POTENSI BAKTERI ASAM LAKTAT DALAM FERMENTASI BIJI KAKAO (Theobroma cacao L.) TERHADAP KUALITAS BUBUK KAKAO (FISIKOKIMIAWI, MIKROBIOLOGI, DAN SENSORIS) THE POTENCY OF LACTIC ACID BACTERIA IN COCOA BEANS FERMENTATION (Theobroma cacao L.) TO COCOA POWDER QUALITY (PHYSICOCHEMICAL, MICROBIOLOGY, AND SENSORY CHARACTERISTICS) SKRIPSI Diajukan untuk memenuhi sebagian dari syarat–syarat guna memperoleh gelar Sarjana Teknologi Pangan
Oleh : NINING AYU WULANDARI 10.70.0091
PROGRAM STUDI TEKNOLOGI PANGAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN UNIVERSITAS KATOLIK SOEGIJAPRANATA SEMARANG 2016
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI Saya yang bertandatangan di bawah ini : Nama NIM Program Studi Fakultas
: Nining Ayu Wulandari : 10.70.0091 : Teknologi Pangan : Teknologi Pertanian
Menyatakan bahwa skripsi yang berjudul “Potensi Bakteri Asam Laktat Dalam Fermentasi Biji Kakao (Theobroma cacao L.) Terhadap Kualitas Bubuk Kakao (Fisikokimiawi, Mikrobiologi, dan Sensoris)” merupakan karya saya dan tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu Perguruan Tinggi. Sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. Apabila di kemudian hari ternyata terbukti bahwa skripsi ini sebagian atau seluruhnya merupakan hasil plagiasi, maka saya rela untuk dibatalkan dengan segala akibat hukumnya sesuai peraturan yang berlaku pada Universitas Katolik Soegijapranata dan/atau peraturan perundang-undangan yang berlaku. Demikianlah pernyataan ini saya buat dan dapat dipergunakan sebagaimana semestinya.
Semarang, 3 Maret 2016 Penulis,
Nining Ayu Wulandari
ii
RINGKASAN Permintaan pasar terhadap produk kakao yang berkualitas sangat tinggi. Oleh karenanya diperlukan suatu upaya dalam peningkatan kualitas produk kakao khususnya bubuk kakao. Kualitas bubuk kakao sangat dipengaruhi oleh perlakuan fermentasi biji kakao. Selama ini, fermentasi yang banyak dilakukan oleh petani Indonesia khususnya adalah fermentasi secara spontan. Namun fermentasi secara spontan seringkali menimbulkan masalah yaitu adanya kontaminasi bakteri pembusuk dan jamur. Bakteri asam laktat (BAL) telah terbukti dapat mereduksi pertumbuhan mikroorganisme kontaminan karena senyawa metabolit yang dihasilkannya selama fermentasi. Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui pengaruh penambahan BAL yaitu Lactobacillus plantarum dalam fermentasi biji kakao terhadap kualitas bubuk kakao yang diuji secara fisikokimiawi, mikrobiologi dan sensoris. Fermentasi dilakukan dalam wadah fermentasi dengan sampel sebanyak 7 kg dan penambahan BAL (108 CFU/ml) sebanyak 1 ml/25 gram biji kakao. Fermentasi secara spontan juga dilakukan sebagai perlakuan kontrol. Setelah fermentasi, biji kakao dikeringkan dalam cabinet dryer dengan suhu 55 ºC selama 25 jam, selanjutnya biji kakao disangrai dengan suhu 85-90 ºC selama 50 menit, lalu dipres dengan tekanan 800 kPa, dihaluskan dan diayak hingga dihasilkan bubuk kakao. Hasil penelitian menunjukkan bahwa dengan aplikasi penambahan BAL, lama fermentasi biji kakao dapat dipersingkat menjadi 4 hari. Perlakuan penambahan Lactobacillus plantarum pada fermentasi biji kakao mempengaruhi parameter fisikokimiawi bubuk kakao yaitu warna, pH, kadar lemak, kadar protein, dan kadar gula, namun tidak mempengaruhi secara langsung parameter kehalusan, daya larut air, dan kadar air. Bakteri koliform tidak ditemukan pada semua sampel baik biji maupun bubuk kakao, hal ini mengindikasikan bahwa sanitasi selama proses pengolahan bubuk kakao sudah baik. Penambahan Lactobacillus plantarum dapat menurunkan jumlah total mikroba (TPC) pada biji dan bubuk kakao. Jumlah total mikroba pada kedua sampel bubuk kakao telah memenuhi SNI 3747:2009 yaitu < 5x103 koloni/gram. Penambahan Lactobacillus plantarum juga mempengaruhi atribut sensoris aroma dan warna. Bubuk kakao dengan penambahan BAL berpotensi untuk dikembangkan di pasaran karena lebih disukai oleh panelis dan unggul pada atribut aroma.
iv
SUMMARY Consumer demand for good quality of cocoa products are very high. Therefore an effort to improve the quality of cocoa products, especially cocoa powder is needed. The quality of the cocoa powder is strongly influenced by the treatment of fermented cocoa beans. Nowadays, the spontaneous fermentation is the most carried out by Indonesian farmers. However, the spontaneous fermentation often can cause some problems due to the contamination of bacteria and fungi. Lactic acid bacteria (LAB) has been proven to reduce the growth of microorganisms contaminants because the metabolites are produced during fermentation. This study was conducted to determine the effect of LAB used Lactobacillus plantarum in the fermented cocoa beans to increase cocoa powder quality (physicochemical, microbiological, and sensory). Fermentation was carried out in the container with 7 kg of sample and addition of LAB (108 CFU/ml) was done as much as 1ml/25 gram of cocoa beans. Spontaneous fermentation was also performed as a control treatment. After fermentation, the cocoa beans were dried using cabinet dryer at 55 ºC for 25 hours, then cocoa beans were roasted at 85-90 ºC for 50 minutes, then pressed with a pressure of 800 kPa, blended and sieved to produce cocoa powder. The results showed that the addition of LAB could shortened fermentation time of cocoa beans to be 4 days. The addition of Lactobacillus plantarum during fermentation of cocoa beans affected physicochemical parameters of cocoa powder (e.g. colour, pH, fat content, protein content, and sugar content), but not affected for fineness, solubility, and water content. Coliform bacteria were not found in both of cocoa beans and cocoa powder for all treatments, this indicates that the sanitation during processing of cocoa powders was good. Besides, the addition of Lactobacillus plantarum also decreased the total microorganisms count (TPC) in cocoa beans and cocoa powder. The total microorganisms count in both of cocoa powder samples has fullfill the SNI 3747:2009 (< 5x103 colonies/gram). Sensory attributes (aroma and colour) were affected by the addition of Lactobacillus plantarum. Cocoa powder with the addition of LAB was potential to be developed commercially because it was more preferred by the panelists, especially in aroma attributes.
v
KATA PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yesus Kristus dan Bunda Maria atas segala berkat dan karunia-Nya yang berlimpah sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan skripsi dengan judul “Potensi Bakteri Asam Laktat Dalam Fermentasi Biji Kakao (Theobroma cacao L.) Terhadap Kualitas Bubuk Kakao (Fisikokimiawi, Mikrobiologi, dan Sensoris)” dengan baik. Laporan skripsi ini disusun sebagai salah satu syarat penulis guna memperoleh gelar Sarjana Teknologi Pangan di Universittas Katolik Soegijapranata Semarang. Selama penyusunan laporan skripsi ini, penulis tidak lepas dari berbagai kesulitan dan hambatan, selain itu penulis juga telah banyak mendapatkan ilmu, pengalaman, dan nilai-nilai hidup. Semuanya itu berkat bimbingan, nasehat, arahan, support, serta doa. Oleh sebab itu, pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan rasa terima kasih kepada : 1.
Dr. Victoria Kristina Ananingsih, ST, MSc., selaku Dekan Program Studi Teknologi Pangan Fakultas Teknologi Pertanian Universitas Katolik Soegijapranata Semarang.
2.
Dr. Ir. Lindayani, MP., selaku dosen pembimbing pertama yang telah memberikan topik kepada penulis, sabar, dan banyak membantu baik memberi masukan, arahan, nasehat serta bimbingan kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan skripsi dengan baik.
3.
Dra. Laksmi Hartayanie, MP., selaku dosen pembimbing kedua yang telah banyak memberikan masukan, arahan, dan berbagai informasi serta bimbingan dalam membantu penulis menyelesaikan skripsi ini.
4.
Seluruh dosen pengajar di Fakultas Teknologi Pertanian yang telah berkenan membantu dan membimbing penulis selama ini.
5.
Laboran : Mas Soleh, Mas Pri, Mbak Endah, dan Mas Lilik yang telah banyak membantu dan mendukung penulis, terutama dalam pelaksanaan penelitian di laboratorium.
vi
6.
Seluruh staf dan karyawan Fakultas Teknologi Pertanian Jurusan Teknologi Pangan Universitas Katolik Soegijapranata yang telah banyak membantu dalam hal administrasi.
7.
Pihak HPS dan petani Kulon Progo, Yogyakarta yang telah menyediakan bahan baku kakao sehingga penelitian ini dapat dilaksanakan.
8.
Mimim, Pimpim dan keluarga besarku yang telah banyak memberikan dukungan baik doa, semangat, tenaga, maupun support materiil pada penulis dalam menyelesaikan skripsi ini.
9.
Tim Kakao: Stefanie Karsodihardjo, Yenny Permatasari, Kartika, Yes’se, dan Rendy Dhamawi yang selalu membantu, mendukung, dan memberi semangat penulis selama skripsi.
10. Semua panelis yang telah membantu dalam analisis sensori dalam penelitian skripsi ini. 11. Yustina Ajeng, Stefany Putrihan, Fransiska Nugrahani, Monica Astri, Vory Joiner, dan Angelina Damar yang telah membantu dan memberi support selama mengerjakan skripsi maupun dalam menjalani masa perkuliahan di FTP. 12. Semua pihak yang telah membantu dan memberikan saran serta kritik dalam penulisan skripsi ini yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu. Penulis menyadari bahwa laporan skripsi ini masih jauh dari kata sempurna dan masih banyak kekurangan. Oleh karenanya, penulis memohon maaf apabila terdapat kesalahan maupun hal-hal yang kurang berkenan bagi pembaca sekalian. Dengan segala kerendahan hati, penulis menerima kritik dan saran yang bersifat membangun. Penulis berharap semoga laporan skripsi ini dapat bermanfaat dan menambah pengetahuan bagi para pembaca sekalian. Akhir kata, penulis mengucapkan terima kasih atas segala bentuk dukungan semua pihak yang telah membantu, semoga Tuhan selalu menyertai dan membalas segala kebaikan Anda. Tuhan memberkati. Semarang, Februari 2016
Penulis
vii
0
DAFTAR ISI Halaman RINGKASAN .................................................................................................... SUMMARY ......................................................................................................... KATA PENGANTAR ........................................................................................ DAFTAR ISI ....................................................................................................... DAFTAR TABEL .............................................................................................. DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... DAFTAR LAMPIRAN ......................................................................................
iv v vi viii xi xii xiv
1. PENDAHLUAN 1.1. Latar Belakang Penelitian........................................................................ 1 1.2. Tinjauan Pustaka .................................................................................... 3 1.2.1. Kakao ............................................................................................ 3 1.2.2. Fermentasi Biji Kakao .................................................................. 9 1.2.3. Bubuk Kakao ................................................................................ 14 1.2.4. Analisis Sensori ............................................................................ 16 1.3. Tujuan Penelitian .................................................................................... 18 2. MATERI DAN METODE 2.1. Pelaksanaan Penelitian ........................................................................... 2.2. Materi ...................................................................................................... 2.2.1. Alat ............................................................................................... 2.2.2. Bahan ............................................................................................ 2.3. Metode Penelitian ................................................................................... 2.3.1. Penelitian Pendahuluan ............................................................... 2.3.1.1. Pengujian pH Biji Kakao ................................................. 2.3.2. Penelitian Utama .......................................................................... a. Persiapan Kultur BAL............................................................... b. Persiapan Fermentasi ................................................................ c. Fermentasi Biji Kakao .............................................................. d. Pengolahan Bubuk Kakao ........................................................ 2.3.2.1. Analisis Fisik ................................................................... a. Warna .......................................................................... b. Kehalusan .................................................................... c. Daya Larut Air............................................................. 2.3.2.2. Analisis Kimia ................................................................ a. Analisis pH ................................................................. b. Kadar Air .................................................................... c. Kadar Lemak .............................................................. d. Kadar Protein ............................................................. e. Kadar Gula dengan Metode Phenol-Sulfuric Acid ..... e.1. Pembuatan Kurva Standar ................................... e.2. Ekstraksi Sampel ................................................. e.3. Penetapan Sampel ...............................................
viii
19 19 19 19 20 20 20 21 21 22 22 23 26 26 26 27 28 28 28 28 29 30 30 30 31
2.3.2.3. Analisis Mikrobiologi ..................................................... a. Total Plate Count ...................................................... a.1. Persiapan Larutan Sampel ................................... a.2. Pengujian TPC .................................................... b. Uji Pendugaan Bakteri Koliform ............................... 2.3.2.4. Analisis Sensori ............................................................... a. Seleksi Panelis Terlatih .............................................. a.1. Matching Test ...................................................... a.2. Triangle Test ....................................................... a.3. Intensity Ranking Test ......................................... b. FGD dan Melatih Panelis ........................................... c. Pengujian Sensori Utama ........................................... 2.4. Analisis Data ........................................................................................... 3. HASIL PENELITIAN 3.1. Penelitian Pendahuluan .......................................................................... 3.1.1. Kenampakan Biji Kakao ............................................................... 3.1.2. Pengujian pH Biji Kakao Selama Fermentasi (Pen. Pedahuluan) . 3.2. Penelitian Utama .................................................................................... 3.2.1. Pengujian pH Biji Kakao Selama Fermentasi (Penelitian Utama) 3.2.2. Karakteristik Fisik Bubuk Kakao Fermentasi Spontan dan Fermentasi Menggunakan BAL .................................................... 3.2.2.1. Warna .............................................................................. 3.2.2.2. Kehalusan dan Daya Larut Air ....................................... 3.2.3. Karakteristik Kimia Bubuk Kakao Fermentasi Spontan dan Fermentasi Menggunakan BAL .................................................... 3.2.4. Karakteristik Mikrobiologi Biji dan Bubuk Kakao Fermentasi Spontan dan Fermentasi Menggunakan BAL ............................... 3.2.4.1. TPC pada Biji dan Bubuk Kakao Fermentasi Spontan dan Fermentasi Menggunakan BAL .............................. 3.2.4.2. MPN Bakteri Koliform pada Biji dan Bubuk Kakao Fermentasi Spontan & Fermentasi Menggunakan BAL . 3.2.5. Karakteristik Sensoris Bubuk Kakao Fermentasi Spontan dan Fermentasi Menggunakan BAL .................................................... 4. PEMBAHASAN 4.1. Penelitian Pendahuluan ........................................................................... 4.2. Penelitian Utama ..................................................................................... 4.2.1. Pengujian pH Biji Kakao Selama Fermentasi ............................... 4.2.2. Karakteristik Fisik ......................................................................... 4.2.2.1. Warna .............................................................................. 4.2.2.2. Kehalusan dan Daya Larut Air ....................................... 4.2.3. Karakteristik Kimia ....................................................................... 4.2.3.1. pH ................................................................................... 4.2.3.2. Kadar Air ........................................................................ 4.2.3.3. Kadar Lemak .................................................................. 4.2.3.4. Kadar Protein .................................................................. 4.2.3.5. Kadar Gula ...................................................................... ix
1
31 31 31 31 32 33 33 33 34 35 35 36 37 38 38 39 40 40 40 41 44 44 45 46 47 49
52 54 54 55 55 57 59 59 59 61 62 63
2
4.2.4. Karakteristik Mikrobiologi ............................................................ 65 4.2.5. Karakteristik Sensoris.................................................................... 66 5. KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan ............................................................................................. 69 5.2. Saran ....................................................................................................... 70 6. DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................... 71 7. LAMPIRAN .................................................................................................... 79
x
3
DAFTAR TABEL Halaman Tabel 1. Jenis Kakao dan Perbedaan Karakteristiknya ...................................
5
Tabel 2. Komposisi Kimia Biji Kakao Kering yang berasal dari Afrika Barat
7
Tabel 3. Komposisi Kimia Biji Kakao asal Indonesia yang Terfermentasi Secara Spontan...................................................................................
8
Tabel 4. Hasil Pengujian pH Biji Kakao Selama Fermentasi (Penelitian Pendahuluan) .....................................................................................
39
Tabel 5. Hasil Pengujian pH Biji Kakao Selama Fermentasi (Penelitian Utama) ...............................................................................................
40
Tabel 6. Hasil Warna Bubuk Kakao Fermentasi Spontan dan Fermentasi Menggunakan BAL ...........................................................................
41
Tabel 7. Hasil Pengujian Kehalusan dan Daya Larut Air Bubuk Kakao Fermentasi Spontan dan Menggunakan BAL ....................................
44
Tabel 8. Hasil Analisis Kandungan Kimia Bubuk Kakao Fermentasi Spontan dan Fermentasi Menggunakan BAL ....................................
45
Tabel 9. Hasil Pengujian TPC Pada Biji dan Bubuk Kakao Fermentasi Spontan serta Fermentasi Menggunakan BAL ..................................
46
Tabel 10. Hasil Pengujian Sensori Bubuk Kakao Fermentasi Spontan dan Fermentasi Menggunakan BAL ......................................................
50
xi
4
DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 1.
Buah Kakao Lindak Utuh (a); Penampang Melintang Buah Kakao (b), Pulp Buah (b-1), Biji Kakao (b-2), Kulit Buah (b-3); Biji Kakao (c) ................................................................................
4
Gambar 2.
Diagram Alir Penelitian Utama ....................................................
24
Gambar 3.
Proses Pembuatan Bubuk Kakao Fermentasi Menggunakan BAL: Buah Kakao (a), Biji Kakao (b), Inokulasi BAL (c), Fermentasi Biji Kakao (4 hari) (d), Aerasi (hari ke-2) (e), Biji Kakao yang Sudah Dibersihkan dari Pulp (f), Pengeringan dalam Cabinet Dryer (g), Biji Kakao Kering (h), Penyangraian dengan Kuali Tanah (i), Nib Kakao (j), Pemastaan (Penghalusan Biji Hingga Menjadi Pasta Kakao) dengan Blender (k), Pasta Kakao (l), Pengepresan Lemak (m), Bungkil Kakao (n), Bubuk Kakao Kasar (o), Pengayakan Bubuk Kakao 200 mesh (p), Bubuk Kakao Halus (q) ................................................................. 25
Gambar 4.
Sampel Matching Test yang Terdiri atas 4 pasang Larutan Rasa Dasar (Manis (a), Asam (b), Asin (c), Pahit (d)) .......................... 34
Gambar 5.
Sampel Triangle Test yang Terdiri atas 3 Set Sampel yang Masing-Masing Terdiri atas 2 Sampel Bubuk Kakao yang Sama (a) dan 1 Sampel Bubuk Kakao yang Berbeda (x)
34
Gambar 6.
Sampel Intensity Ranking Test yang Terdiri atas 4 Sampel Bubuk Kakao dengan Konsentrasi yang Berbeda yaitu 5% (a), 7,5% (b), 10% (c), dan 12,5% (d) ................................................................. 35
Gambar 7.
Pelaksanaan Focus Group Discussion ......................................... 36
Gambar 8.
Sampel yang Digunakan untuk Pengujian Sensori Utama yang Terdiri atas 3 Sampel Bubuk Kakao yang Berbeda yaitu Bubuk Kakao yang Difermentasi Secara Spontan (a), Bubuk Kakao yang Difermentasi dengan Penambahan BAL (b), dan Bubuk Kakao Komersial (x) ..................................................................... 37
Gambar 9.
Fermentasi H-0 (a); Hasil Fermentasi+BAL Selama 4 Hari (b); Hasil Fermentasi Spontan Selama 5 Hari (c) ............................... 38
Gambar 10. Penampang Membujur Biji Kakao pada H-0 (a); Biji Kakao Fermentasi+BAL Selama 4 Hari (b); Biji Kakao Fermentasi Spontan Selama 5 Hari (c) ............................................................ 38
xii
5
Gambar 11. Perubahan Nilai pH Biji Kakao Selama Fermentasi Spontan dan Fermentasi menggunakan BAL..................................................... 39 Gambar 12. Kenampakan Visual Bubuk Kakao Fermentasi Spontan (a) dan Bubuk Kakao Fermentasi Menggunakan BAL (b) ....................... 41 Gambar 13. Nilai a* dan b* Bubuk Kakao Fermentasi Spontan dan Bubuk Kakao Fermentasi Menggunakan BAL ......................................... 43 Gambar 14. Kenampakan Jumlah Mikroba pada Sampel Biji Kakao Fermentasi Spontan (a) dan Biji Kakao Fermentasi Menggunakan Penambahan BAL (b) Pada Pengenceran 10-2, Serta Bubuk Kakao Fermentasi Spontan (c) dan Bubuk Kakao Fermentasi Menggunakan Penambahan BAL (d) Pada Pengenceran 10-1 ........................................................................... 47 Gambar 15. Hasil Uji Dugaan Koliform (Pengenceran 10-1) pada Sampel Biji Kakao Fermentasi Spontan (a) maupun Sampel Biji Kakao Fermentasi Menggunakan BAL (b) Tidak Ditemukan Adanya Gelembung pada Tabung Durham ................................................ 48
Gambar 16. Hasil Uji Dugaan Koliform (Pengenceran 10-1) pada Sampel Bubuk Kakao Fermentasi Spontan (a) maupun Sampel Bubuk Kakao Fermentasi Menggunakan BAL (b) Tidak Ditemukan Adanya Gelembung pada Tabung Durham ................................... 49 Gambar 17. Analisis Sensori Bubuk Kakao dengan Atribut Aroma, Warna, Rasa, dan Overall .......................................................................... 51 Gambar 18. Diagram Alir Pembuatan Bubuk Kakao dan Mass Balance (Penelitian Pendahuluan) .............................................................. 79 Gambar 19. Diagram Alir Pembuatan Bubuk Kakao dan Mass Balance (Penelitian Utama) ........................................................................ 80
xiii
6
DAFTAR LAMPIRAN Halaman Lampiran 1. Rangkaian Proses Pengolahan Bubuk Kakao ..............................
79
Lampiran 2. Hasil Uji Statistik pH Biji Kakao ................................................
81
Lampiran 3. Hasil Uji Statistik Karakteristik Fisik Bubuk Kakao...................
89
Lampiran 4. Hasil Uji Statistik Karakteristik Kimia Bubuk Kakao.................
91
Lampiran 5. Kurva Standar Total Gula ...........................................................
93
Lampiran 6. Pembuatan Media ........................................................................
94
Lampiran 7. Worksheet dan Scoresheet Pengujian Sensori (Seleksi Panelis) .
95
Lampiran 8. Worksheet dan Scoresheet Pengujian Sensori (Uji Utama) ......... 102 Lampiran 9. Formula Sampel Dalam Sensori FGD ........................................ 108 Lampiran 10. Hasil Uji Statistik Karakteristik Sensoris ................................. 109 Lampiran 11. SNI Bubuk Kakao ..................................................................... 111
xiv
