Martunis Primary Author mixed material bibliography Banda Aceh Prodi Program Doktor Ilmu Pertanian (S3) 2025

Dissertation

Limbah kulit kopi merupakan salah satu hasil samping terbesar dari industri kopi, dengan volume yang sangat signifikan terutama di daerah penghasil seperti Aceh, namun juga dapat dijumpai di berbagai wilayah lain yang terlibat dalam rantai pasok kopi. Sayangnya, limbah ini sering tidak dimanfaatkan secara optimal dan hanya dibuang, sehingga berkontribusi terhadap pencemaran lingkungan. Padahal, kulit kopi kaya akan senyawa bioaktif seperti kafein, fenolik, flavonoid, dan berbagai senyawa volatil yang berpotensi dikembangkan menjadi produk fungsional. Permasalahan utama yang diidentifikasi dalam konteks ini adalah belum tersedianya pendekatan yang terstandardisasi dan terbukti secara ilmiah dalam skala aplikatif untuk mengonversi limbah kulit kopi menjadi produk bernilai tambah seperti cuka fermentasi, khususnya yang mempertimbangkan aspek keberlanjutan, efisiensi biokonversi, dan keamanan pangan. Penelitian ini menawarkan solusi berbasis bioteknologi fermentasi dua tahap (alkoholik dan asetat) untuk mengubah kulit kopi Arabika menjadi cuka fermentasi berkualitas, dengan pendekatan analitis mendalam terhadap dinamika fermentasi dan profil senyawa kimianya. Tahap pertama dari penelitian ini mencakup karakterisasi kulit kopi Arabika, Robusta, dan Liberika untuk menilai potensi masing-masing sebagai bahan baku fermentasi cuka berdasarkan parameter fisikokimia, fitokimia, profil senyawa volatil, dan aktivitas bioaktif. Tujuannya adalah menentukan varietas yang paling potensial yang akan digunakan pada tahap fermentasi cuka. Metode yang digunakan meliputi analisis proksimat, uji aktivitas antioksidan (IC₅₀, metode DPPH), dan identifikasi senyawa volatil menggunakan GC-MS dengan pelarut heksana dan etanol. Hasil menunjukkan bahwa Robusta memiliki kadar protein (6,0%) dan serat kasar (38,7%) tertinggi, sementara Liberika unggul pada kadar lemak (5,9%) dan antioksidan (IC₅₀ = 9,1 µg/mL). Arabika, meskipun memiliki aktivitas antioksidan lebih rendah (IC₅₀ = 26,89 µg/mL), menonjol dalam profil aroma, dengan senyawa utama seperti α-guaiene, azulene, dan trans-caryophyllene. Visualisasi heatmap dan dendrogram menunjukkan Arabika memiliki keragaman senyawa volatil yang paling kompleks, menjadikannya dipilih sebagai varietas terbaik untuk fermentasi tahap selanjutnya. Tahap kedua penelitian ini mencakup optimasi fermentasi dua tahap (alkoholik dan asetat) pada kulit kopi Arabika dengan tujuan mendapatkan kombinasi perlakuan terbaik dari aspek kimia dan mikrobiologis. Perlakuan yang diuji terdiri dari dua konsentrasi ragi S. cerevisiae (5% dan 10%) serta tiga dosis NPK (0, 5 dan 10 g/L). Parameter yang dianalisis meliputi pengukuran etanol, asam asetat, pH, TPT, jumlah total sel (Total Cell Count /TCC), analisis visual berbasis computer vision, dan uji sensorik. Hasil menunjukkan bahwa perlakuan S₂N₂ (ragi 10%, NPK 5 g/L) memberikan hasil terbaik dengan produksi etanol tertinggi (11,04% pada hari ke-20) dan asam asetat maksimal (5,51% pada hari ke-30), mengikuti model logistik (R² = 0,982) dan model inhibisi produk (Ki = 2,86). TCC menunjukkan dominasi ragi pada fase alkoholik (>7,2 log CFU/mL) dan bakteri asam asetat pada fase akhir (>6,9 log CFU/mL). Dari sisi visual, S₂N₂ memiliki brightness 179,49 dan kekeruhan 49,81. Namun demikian, secara sensorik, perlakuan S1N₁ justru memperoleh skor preferensi lebih tinggi untuk atribut warna dan aroma, masing-masing 3,30 dan 3,15 pada skala 4. Skor ini menunjukkan tingkat kesukaan yang relatif tinggi dan stabil di antara panelis, mencerminkan persepsi visual dan aroma yang lebih menyenangkan meskipun kandungan etanol dan asam asetatnya tidak setinggi S₂N₂. Cuka yang diproduksi dalam kondisi terbaik ini telah memenuhi standar kualitas minimum sesuai dengan SNI 01-4370-1996 dan Codex Alimentarius (CODEX STAN 299-2010) pada kondisi optimal. Tahap ketiga mencakup pemetaan transformasi senyawa kimia selama fermentasi kulit kopi Arabika menggunakan metode GC-MS untuk senyawa volatil dan LC-MS untuk senyawa non-volatil, dengan tujuan mengidentifikasi perubahan komposisi kimia yang berkontribusi terhadap profil fungsional dan sensorik cuka. Analisis GC-MS menunjukkan pergeseran senyawa utama dari 1(2H)-naphthalenon (28,44%), α-guaiene (10,92%), dan azulene (15,36%) yang memberikan aroma earthy, woody, dan floral menjadi dominasi asam asetat (39,76%), asam oleat (14,89%), dan amida seperti dodecanamide (7,84%) dan 9-octadecenamide (3,86%) yang memberi aroma tajam khas cuka hasil fermentasi. LC-MS mendeteksi penurunan jumlah senyawa non-volatil dari 34 (pada kulit kopi) menjadi 25 (pada cuka), termasuk penurunan kafein dari 56,24% menjadi 48,38% dan α-linolenic acid sebesar 31%. Sebaliknya, muncul senyawa baru seperti methoxypyrazines (2,02%), deoxyandrographolide (19,88%), dan tetrol 2-glucoside (13,02%) yang berkontribusi pada aktivitas antioksidan dan aroma khas fermentasi. Analisis multivariat melalui PCA dan k-means clustering mengelompokkan senyawa menjadi tiga klaster utama: senyawa asli kulit kopi Arabika, senyawa transisional, dan senyawa khas pasca fermentasi, menegaskan adanya jalur biokonversi mikroba selama fermentasi dua tahap. Secara keseluruhan, penelitian ini berhasil menunjukkan bahwa kulit kopi Arabika dapat diubah menjadi produk fermentasi bernilai tinggi seperti cuka melalui proses fermentasi dua tahap. Proses ini tidak hanya mempertahankan senyawa bioaktif penting seperti kafein dan asam aminobenzoat, tetapi juga menghasilkan senyawa baru yang berpotensi sebagai antioksidan dan antimikroba, sebagaimana didukung oleh literatur. Meskipun varietas lain seperti Robusta dan Liberika tidak diuji lebih lanjut dalam proses fermentasi, karakterisasi awal menunjukkan bahwa keduanya juga memiliki kandungan bioaktif yang menjanjikan. Temuan ini membuka peluang penelitian lanjutan dan pemanfaatan limbah pertanian secara berkelanjutan dalam pengembangan produk nutraseutikal berbasis kulit kopi. 0 ELECTRONIC THESES AND DISSERTATION Universitas Syiah Kuala 1705063 2025-10-27 11:08:25 2025-10-27 11:34:27 machine generated