KEMAMPUAN PROBIOTIK DAN POTENSI BAKTERIOSIN BAKTERI

KEMAMPUAN PROBIOTIK DAN
POTENSI BAKTERIOSIN BAKTERI ASAM LAKTAT
YANG DIISOLASI DARI FERMENTASI
ACAR REBUNG BAMBU AMPEL (Bambusa vulgaris)
DENGAN KADAR GARAM 5% PADA SUHU 30oC
PROBIOTIC CAPABILITY AND
BACTERIOCIN POTENTIAL OF LACTIC ACID BACTERIA
ISOLATED FROM THE FERMENTATION OF
PICKLED AMPEL BAMBOO SHOOT (Bambusa vulgaris)
IN 5% SALT LEVEL AT 30oC
SKRIPSI
Diajukan untuk memenuhi sebagian dari syarat-syarat guna
memperoleh gelar Sarjana Teknologi Pangan
Oleh:
LIVIA NOVENIA DIPAJUWANA
12.70.0081
PROGRAM STUDI TEKNOLOGI PANGAN
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
UNIVERSITAS KATOLIK SOEGIJAPRANATA
SEMARANG
2016
ii
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI
Saya yang bertanda tangan di bawah ini:
Nama
NIM
Fakultas
Program Studi
: Livia Novenia Dipajuwana
: 12.70.0081
: Teknologi Pertanian
: Teknologi Pangan
Menyatakan bahwa dalam skripsi yang berjudul “Kemampuan Probiotik dan Potensi
Bakteriosin Bakteri Asam Laktat yang Diisolasi dari Fermentasi Acar Rebung Bambu
Ampel (Bambusa vulgaris) dengan Kadar Garam 5% pada Suhu 30oC” merupakan karya
saya sendiri dan tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar
kesarjanaan di suatu perguruan tinggi dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak
terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali
secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. Apabila di
kemudian hari ternyata skripsi ini terbukti merupakan hasil plagiasi, maka saya rela untuk
menerima pembatalan gelar dan ijazah yang saya peroleh dan akan saya kembalikan
kepada Universitas Katolik Soegijapranata, Semarang.
Demikian pernyataan ini saya buat dan dapat dipergunakan sebagaimana mestinya.
Semarang, Maret 2016
Livia Novenia Dipajuwana
ii
KEMAMPUAN PROBIOTIK DAN
POTENSI BAKTERIOSIN BAKTERI ASAM LAKTAT
YANG DIISOLASI DARI FERMENTASI
ACAR REBUNG BAMBU AMPEL (Bambusa vulgaris)
DENGAN KADAR GARAM 5% PADA SUHU 30oC
PROBIOTIC CAPABILITY AND
BACTERIOCIN POTENTIAL OF LACTIC ACID BACTERIA
ISOLATED FROM THE FERMENTATION OF
PICKLED AMPEL BAMBOO SHOOT (Bambusa vulgaris)
IN 5% SALT LEVEL AT 30oC
Oleh:
LIVIA NOVENIA DIPAJUWANA
NIM : 12.70.0081
Program Studi : Teknologi Pangan
Skripsi ini telah disetujui dan dipertahankan
dihadapan sidang penguji pada tanggal : 18 Februari 2016
Semarang, 16 Maret 2016
Fakultas Teknologi Pertanian
Universitas Katolik Soegijapranata
Pembimbing I,
Dekan,
Dra. Laksmi Hartayanie, MP.
Dr. V. Kristina Ananingsih, ST., MSc.
Pembimbing II,
Ir. Lindayani, MP., PhD.
iii
RINGKASAN
Terdapat beberapa jenis mikroorganisme yang berperan dalam proses fermentasi, salah
satunya adalah mikroorganisme golongan bakteri penghasil asam laktat atau biasa disebut
dengan bakteri asam laktat (BAL). Bakteri jenis ini dapat memberikan efek pengawetan
pada makanan, selain itu bakteri ini juga dapat bersifat probiotik yang berperan besar
dalam memelihara kesehatan manusia, terutama pada kesehatan sistem pencernaan. Dua
genus bakteri asam laktat yang telah dikarakterisasi sebagai probiotik adalah
Lactobacillus dan Bifidobacterium. Efek pengawetan oleh bakteri asam laktat ini
disebabkan karena adanya asam laktat yang dihasilkan, selain itu bakteri ini juga
menghasilkan senyawa antimikroba lainnya, yaitu diasetil, hidrogen peroksida, CO2,
asetaldehid dan bakteriosin. Bakteriosin merupakan senyawa protein yang bersifat
bakterisidal maupun bakteriostatik bagi mikroorganisme lain, senyawa ini dihasilkan
pada fase akhir eksponensial hingga awal stasioner. Bakteri asam laktat sering digunakan
untuk memproduksi bakteriosin, namun tidak semua bakteri asam laktat dapat
menghasilkan bakteriosin. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui jenis bakteri asam
laktat yang berperan dalam fermentasi acar rebung bambu ampel (Bambusa vulgaris),
mengetahui kemampuan probiotik bakteri asam laktat terkait serta menguji kemampuan
untuk menghasilkan bakteriosinnya. Penelitian ini diawali dengan melakukan fermentasi
rebung selama 7 hari pada suhu 30oC dengan kadar garam 5%, kemudian dilanjutkan
dengan tahap isolasi, identifikasi, uji aktivitas probiotik serta uji potensi bakteriosin. Uji
aktivitas probiotik dilakukan dengan 3 tahap, yaitu uji ketahanan asam (pH 3 dan pH 7),
uji ketahanan garam empedu (0,3%) dan uji aktivitas antimikroba terhadap bakteri
patogen Staphylococcus aureus FNCC 0047 dan Escherichia coli FNCC 0091. Uji
potensi bakteriosin diawali dengan preparasi bakteriosin kasar dari Bakteri asam laktat,
kemudian dilakukan uji aktivitas bakteriosin secara kualitatif terhadap bakteri
Staphylococcus aureus FNCC 0047, Escherichia coli FNCC 0091 dan Listeria
Monocytogenes FNCC 0156. Hasil penelitian menunjukkan bahwa bakteri asam laktat
yang berperan dalam fermentasi ini adalah bakteri asam laktat yang berasal dari genus
Lactobacillus. Bakteri asam laktat ini memiliki kemampuan probiotik karena bakteri
asam laktat tersebut mampu bertahan pada kondisi pH 3 juga pH 7, mampu bertahan pada
kandungan garam empedu 0,3% dan memiliki aktivitas antimikroba. Namun diduga
bakteri asam laktat ini tidak dapat menghasilkan bakteriosin dalam jumlah yang banyak.
iv
SUMMARY
There are several kinds of microorganisms which have role in food fermentation process,
one of them is lactic acid bacteria. This kind of bacteria can give a preservation effect in
food, besides this kind of bacteria has the potency as probiotics which can maintaining a
good health for human, especially in gastrointestinal track. 2 genuses which
characterized as probiotics are Lactobacillus and Bifidobacterium. The preservation
effect of lactic acid bacteris are caused by the lactic acid which produced by those lactic
acid bacteria, and besides, they also can produce another antimicrobial substances such
as CO2, diasetyl, hydrogen peroxide, asetaldehyd, and bacteriocin. Bacteriocin is protein
compound which can slow down the growth of another microorganisms and even killed
them. This compound produced in the end of exponential growth phase untill the early of
stationary growth phase. Usually, lactic acid bacteria often used to produced this
compound, but not all lactic acid bacteria can produce bacteriocin. The aim of this
research are to identify the genus of lactic acid bacteria that is involved in the
fermentation of ampel pickled bamboo shoot (Bambusa vulgaris), to determine its
probiotic ability, and then to examine its ability to produce bacteriocin compound. This
research begins by fermenting bamboo shoot for 7 days at 30oC with the salinity of 5%,
then followed by genus identification test, probiotic activity test and bacteriocin potency
test. The pobiotic capability test done in three step, the first is acid tolerance test (pH 3
and pH 7), the second is bile salt tolerance test (3% bile salt) and the last is antimicrobial
activity test using 2 kinds of pathogen, Staphylococcus aureus FNCC 0047 and
Escherichia coli FNCC 0091. And for bacteriocin potential test, we begin with the
preparation of crude bacteriocin from the isolates of lactic acid bacteria which has the
ability as probiotic bacteria and then we measured the bacteriocin activity using 3
pathogens, Staphylococcus aureus FNCC 0047, Escherichia coli FNCC 0091 and
Listeria Monocytogenes FNCC 0156. The results showed us that the lactic acid bacteria
involved in this fermentation is come from Lactobacillus genuses. This lactic acid
bacteria can survive in the extreme condition, the can live in the medium with 3 degrees
of acidity and also in neutral condition (pH 7), they can survive in the medium which
contain 3% bile salt and they also can produce antimicrobial substances. But allegedly,
this lactic acid bacteria cannot produce bacteriocin in a large quantity.
v
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur Penulis panjatkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa karena berkat
dan rahmat dari-Nya, penelitian dan skripsi yang berjudul “Kemampuan Probiotik dan
Potensi Bakteriosin Bakteri Asam Laktat yang Diisolasi dari Fermentasi Acar Rebung
Bambu Ampel (Bambusa vulgaris) dengan Kadar Garam 5% pada Suhu 30oC” dapat
terselesaikan dengan baik.
Banyak sekali hambatan dan kesulitan yang dihadapi oleh Penulis dalam
menyelesaikan penelitian dan skripsi ini. Namun Tuhan Yesus tak pernah berhenti
membukakan jalan dan mengulurkan tangan kasih-Nya melalui orang-orang lain disekitar
Penulis. Oleh karena itu, pada kesempatan ini, Penulis ingin mengungkapkan rasa terima
kasihnya kepada:
1. Tuhan Yesus Kristus yang selalu membimbing dan memberkati Penulis selama proses
penilitian hingga penyusunan laporan skripsi sehingga semuanya dapat berjalan
dengan baik dan lancar.
2. Dr. V. Kristina Ananingsih, ST., MSc., selaku Dekan Fakultas Teknologi Pertanian,
Universitas Katolik Soegijapranata.
3. Dra. Laksmi Hartayanie, MP., selaku pembimbing I dan Dr. Ir. Lindayani, MP., selaku
pembimbing II, yang telah bersedia meluangkan waktu untuk membimbing,
memberikan saran dan arahan, serta memberikan semangat dan dukungan kepada
Penulis dari awal dilakukannya penelitian hingga akhir penulisan laporan skripsi ini.
4. Ivonne E. Fernandez, S. Si., M.Sc., selaku koordinator skripsi yang telah membantu
dalam pelaksanaan ujian skripsi dan ujian pendadaran.
5. Mbak Agata, Mas Sholeh dan Mas Pri selaku Laboran Fakultas Teknologi Pertanian
Universitas Katolik Soegijapranata yang telah membantu dan membimbing dalam
pelaksanaan penelitian di laboratorium.
6. Seluruh dosen Fakultas Teknologi Pertanian Unversitas Katolik Soegijapranata yang
telah memberikan wawasan yang berguna bagi Penulis.
7. Kedua orang tua, seluruh keluarga dan kerabat Penulis yang telah memberikan
dukungan, semangat, doa dan materi sehingga Penulis dapat menyelesaikan skripsi ini.
8. Ci Ameju yang selalu membantu memberikan saran dan masukkan serta semangat
selama penelitian berlangsung.
vi
9. Deanna, Velin, dan Elim selaku partner Penulis dalam melakukan penelitian ini yang
selalu memberikan semangat, dukungan, dan doa bagi Penulis.
10. Sahabat-sahabat Penulis lainnya yang selalu memberikan semangat kepada Penulis.
11. Semua pihak yang tidak dapat Penulis sebutkan satu per satu yang telah membantu
Penulis dalam menyelesaikan penelitian dan skripsi ini.
Penulis mengharapkan agar laporan ini dapat menambah wawasan bagi setiap
orang yang membacanya dan dapat menjadi referensi serta sumber inspirasi bagi orangorang yang akan mengambil skripsi atau melakukan suatu penelitian. Penulis juga sangat
menyadari bahwa masih banyak kekurangan dalam penulisan dan penyusunan laporan
skripsi ini. Oleh karena itu, Penulis berharap agar pembaca dapat memakluminya dan
memberikan kritik serta saran yang membangun. Akhir kata, Penulis mengucapkan
terima kasih atas segala bantuan dan perhatiannya.
Semarang, Maret 2016
Penulis
vii
DAFTAR ISI
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI .......................................................................... ii
LEMBAR PENGESAHAN ............................................................................................. iii
RINGKASAN.................................................................................................................. iv
SUMMARY ........................................................................................................................v
KATA PENGANTAR ..................................................................................................... vi
DAFTAR ISI ................................................................................................................. viii
DAFTAR TABEL .............................................................................................................x
DAFTAR GAMBAR ....................................................................................................... xi
DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................................. xii
1.
PENDAHULUAN ...................................................................................................1
1.1. Latar Belakang ..................................................................................................1
1.2. Tinjauan Pustaka ...............................................................................................2
1.2.1. Bakteri Asam Laktat (BAL) ....................................................................2
1.2.2. Fermentasi ...............................................................................................4
1.2.3. Bakteriosin ...............................................................................................4
1.2.4. Probiotik ..................................................................................................7
1.2.5. Rebung Bambu Ampel (Bambusa vulgaris)............................................8
1.3. Tujuan Penelitian ..............................................................................................9
2.
MATERI METODE ..............................................................................................10
2.1. Waktu dan Tempat Penelitian .........................................................................10
2.2. Materi ..............................................................................................................10
2.2.1. Alat ........................................................................................................10
2.2.2. Bahan .....................................................................................................10
2.3. Metode ............................................................................................................10
2.3.1. Rancangan Penelitian ............................................................................10
2.3.2. Pembuatan Acar Rebung .......................................................................11
2.3.3. Isolasi Bakteri Asam Laktat ..................................................................12
2.3.4. Seleksi Bakteri Asam Laktat .................................................................12
a. Uji Karakteristik Biokimia ................................................................12
b. Uji Karakteristik Morfologi ...............................................................13
2.3.5. Identifikasi Genus Bakteri Asam Laktat Berdasarkan Kondisi
Pertumbuhannya ....................................................................................15
a. Uji pertumbuhan bakteri pada kadar NaCl 6,5% dan 18% ................15
b. Uji pertumbuhan bakteri pada pH 4,4 dan 9,6 ...................................15
c. Uji pertumbuhan bakteri pada suhu 10oC dan 45oC ..........................15
2.3.5. Uji Kemampuan Probiotik .....................................................................15
a. Uji Aktivitas Antimikroba .................................................................15
b. Uji Ketahanan Asam ..........................................................................16
c. Uji Ketahanan Terhadap Garam Empedu ..........................................17
2.3.6. Uji Potensi Bakteriosin ..........................................................................17
a. Preparasi Bakteri Patogen ..................................................................17
b. Preparasi Bakteriosin Kasar...............................................................17
c. Pelaksanaan Uji Potensi Bakteriosin secara Kualitatif ......................18
viii
3.
HASIL PENELITIAN ............................................................................................19
3.1. Fermentasi Acar Rebung .................................................................................19
3.2. Isolasi Bakteri Asam Laktat dari Air Fermentasi Rebung ..............................20
3.3. Seleksi Bakteri Asam Laktat ...........................................................................20
3.3.1. Uji Biokimia ..........................................................................................20
a. Uji Katalase........................................................................................22
b. Uji Produksi Gas................................................................................22
3.3.2. Uji Karakteristik Morfologi ...................................................................24
a. Uji Motilitas .......................................................................................25
b. Pewarnaan Gram................................................................................26
c. Pewarnaan Spora................................................................................27
3.4. Identifikasi Genus Bakteri Asam Laktat Berdasarkan Kemampuan Tumbuh
pada Kadar NaCl, Kondisi pH, dan Tingkat Suhu yang Berbeda. ..................27
3.5. Uji Kemampuan Probiotik ..............................................................................29
3.5.1. Uji Aktivitas Antimikroba .....................................................................30
3.5.2. Uji Ketahanan Asam..............................................................................31
3.5.3. Uji Ketahanan Terhadap Garam Empedu..............................................32
3.6. Uji Potensi Bakteriosin ...................................................................................32
4.
PEMBAHASAN ....................................................................................................34
4.1. Fermentasi Acar Rebung .................................................................................34
4.2. Isolasi Bakteri Asam Laktat dari Air Fermentasi Rebung ..............................35
4.3. Seleksi Bakteri Asam Laktat ...........................................................................36
4.3.1. Uji Biokimia ..........................................................................................36
4.3.2. Uji Karakteristik Morfologi ...................................................................37
4.4. Identifikasi Genus Bakteri Asam Laktat Berdasarkan Kemampuan Tumbuh
pada Kadar NaCl, Kondisi pH, dan Tingkat Suhu yang Berbeda. ..................38
4.5. Uji Kemampuan Probiotik ..............................................................................39
4.6. Uji Potensi Bakteriosin ...................................................................................43
5.
KESIMPULAN DAN SARAN ..............................................................................47
5.1. Kesimpulan .....................................................................................................47
5.2. Saran ................................................................................................................47
6.
DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................48
7.
LAMPIRAN ...........................................................................................................53
ix
DAFTAR TABEL
Tabel 1. Hasil Uji Seleksi Bakteri Asam Laktat Secara Biokimia ................................22
Tabel 2. Hasil Uji Seleksi Bakteri Asam Laktat Berdasarkan Karakteristik
Morfologinya ..................................................................................................25
Tabel 3. Hasil Identifikasi Genus Bakteri Asam Laktat Berdasarkan Kemampuan
Tumbuh pada Kadar NaCl, Kondisi pH, dan Tingkat Suhu yang Berbeda ....29
Tabel 4. Hasil Uji Kemampuan Probiotik Isolat Bakteri Asam Laktat Fermentasi
Acar Rebung ...................................................................................................30
Tabel 5. Hasil Absorbansi Kemampuan Tumbuh Bakteri Asam Laktat pada Kadar
Garam 6,5% dan 18% .....................................................................................58
Tabel 6. Hasil Absorbansi Kemampuan Tumbuh Bakteri Asam Laktat pada Kondisi
pH 4,4 dan pH 9,6 ...........................................................................................59
Tabel 7. Hasil Absorbansi Kemampuan Tumbuh Bakteri Asam Laktat pada Suhu
10oC dan 45oC .................................................................................................60
x
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.
Rancangan Penelitian .................................................................................11
Gambar 2.
Bahan baku pembuatan acar rebung (2a); Fermentasi acar rebung
dengan kadar garam 5% dengan suhu 30oC pada hari ke-1 (2b);
Fermentasi acar rebung pada hari ke-7 (2c). ..............................................20
Gambar 3.
Hasil Isolasi Bakteri dari Acar Rebung yang Difermentasi pada Suhu
30oC dengan Kadar Garam 5% ..................................................................21
Gambar 4.
Isolat L1 dengan Hasil Katalase Positif pada Hasil Uji Katalase ..............23
Gambar 5.
Isolat L2 dengan Hasil Katalase Negatif pada Hasil Uji Katalase .............23
Gambar 6.
Beberapa Isolat Uji dengan Sifat Homofermentatif pada Hasil Uji
Produksi Gas ..............................................................................................24
Gambar 7.
Beberapa Isolat Uji dengan Sifat Heterofermentatif pada Hasil Uji
Produksi Gas ..............................................................................................24
Gambar 8.
Beberapa Isolat yang Bersifat Non-motil pada Hasil Uji Motilitas ...........26
Gambar 9.
Isolat L2 dengan Gram positif Karakteristik yang Diamati dengan
Perbesaran 100 x 10 ...................................................................................27
Gambar 10. Isolat L11 dengan Gram negatif Karakteristik yang Diamati dengan
Perbesaran 100 x 10 ...................................................................................27
Gambar 11. Isolat L2 dengan Non-sporming Karakteristik yang Diamati dengan
Perbesaran 100 x 10 ...................................................................................28
Gambar 12. Kemampuan isolat L14 dalam menghambat Staphylococcus aureus
FNCC 0047 (a) dan Escherichia coli FNCC 0091 (b). ..............................32
Gambar 13. Kemampuan bertahan isolat L14 terhadap pH 3 pada jam ke-0 (a-1);
pada jam ke-1,5 (a-2); pada jam ke-3 (a-3); dan terhadap pH 7 pada
jam ke-0 (b-1); pada jam ke-1,5 (b-2); serta pada jam ke-3 (b-3) ..............32
Gambar 14. Kemampuan bertahan isolat L36 terhadap garam empedu 0,3% pada
jam ke-0 (a); pada jam ke-2 (b) dan pada jam ke-4 (c). .............................33
Gambar 15. Hasil negatif dengan tidak terbentuknya zona bening pada uji potensi
bakteriosin ini yang ditunjukan oleh isolat L2 terhadap Staphylococcus
aureus FNCC 0047 (a); terhadap Escherichia coli FNCC 0091 (b);
terhadap Listeria monocytogenes FNCC 0196 (c) .....................................34
Gambar 16. Rebung Ampel (a) dan Rebung Betung (b) ................................................62
xi
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1. Media yang Digunakan dalam Penelitian ..................................................56
Lampiran 2. Kemampuan Tumbuh Bakteri Asam Laktat pada Kadar NaCl, Kondisi
pH, dan Tingkat Suhu yang Berbeda .........................................................58
Lampiran 3. Larutan Standar McFarland 3 dan 5 untuk Uji Aktivitas Antimikroba
dan Uji Potensi Bakteriosin ........................................................................61
Lampiran 4. Perbedaan Rebung Ampel dan Rebung Betung .........................................62
xii