BAB I PENDAHULUAN I.1. Latar Belakang Perkembangan produk yang berbasis bio mengalami peningkatan yang cukup pesat beberapa tahun belakangan ini. Karakteristik yang dimiliki bahan bio-based menjadi salah satu alasan mengapa konsumen dan produsen beralih menggunakan bahan tersebut. Karakteristik umum yang biasanya dimiliki oleh bahan bio-based antara lain dapat didegradasi, tidak mencemari lingkungan, dan renewable. Alasan tersebut yang menjadi faktor utama meningkatknya kampanye untuk menyelamatkan dan menjaga lingkungan yang dilakukan di seluruh penjuru dunia, bahan bio-based menjadi sebuah primadona baru untuk dunia industri saat ini. Salah satu contoh bahan yang berbasis bio adalah asam laktat (lactic acid). Asam laktat adalah asam organik yang diproduksi oleh manusia, hewan, tumbuhan dan mikroorganisme. Penggunaan asam laktat sangatlah luas, mulai dari industri makanan, tekstil, kosmetik, hingga industri obat-obatan. Selain itu saat ini asam laktat sangat popular digunakan sebagai bahan baku plastik yang ramah lingkungan karena dapat terdegradasi di tanah dalam waktu yang relatif lebih singkat dibandingkan plastik konvensional lainnya. (Frederick, 1949) Asam laktat dapat di produksi menggunakan bahan baku dari alam baik nabati maupun hewani. Merujuk pada beberapa penelitian terdahulu, bahan yang dapat digunakan untuk produksi asam laktat antara lain keju dan singkong. Kandungan glukosa didalam bahan biasanya menjadi alasan dalam pemilihan bahan. Bakteri atau mikroba penghasil asam laktat akan menggunakan glukosa untuk memproduksi asam laktat. Selain bahan-bahan yang disebutkan diatas ada bahan lain yang memungkinkan untuk dijadikan sebagai raw material produksi asam laktat. Kakao atau biji cokelat (Thobrema cacao L.) mengandung banyak selulosa (15-30% massa kering) yang sampai saat ini pemanfaatan dari kulit kakao tersebut masih 18
sangat minim. Dalam pengolahan produk turunan yang paling populer dari kakao, yaitu cokelat, biasanya kulit kakao akan dibuang dan dijadikan sebagai bahan bakar, pupuk, atau hanya akan dibakar bersama sampah-sampah lainnya padahal kulit kakao mempunyai porsi massa ±70% dari massa total kakao (Supriyanto, 1989). Ditambah, Indonesia adalah negara dengan produksi cokelat terbesar ketiga di dunia atau penghasil 13% kebutuhan cokelat dunia pada tahun 2013 dengan nominal sebesar 723.000 ton. Sehingga kulit kakao yang dihasilkan oleh Indonesia setiap tahunnya berkisar 500.000 ton, menjadikan potensi kulit kakao untuk diolah lebih lanjut menjadi produk yang lebih ekonomis cukup menjanjikan di masa yang akan datang. Penampang buah cokelat dapat dilihat pada Gambar 1.1. Gambar 1.1. Gambar Penampang Buah Kakao (Sunanto, 1992) Selain kandungan selulosa yang cukup besar dalam kulit kakao yang mencapai 30-50% dari massa total kulit kakao, terdapat tantangan jika ingin mengolah kulit kakao dengan bio-based process. Tantangan terbesar dalam pengolahan bahan nabati termasuk kulit cokelat adanya antioksidan yang terkandung dalam bahan nabati tersebut. Antioksidan pada bahan nabati berfungsi untuk mencegah pembusukan yang biasanya diakibatkan oleh serangan mikroba, baik jamur maupun bakteri. Hal ini akan menjadi hambatan karena dalam proses pengolahan bahan nabati menjadi asam laktat diperlukan kehadiran mikroba untuk sintesis asam laktat. Keberadaan antioksidan dalam bahan nabati berpotensi untuk menghambat pertumbuhan mikroba tersebut. Komposisi kimia dari kulit kakao terangkum dalam Daftar 1.1. 19
Daftar 1.1. Komposisi Kimia Penyusun Kulit Kakao Komponen %w/w dry matter Crude protein 15.1 Crude fibre 34.8 Polifenol (ether extract) 12.0 Ash 10.0 Other 28.0 (Aregheore, 2002) Polifenol adalah antioksidan yang terdapat dalam kulit kakao dengan kadar berkisar 3-8% massa. Komponen polifenol terbesar yang terdapat dalam kakao adalah Flavanols (58%), Antocyanins (4%) dan Proanthocyanidins (4%) (Hii, 2009). Oleh karena itu penelitian ini akan berusaha mencari hubungan antara konsentrasi polifenol dalam substrat glukosa murni terhadap produksi asam laktat menggunakan proses bio dengan bantuan jamur Rhizopus oryzae. Substrat glukosa murni dipilih karena dianggap cukup representatif sebagai hasil hidrolisis selulosa dalam kulit kakao. Penelitian ini pun akan mengkaji bagaimana konsentrasi polifenol akan mempengaruhi parameter-parameter kinetika reaksi produksi asam laktat. Parameter reaksi ini sangat penting untuk dikaji karena dalam produksi dengan skala yang lebih besar, parameter reaksi akan berguna dalam pembuatan alat-alat yang berkaitan dengan proses. Sehingga ke depannya diharapkan hasil penelitian ini dapat menjadi pemantik baik untuk peneliti maupun industri untuk mengembangkan proses ini agar sumber daya alam Indonesia dapat dimanfaatkan sebaik-baiknya untuk kesejahteraan masyarakat Indonesia. I.2. Keaslian Penelitian Penelitian mengenai pemanfaatan kulit kakao belum banyak dilakukan dan dikaji secara mendalam. Beberapa penelitian lebih memfokuskan pada pengambilan polifenol yang terdapat dalam kulit kakao yang digunakan dalam industri farmasi. Penelitian lain yang menggunakan kulit kakao 20
sebagai bahan baku nya lebih berfokus pada proses hidrolisis selulosa yang tedapat di dalam kulit kakao sehingga nantinya glukosa tersebut dapat digunakan sebagai bio-ethanol. Melihat masih banyak nya potensi pengembangan produk turunan maka peneliti akan mencoba untuk membuat produk turunan lain dari kulit kakao yaitu asam laktat. Asam laktat sendiri sangat berguna dalam industri plastik modern yang berbasis pada bio-based products. Ide peneliti untuk pemanfaatan kulit kakao menjadi asam laktat tak terlepas dari beberapa penelitian sebelumnya yang telah berhasil dalam memproduksi asam laktat menggunakan bahan yang cukup mirip dengan kulit kakao. Beberapa penelitian tersebut antara lain adalah penelitian Pramudyanti (2004), yang menggunakan glukosa murni sebagai substrat dan Rhizopus oryzae sebagai mikroba dan Parmjit (2007) meemanfaatkan keju cair sebagai substrat dan Lactobacillus sebagai mikroba. Pemanfaatan kulit kakao sebagai bahan baku penghasil asam laktat memiliki tantangan tersendiri terutama karena terdapat komponen yang diprediksi dapat menjadi inhibitor dalam reaksi. Komponen tersebut adalah polifenol yang secara alami dimiliki oleh kulit kakao sebagai antioksidan atau penangkal bakteri. Beberapa penelitan yang telah dilakukan pun mendukung kehadiran polifenol akan dapat menghambat pertumbuhan mikroba. Seperti pada penelitian Djabali (2013) mengatakan bahwa polifenol yang diekstrak dari kacang hijau memiliki nilai minimum inhibitory concentration sebesar 15 mg/ml terhadap jamur Rhizopus oryzae. Sehingga dalam penelitian ini, peneliti berusaha untuk memvariasikan kondisi konsentrasi polifenol dalam substrat untuk melihat efek nya terhadap produksi akhir asam laktat. Selain itu penelitian yang akan peneliti lakukan juga akan menyempurnakan penelitian-penelitian sebelumnya mengenai produksi asam laktat menggunakan R. oryzae dengan mencoba untuk mendapatkan data mengenai parameter kinetika reaksi. Model kinetika reaksi pun akan dibandingkan terlebih karena kehadiran polifenol sebagai inhibitor maka akan membuat penemuan model yang sesuai dapat sangat membantu untuk penelitian dan pengembangan proses selanjutnya. 21
I.3. Manfaat Penelitian Penelitian ini diharapkan dapat menjadi jalan masuk untuk pemanfaatan kulit kakao yang selama ini pemanfaatannya masih belum digali secara maksimal. Pemahaman akan efek polifenol dalam kulit kakao yang berpotensi sebagai inhibitor dalam reaksi diharapkan dapat membantu dalam menentukan mekanisme produksi yang tepat kedepannya. Peninjauan mengenai model reaksi serta parameterparameter reaksi yang tepat diharapkan juga dapat membantu dalam proses scale up dari skala laboratorium menjadi skala industri yang jauh lebih besar. Jauh kedepan, diharapkan dengan penelitian ini dapat meningkatkan pemanfaatan kulit kakao yang selama ini belum diteliti secara mendalam sehingga kulit kakao yang selama ini hanya dianggap sebagai sampah dapat dimanfaatkan lebih optimal lagi. Diharapkan dari penelitian ini akan memicu peneliti-peneliti lain dapat mendalami lagi pemanfaatan kulit kakao menjadi produk-produk yang lebih bernilai. Selain itu diharapkan pula dapat muncul industri-industri yang berbasis dari kulit kakao kedepannya. Hal-hal tersebut menjadi sangat penting karena Indonesia yang notabene adalah salah satu penghasil kakao terbesar di dunia sudah seharusnya dapat memanfaatkan sumber daya terbarukan ini agar peningkatan kesejahteraan seluruh rakyat Indonesia pada umumnya dan petani atau pelaku industri kakao pada khususnya dapat terwujud. Lebih jauh lagi, diharapkan penelitian ini dapat membantu permasalahan lingkungan yang selama ini terjadi karena penggunaan produk-produk yang tidak dapat didegradasi oleh lingkungan. Penggunaan asam laktat yang merupakan bio-based produk ini diharapkan menjadi tonggak untuk membantu penetrasi bahan-bahan bio-based ke dalam masyarakat dunia, mensubstitusi penggunaan non-renewable product yang selama ini kita sangat bergantung kepadanya. 22
I.4. Tujuan Penelitian Tujuan dari pelaksanaan penelitian ini antara lain : 1. Mendapatkan data tentang pengaruh konsentrasi polifenol pada produksi asam laktat dari glukosa menggunakan jamur Rhizopus oryzae. 2. Menetapkan faktor penentu pada proses produksi asam laktat dari glukosa menggunakan jamur Rhizopus oryzae melalui model matematika. 3. Menentukan parameter-parameter proses produksi asam laktat dari glukosa menggunakan jamur Rhizopus oryzae. 23