“Allahumma tawwi umurana fi ta’atika wa ta’ati rasulika waj’alna min ibadikas salihina”

MIKROBA PADA FERMENTASI BIJI COKLAT

MIKROBA PADA FERMENTASI BIJI COKLAT DI INDONESIA

CREATED BY RIZKY KURNIA


1. Pendahuluan

Biji coklat adalah bahan baku utama pada industry coklat. Biji coklat tersebut menempel dalam pulp mucilage. Biji coklat tersebut dipisahkan dari pulp dengan cara fermentasi. Fermentasi yang secara umum terjadi adalah secara tradisional. Selama fermentasi terjadi aktivitas mikrobia yang menghasilkan produk metabolit akhir seperti alcohol dan asam-asam organic. Selama fermentasi juga dihasilkan precursor rasa, aroma dan warna coklat.

Pulp kaya akan gula-gula fermentasi seperti glukosa, fruktosa, dan sukrosa, serta memilki pH rendah yaitu 3.0-3.5 karena adanya asam sitrat. Kondisi ini cocok untuk pertumbuhan yeast dan bakteri asam laktat. Yeast tersebut memulai fermentasi alcohol dan melibatkan pertumbuhan dari Kloeckera dan bentuk telemorfiknya Hanseniaspora, Saccharomyces, Candida, Pichia dan spesies Kluyveromyces. Bakteri asam laktat juga memfermentasi gula-gula dari pulp dan menggunakan asam sitrat, serta melibatkan pertumbuhan Lactobacillus, Leuconostoc dan spesies Lactococcus.  Bakteri asam asetat (Acetobacter dan Gluconobacter spp.) tumbuh secara cepat, mengoksidasi etanol, pada awalnya  diproduksi oleh yeast menjadi asam asetat. Pada akhirnya berbagai spesies Bacillus berkembang ketika pH dari massa biji coklat sedikit asam dan temperature meningkat menjadi 40-500C untuk pemanasan proses total.

Paper ini membahas tentang perkembangan dari spesies-spesies yeast, jamur, bakteri asam laktat, bakteri asam asetat, Bacillus dan bakteri lainnya selama fermentasi komersial dari biji coklat di tiga lokasi di Jawa,Indonesia.

2. Bahan-Bahan dan Metode

2.1  Fermentasi biji coklat

Biji coklat difermentasi secara komersil yang diambil dari tiga perkebunan (A,B,C) di daerah Jawa Timur. Biji coklat tersebut dipanen dari perkebunan dengan metode-metode sederhana dan dilakukan fermentasi setelah 6 jam setelah panen. Biji coklat dari Forastero cultivar digunakan pada perkebunan A dan biji dari Trinitario cultivar digunakan pada perkebunan B dan C. Pada setiap fermentasi, 1000 kg biji coklat ditempatkan pada kotak-kotak kayu (panjang 150-200 cm x lebar 100 cm x tinggi 75-100 cm) dimana fermentasi alami dilakukan. Setelah 12-16 jam, biji-biji tersebut diaduk dengan memindahkannya ke kotak yang lain. Proses pemindahan tersebut berulang setiap 20-24 jam selama fermentasi yang sempurna, dimana 6 hari untuk perkebunan A, dan 4 hari untuk perkebunan B dan C. Kotak-kotak kayu tersebut tidak dibersihkan selama proses berlangsung. Fermentasi yang berlangsung di setiap perkebunan diamati selama 8-9 minggu.

2.2  Analisa mikrobiologi

Sampel biji coklat diambil secara aseptis sebanyak 250 g dari tengah bagian fermentasi yang telah mencpai 12 jam. Sampel selanjutnya ditambahkan dengan 250ml pepton 0.1% dan dihomogenasi.  Selanjutnya diambil 1 ml untuk isolasi dan enumerasi organism yang spesifik. Media yang digunakan untuk kelompok mikrobia spesifik adalah Tryptone Yeast Extract Agar.

Bakteri asam laktat diidentifikasi berdasarkan morfologi koloni dan sel, gram, reaksi katalase dan oksidase, produksi gas dari glukosa, pertumbuhan pada pH 3.0-5.5, pertumbuhan pada suhu 15-470C dan fermentasi dari substrat karbohidrat dalam API 50CHL. Spesies-spesies Bacillus diidentifikasi berdasarkan pada morfologi koloni dan sel, bentuk dan lokaso endospora, gram, reaksi katalase dan oksidase, pertumbuhan secara aerobic, reduksi nitrit, penggunaan sitrat dan reaksi dalam API 50CHB dan API 20E. Uji yang dilakukan untuk identifikasi Acetobacter spp antara lain : morfologi sel, morfologi koloni, gram, reaksi katalase, termasuk pertumbuhan pada etanol dan asetat, oksidasi etanol dan kalsium laktat, ketogenesis gliserol, produksi 5-ketoglukonik dari glukosa dan formasi dari pigmen berwarna coklat yang larut air. Yeast diidentifikasi berdasarkan morfologi, fisiologi. Isolasi jamur diidentifikasi dengan observasi menggunakan mikroskop berdasarkan morfologi seksual dan aseksual.

Petri diinokulasi dan diinkubasi pada 250C untuk jamur, 280C untuk yeast dan 300C untuk bakteri. Aktivitas pektinolitik ditentukan setelah pertumbuhan organism (2-6 hari), dengan menggenangi petri dengan 7N asam hidroklorat. Koloni pektinolitik dikelilingi oleh zona berwarna bening. Setelah inokulasi dan inkubasi, aktivitas selulotik ditentukan dengan menggenangi petri dengan 7N asam hidroklorat, dan tidak ada zona bening yang mengelilingi koloni. Petri diinokulasi dengan isolasi, inkubasi pada 25-300C selama 5-7 hari dan kemudian digenangi dengan solusi gram iodine. Koloni dikelilingi oleh zona bening dan background berwarna biru yang diindikasi terjadi hidrolisis pati. Pertumbuhan diindikasi dari kekeruhan secara mikroskopis setelah 7 hari. Pertumbuhan pada adanya perbedaan konsentrasi (2-10%) etanol (v/v) yang ditentukan dalam media yang sma setelah inkubasi pada suhu 250C selam 7 hari.

2.3  Analisa kimia

Sampel biji coklat (250 g) dipisahkan secara fisik dari pulp dengan mengocoknya menggunakan air distilasi yang volumenya sama dan dituang. 20 g sampel dari setiap fraksi dicampur dengan 60 ml air distilasi. Selanjutnya dilakukan proses homogenisasi dan disentrifugasi. Endapan yang terbentuk dicuci dua kali dengan 20 ml air distilasi dan pencucian dikombinasikan dengan supernatan yang pertama untuk menghasilkan ekstrak untuk analisa. Ekstrak tersebut diklarifikasi dengan filtrasi dan dilanjutkan dengan ultrafiltrasi. Konsentrasi monoskarida dan disakarida ditentukan dari HPLC. Asam-asam organic ditentukan dengan HPLC, sedangkan konsentrasi etanol diukur secara enzmatis. PH diukur pda ekstrak sebelum klarifikasi dengan filtrasi.

3. Hasil

3.1  Perubahan secara fisik dan kimia selama fermentasi

Pulp menghilang selama fermentasi. Suhu dari pulp meningkat selama fermentasi yaitu dari 20-250C mejadi 48-500C. PH pulp meningkat dari 3.7-3.9 menjadi 5.0-5.1. Gula-gula pada pulp digunakan selama fermentasi dan memulai peningkatan nyata pada konsentrasi etanol, asam laktat, dan asam asetat. Konsentrasi etanol terbaik (5-6%) pada 24-36 jam. Asam sitrat pada pulp menurun sekitar 55%, begitu pula dengan sukrosa yang menurun selama fermentasi. Konsentrasi etanol, asam laktat dan asam asetat eningkat selama fermentasi,  khususnya untuk asam asetat. Asam sitrat menurun sekiar 50-60%.

3.2  Jamur

Penicillium citrinum dan Basidiomycetes (belum teridentifikasi jenisnya) merupakan spesies dominan pada setiap perkebunan, diikuti oleh kontribusi dari Aspergillus versicolor dan Aspergillus wentii. Basidiomycetes yang belum teridentifikasi tersebut tumbuh sebagai sebuah koloni besar berwarna putih. Penicillium purpurogenum dan spesies lainnya berhubungan sangat dekat dengan Penicillium ochrocholon yang juga muncul selama fermentasi di perkebunan B.  Tidak ada isolate yang memperlihatkan pektat liase atau aktivitas selulase. Reaksi poligalakturonase yang kuat ditemukan pada Basidiomycetes yang tidak teridentifikasi, dan yang terlemah ditemukan pada A.wentii dan A.versicolor. Seluruh isolate menghasilkan reaksi amilolitik ekstraselular dan reaksi proteolitik. Tidak ada yang melakukan reaksi lipolitik kecuali pada reaksi lemah oleh A.vesicolor.

3.3  Yeast

Kloeckera javanica dan Kloeckera Africana ditemukan pda fermentasi di perkebunan B. K.apis, Saccharomyces cerevisiae dan Candida tropicalis adalah yang paling mendominasi diantara yeast lain pada fermentasi di tiga perkebunan. Spesies lain dari Candida terutama pelliculose dan Candida humacola ditemukan selama tahap awal dari fermentasi namun berkontribusi kurang dari 5% dari yeast flora.

Hanya isolate-isolat dari S.cerevisiae dan C.tropicalis yang tumbuh pada suhu tertinggi yaitu 400C, dengan proporsi yang kecil dari strain ini dapat tumbuh lemah pada suhu 47-500C. Isolat dari K.apis tumbuh pada 370C dan beberapa dpat tumbuh lemah pada suhu 400C. Isolat dari K.javanica dan K.africana tidak dapat tumbuh pada suhu 370C. Seluruh isolate dari S.cerevisiae dan spesies Candida tumbuh dengan baik pada kondisi etanol 7% dan melemah pada kondisi 10% etanol. Isolat dari spesies Kloeckera tumbuh pada kondisi 5% etanol dan tidak pada konsentrasi tinggi.  Tidak satupun isolate yeast yang melakukan reaksi positif untuk pektat liase, poligalakturonase, selulase, amylase atau protease. Kebanyakan melakukan reaksi positif pada tributyrin agar.

3.4  Bakteri asam laktat

Lactobacillus cellobiosus merupakan spesies yang paling dominan pada setip perkebunan yaitu 60-85% dari bakteri asam laktat selama 36-48 jam. Lactobacillus plantarum juga tumbuh secara signifikan terutama selama fermentasi pada 24 jam pertama pada perkebunan A dan C. Lactobacillus hilgardii tumbuh selama fermentasi pada perkebunan A. Tidak ada isolate dari bakteri asam laktat yang tumbuh pada suhu 500C, tetapi L.cellobiosus dan L.plantarum tumbuh dengan baik pada suhu 45-470C. L.hilgardii tidak tumbuh pada suhu 450C dan tumbuh lemah pada suhu 400C. Isolat-isolat  dari tiga spesies tersebut tumbuh dengan adanya 7% etanol, hanya L.plantarum dan L.hilgardii yang tumbuh pada 10% etanol. Tidak ada isolate yang melakukan reaksi positif untuk pektat liase, poligalakturonase, selulase, amylase, esterase/lipase dan protease.

3.5  Bakteri asam asetat

Acetobacter pasteurianus dan Acetobacter aceti berkontribusi pada fermentasi selama 24 jam pertama pada perkebunan A dan 12 jam pertama pada perkebunan B dan C. A. pasteurianus merupakan species yang lebih dominan dan lebih tahan lama selama fermentasi. Tidak ada isolate yang tumbuh nyata pada suhu sekitar 35°C. Isolate dari A.pasteurianus toleran pada ethanol 10%, dimana A.aceti tidak dapat tumbuh pada konsentrasi etanol sekitar 5 sampai 7%. Tidak ada bakteri asam asetat yang melakukan reaksi pektolitik, selulase, amilae, protease, atau lipase.

3.6  Spesies Bacillus

Spesies Bacillus tumbuh selama fermentasi dan menjadi mikroflora yang dominan. Spesies Bacillus tersebut berada pada populasi yang tinggi sampai fermentasi sempurna. Empat spesies Bacillus pumilus, Bacillus licheniformis, Bacillus subtilis, dan Bacillus cereus jumlahnya signifikan pada fermentasi pada perkebunan A dengan B. Pumilus yang menampilkan dominansi terakhir. Kebanyakan dari isolat Bacillus tumbuh pada suhu 500C dan melakukan reaksi nyata untuk protease, amylase, dan lipase. Tidak ada isolate yang melakukan reaksi pektolitik atau selulotik.

3.7  Spesies Bakteri yang Lain

Bakteri yang terlihat jelas antara lain : Staphylococcus capitis, Staphylococcus aureus,dan Micrococcus kristinae (perkebunan A); S. capitis, Staphylococcus haminii, M. kristinae, dan Pseudomonas cepacea (perkebunan B); S. aureus, M. kristinae, dan P. cepacea perkebunan C). Pada umumnya spesies – spesies ini tumbuh selama 24 – 36 jam pertama dan setelah itu mati. Tidak ada isolate yang melakukan reaksi pektolitik, selulotik, atau amilolitik tapi beberapa strain dari Staphylococci dan P. cepacea melakukan aktivitas lipolitik dan proteolitik.

4. Diskusi

Fermentasi dikarakteristikkan oleh metabolisme mikroba dari gula-gula pada pulp dan total produksi yang nyata dari etanol, asam laktat, dan asam asetat. Konsentrasi etanol pada pulp menurun sekitar 1 – 2 hari kemudian hilang dikarenakan oleh oksidasi metabolis untuk asam asetat. Saat panen pulp mempuyai keasaman tinggi namun asam sitrat dimanfaatkan selama fermentasi dan berakibat pH nya naik selama fermentasi. Konsentrasi asam amino bebas dalam pulp dan biji coklat meningkat selama fermentasi yang mengakibatkan terjadinya aktivitas proteolitik. Akativitas metabolic yang terjadi selama fermentasi dikarenakan suhu dari massa biji coklat meningkat sampai 50°C pada akhir proses. Hal-hal tersebut dikarenakan pertumbuhan dari jamur, yeast, bakteri asam laktat, bakteri asam asetat dan Bacillus.

Aroma yang muncul setelah fermentasi disebabkan karena adanya proses nyata yang terjadi oleh bakteri asam asetat. Bakteri tersebut mengoksidasi etanol yang diproduksi oleh yeast menjadi asam asetat yang berperan pada keasaman. Bakteri asam asetat dapat juga memetabolisme gula dan asam – asam organic untuk menghasilkan berbagai produk aldehide, ketongenik, dan produk lainnya yang dapat memepengaruhi kualitas sensori biji coklat. 

About these ads

One response

  1. suci lestary

    sukron ya^^
    hihihi

    12 April 2012 pukul 19:27

Berikan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s

Masukkan alamat surel Anda untuk berlangganan blog ini dan menerima pemberitahuan tulisan-tulisan baru melalui email.

Bergabunglah dengan 108 pengikut lainnya.

Pos-pos Terakhir

Mohon maaf jika artikel yang di sajikan berasal dari banyak sumber, sumber yang masih utuh saya tampilkan sumber aslinya, tapi seringkali saya lupa, mohon di maafkan. saya coba perbaiki terus kualitas dan kuantitas blog ini.
Ikuti

Get every new post delivered to your Inbox.

Bergabunglah dengan 108 pengikut lainnya.

%d blogger menyukai ini: