Proses fermentasi pada pengolahan kakao memegang peranan yang sangat penting dalam menghasilkan biji kakao yang bermutu bagus. Tujuan utama dari fermentasi adalah untuk menimbulkan rasa dan aroma pada biji kakao sebagai akibat dari berbagai reaksi kimia selama fermentasi tersebut. (Sheperd. 1976).
Selain itu fermentasi juga ditujukan untuk mematikan biji kakao dan menghilangkan pulp dari biji.
Fermentasi yang diaksanakan dibedakan menjadi fermentasi internal dan fermentasi eksternal. Pada fermentasi internal akan terjadi proses hancurnya pulp yang melekat pada biji dengan bantuan mikroorganisme serta enzim. Sedangkan pada fermentasi eksternal terjadi perubahan kimia di dalam biji dengan bantuan enzim. (Menifie. 1970).
Lunaknya pulp pada biji kakao tersebut disebabkan karena terombaknya pektinat menjadi asam pektat dengan bantuan enzim protopektinase. Sedangkan pada fermentasi eksternal yang terjadi perubahan kima, terjadi pembentukan aroma, cita rasa yang khas serta menghilangkan cita rasa yang tidak disukai. Rasa pahit pada biji kakao yang disebabkan oleh kandungan senyawa purin yaitu theobromin dan kafein dapat dihilangkan pada fermentasi ini, demikian dengan rasa pahit yang dihasilkan senyawa polifenol terutama terdiri dari antosianin dan leukoantosianin serta katekin dapat dihilangkan pula sehingga cita rasa yang tidak dikehendaki dapat dihilangkan. Aroma cokelat yang khas terbentuk apabila biji kakao mati setelah fermentasi. Aldehid yang terbentuk dari penguraian glikosida akan menimbulkan aroma cokelat yang khas dari kakao. Disamping itu pembentukan ester dan hidrolisa theobromin akan mempengaruhi pembentukan aroma cokelat. Beberapa komponen biji kakao yang belum difermentasikan diantaranya adalah protein, senyawa karbohidrat (seperti glukosa, pati, pectin, serat, selulosa dan pentosa), tannin, dan asam organik. (Rohan. 1963).
Sedangkan pada pulp biji cokelat sebagian besar terdiri atas air dan sebagian kecil gula yang merupakan media yang sangat baik bagi pertumbuhan mikroba. (Nasution, dkk. 1976).
Pada saat biji masih di dalam buah, sebetulnya pulp dalam keadaan steril, tetapi setelah kulit buah dibuka, maka akan segera terkontaminasi oleh mikroba pada pulp. Di dalam fermentasi kakao ini trejadi perubahan-perubahan penting. Fermentasi dinyatakan selesai bila pulp sudah mulai dibersihkan dari kulit, kulit berwarna cokelat, berbau asam cuka dan suhu akhir fermentasi telah mencapai puncaknya dan kemudian menurun. (Soerotani. 1970).
Kadar gula tinggi serta kadar asam yang rendah pada awal fermentasi ditambah adanya oksigen merupakan medium pertumbuhan khamir yang sangat baik. Khamir merupakan perintis untuk merombak beberapa senyawa pada pulp terutama senyawa gula menjadi etanol dan CO2 yang berlangsung selama 2 hari pertama. (Sheperd. 1976). Selanjutnya setelah pengadukan dan suhu sudah meningkat bakteri akan menjadi menonjol kegiatannya. (Rohan. 1963).dalam proses tahap kedua ini alcohol oleh bakteri akan diubah menjadi asam asetat secara eksotermis dengan reaksi sebagai berikut:
CH3CH2OH + O2 CH3COOH + H2O + 118,6 kal
CH3COOH + O2 O2 + H2O + 209,4 kal
Selama fermentasi juga ada perubahan pH pada pulp yaitu dari pH 3,6 secara perlahan-lahan akan meningkat menjadi pH 4,5 selama 2,5 hari dan kemudaian akan meningkat lagi menjadi pH 6,5 selama 7 hari. Sebaliknya dalam keeping biji nilai pH mengalami penurunan selama dalam fermentasi tersebut. Penurunan pH pada keping biji cokelat ini disebabkan adanya peresapan asam asetat ke dalam keeping biji melalui kulit ari. Dengan demikian akan terjadi reaksi enzimatis di dalam keping dan akan timbul aroma serta turunnya nilai pH keeping bij.. akan tetapi menurut Said (1993) dengan masuknya asam asetat ke dalam biji yang berarti akan terjadi penurunan pH, maka akan terjadi strong seed acidification pada pH 4,5 yang oleh eksopeptidase akan terjadi proteolisis yang aktif dan akan dihasilkan asam malat yang memliki flavor yang rendah. Akan tetapi bila dapat dicegah masuknya asam asetat ke dalam biji, maka yang akan terjadi adalah pH tidak terlalu rendah sehingga terjadi pengasaman yang berjalan lambat (pH 5,3) oleh endopeptidase. Akibatnya akan berlangsung proteolisis secara lambat yang menghasilkan peptida-peptida dengan residu asam amino hidroponik pada ujung-ujungnya, yang selanjutnya oleh eksopeptidase akan diserang sehingga menghasilkan asam amino hidroponik seperti leusin, fenilalanin dan tirosin.
Di perkebunan besar umumnya fermentasi diletakkan dalam peti yang terbuat dari kayu (kayu jati), untuk fermentasi yang baik, dalamnya kotak tidak melebihi 90 cm. Ukuran kotak berkisar antara 150 cm panjang, 100 cm lebar dan 80 cm dalam. Pada dasar dan dinding kotak dibuat lubang dengan garis tengah ±1 cm dan berjarak 10 cm satu dan yang lain, sebagai ventilasi dan untuk memudahkan mengalirnya cairan selama fermentasi. Pembuatan peti ini harus dihindarkan persinggungan antara biji-biji yang difermentasi dengan bahan yang mengandung besi (paku). Hal ini perlu diperhatikan mengingat bahwa tanin yang ada dalam biji bersenyawa dengan besi dapat menimbulkan noda biru kehitaman pada biji kakao.
Menurut Roesmanto (1991) kadar air biji kakao hasil fermentasi berkisar antara 50-55%. Keadaan ini tercapai pada hari kelima fermentasi.
