN MAHASARI PUTRI 1211205014
JURUSAN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN UNIVERSITAS UDAYANA 2016 i
PENGARUH PENAMBAHAN INOKULUM Saccharomyces cerevisiae DAN LAMA FERMENTASI TERHADAP KARAKTERISTIK CUKA FERMENTASI DARI CAIRAN PULPA HASIL SAMPING FERMENTASI BIJI KAKAO (Theobrama cacao L.)
SKRIPSI
Skripsi ini diajukan seebagai salah satu syarat untuk mencapai gelar Sarjana Teknologi Pertanian pada Fakultas Teknologi Pertanian Universitas Udayana
OLEH : ANAK AGUNG SAGUNG INTEN MAHASARI PUTRI NIM : 1211205014
BUKIT JIMBARAN 2016
ii
Anak Agung Sagung Inten Mahasari Putri. 1211205014. Pengaruh Penambahan Inokulum Saccharomyces cerevisiae Dan Lama Fermentasi Terhadap Karakteristik Cuka Fermentasi Dari Cairan Pulpa Hasil Samping Fermentasi Biji Kakao (Theobrama cacao L.). Di bawah bimbingan Prof. Dr. Ir. GP. Ganda Putra, MP. sebagai pembimbing I dan I Wayan Arnata, S.TP., M.Si. sebagai pembimbing II.
ABSTRAK Penelitian ini bertujuan untuk (1) mengetahui pengaruh penambahan inokulum Saccharomyces cerevisiae dan lama fermentasi terhadap karakteristik cuka fermentasi dari cairan pulpa hasil samping fermentasi biji kakao, dan (2) menentukan penambahan inokulum Saccharomyces cerevisiae dan lama fermentasi yang tepat untuk menghasilkan karakteristik cuka fermentasi dari cairan pulpa hasil samping fermentasi biji kakao terbaik. Percobaan dalam penelitian ini menggunakan Rancangan Petak Terbagi (Split Plot) dengan perlakuan penambahan inokulum Saccharomyces cerevisiae) menjadi petak utama yang terdiri atas 3 petak yaitu 10%, 15%, dan 20% (v/v). Perlakuan lama fermentasi merupakan anak petak yang terdiri dari 6 level yaitu 0, 5, 10, 15, 20, 25 hari. Hasil penelitian menunjukkan bahwa lama fermentasi berpengaruh sangat nyata (P<0,01) terhadap kadar asam asetat, total asam, kadar alkohol, total gula dan total padatan terlarut cuka fermentasi dari cairan pulpa hasil samping fermentasi biji kakao, sedangkan perlakuan penambahan inokulum Saccharomyces cerevisiae dan interaksi antar perlakuan tidak berpengaruh nyata (P>0,05). Karakteristik cuka fermentasi yang terbaik ditemukan dengan perlakuan penambahan inokulum sebesar 10% dan lama fermentasi selama 25 hari dengan kadar asam asetat, total asam, kadar alkohol, total gula, dan total padatan terlarut berturut-turut adalah 2,86 (% v/v), 1,16 meq NaOH/g, 0,00%, 1,29%, dan 6,02 oBrix. Kata kunci : cuka fermentasi, kakao, lama fermentasi, penambahan inokulum
iii
Anak Agung Sagung Inten Mahasari Putri. 1211205014. The Effect Of Addition Inoculum Saccharomyces cerevisiae And Fermentation Period On The Characteristics Of Vinegar Fermentation From Liquid Waste Of Cacao Beans Fermentation. Supervised by Prof. Dr. Ir. GP. Ganda Putra, MP. and I Wayan Arnata, S.TP., M.Si.
ABSTRACT This aims to this study was to (1) determine the effect of addition inoculum Saccharomyces cerevisiae and fermentation period on the characteristics of vinegar fermentation from liquid waste of cacao beans fermentation, and (2) to determine the accurate of addition innoculum Saccharomyces cerevisiae and fermentation period which one produces the best characteristic fermentation from liquid waste of cacao beans fermentation. The experiments was designed by a Split Plot design with the addition of inoculum Saccharomyces cerevisiae into the main plot consisting of 3 plots 10%, 15%, and 20% (v/v). Fermentation period is a subplots consisting of 6 levels were 0, 5, 10, 15, 20, 25 days. The fermentation period was affected significantly (P <0,01) on levels of acetic acid, total acid, alcohol content, total sugar and total dissolved solids from a liquid pulp vinegar fermentation from liquid waste of cacao beans fermentation, while the addition of inoculum Saccharomyces cerevisiae and interaction did not affect (P> 0,05). The best characteristics of fermentation vinegar was found on the addition of an inoculum of 10% and fermentation period for 25 days with the, acetic acid content, total of acid, alcohol content, total sugar and total of soluble solid were 2,86 (% v/v), 1,16 meq NaOH/g, 0,00%, 1,29%, dan 6,02 oBrix, respectively. Keyword : vinegar fermentation, cacao, watery sweating, fermentation period, additional of inoculum.
iv
RINGKASAN
Kakao (Theobroma cacao Linn) atau lazim pula disebut tanaman cokelat, merupakan komoditas perkebunan yang terus dipacu perkembangannya, terutama untuk meningkatkan ekspor non migas. Selain itu juga kakao juga digunakan untuk memenuhi kebutuhan beberapa industri dalam negeri, seperti industri makanan dan minuman, farmasi dan kosmetika. Sampai dengan tahun 2015 luas areal perkebunan kakao Indonesia telah mencapai 1.704.982 ha, dengan produksi mencapai 701.229 ton biji kakao kering (Ditjen Perkebunan, 2015). Pengolahan kakao pada esensinya adalah usaha untuk memproses buah kakao menjadi biji kakao kering yang memenuhi standar mutu dan dapat memunculkan karakteristik khas kakao, terutama cita rasa. Tahapan pengolahan yang dianggap paling dominan mempengaruhi mutu hasil biji kakao kering adalah fermentasi (Alamsyah, 1991). Cairan pulpa yang dihasilkan selama proses fermentasi adalah 1520% dari berat biji kakao yang difermentasi (Ganda-Putra dkk., 2008). Kandungan asam asetat dalam cairan pulpa setelah fermentasi adalah 1,6 % (Case, 2004). Potensi cairan pulpa yang cukup besar tersebut, selama ini tidak diolah dan hanya dibuang begitu saja ditempat pengolahan dan bisa menimbulkan dampak yang buruk bagi lingkungan. Padahal di dalam cairan pulpa tersebut terdapat kandungan asam asetat yang memiliki nilai ekonomis yang tinggi bila diolah dengan baik. Limbah cairan pulpa hasil fermentasi tersebut dapat di distilasi untuk memproduksi cuka fermentasi, namun asam asetatnya masih rendah yaitu sebesar 0,49 % (Wiji,2015) dan 2,30% (Aridona, 2015). v
Prinsip pembuatan cuka fermentasi adalah melalui proses fermentasi 2 tahap, yaitu fermentasi alkohol dan fermentasi asam asetat. Fermentasi alkohol melibatkan aktivitas Saccharomyces cerevisiae yang mengubah gula-gula sederhana menjadi alkohol dalam kondisi anaerob. Fermentasi asam asetat melibatkan aktivitas bakteri Acetobacter aceti yang mengubah alkohol dengan kadar tertentu menjadi sejumlah asam asetat secara aerob (Anon, 2009). Lama fermentasi berpengaruh terhadap karakteristik cuka fermentasi, karena semakin lama fermentasi kadar alkohol akan meningkat. Namun bila fermentasi terlalu lama nutrisi dalam substrat akan habis dan khamir Saccharomyces cerevisiae tidak lagi dapat memfermentasi bahan. Fermentasi
alkohol
dilakukan
dengan
menambahkan
inokulum
Saccharomyces cerevisiae sebanyak 10%, 15%, dan 20% dengan lama fermentasi selama 10 hari dan fermentasi asam asetat dilakukan dengan menambahkan inokulum Acetobacter aceti sebanyak 15% dengan lama fermentasi selama 15 hari. Proses fermentasi dihentikan pada hari ke 25 dengan cara dipasteurisasi pada suhu 65oC dan kemudian disaring. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh penambahan inokulum dan lama fermentasi terhadap karakteristik cuka fermentasi dari cairan pulpa hasil samping
fermentasi
biji
kakao
dan
menentukan
penambahan
inokulum
Saccharomyces cerevisiae dan lama fermentasi yang tepat untuk menghasilkan karakteristik cuka fermentasi terbaik. Rancangan percobaan yang digunakan dalam penelitian ini adalah rancangan petak terbagi (split plot), dengan perlakuan penambahan inokulum Saccharomyces cerevisiae menjadi petak utama dan perlakuan vi
lama fermentasi menjadi petak bagian. Data yang diperoleh dianalisis dengan analisis variansi dan dilanjutkan dengan Uji Duncan 5% bila perlakuan berpengaruh secara signifikan (P<0,05), perlakuan terbaik didapat dengan menggunakan uji efektivitas. Hasil penelitian menunjukkan bahwa lama fermentasi berpengaruh sangat nyata terhadap kadar asam asetat, total asam, kadar alkohol, total gula dan total padatan terlarut cuka fermentasi dari cairan pulpa hasil samping fermentasi biji kakao, sedangkan perlakuan penambahan inokulum Saccharomyces cerevisiae dan interaksi antar perlakuan tidak berpengaruh nyata terhadap kadar asam asetat, total asam, kadar alkohol, total gula dan total padatan terlarut cuka fermentasi dari cairan pulpa hasil samping fermentasi biji kakao. Berdasarkan uji efektivitas perlakuan penambahan inokulum sebesar 10% dan lama fermentasi selama 25 hari mampu menghasilkan karakteristik cuka fermentasi terbaik dengan kadar asam asetat, total asam, kadar alkohol, total gula dan total padatan terlarut berturut-turut adalah 2,86%, 1,16 meq NaOH/g, 0,00%, 1,29%, dan 6,02 oBrix.
vii
Skripsi ini telah mendapat persetujuan pembimbing
viii
RIWAYAT HIDUP
Anak Agung Sagung Inten Mahasari Putri dilahirkan di Denpasar pada tanggal 12 Desember 1993. Penulis merupakan putri kedua dari tiga bersaudara pasangan dari Anak Agung Ngurah Agung Wisnawa Darmadi, SH. dan dra. Anak Agung Seniwati. Penulis memulai pendidikan di SD Saraswati 4 Denpasar pada tahun 1999 dan menamatkannya pada tahun 2006, lalu melanjutkan pedidikan di SMP Negeri 6 Denpasar, dan berhasil menamatkannya pada tahun 2009. Tahun 2009 penulis melanjutkan ke SMA (SLUA) Saraswati 1 Denpasar sampai dengan tahun 2012. Melalui jalur SNMPTN Tulis, penulis terdaftar sebagai mahasiswi Fakultas Teknologi Pertanian Universitas Udayana pada tahun 2012 dan masuk pada Jurusan Teknologi Industri Pertanian. Selama menjalani kuliah, penulis aktif sebagai panitia pelaksana maupun pada kegiatan-kegiatan kemahasiswaan di lingkungan Fakultas Teknologi Pertanian.
ix
KATA PENGANTAR
Puji syukur kehadiran Tuhan Yang Maha Esa, Ida Shang Hyang Widhi Wasa yang telah melimpahkan rahmat dan karunia-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini. Skripsi yang berjudul “Pengaruh Penambahan Inokulum Saccharomyces cerevisiae dan Lama Fermentasi Terhadap Karakteristik Cuka Fermentasi Dari Cairan Pulpa Hasil Samping Fermentasi Biji Kakao (Theobrama cacao L.)” ini diajukan sebagai salah satu syarat dalam memperoleh gelar Sarjana Teknologi Pertanian, di Fakultas Teknologi Pertanian Universitas Udayana, Bali. Pada Kesempatan ini dengan segala kerendahan hati penulis ingin mengucapkan rasa terimakasih yang sebesar-besarnya kepada ; 1. Bapak Prof. Dr. Ir. GP. Ganda Putra, MP. selaku Dosen pembimbing I dan bapak I Wayan Arnata, S.TP., M.Si. selaku Dosen Pembimbing II yang telah memberikan bimbingan, arahan dan solusi dalam penyelesaian skripsi ini. 2. Kepada penyandang dana Hibah Kompetensi yang diketuai oleh Bapak Prof. Dr. Ir. GP. Ganda Putra, MP. 3. Bapak Dr. Ir. I Dw. Gede Mayun Permana, MS. selaku Dekan Fakultas Teknologi Pertanian, Universitas Udayana. 4. Ibu Ir. Amna Hartiati, MP. selaku Ketua Jurusan Teknologi Industri Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Universitas Udayana. 5. Bapak/Ibu dosen beserta staf dan pegawai di lingkungan Fakultas Teknologi Pertanian Universitas Udayana, atas fasilitas dan dukungan selama menempuh kuliah hingga penyusunan skripsi. x
6. Bapak Gus Yoga, Bapak Surya Pramana, Ibu Gung Mirah, Kak Mang Eka, Kak Suarta atas bimbingan dan petunjuknya selama penelitian di Laboratorium Analisis Pangan dan Mikrobiologi Pangan Jurusan Ilmu dan Teknologi Pangan, Laboratorium Rekayasa dan Proses Jurusan Teknologi Industri Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian Universitas hingga penyusunan skripsi ini selesai. 7. Keluarga tercinta terutama Tuaji A. A. Ngurah Agung Wisnawa D, SH. (alm) dan Ibu Dra. A. A. Ketut Seniwati, kakak A. A. Sagung Mirah Mahadewi, S.TP dan adik A. A. Ngurah Mayun Aditya Pramana Wisnawa, beserta seluruh keluarga besar terimakasih atas doa dan dukungan yang selalu diberikan kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan skripsi. 8. Teman-teman seperjuangan TIP’12 (Nadia MS, Ria, Maya, Gung Ita, Topan, Mahdi, Mayun, Angga Sukma, Putri, Karina, Friska, Nopia, Ecik), teman satu bimbingan dan satu laboratorium (Yudisthira Dharma), Kak Suarta, Kak Gora dan Kak Ketut terimakasih atas kerjasamanya yang membantu proses penyelesaian skripsi. Dan teman – teman KKN PPM XII Desa Batuagung, Jembrana terimakasih atas dukungan dan kerjasamanya. 9. Sahabat terbaik A.A. Putra Parasara, S.E., M.Acc. terimakasih atas dukungan dan kerjasamanya. 10. Seluruh rekan-rekan mahasiswa Agritech Universitas Udayana angkatan 2012 – 2014 yang tak bisa disebut satu persatu, terimakasih atas segala bantuannya dalam perkuliahan, membuat tugas, praktikum, dan penelitian hingga akhir skripsi ini. Semoga Ida Shang Hyang Widhi Wasa, Tuhan Yang Maha Esa membalas semua budi baik ini dengan balasan yang lebih baik. Penulis menyadari sepenuhnya xi
bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna, kritik dan saran masih diperlukan untuk menyempurnakan skripsi ini. Semoga skripsi ini dapat bermanfaat sebagaimana mestinya. Denpasar, Juni 2016
Penulis
xii
DAFTAR ISI
Halaman HALAMAN JUDUL ............................................................................................ i HALAMAN PENGESAHAN .............................................................................. ii ABSTRAK ........................................................................................................ iii ABSTRACT ...................................................................................................... iv RINGKASAN .................................................................................................... v HALAMAN PERSETUJUAN ......................................................................... viii RIWAYAT HIDUP ........................................................................................... ix KATA PENGANTAR ................................................................................................. x DAFTAR ISI .................................................................................................... xiii DAFTAR TABEL ............................................................................................ xvi DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................... xvii I. PENDAHULUAN 1.1.Latar belakang .......................................................................................... 1 1.2.Perumusan masalah .................................................................................. 4 1.3.Tujuan penelitian...................................................................................... 4 1.4.Manfaat penelitian.................................................................................... 4 II. TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Tanaman kakao ....................................................................................... 6 2.2. Buah kakao ............................................................................................. 7
xiii
2.3. Pengolahan kakao ................................................................................... 8 2.4. Mekanisme fermentasi kakao .................................................................. 9 2.5. Proses fermentasi alkohol ..................................................................... 11 2.6. Proses fermentas isam asetat (asetifikasi) .............................................. 13 2.7. Etanol ................................................................................................... 16 2.8. Asam asetat (cukafermentasi) ............................................................... 16 2.9. Inokulum Saccharomyces cerevisiae ..................................................... 17 2.10. Inokulum Acetobacter aceti ................................................................. 19 III. METODE PENELITIAN 3.1. Tempat dan waktu penelitian ............................................................... 21 3.2. Bahan dan alat ..................................................................................... 21 3.2.1.Bahan penelitian ......................................................................... 21 3.2.2.Alat penelitian ............................................................................ 21 3.3. Rancangan penelitian .......................................................................... 22 3.4. Pelaksanaan penelitian ........................................................................ 22 3.4.1.Pembuatan inokulum S. cerevisiae FNCC-3049 .......................... 22 3.4.2.Pembuatan inokulum A. aceti RNCC-0016 ................................. 24 3.4.3.Fermentasi alkohol ..................................................................... 25 3.4.4.Fermentasi asam asetat ............................................................... 26 3.5. Variabel yang diamati ......................................................................... 26 3.5.1.Total asam .................................................................................. 28 3.5.2.Kadar asam asetat ....................................................................... 28 3.5.3.Kadar alkohol ............................................................................. 29 xiv
3.5.4.Total padatan terlarut (TSS) ....................................................... 29 3.5.5.Total gula ................................................................................... 30 3.5.5.1.Pembuatan reagensia ...................................................... 30 3.5.5.2.Penyiapan kurva standar ................................................. 30 3.5.5.3.Penetapan total gula ....................................................... 32 3.6. Analisis Data ...................................................................................... 32 IV. HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Kadar asam asetat................................................................................ 34 4.2. Total asam........................................................................................... 35 4.3. Kadar alkohol..................................................................................... 37 4.4. Total gula ............................................................................................ 39 4.5. Total padatan terlarut (TSS) ............................................................... 40 4.6. Hasil uji efektivitas ............................................................................. 41 V. KESIMPULAN DAN SARAN 5.1
Kesimpulan ........................................................................................ 44
5.2
Saran .................................................................................................. 44
DAFTAR PUSTAKA ....................................................................................... 45 LAMPIRAN ..................................................................................................... 50
xv
DAFTAR TABEL
No
Judul
Halaman
1. Perubahan komposisi pulpa .................................................................... 10 2. Nilai rata-rata kadar asam asetat cuka fermentasi (%) dengan perlakuan penambahan inokulum Saccharomyces cerevisiae dan perlakuan lama fermentasi ............................................................................................. 34 3. Nilai rata-rata total asam cuka fermentasi (meqNaOH/g) dengan perlakuan penambahan inokulum Saccharomyces cerevisiae dan perlakuan lama fermentasi ..................................................................... 35 4. Nilai rata-rata kadar alkohol cuka fermentasi (%) dengan perlakuan penambahan inokulum Saccharomyces cerevisiae dan perlakuan lama fermentasi ............................................................................................. 37 5. Nilai rata-rata total gula cuka fermentasi (%) dengan perlakuan penambahan inokulum Saccharomyces cerevisiae dan perlakuan lama fermentasi .............................................................................................. 39 6. Nilai rata-rata total padatan terlarut cuka fermentasi ( oBrix) dengan perlakuan penambahan inokulum Saccharomyces cerevisiae dan perlakuan lama fermentasi ...................................................................... 40 7. Hasil pengujian efektivitas untuk menentukan perlakuan terbaik cuka fermentasi dari cairan pulpa hasil samping fermentasi biji kakao ........... 41
xvi
DAFTAR LAMPIRAN
No
Judul
Halaman
1. Tabel konversi alkohol ........................................................................... 50 2. Kuisioner uji efektivitas ......................................................................... 51 3. Analisis statistik kadar asam asetat ......................................................... 52 4. Analisis statistik total asam .................................................................... 56 5. Analisis statistik kadar alkohol ............................................................... 60 6. Analisis statistik total gula ..................................................................... 64 7. Analisis statistik total padatan terlarut (TSS) ......................................... 68 8. Hasil uji efektivitas ................................................................................ 74 9. Foto-foto penelitian ................................................................................ 77
xvii
