Analisis Variasi Jumlah Tumpukan Biji Terhadap Akurasi Prediksi Kandungan Minor Kopi Arabika Dengan NIR Spectroscopy

Abstract

Kopi Arabika Bondowoso merupakan salah satu kopi spesialti Indonesia yang banyak diminati karena cita rasanya yang khas dan berbeda. Kafein, asam klorogenat, dan trigonelin merupakan kandungan minor yang memiliki kontribusi besar terhadap cita rasa dan kualitas kopi. Penentuan kandungan ini telah banyak dilakukan dan dilaporkan dengan menggunakan metode NIR spectroscopy (NIRS). Namun penelitian-penelitian tersebut menghasilkan akurasi prediksi yang berbedabeda. Salah satu faktor penyebabnya adalah pretreatment data yang digunakan dan desain tumpukan biji dalam pengambilan spektrum NIR yang berbeda, di mana pengukuran NIR pada tumpukan biji-bijian, intensitas penyerapannya dipengaruhi oleh void space. Besarnya void space menyebabkan terjadinya non-fully interacted radiation (NFIR) yang akan menurunkan kualitas rasio signal to noise dari spektrum yang dikumpulkan dan akan mempengaruhi akurasi prediksi kandungan yang diuji. Void space ini selain dipengaruhi oleh ukuran partikel, juga dipengaruhi oleh jumlah/tebal tumpukan bijian. Oleh sebab itu, secara umum tujuan penelitian ini adalah menentukan desain pengukuran yang tepat dalam menentukan kandungan minor kopi Arabika Bondowoso dengan NIRS. Secara khusus penelitian ini bertujuan menganalisis spektrum absorbansi NIR kopi pada berberapa variasi tumpukan biji dan menentukan pretreatment data serta jumlah tumpukan yang tepat dalam menduga kandungan kafein, asam klorogenat dan trigonelin biji kopi Arabika Bondowoso dalam bentuk green beans dengan metode PLS. Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Teknik Pengolahan Pangan dan Hasil Pertanian (TPPHP), IPB. Tahapan penelitian dimulai dengan persiapan sampel, di mana sampel kopi yang diperoleh dari Pusat Penelitian Kopi dan Kakao Indonesia dilakukan penyortiran terlebih dahulu untuk memisahkan biji cacat dan kotoran. Setelah itu, sampel kopi dibagi ke dalam 100 kelompok dengan berat masing-masing sampel 100 g dan sisanya digunakan untuk pengukuran void ratio. Selanjutnya, sampel kopi disusun ke dalam cawan petri dengan 3 cara tumpukan berbeda, yaitu 3 tumpukan (65 g), 4 tumpukan (70 g), dan 5 tumpukan (95 g). Kemudian reflektan kopi untuk masing-masing tumpukan diukur dengan menggunakan alat FT-NIR spektrometer pada panjang gelombang 1000-2500 nm. Setelah itu, sampel kopi dilakukan analisis kimia dengan metode liquid chromatography–mass spectrometry (LC-MS). Pengukuran void ratio dilakukan dengan metode perpindahan cairan dan persentasenya dihitung berdasarkan perbandingan volume void yang berisi sampel dengan volume totalnya. Metode kalibrasi yang digunakan pada penelitian ini adalah partial least square (PLS) dan pretreatment data yang digunakan berdasarkan referensi terbaik dari penelitian sebelumnya yaitu kombinasi first derivative Savitzky-Golay (dg1) dan multiplicative scatter correction (MSC), second derivative Savitzky-Golay (dg), dan kombinasi (dg2, MSC). Hasil penelitian menunjukkan bahwa spektrum absorbansi 3, 4, dan 5 tumpukan memiliki pola spektrum yang sama, namun memiliki intensitas penyerapan yang berbeda. Penyusunan biji kopi sebanyak 5 tumpukan menghasilkan intensitas penyerapan yang lebih tinggi dibandingkan 3 dan 4 tumpukan. Berdasarkan parameter statistik yang diukur diperoleh akurasi prediksi kafein dan asam klorogenat terbaik untuk ketiga lapisan adalah dengan pretreatment dg2, sedangkan trigonelin diperoleh dengan pretreatment kombinasi (dg2, MSC). Selain itu, jumlah tumpukan biji memberikan pengaruh terhadap akurasi prediksi kandungan minor yang diuji, di mana berdasarkan hasil analisis, 5 tumpukan menghasilkan akurasi prediksi yang lebih baik dibandingkan 3 dan 4 tumpukan. Hasil kalibrasi dan validasi terbaik untuk kafein dengan pretreatment dg2 dan 6 faktor PLS diperoleh nilai r = 0.99, SEC = 0.011%, SEP = 0.012%, RPD = 5.40, asam klorogenat dengan pretreatment dg2 dan 5 faktor PLS diperoleh nilai r = 0.99, SEC = 0.089%, SEP = 0.091%, RPD = 4.76, sedangkan trigonelin dengan pretreatment kombinasi (dg2, MSC) dan 5 faktor PLS diperoleh nilai r = 0.99, SEC = 0.008%, SEP = 0.008%, RPD = 4.86. Akurasi prediksi yang diperoleh dari penelitian ini sangat baik sehingga persamaan kalibrasi yang dikembangkan dapat digunakan untuk menduga kandungan kafein, asam klorogenat dan trigonelin kopi Arabika bondowoso dalam bentuk green beans.