BIJI KAKAO UTUH
3.3 Hasil dan Pembahasan
Spektrum Kakao
Spektrum original kakao dalam bentuk individu, tumpukan dan bubuk mempunyai tipikal yang sama namun terlihat ada dua perbedaan diantara spektrum tersebut. Pertama, puncak yang terbentuk pada spektrum sebagai tanda keberadaan kandungan zat tampak ada sedikit perbedaan, sehingga ada puncak yang tampak jelas sementara di spektrum yang lain, puncaknya tidak tampak begitu jelas. Kedua, jarak antar spektrum juga terlihat berbeda, sehingga ada yang tampak lebih rapat sementara yang lain tampak lebih lebar (Gambar 3.5).
Perbedaan visual puncak yang timbul dalam tiga jenis spektrum (biji kakao individu, biji kakao tumpukan dan bubuk biji kakao) terjadi karena pengaruh dari perlakuan yang diterima oleh bahan. Pembubukan biji kakao telah menyebabkan terjadinya pengurangan kadar air bahan, sehingga keberadaan kandungan zat lain dalam biji kakao tampak lebih nyata yang ditandai dengan puncak pada spektrum NIRS.
Kemudian adanya celah udara antar biji dan adanya rongga udara dalam biji kakao dapat menimbulkan scatter effects dalam pengukuran NIRS. Hal ini dapat dilihat dari variasi yang muncul antar spektrum yang menyebabkan kumpulan spektrum biji kakao tumpukan tampak lebih lebar dan kumpulan spektrum bubuk biji kakao tampak lebih rapat. Semakin kecil scatter effects dalam proses pemindaian maka jarak antar spektrum hasil akan semakin rapat.
25
Gambar 3.5 Spektrum hasil pemindaian NIRS untuk (a) biji kakao individu, (b) biji kakao tumpukan, dan (c) bubuk biji kakao
Pemilihan Teknik Akuisisi Spektrum NIRS untuk Biji Kakao
Tiga alternatif teknik akuisisi spektrum biji kakao dianalisa untuk memilih dan menentukan teknik akuisisi terbaik untuk digunakan pada penelitian selanjutnya. Pada bagian ini hasil pengolahan data diarahkan untuk analisa pembandingan hasil akuisisi spektrum NIRS untuk biji individu, biji tumpukan dan biji yang dibubukkan. Dari 12 kombinasi pretreatment yang ada dianalisis hasilnya menggunakan PCA.
Gambar 3.6 memperlihatkan hasil analisis PCA pada raw (data asli) spektrum atau PCA tanpa pretreatment, terlihat bahwa ketiga bentuk biji terpisah, belum terlihat nyata adanya kesamaan. Hal ini juga terlihat tidak berubah saat dilakukan penambahan pretreatment SGs pada raw (data asli) spektrum, krn pada intinya SGs tidak merubah spektrum secara fundamental tapi lebih kepada menghaluskan spektrum yang dihasilkan.
26
Gambar 3.6 Hasil analisis PCA untuk (a) data tanpa pretreatment dan (b) data dengan penambahan SGs
Selanjutnya sewaktu diberi pretreatment MSC, terlihat bahwa biji individu dan biji tumpukan sudah berada dalam daerah yang hampir sama sehingga bisa disimpulkan bahwa pengukuran dengan biji tumpukan dapat menggantikan pengukuran dengan biji individu. Namun biji bubuk tetap terpisah yang bisa diartikan bahwa pengukuran biji bubuk memang berbeda dengan dua lainnya. Hasil ini ternyata relatif sama dengan yang didapat untuk penggunaan
pretreatment SNV (Gambar 3.7).
Gambar 3.7 Hasil analisis PCA untuk penambahan (a) MSC dan (b) SNV Penggabungan pretreatment SGs dengan MSC dan SNV ternyata tidak memberikan perubahan pada hasil PCA (Gambar 3.8). Secara teoritis, karena SGs bekerja dengan mengkoreksi baseline spektrum, sehingga untuk data yang berbentuk biji dengan gangguan celah udara antar biji yang sangat besar berkontribusi untuk menghasilkan scatter effects, SGs kurang disarankan.
Gambar 3.8 Hasil analisis PCA untuk (a) SGs+MSC dan (b) SGs+SNV
(a) (b)
(a) (b)
27 Hal menarik disaat pretreatment SGs ditambah dengan derivative baik D1 dan D2, terlihat data biji individu dan biji tumpukan membentuk satu kelompok sedangkan biji bubuk tetap terpisah (Gambar 3.9). Disaat ditambahkan MSC dan SNV, sebaran data masih tetap menunjukkan bahwa biji individu dan biji tumpukan terletak dalam kelompok yang sama dan biji bubuk di kelompok yang lain (Gambar 3.10), sehingga bisa dikatakan derivative (D1 dan D2) mampu membantu pengelompokan data.
Gambar 3.9 Hasil analisis PCA untuk (a) SGs+D1 dan (b) SGs+D2
Gambar 3.10 Hasil PCA untuk pretreatment (a) SGs+MSC+D1, (b) SGs MSC+D2, (c) SGs+SNV+D1, (d) SGs+SNV+D2
Selanjutnya jika dilihat dari loading plot untuk hasil pengolahan PCA yang melibatkan MSC dan SNV (Gambar 3.11) dan yang melibatkan D1 dan D2, terlihat bahwa penambahan derivative (D1 dan D2) sebagai pretreatment telah menyebabkan timbulnya lebih banyak puncak-lembah gelombang yang diduga bercampur dengan noise (Gambar 3.12). Dengan demikian pemberian derivative
sebagai pretreatment kalah baik dibanding MSC dan SNV sehingga untuk selanjutnya MSC dan SNV yang akan dipakai pada analisis lanjutan.
(a) (b)
(a) (b)
28
Gambar 3.11 Loading plot untuk penambahan (a) MSC dan (b) SNV
Gambar 3.12 Loading plot untuk penambahan (a) D1 dan (b) D2
Penentuan Selang Panjang Gelombang NIRS untuk Deteksi Kandungan Zat
Spektrum biji kakao utuh menampilkan adanya puncak-puncak gelombang yang mewakili keberadaan ikatan kimia tertentu. Puncak-puncak itu muncul akibat vibrasi yang terjadi ketika ikatan kimia itu berinteraksi dengan sinar NIRS. Untuk mempermudah analisis akan ditampilkan spektrum tunggal dari spektrum biji kakao utuh. Analisis dimulai dari menganalisa informasi puncak spektrum berdasarkan keterangan Cen dan He (2007) yang ditampilkan dalam bentuk grafik distribusi ikatan seperti dalam Gambar 2.4 dalam Bab Pendahuluan.
Informasi yang ada dipergunakan untuk menganalisis informasi ikatan kimia yang terkandung dari spektrum biji kakao. Puncak 1 mempunyai kisaran panjang gelombang antara 1160-1220 nm disinyalir memberikan informasi adanya kemungkinan ikatan CHx. Puncak 2 mempunyai kisaran panjang
gelombang antara 1400-1480 nm disinyalir memberikan informasi adanya kemungkinan ikatan H2O dan ROH. Puncak 3 mempunyai kisaran panjang
gelombang antara 1650-1760 nm disinyalir memberikan informasi adanya kemungkinan ikatan CHx. Puncak 4 mempunyai kisaran panjang gelombang
antara 1900-2000 nm disinyalir memberikan informasi adanya kemungkinan ikatan H2O dan ROH. Puncak 5 mempunyai kisaran panjang gelombang antara
2060-2160 nm disinyalir memberikan informasi adanya kemungkinan ikatan ROH dan NHx. Puncak 6 mempunyai kisaran panjang gelombang antara 2300-2400 nm
disinyalir memberikan informasi adanya kemungkinan ikatan CHx (Gambar 3.13).
(a) (b)
29
Gambar 3.13 Spektrum biji kakao mengandung informasi kandungan zat Selanjutnya informasi yang didapat disesuaikan dengan rumus kimia dari air, lemak, polifenol (procyanidin) dan amonia untuk fermentasi maka dapat disimpulkan bahwa puncak 1 adalah lemak, puncak 2 adalah procyanidin dan air, puncak 3 adalah lemak, puncak 4 adalah air dan polifenol (procyanidin), puncak 5 adalah amonia dan procyanidin dan terakhir puncak 6 adalah lemak. Kesimpulan ini ternyata memiliki kemiripan dengan penelitian yang terkait bubuk kakao dan olahannya.
Penelitian pertama yang telah dilakukan oleh Davies et al. (1991) menunjukkan bahwa lemak terdapat pada bubuk biji kakao mentah, bubuk biji kakao panggang, bubuk coklat dan coklat komersial untuk panjang gelombang spektrum 1200 nm, 1730 nm, 1760 nm dan 2250-2300 nm. Sementara kadar air terdapat pada panjang gelombang spektrum 1940 nm. Permanyer dan Perez (1989) menyimpulkan bahwa kadar air terdapat pada bubuk kakao untuk panjang gelombang spektrum 1939 nm. Selanjutnya Whitacre et al. (2003) menyimpulkan bahwa procyanidin terdapat pada kakao liquors untuk panjang gelombang spektrum 1460 nm dan 2140 nm. Hasil penelitian Moros et al. (2007) menunjukkan bahwa kadar lemak terdapat pada coklat komersial untuk panjang gelombang spektrum 2340 nm dan 2343 nm. Vasela et al. (2007) menyimpulkan bahwa kadar lemak terdapat pada bubuk kakao untuk panjang gelombang spektrum 1744 nm, 2322 nm, 2334 nm dan 2360 nm dan kadar air pada 1906 nm.
Hal menarik yang dapat dilihat adalah pola puncak 1, 3, dan 6 tidak begitu nyata terlihat pada spektrum biji kakao sementara untuk pola puncak 2, 4, dan 5 dapat dilihat dengan mudah. Hal ini dapat diduga bahwa kadar lemak agak sulit dideteksi dengan NIRS dibanding dengan kadar air dan fermentasi.
3.4 Kesimpulan
Spektrum NIRS untuk biji kakao utuh secara tumpukan dapat menggantikan spektrum biji individu untuk pendugaan mutu biji kakao, hal ini dibuktikan dari analisis PCA dengan dibantu pretreatment spektrum MSC dan SNV. Penelitian ini juga menghasilkan selang panjang gelombang yang menentukan mutu biji
30
kakao utuh. Selang panjang gelombang yang berperan memberi informasi kadar air adalah 1400-1480 nm dan 1900-2000 nm. Selanjutnya untuk kadar lemak, selang panjang gelombang yang berperan adalah 1160-1220 nm, 1650-1760 nm, 2300-2400 nm. Dan untuk fermentasi panjang gelombang yang berperan adalah 1400-1480 nm, 1900-2000 nm dan 2060-2160 nm. Pengetahuan mengenai panjang gelombang yang berperan dalam memberi informasi kandungan zat dalam biji kakao berfungsi untuk mendukung penelitian selanjutnya sehingga peneliti bisa fokus pada selang panjang tersebut sewaktu akan menduga kandungan zat tertentu.
