http://repository.ipb.ac.id/handle/123456789/83 2026-07-21T19:29:27Z http://repository.ipb.ac.id/handle/123456789/175296 Produksi Biodiesel Non-Katalitik dari Palm Fatty Acid Distillate pada Bubble Column Reactor dengan Teknologi Fine Bubble Solikhah, Maharani Dewi Biodiesel merupakan alternatif bahan bakar diesel yang potensial, namun biaya bahan baku masih mendominasi biaya produksi, mencapai 75–90%. Pemanfaatan Palm Fatty Acid Distillate (PFAD) sebagai bahan baku berkadar asam lemak tinggi dapat menekan biaya produksi. Akan tetapi, proses konvensional menggunakan katalis asam homogen memerlukan biaya tinggi untuk material tahan korosi dan pengolahan limbah. Oleh karena itu, dikembangkan proses esterifikasi non-katalitik menggunakan superheated methanol vapor (SMV) dalam bubble column reactor pada tekanan atmosfer. Penelitian ini bertujuan mengembangkan teknologi produksi biodiesel dari PFAD dengan konversi di atas 90% melalui optimasi kondisi operasi dan desain reaktor. Penggunaan packing pada reaktor menghasilkan kadar FAME 97,5% dan konversi di atas 90% pada 270 °C selama 180 menit. Untuk meningkatkan luas kontak antarfasa, dikembangkan “Swirl Flow Nozzle Biodiesel” yang mampu menghasilkan fine bubbles dalam medium biodiesel dengan rasio Ql/Qg sebesar 1074–5616, ukuran nanobubbles sebesar 900–1350 nm, dan microbubbles sebesar 35–50 µm. Produksi biodiesel non-katalitik dengan proses SMV menggunakan fine bubbles dapat menghasilkan konversi hingga 97,6%. Model RSM polynomial orde dua (R² = 0,964) menunjukkan temperatur dan waktu reaksi sebagai faktor dominan, dengan kondisi optimum pada 248,5 °C selama 91,2 menit yang menghasilkan produk biodiesel dengan kadar FFA sebesar 0,07%. Analisis tekno-ekonomi menunjukkan biaya produksi proses ini 21% lebih rendah dibandingkan metode katalitik konvensional. 2026-01-01T00:00:00Z http://repository.ipb.ac.id/handle/123456789/175274 PREDIKSI PERAN MIKROORGANISME TERHADAP PEMBENTUKAN SENYAWA AROMA DALAM PENGOLAHAN KOPI DENGAN PROSES KOMBINASI SIAF-GEOTERMAL Istighfarah, Zikrina Keberlanjutan telah menjadi perhatian utama industri kopi saat ini. Panas berlebih dari instalasi energi asal geotermal (panas bumi) di PT. PGE Area Kamojang, Jawa Barat, dapat dimanfaatkan untuk pengeringan kopi. Panas tinggi (50±1oC) dan kelembapan rendah (RH 30%) dalam ruang pengering dengan geotermal membuat proses dehidrasi kopi terjadi sangat cepat. Metode ini dapat menjadi alternatif proses pengolahan kopi konvensional yang membutuhkan waktu pengolahan yang panjang dengan beban kerja yang tinggi serta bergantung terhadap keadaan cuaca. Akan tetapi, proses dehidrasi yang berlangsung sangat cepat ini mengakibatkan proses fermentasi tidak dapat berperan. Perubahan dan translokasi senyawa kimia dari lendir buah kopi ke dalam biji kopi hijau juga tidak optimal, sehingga kualitas sensori seduhan kopi geotermal kurang dapat diterima oleh Qgrader. Upaya peningkatan kualitas sensori selanjutnya dilakukan dengan menerapkan Self-Induced Anaerobic Fermentation (SIAF) pada suhu ruang (20±1,5oC) tanpa penambahan air selama 5 hari sebelum pengeringan geotermal. SIAF adalah metode fermentasi yang baru mulai diaplikasikan dalam industri kopi. Oksigen dalam jumlah terbatas dimanfaatkan oleh sel bakteri dan tanaman kopi sehingga dihasilkan karbon dioksida yang mengakibatkan kondisi anaerobik dan metabolit sekunder yang dapat meingkatkan kualitas sensori seduhan kopi. Penelitian ini bertujuan untuk memperoleh prediksi peran mikroorganisme terhadap terbentuknya metabolit non-volatil yang bertanggung jawab atas pembentukan senyawa aroma dan kualitas sensori kopi dalam proses kombinasi SIAF-Geotermal. Pada tahap pertama, sampel kopi hasil SIAF diekstraksi untuk memperoleh DNA komunitas mikrob, yang selanjutnya dianalisis menggunakan Shotgun Metagenomics. Open Reading Frames (ORF) dari data sekuens diprediksi dan dianotasi berdasarkan basis data untuk mendapatkan kelimpahan dan keragaman spesies dan enzim mikrob. Pada tahap kedua, metabolit non-volatil hasil SIAF dianalisis menggunakan Liquid Chromatography - Tandem Mass Spectrometry (LC-MS/MS). Metabolit non-volatil dalam biji kopi tersebut adalah prekursor aroma kopi SIAF-Geotermal. Pada tahap ketiga, senyawa volatil dalam sampel seduhan kopi dianalisis menggunakan Solid Phase Microextraction - Gas Chromatography - Mass Spectrometry (SPME-GC-MS). Seduhan kopi selanjutnya kopi dievaluasi oleh lima Q-grader dengan metode Cupping Protocol and Form dari Specialty Coffee Association (SCA) untuk mendapatkan nilai kualitas sensori kopi SIAF-Geotermal. Pada tahap keempat, profil aroma yang diterima oleh Q-grader berdasarkan Coffee Taster's Flavor Wheel dari SCA dan senyawa volatil yang terdeteksi dicocokkan dengan referensi yang ada untuk memprediksi senyawa aroma aktif yang berdampak terhadap karakter kopi SIAF-Geotermal. Kopi yang diolah dengan proses konvensional menggunakan pengeringan matahari langsung digunakan sebagai kontrol kualitas sensori seduhan kopi. Hasil penelitian menunjukkan bahwa Tatumella sp. JGM118, Hanseniaspora uvarum, dan Leuconostoc pseudomesenteroides adalah spesies yang mendominasi hasil fermentasi kopi dengan SIAF pada sampel kopi utuh dan kupas. Komunitas mikrob ini mensekresikan enzim seperti glikosida hidrolase (GH), transaminase, dan L-laktat dehidrogenase. Enzim-enzim tersebut mengatalisis metabolit non-volatil yang didominasi oleh asam klorogenat, asam amino, dan asam karboksilat. Kelimpahan relatif metabolit tersebut naik 7-10 kali lipat setelah proses SIAF. Metabolit-metabolit ini merupakan prekursor aroma kopi SIAF-Geotermal dalam proses penyangraian. Berdasarkan fenomena ini, dapat diprediksi bahwa komunitas mikrob dalam SIAF berkontribusi terhadap pembentukan prekursor aroma kopi SIAF-Geotermal. Proses pulping memberikan perbedaan substrat awal proses SIAF antara sampel kopi utuh dan kopi kupas. Meskipun keragaman spesies komunitas mikrob dari kedua sampel sama, kelimpahan relatif keduanya berbeda. Hal ini membuat keragaman dan kelimpahan enzim mikrob kedua sampel berbeda, sehingga kelimpahan relatif asam klorogenat, gula-gula sederhana, dan asam karboksilat setelah SIAF lebih tinggi pada sampel kopi utuh dibandingkan dengan kopi kupas. Kelimpahan kelompok volatil paling tinggi dalam seduhan kopi SIAFGeotermal diraih oleh ester, sedangkan dalam kopi konvensional kelimpahan pirazin adalah yang tertinggi. Kopi utuh dan kupas SIAF-geotermal masing-masing mencapai 83,5 poin dan 82,65 poin untuk nilai kualitas kopi specialty. Skor tersebut meningkat 3,4 poin dan 1,15 poin dibandingkan dengan skor dari kopi kontrol dengan p <0,001. Seduhan kopi SIAF-Geotermal juga memiliki atribut aroma positif yang lebih banyak dibandingkan kopi kontrol. Seduhan kopi kupas SIAFGeotermal memberikan aroma apple dan grape yang diprediksi dipengaruhi oleh senyawa aroma aktif ß-damascenone dan metil kaprat. Seduhan kopi utuh SIAFGeotermal memberikan aroma pineapple yang diprediksi dihasilkan dari senyawa aroma aktif isobutil isobutirat dan butil butirat, pear dari ß-damascenone, serta grape dari metil kaprat. Sementara itu, kopi kontrol memberikan aroma seperti herbaceous dan unripe yang diprediksi disebabkan oleh senyawa aroma aktif furfuril asetat dan 1-furfurilpirol. Pengolahan kopi SIAF-Geotermal menghasilkan kualitas seduhan kopi yang lebih tinggi dibandingkan dengan proses konvensional maupun kopi yang hanya diolah dengan pengeringan geotermal. Kombinasi proses ini mempercepat proses pengolahan kopi tanpa mengurangi kualitasnya. Pengolahan kopi utuh SIAF-Geotermal disarankan menjadi metode terbaik karena menghasilkan skor cupping tertinggi dan keseimbangan senyawa volatil terbaik yang memberikan aroma positif lebih beragam. Pola hubungan antara mikroorganisme, enzim, metabolit non-volatil, senyawa aroma aktif, dan atribut sensori yang berhasil diprediksi dapat menjadi ilmu dasar untuk pengembangan pengolahan kopi SIAF-Geotermal. Atribut aroma yang diinginkan dapat menjadi dasar pemilihan spesies kultur starter. Selanjutnya disarankan untuk melaksanakan studi lebih lanjut dengan metode metabolomik maupun olfaktometri untuk membuktikan pola hubungan yang sebenarnya. 2026-01-01T00:00:00Z http://repository.ipb.ac.id/handle/123456789/175123 Perubahan Alergenisitas Protein Kedelai Lokal dalam Pengolahan Tempe dan Pencernaan In Vitro Triandita, Nanda Alergi merupakan salah satu masalah kesehatan global. Seiring dengan meningkatnya prevalensi alergi pangan, kedelai telah diakui sebagai salah satu dari sembilan alergen utama di dunia karena mengandung protein imunoreaktif, terutama Gly m 5 (ß-konglisinin) dan Gly m 6 (glisinin). Meskipun kedelai merupakan salah satu sumber protein nabati utama di Indonesia, kandungan protein alergen yang dimilikinya membatasi pemanfaatannya sebagai pangan bagi individu yang sensitif terhadap protein kedelai. Penelitian ini bertujuan untuk memberikan landasan ilmiah yang mendalam mengenai bagaimana proses pengolahan tempe dapat memodifikasi struktur protein kedelai dan signifikan menurunkan tingkat alergenisitasnya melalui pendekatan yang terintegrasi antara bibliometrik dan meta-analisis, eksperimen laboratorium, pemodelan in silico dan pencernaan in vitro, dan analisis peptida alergenik dengan LC-HRMS. Metodologi penelitian dilakukan dalam empat tahap penelitian. Tahap pertama adalah studi bibliometrik dan meta-analisis terhadap 111 artikel riset global untuk memetakan teknologi pengolahan yang efektif dalam menurunkan kapasitas pengikatan IgE. Pada tahap kedua, analisis perubahan profil protein pada varietas kedelai lokal (Grobogan dan Anjasmoro) dalam tahap pengolahan tempe (kedelai mentah, kedelai rebus, tempe mentah, dan tempe goreng) menggunakan SDS-PAGE, immunoblotting dengan serum pasien alergi, serta imunoreaktivitas protein dengan ELISA. Selanjutnya, penelitian tahap ketiga adalah integrasi pemodelan in silico (PeptideCutter) untuk memprediksi posisi pemotongan enzim pencernaan, yang kemudian diverifikasi melalui simulasi pencernaan in vitro (fase lambung dan usus halus). Penelitian tahap keempat adalah identifikasi peptida alergenik menggunakan LC-HRMS. Tahap pertama penelitian ini diawali dengan studi bibliometrik dan meta-analisis terhadap 111 artikel riset global periode 2000–2023 untuk memetakan tren riset dan efektivitas berbagai teknologi pengolahan dalam mereduksi alergen kedelai. Hasil analisis bibliometrik menunjukkan bahwa riset alergenisitas kedelai telah memasuki fase akselerasi sejak tahun 2017, dengan Tiongkok sebagai kontributor terbesar dunia. Melalui pendekatan meta-analisis dengan model efek acak, ditemukan bukti kuantitatif bahwa teknologi pengolahan secara signifikan mampu menurunkan alergenisitas kedelai dengan nilai standardized mean difference (SMD) gabungan sebesar -11,507. Hasil penelitian ini mengidentifikasi bahwa ekstrusi, pulsed ultraviolet (PUV), dan kombinasi fermentasi dan hidrolisat metode yang paling efektif dalam merusak epitop alergenik dibandingkan dengan metode lainnya. Tahap kedua penelitian berfokus pada karakterisasi perubahan alergen pada dua varietas kedelai lokal Indonesia, yaitu Grobogan dan Anjasmoro, pada setiap tahapan pengolahan, meliputi kedelai mentah, rebus, fermentasi, dan goreng. Karakterisasi tersebut dilakukan menggunakan analisis SDS-PAGE, immunoblotting dengan serum pasien alergi kedelai, serta kuantifikasi imunoreaktivitas protein kedelai menggunakan ELISA. Hasil analisis menunjukkan bahwa tahap perebusan menyebabkan denaturasi dan agregasi protein yang ditandai dengan hilangnya pita protein berbobot molekul tinggi (>43 kDa). Perubahan yang lebih nyata terjadi pada tahap fermentasi oleh Rhizopus oligosporus, ketika aktivitas proteolitik enzim protease ekstraseluler memicu degradasi protein berukuran besar menjadi peptida berbobot molekul rendah (<15 kDa). Analisis ELISA secara kuantitatif menunjukkan penurunan imunoreaktivitas yang signifikan, yaitu sebesar 96,86% pada varietas Grobogan dan 99,89% pada varietas Anjasmoro. Hasil immunoblotting turut mengonfirmasi penurunan jumlah pita pengikat IgE, dari 11–12 pita pada kedelai mentah menjadi hanya 2–3 pita pada tempe goreng. Tahap ketiga penelitian ini adalah integrasi prediksi in silico dan simulasi pencernaan in vitro untuk memahami nasib alergen saat dikonsumsi manusia. Pemodelan komputer menggunakan platform PeptideCutter memprediksi bahwa enzim pepsin di lambung dengan jumlah posisi pemotongan mencapai 90–94 posisi, jauh lebih banyak dibandingkan enzim tripsin dan kimotripsin yang memiliki 15–16 posisi pemotongan. Verifikasi laboratorium melalui simulasi pencernaan lambung dan usus halus menunjukkan bahwa terdapat fraksi protein stabil (41–57 kDa) yang bertahan dari pencernaan. Pengolahan kedelai menjadi tempe diikuti proses pencernaan berhasil mengurangi total kapasitas pengikatan IgE pada semua perlakuan. Hasil tersebut menunjukkan bahwa struktur protein yang tersisa setelah proses pencernaan tidak lagi mampu dikenali oleh antibodi IgE penderita alergi, sehingga mengindikasikan bahwa fermentasi yang diikuti oleh proses pencernaan memberikan kontribusi signifikan terhadap penurunan potensi alergenisitas kedelai. Pada tahap keempat dilakukan identifikasi protein dan peptida spesifik menggunakan pendekatan proteomik berbasis Liquid Chromatography-High Resolution Mass Spectrometry (LC-HRMS) pada kedelai varietas Grobogan. Analisis proteomik mengidentifikasi 43 peptida. Berdasarkan 43 peptida yang teridentifikasi, dua peptida pada sampel tempe goreng dikategorikan sebagai peptida berisiko tinggi karena memiliki karakteristik hidrofobisitas dan stabilitas termal yang tinggi. Salah satu peptida, LAFLFLLSTLLLSSYLCCRHNR, teridentifikasi sebagai kandidat berisiko tertinggi yang diduga resisten terhadap degradasi proteolitik. Konfirmasi molekuler menunjukkan bahwa protein penyimpan utama kedelai yang bersifat alergenik (Gly m 5, Gly m 6, dan Gly m TI) tidak terdeteksi setelah proses fermentasi menjadi tempe. Berdasarkan hasil penelitian ini dapat disimpulkan bahwa kedelai lokal dalam pengolahan tempe berpotensi sebagai alternatif protein yang aman bagi individu sensitif terhadap alergi kedelai. Mekanisme denaturasi panas, proteolisis oleh kapang Rhizopus oligosporus, dan pencernaan manusia secara efektif menghancurkan epitop alergenik kedelai. Kedelai varietas Grobogan dan Anjasmoro berpotensi digunakan sebagai bahan baku utama tempe hipoalergenik. Penelitian ini masih berbasis pada metode in vitro dan in silico, sehingga memerlukan validasi klinis lanjutan melalui uji Skin Prick Test dan Oral Food Challenge untuk memastikan keamanan pada penderita alergi sebelum klaim sebagai pangan hipoalergenik dapat diberikan. 2026-01-01T00:00:00Z http://repository.ipb.ac.id/handle/123456789/174164 Fraksinasi Kering Untuk Meningkatkan Rendemen Pati Sagu dan Pemanfaatan Produk untuk Etanol dan Antioksidan Abdurachman Sagu (Metroxylon sagu) merupakan tanaman penghasil karbohidrat berproduktivitas tinggi, tetapi pemanfaatannya di kawasan Asia dan Pasifik masih belum optimal. Pengolahan pati sagu umumnya masih dilakukan melalui ekstraksi basah yang sangat bergantung pada air, sehingga kurang efisien dan berpotensi menimbulkan masalah lingkungan. Fraksinasi kering menggunakan attrition millclassifier menjadi pendekatan yang prospektif karena dapat mengurangi penggunaan air, meningkatkan perolehan pati, mempertahankan struktur granula pati, serta menjaga komponen bioaktif dan antioksidan. Penelitian ini bertujuan 1) menentukan efektivitas fraksinasi kering empulur sagu terbaik berdasarkan posisi batang secara vertikal (atas, tengah, dan bawah) serta usia panen (10, 12, dan 13 tahun) pada varietas Molat.; 2) Karakteristik produk tepung sagu kaya pati yang berbeda densitasnya; 3) mengoptimalkan pemanfaatan pati sagu berdensitas rendah sebagai substrat produksi etanol gravitasi tinggi; dan 4) Mengoptimalkan ekstraksi senyawa bioaktif dari koproduk menggunakan ultrasound. Fraksinasi kering empulur sagu memisahkan fraksi parenkima dari vascular bundle dan kemudian memisahkan fraksi parenkima dengan attrition mill-classifier menjadi dua jenis produk (fraksi kaya pati densitas rendah (FKP-DR), fraksi kaya pati densitas tinggi (FKP-DT)) dan koproduk (fraksi kaya serat parenkima (FKSP), kemudian mengklasifikasi ukuran FKP-DR menjadi tepung sagu kaya pati densitas rendah (TSKP-DT) dan FKP-DT menjadi tepung sagu kaya pati densitas tinggi (TSKP-DT). Parameter efektivitas fraksinasi disetiap tahap adalah : rendemen, rekoveri pati, dan shift starch. Fraksi-fraksi yang dihasilkan dari efektivitas terbaik merupakan reprensentasi produk fraksinasi kering empulur sagu dan digunakan untuk pengamatan selanjutnya. Karakteristik TSKP-DT dan TSKP-DR berdasarkan sifat fisikokimia, yaitu : distribusi granula pati, densitas kamba, spektrum FTIR, kadar pati, kadar serat, dan kandungan mineral; dan sifat fungsional, yaitu: sifat pasta, kemampuan mengikat air dan minyak, kelarutan, dan daya mengembang, yang digunakan digunakan untuk menilai mutu dan potensi pemanfaatannya. Optimalisasi pemanfaatan FKP-DR sebagai substrat fermentasi etanol gravitasi tinggi dengan variasi pengamatan: suhu likuifikasi (hot temperature cooking (HTC) dan low temperature cooking (LTC)); strategi sakarifikasi dan fermentasi (parsial sakarifikasi dan fermentasi (part-SF) dan sakarifikasi dan fermentasi simultan (SSF)); dan kadar gula reduksi (180, 220, dan 240 g/kg) dengan respon rendemen teoritis dan produktivitas etanol. Terakhir optimalisasi ekstraksi senyawa bioaktif serta aktivitas antioksidan dari FKSP menggunakan ultrasound-assisted extraction (UAE) dengan variasi solid loading, konsentrasi etanol dalam air, dan waktu ekstraksi untuk mendapatkan kandungan fenol, flavonoid, serta aktivitas antioksidan (DPPH dan FRAP) maksimal. Penentuan tiga level dari masing-masing faktor menggunakan desain percobaan Orthogonal Array L-9 dari metode Taguchidan kondisi optimum dtetapkan dengan desain percobaan Box-Behnken dari Response Surface Method (RSM). Hasil penelitian mengidentifikasi empulur batang bagian tengah pada usia 12 tahun sebagai kelompok dengan efektivitas fraksinasi kering terbaik. Pada tahap attrition mill-classifier, fraksi kaya pati densitas rendah (FKP-DR) dan fraksi kaya pati densitas tinggi (FKP-DT) menghasilkan rendemen masing-masing 44,72% dan 38,20%, rekoveri pati 47,83% dan 39,28%, serta shift starch 3,11% dan 1,08%. Sementara itu, pada tahap klasifikasi ukuran, tepung sagu kaya pati densitas rendah (TSKP-DR) dan tepung sagu kaya pati densitas tinggi (TSKP-DT) menghasilkan rendemen masing-masing 43,22% dan 21,19%, rekoveri pati 46,38% dan 23,77%, serta shift starch 3,16% dan 2,58%. Hasil karakteristik tepung sagu kaya pati yang berbeda densitasnya menunjukkan bahwa TSKP-DR lebih sesuai untuk aplikasi berbasis hidrolisis pati, khususnya sebagai bahan baku produksi etanol, sedangkan TSKP-DT lebih sesuai untuk pangan olahan tradisional yang dipanggang. Pemanfaatan FKP-DR untuk produksi etanol pada kondisi gravitasi tinggi memberikan hasil optimum pada likuifikasi suhu rendah 80°C, sakarifikasi dan fermentasi simultan, serta kadar gula reduksi total 220 g/kg. Pada kondisi tersebut, produktivitas etanol dan rendemen teoritis yang dihasilkan masing-masing mencapai 1,138 ± 0,01 g/L/jam dan 89,10 ± 0,50% untuk Hakken No. 1, serta 1,12 ± 0,01 g/L/jam dan 87,89 ± 0,44% untuk Watei. Selain itu, optimasi ekstraksi senyawa bioaktif dari FKSP menggunakan UAE menghasilkan kondisi terbaik dengan nilai desirabilitas 0,782 pada jumlah bahan yang diekstraksi 0,5%, kadar etanol sebagai kosolven 17,91%, dan waktu ekstraksi 31,63 menit. Kondisi tersebut diprediksi menghasilkan rekoveri fenol 0,869 mg GAE/g, flavonoid 0,671 mg QE/g, serta aktivitas antioksidan DPPH 1,208 mg AAE/g dan FRAP 0,751 mg AAE/g. Dengan demikian, fraksinasi kering empulur sagu dengan attrition millclassifier dapat menghasilkan tiga fraksi produk untuk pemanfaatan pada pangan, etanol, dan senyawa bioaktif. Implikasi dari penelitian ini menunjukkan bahwa teknologi fraksinasi kering dapat direkomendasikan sebagai strategi pengolahan batang sagu yang lebih efisien, bernilai tambah, dan mendukung pengembangan biorefineri berbasis sagu. 2026-01-01T00:00:00Z