ALKALISASI
DAGING BIJI KAKAO [NIB] vs BUBUK KAKAO
SKALA ARTISAN
Sri Mulato [cctcid.com]
PENDAHULUAN
Bubuk kakao adalah bahan baku utama berbagai jenis produk makanan dan minuman, antara lain biskuit, cokelat kompon, kue kering, es krim, minuman cokelat dll. Ada 2 jenis bubuk kakao yang beredar di pasaran, yaitu bubuk kakao natural dan bubuk kakao alkali. Bubuk kakao natural berasal dari proses penghalusan bungkil kakao hasil pengempaan pasta kakao, tanpa bahan tambahan lain. Ciri khas bubuk kakao natural adalah rasa asam yang menonjol. Suatu jenis cacat rasa yang tidak disukai oleh konsumen. Proses alkalisasi dapat menetralkan senyawa asam. Dikembangkan pertama kali oleh Van Houten pada tahun 1828 di Belanda. Populer disebut “Dutch” Process. Bubuk kakao alkali diperoleh dari reaksi kimiawi antara bubuk kakao natural dengan salah satu senyawa garam kalium, natrium, ammonium atau oksida magnesium. Efek alkalisasi berpengaruh pada nutrisi fungsional, warna dan karakteristik sensorik bubuk kakao. Rasa asam berkurang drastis tertutup oleh garam alkali. Terbentuk rasa khas cokelat. Warna bubuk yang semula coklat muda berubah lebih gelap. Ikatan garam alkali dengan asam organik dapat menyempurkan dispersi bubuk kakao dalam air. Cocok untuk produksi minuman cokelat. Pada skala produksi artisan, proses alkalisasi bisa ditempuh lewat 2 alternatif, yaitu pada daging biji [nib] atau pada bubuk kakao.
PROSES ALKALISASI
Alkalisasi adalah proses kimiawi antara senyawa kimia daging biji atau bubuk kakao dengan garam alkali, bertujuan untuk,
- menurunkan sensasi rasa asam dan sepat dari bubuk kakao.
- membentuk pigmen kakao dalam rentang warna coklat muda, merah sampai
- memperoleh karakter sensorik bubuk kakao yang unik.
- meningkatkan kelarutan partikel bubuk kakao dalam air.
Hasil proses alkalisasi sangat tergantung pada beberapa faktor, antara lain,
- jenis senyawa alkali
- konsentrasi larutan alkali
- waktu dan suhu proses.
Jenis mineral alkali yang umum digunakan tertera pada Tabel 1. Pada penggunaan praktis, garam alkali dipilih sesuai jenis produk turunannya, kemudahan pasokan dan harga. Garam alkali jenis Na2CO3 dan K2CO3 paling umum dipakai dalam proses alkalisasi kakao. Jenis Na2CO3 sering disebut soda kue.
Tabel 1. Jenis garam alkali untuk proses alkalisasi kakao. 
Konsentrasi larutan alkali dinyatakan dalam nilai pH [Potential of Hydrogen]. Nilai ini merupakan ukuran tingkat keasaman atau kebasaan suatu larutan. Dipengaruhi konsentrasi ion hidrogen [H+] yang terlarut. Nilai pH 7 menunjukkan larutan netral. Tidak reaktif dan tidak berasa. Nilai pH kurang dari 7 disebut larutan asam, seperti jeruk lemon. Nilai pHnya adalah 2. Memiliki rasa asam kuat [kecut]. Nilai pH lebih dari 7 termasuk basa [alkali]. Contohnya sabun mandi. Nilai pHnya adalah 10. Mempunyai rasa pahit. Proses alkalisasi kakao menggunakan 3 tingkatan, yaitu ringan [pH 6,0–7,2], sedang [pH 7,2–7,6] dan kuat [pH > 7,6) [Gambar 1].
Gambar 1. Tingkat alkalisasi kakao berdasar nilai pH.
Nilai pH berpengaruh pada warna, kandungan nutrisi fungsional dan karakteristik sensorik bubuk kakao. Nilai pH bubuk bubuk kakao natural berkisar antara 5.0 – 6.0. Berwarna coklat muda. Rasanya asam. Alkalisasi menjangkat nilai pH bubuk kakao ke level 7 – 8. Warna bubuk kakao berubah coklat tua. Rasa asam tereliminasi oleh rasa sedikit pahit.
Pada suhu 75 – 85 °C, reaksi alkalisasi bubuk kalao makin intensif. Warna bubuk kakao beerubah kemerahan. Pada suhu 95 – 125 °C, warna merah bubuk kakao alkali bergeser menjadi kehitaman. Alkalisasi pada suhu tinggi berpotensi merusak rasa, warna dan senyawa antioksidan dalam bubuk kakao. Senyawa antioksidan polifenol sangat rentan terhadap suhu, apalagi jika waktu alkalisasinya berlangsung lama. Waktu alkalisasi normal berkisar antara 30 sampai 60 menit. Pada suhu alkalisasi konstan [75 – 85 °C], makin lama waktu alkalisasi, warna bubuk kakao makin gelap. Kandungan polifenol bubuk kakao makin berkurang.
Secara skematik proses alkalisasi skala artisan disajikan pada Gambar 2. Ada 2 pilihan proses alkalisasi yang bisa diterapkan pada proses produksi bubuk kakao skala artisan, yaitu pada,
- daging biji di awal proses atau
- bubuk kakao di akhir proses
Gambar 2. Proses alkalisasi daging biji [di awal] dan bubuk kakao [di akhir].
Alkalisasi Daging Biji Kakao [Nib]
Alkalisasi daging biji lazim dipraktekkan di industri cokelat skala besar. Proses ini bisa juga diterapkan oleh pelaku usaha artisanal. Terutama yang sudah memiliki peralatan proses produksi cokelat secara lengkap. Opsi ini sekaligus bisa menghasilkan pasta dan bubuk kakao alkali. Namun, opsi ini padat modal, proses lebih komplek dan biaya proses lebih mahal. Tahapan proses diawali dengan pengupasan kulit biji kakao dengan mesin pengupas kulit [desheller]. Dihasilkan daging biji yang masih alami. Belum mengalami reaksi kimiawi dan perlakuan panas. Senyawa antioksidan daging biji masih utuh. Sehingga, daging biji non-alkali sudah bisa dipasarkan sebagai produk kesehatan.
Alkalisasi dilakukan dengan merendam daging biji dalam drum berisi larutan alkali 1 – 6 %. Suhu dijaga pada 75 – 85 oC. Waktu perendaman diatur antara 30 – 60 menit. Nilai pH daging biji dimonitor secara regular sampai mencapai 7. Perubahan warna daging biji diamati secara visual. Munculnya buih perlu dihindari. Indikasi bahwa telah terjadi saponifikasi reaksi antara senyawa alkali dengan asam lemak dalam daging biji. Memunculkan cacat rasa mirip sabun [soapy]. Ini terjadi karena kadar lemak daging biji masih tinggi, di kisaran 45 – 50 %. Daging biji pasca alkalisasi dikeringkan dalam oven sampai kadar airnya turun menjadi 7 %. Diikuti proses penyangraian pada suhu 130 -140 oC selama 20 – 30 menit. Selama penyangraian, senyawa alkali masih terikat dalam daging biji. Berlanjut sampai proses pemastaan. Saat pasta dikempa, senyawa alkali akan terikut dalam bungkil kakao. Karena senyawa alkali tidak larut dalam lemak kakao. Penghalusan bungkil kakao alkali akan menghasilkan bubuk kakao alkali berwarna coklat lebih gelap. Intensitas warna bubuk kakao alkali ditentukan oleh kadar lemak dalam bungkil dan nilai pH larutan alkali yang digunakan [Gambar 3].
Gambar 3. Berbagai warna bubuk kakao alkali fungsi kadar lemak dan pH alkali.
Alkalisasi dengan kombinasi kadar lemak rendah [10 – 12 %] dan pH rendah [5,6 – 6] menghasilkan bubuk kakao berwarna coklat lebih tua daripada alkalisasi pada lemak medium [20 – 22 %]. Keberadaan senyawa lemak akan menghambat efektivitas reaksi alkalisasi. Mengganggu reaksi penetralan dan pembentukan warna bubuk kakao. Alkalisasi bungkil dengan kadar lemak tinggi [22 – 24 %] membutuhkan konsentrasi senyawa alkali lebih kuat [pH 7,2 – 8]. Sebaliknya, alkalisasi kuat tergadap bubuk kakao berkadar lemak rendah [10 – 12 %] cenderung menghasilkan warna bubuk kakao kehitaman, seperti warna kue kering produk Oreo.
Alkalisasi Bubuk Kakao
Bagi pelaku bisnis artisanal yang belum memiliki peralatan produksi cokelat bisa memilih opsi alkalisasi bubuk kakao natural. Bubuk jenis ini bisa dibeli dari sesama pelaku bisnis UKM. Bubuk kakao natural digolongkan menjadi 3 tingkatan, yaitu kadar lemak rendah [10 – 12 %], medium [15 – 20 %] dan lemak tinggi [22 – 24 %]. Kehalusan bubuk kakao natural sebanyak 99,50 % lolos ayakan 200 Mesh. Setara dengan ukuran partikel bubuk 74 µ [mikron]. Secara sederhana, proses alkalisasi bisa dilakukan dalam “panci” berpemanas listrik. Larutan alkali Na2CO3 atau K2CO3 sesuai tingkatan nilai pHnya ditambahkan ke bubuk kakao dalam panci. Campuran diaduk sampai rata. Suhu suhu dan waktu diatur sesuai target warna bubuk yang diinginkan. Saat nilai pH bubuk kakao mencapai 7, proses alkalisasi dihentikan. Kemudian, hasil bubuk kakao alkali dikeringkan dalam oven sampai kadar air ≤ 5 %. Bubuk kakao berkadar lemak rendah membatasi terjadinya reaksi saponifikasi. Sensasi rasa sabun [soapy] bisa dihindari. Kendala alkalisasi bubuk kakao adalah hoterogenitas campuran karena terjadinya aglomerasi bubuk kakao dengan air. Menghambat penetrasi larutan alkali ke dalam partikel bubuk kakao. Dampaknya waktu alkalisasi lebih panjang dan konsumsi energi lebih banyak.
PROFIL SENSORIK
Analisis sensorik meliputi atribut rasa kakao [cocoa] dan cokelat [chocolate], keasaman [acidity], sepat [astringency], basa [alkalinity], kental [body] dan pahit [bittter]. Nilai dipatok dari intensitas 0 [tidak ada rasa] sampai intensitas 4 [rasa paling kuat]. Gambar 4 menunjukkan profil sensorik hasil alkalisasi. Kode N adalah alkalisasi nib [daging biji] dan C adalah alkalisasi cake [bubuk kakao].
Gambar 4. Profil sensorik hasil sampel alkaliasi ringan [A] dan kuat [B].
Secara umum, alkali ringan [pH 6] dengan garam Na2CO3, KOH dan NaHCO3 masing-masing bisa memberikan efek peningkatan intensitas semua atribut rasa baik pada alkalisasi daging biji [kode N] mupun bubuk [kode C]. Efek positifnya pada perbaikan sensasi rasa kakao, cokelat, kekentalan [body] dan berkurangnya rasa asam. Namun, sensasi sepat dan pahit masih terasa. Sebaliknya, alkalisasi kuat [pH 8] menurunkan hampir semua intensitas rasa, kecuali atribut alkalinitas [rasa basa]. Pada nilai pH tinggi, konsentrasi garam alkali [Na2CO3, KOH dan NaHCO3] terlalu kuat. Bersifat sangat reaktif. Menyebabkan degradasi senyawa pembentuk cita rasa. Yang tertinggal adalah rasa pahit yang berasal dari kelebihan mineral alkali.
EFEK NEGATIF ALKALISASI
Secara laboratoris, kekuatan senyawa anti oksidan pada bubuk kakao diukur melalui uji ORAC [Oxygen Radical Absorbance Capacity]. Makin tinggi nilai ORAC, makin kuat kapasitas atau kemampuan anti oksidan untuk mengikat radikal bebas. Makin besar pula manfaat bagi kesehatan. Daging biji kakao dan bubuk kakao natural memiliki pH antara 5,3 -5,5. Setara dengan kandungan senyawa polifenol 50 – 60 mg/g dan nilai ORAC 700 µmol/g. Setelah dikonversi menjadi bubuk kakao lewat prosess penyangraian, pemastaan dan pengempaan, kadar polifenol bubuk kakao natural tinggal 40 mg/g. Equivalen dengan nilai ORAC 500 µmol/g [Gambar 5].
Gambar 5. Hubungan antara pH kakao dengan kadar polifenol dan nilai ORAC.
Penurunan kadar polifenol dan nilai ORAC semakin nyata, pasca alkalisasi. Pada alkalisasi ringan [pH 6,0–7,2], kadar polifenol bubuk kakao drop ke level 30 – 40 mg/gram. Sepadan dengan nilai ORAC 400 µmol/g. Penurunan keduanya makin signifikan pada alkalisasi kuat [pH 8], kadar polifenol dan nilai ORAC dalam bubuk kakao masing-masing tinggal 10 mg/g dan 200 µmol/g. Pada pH tinggi, polifenol mengalami reaksi oksidasi dan polimerisasi sangat inten. Laju teaksi keduanya sangat dipengaruhi oleh suhu. Proses alkalisasi umumnya dilakukan pada suhu 70 – 80 oC. Polifenol sangat rentan terhadap degradasi oleh perlakuan panas, terutama senyawa epikatekin.
APLIKASI BUBUK KAKAO ALKALI
Bubuk kakao alkali banyak dimanfaatkan sebagai bahan baku berbagai jenis produk, makanan dan minuman, antara lain biskuit, cokelat kompon, kue kering, es krim dan minuman cokelat. Masing-masing produk membutuhkan spesifikasi dan karakteristik sensorik bubuk kakao alkali yang berlainan [Tabel 2].
Tabel 2. Aplikasi kakao bubuk alkali untuk formulasi makanan. 
Es Krim
Bubuk kakao alkali memiliki kelarutan dan pengikatan air yang tinggi. Pada pH di atas 7,5, bubuk kakao alkali akan mengikat air lebih banyak. Kekentalan [body] ess krim cokelat semakin terasa. Bubuk kakao berlemak tinggi dan berwarna merah cerah merupakan bahan dasar yang ideal untuk produksi es krim. Kombinasi dengan susu dan lemak bubuk kakao menghasilkan tekstur es krim yang lembut di mulut.
Pencuci Mulut
Produk ini memerlukan bubuk alkali pH rendah atau sedang. Bubuk kakao dengan pH di atas 7,5 akan menyebabkan tekstur tipis. Pada pH tinggi, ikatan lemak dan protein cenderung tidak stabil. Seperti halnya es krim, susu dalam pencuci mulut dicampur dengan bubuk kakao berlemak tinggi akan menghasilkan tekstur krim yang mudah leleh di mulut.
Susu Cokelat
Bubuk kakao alkali dengan pH tinggi cenderung menghasilkan minuman susu cokelat lebih kental dan bertahan lebih lama. Susu memiliki pH sekitar 6,4. Penambahan bubuk kakao alkali dengan pH < 6 atau pH > 7,4 akan menjadikan susu tidak stabil. Mudah terpisah dengan padatan bubuk kakao membentuk 2 fase. Bubuk kakao alkali lemak tinggi baik untuk membuat susu cokelat panas. Menjadikan larutan lebih stabil. Pengadukan laarutan akan menghasilkan ukuran partikel lemak lebih kecil. Ikatan lemak dan partikel bubuk menjadi kuat dan bertahan lebih lama. Penggunaan bubuk kakao alkali rendah lemak untuk minuman cokelat perlu ditambahkan bahan penstabil jenis karagenan.
Konfeksionari
Alkalisasi meningkatkan kelarutan dan sifat pengikatan air dari bubuk kakao. Pada pH tinggi [> 7,5], adonan kue lebih kental. Hal ini bisa diatasi dengan menambah sedikit air atau mengurangi jumlah tepung dalam adonan.
PENUTUP
Alkalisasi bubuk kakao diinisiasi oleh Van Houten sejak awal abad 19 yang lalu. Proses ini bisa menghasilkan varian cita rasa dan warna bubuk kakao yang sesuai dengan jenis produk makanan tertentu. Alkalisasi juga menyempurnakan kelarutan bubuk kakao dalam air. Menjadikan minuman cokelat stabil dalam waktu yang lama. Hal ini mendorong tumbuhnya industri minuman cepat saji [RTD] berbasis bubuk kakao skala artisanal.
DAFTAR BACAAN
Eleni. S [2022] The effect of cocoa alkalization on the non-volatile and volatile mood-enhancing compounds. Food Chemistry. Volume 381, 1 July 2022, 132082.
https://en.wikipedia.org/wiki/Dutch_process_cocoa.
https://www.soulchocolate.com/blogs/chocolate-101/cocoa-powder
https://bakerpedia.com/ingredients/cocoa-alkalization
https://foodcrumbles.com/choosing-cocoa-powder-taste-test/
Li. Y., et-al [2014]. Influence of alkalization treatment on the color quality and the total phenolic and anthocyanin contents in cocoa powder. Food Sci. Biotechnol. 23(1): 59-63
Miller .K. B., et-al. [2008]. Impact of Alkalization on the Antioxidant and Flavanol Content of Commercial Cocoa Powders. J. Agric. Food Chem. 2008, 56, 18, 8527.
Moser., A [2015]. Alkalizing Cocoa and Chocolate Matching the proper alkalized cocoa or liquor to the proper application is the key to a successful product. The Manufacturing Confectioner • June 2015.
Puchol-Miquel a. H., et-al [2021]. Effect of the type and degree of alkalization of cocoa powder on the physico-chemical and sensory properties of sponge cakes. LWT – Food Science and Technology 152.
Valverde, V. S. Jimenez, J.M. Barat, É &. Pérez-Esteve [2021]. The effect of extrusion on the physical and chemical properties of alkalized cocoa. Innovative Food Science & Emerging Technologies. Volume 73, October 2021, 102768
=====O=====