Inovasi Flavor Alami: Studi Kasus Peran Mikroba pada Kopi Geotermal

 

Oleh Zikrina Istighfarah dan C. Hanny Wijaya
Divisi Ilmu dan Teknologi Pangan Fakultas Teknik dan Teknologi, IPB University

 

Peran mikroorganisme dalam pembentukan atribut sensori produk pangan seringkali kurang mendapat perhatian yang proporsional. Padahal, daya tarik sensori serta profil organoleptik berbagai komoditas pangan sangat bergantung pada aktivitas mikrobial, seperti yang terlihat pada produk fermentasi tradisional maupun modern—mulai dari terasi, kecap, dan vinegar, hingga keju, tempe, serta tauco. Dengan demikian, mikroorganisme berperan sebagai penentu utama dalam pembentukan profil organoleptik tersebut.

Melalui mekanisme fermentasi yang presisi, mikroorganisme memainkan peran krusial yang tidak tergantikan dalam pembentukan profil aroma unggul dan karakteristik cita rasa yang kompleks.

Tulisan ini mencoba mengangkat peran strategis mikroorganisme dalam meningkatkan mutu aroma biji kopi hasil proses dengan pengeringan geotermal yang biasanya terkendala penerimaan sensorinya dibanding kopi dengan pengolahan ”konvensional”. Proses Self- Induced Anaerobic Fermentation (SIAF) adalah teknologi fermentasi baru yang mulai diaplikasikan di dunia industri kopi sejak tahun 2022. Kopi dimasukkan ke dalam wadah fermentasi sampai penuh lalu wadah ditutup rapat dan diberi air lock untuk mencegah udara masuk. Sejumlah oksigen yang terbatas dalam wadah fermentasi tersebut dikonsumsi oleh mikroorganisme, menghasilkan CO2 dan metabolit prekursor aroma yang dapat menaikkan kualitas minuman kopi (Batista da Mota et al. 2022; Martinez et al. 2022).

Kopi geotermal
Pada umumnya kopi yang telah difermentasi dikeringankan secara konvensional di bawah sinar matahari. Proses pengeringan konvensional ini bergantung terhadap kondisi cuaca dan membutuhkan waktu lama yaitu 16-20 hari, sementara pengeringan geotermal hanya memerlukan 2–4 hari untuk buah kopi yang telah dikupas dan 7–9 hari untuk buah kopi utuh. Pengeringan geotermal adalah pengeringan mekanis dengan memanfaatkan panas berlebih dari instalasi geotermal (panas bumi) PT. PGE Area Kamojang.

EvaluaProfil mikroba SIAF dalam pengolahan kopi geotermalsi bisnis menunjukkan bahwa proses geotermal ini memberikan nilai surplus yang signifikan bagi petani kopi akibat percepatan proses pengeringannya (Farouq et al. 2024). Akan tetapi, permasalahan krusial terjadi karena secara sensori, mutu aroma dari kopi dengan perlakuan geotermal kurang dapat diterima. Pemanfaatan proses SIAF dapat membantu kendala ini. Pengolahan kopi geotermal dengan proses SIAF dan pengeringan geotermal ini telah dilakukan oleh petani kopi di daerah Kamojang, Jawa barat. Studi mengenai keragaman, kelimpahan, dan peran mikroorganisme serta enzim yang terlibat dalam proses SIAF untuk memperkaya prekursor aroma kopi geotermal telah dilaporkan oleh Istighfarah et al. (2025) (Gambar).


Profil mikroba SIAF dalam pengolahan kopi geotermal
Shotgun Metagenomics merupakan metode terkini yang digunakan untuk mempelajari komunitas mikroba beserta enzim yang dihasilkan dalam suatu proses fermentasi. DNA yang terdeteksi dari dalam sampel kemudian dicocokkan dengan basis data NCBI untuk mengetahui spesies dan enzim apa saja yang terlibat dalam proses SIAF kopi geotermal. Komunitas mikroorganisme yang berhasil dideteksi menunjukkan dominasi dari tiga spesies utama yaitu Tatumella sp. JGM118, bakteri asam laktat (BAL) Leuconostoc pseudomesenteroides, dan khamir Hanseniaspora uvarum (Istighfarah et al. 2025).

Tatumella, khamir dan BAL bersimbiosis dalam SIAF untuk menghasilkan metabolit prekursor aroma minuman kopi seperti gula pereduksi, asam organik dan asam amino yang akan meningkatan atribut sensori. Tatumella memiliki kemampuan untuk menguraikan sukrosa dalam kondisi anaerob selama SIAF kopi geotermal. Produk degradasi gula selanjutnya dimanfaatkan melalui jalur glikolisis dan siklus TCA (Tricarboxylic Acid) untuk menghasilkan gula pereduksi dan asam organik, serta substrat metabolisme asam amino seperti fruktosa dan produk samping lainnya. Metabolit-metabolit ini merupakan prekursor reaksi Maillard (Istighfarah et al. 2025). BAL menciptakan lingkungan asam yang mendukung pertumbuhan khamir, sementara khamir menyediakan senyawa nitrogen terlarut dan vitamin yang mendukung pertumbuhan bakteri (Batista da Mota et al. 2022).

Khamir menghidrolisis makromolekul untuk menghasilkan gula pereduksi, asam sitrat, asam amino, dan asam klorogenat. Metabolit-metabolit ini berpindah dari daging buah ke dalam biji dan memengaruhi kualitas minuman kopi (Istighfarah et al. 2025). BAL dikenal sebagai penghasil asam organik, terutama asam laktat, sehingga membuat lingkungan SIAF kopi geotermal menjadi asam. Pengasaman ini menyebabkan pembengkakan dinding sel kopi dan senyawa pektin larut dalam asam organik sehingga lapisan ini terdegradasi. Gula sederhana yang tersedia di lingkungan fermentasi dikonsumsi oleh BAL terlebih dahulu sebelum polisakarida, menghasilkan D-laktat, etanol, dan CO₂ melalui jalur glikolisis dan metabolisme piruvat (Istighfarah et al. 2025).

Prekursor aroma kopi geotermal hasil SIAF
Analisis metabolit non-volatil menggunakan LC-MS/MS menunjukkan bahwa kopi hasil SIAF dicirikan dengan kandungan asam klorogenat, asam-asam karboksilat, dan asam amino. Sebelum SIAF, metabolit-metabolit ini terdeteksi dengan konsentrasi sangat rendah. Setelah SIAF, konsentrasi mereka meningkat 7–10 kali lipat (Istighfarah et al. 2025).

Asam klorogenat (CGA) merupakan metabolit dominan pada biji kopi hijau hasil SIAF. CGA adalah ester dari asam kafeat dan asam kuinat, yang diproduksi sebagai senyawa pelindung tanaman. Fermentasi mengakibatkan terbukanya matriks kopi dan CGA dapat terdeteksi lebih baik. Sehingga kandungan CGA terdeteksi meningkat setelah SIAF.

Daging buah kopi merupakan substrat yang sesuai bagi pertumbuhan mikroba karena mengandung gula seperti sukrosa serta asam organik seperti asam sitrat dan asam malat (Batista da Mota et al. 2022). Selama SIAF, enzim pektolitik mikroba menguraikan pektin dan melepaskan gula, sedangkan enzim proteolitik melepaskan asam amino dan peptida. Sehingga terjadi kenaikan konsentrasi gula, asam-asam karboksilat dan asam amino setelah SIAF.

Tahapan pengolahan memengaruhi kinerja komunitas mikroba dalam SIAF kopi. Proses pulping atau pengupasan kulit buah kopi, misalnya, mengubah komposisi dan kelimpahan substrat. Sehingga metabolit yang dihasilkan dari SIAF kopi kupas dapat berbeda jika dibandingkan dengan SIAF kopi utuh (Batista da Mota et al. 2022). Konsentrasi asam klorogenat, gula, dan asam-asam karboksilat dalam kopi utuh hasil SIAF terdeteksi lebih tinggi dibanding kopi kupas hasil SIAF (Istighfarah et al. 2025).

Metabolit-metabolit non-volatil tersebut selanjutnya terlibat dalam serangkaian reaksi kompleks selama proses pengeringan dan penyangraian. Serangkaian reaksi tersebut membentuk senyawa volatil seperti pirazina, furan, ester, keton, dan aldehida. Senyawa volatil inilah yang berkontribusi dalam pembentukan aroma minuman kopi.

Aktivitas enzimatis mikroba dalam SIAF kopi geotermal
Carbohydrate-active Enzymes (Cazy) adalah enzim yang aktif pada susbtrat karbohidrat. Famili glikosida hidrolase (GH) adalah Cazy yang berperan penting dalam degradasi karbohidrat. Kopi kupas dan kopi utuh hasil SIAF menunjukkan dominasi famili GH nomor 1 dibandingkan famili GH lainnya. Kelimpahan GH1 dalam kopi utuh hasil SIAF mencapai 45%, jauh lebih tinggi dibandingkan dalam kopi kupas hasil SIAF. Aktivitas enzim yang umum dari famili GH1 adalah β-galaktosidase dan β-glukosidase, yang dimiliki oleh Hanseniaspora uvarum. β-galaktosidase merupakan salah satu pektinase yang menguraikan pektin kopi menjadi gula dan asam organik. Aktivitas ini terkonfirmasi melalui peningkatan kandungan gula pada kedua sampel setelah SIAF dengan kelimpahan gula yang lebih tinggi dalam kopi utuh hasil SIAF dibandingkan kopi kupas SIAF (Istighfarah et al. 2025).

DNA dari beberapa enzim lain yang juga berkontribusi dalam pembentukan prekursor aroma kopi geotermal tersaji pada Tabel 1. Pada tabel ini terlihat hubungan antara spesies mikroba dan enzim yang terlibat, serta metabolit prekursor aroma yang dihasilkan selama proses SIAF kopi geotermal. Di masa mendatang jika kita ingin meningkatkan kandungan suatu metabolit prekursor aroma kopi geotermal, kita dapat memilih spesies mikroba apa yang dapat kita tambahkan sebagai kultur starter.

Aktivitas enzim proteolitik seperti dipeptidase terkonfirmasi melalui terbentuknya asam amino pada biji kopi hijau setelah SIAF. Hanseniaspora uvarum diprediksi menghasilkan dipeptidase. Heksitol terbentuk melalui metabolisme fruktosa dan manosa. Laktat terbentuk melalui glikolisis, sedangkan malat melalui metabolisme piruvat. Deteksi enzim L-laktat dehidrogenase mikroba menunjukkan peran penting mikroorganisme SIAF dalam pembentukan asam laktat. Laktat dehidrogenase dimiliki oleh Leuconostoc pseudomesenteroides dan Hanseniaspora uvarum. Enzim ini berfungsi mengonversi piruvat menjadi L-laktat (Istighfarah et al. 2025).

Penutup

Paket pengolahan kopi dengan proses SIAF - pengeringan geotermal dapat menjadi metode alternatif untuk mengatasi keterbatasan pengolahan kopi konvensional. Konsentrasi metabolit non-volatil seperti asam klorogenat, asam amino, dan asam karboksilat yang akan menjadi prekursor aroma pada kopi seduh meningkat sebesar 7 hingga 10 kali setelah SIAF. Pemahaman terkait korelasi antara spesies mikroba dan enzim yang terlibat, serta metabolit prekursor aroma yang dihasilkan selama proses SIAF yang telah berhasil dipetakan dapat menjadi dasar bagi pengembangan dan penelitian pengolahan kopi geotermal mendatang.

Referensi
Batista da Mota MC, Batista NN, Dias DR, Schwan RF.
2022. Impact of microbial self-induced anaerobiosis fermentation (SIAF) on coffee quality. Food Biosci. 47. doi:10.1016/j.fbio.2022.101640.

Farouq CU, Brilian VA, Fathurrodin AN, Pradipta MI, Dewi PP, Rahmadi A, Fauzan MN. 2024. Technical and Business Evaluation of Geothermal Dryhouse for Coffee in Kamojang, West Java, Indonesia. Di dalam: IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. Volume ke-1293. Institute of Physics.

Istighfarah Z, Wijaya CH, Nuraida L, Noor E, Kusuma WA. 2025. The effect of microbial community in the self-induced anaerobic fermentation on the aroma precursor development of geothermal coffee. Sustainable Food Technology., siap terbit.

Martinez SJ, Batista NN, Bressani APP, Dias DR, Schwan RF. 2022. Molecular, Chemical, and Sensory Attributes Fingerprinting of Self-Induced Anaerobic Fermented Coffees from Different Altitudes and Processing Methods. Foods. 11(24). doi:10.3390/foods11243945.