POTENSI PROBIOTIK BAKTERI ASAM LAKTAT

POTENSI PROBIOTIK BAKTERI ASAM LAKTAT DAN
PERUBAHAN KARAKTERISTIK KIMIAWI REBUNG BAMBU
APUS (Gigantochloa apus) YANG DIFERMENTASI DALAM
LARUTAN GARAM (2,5% DAN 5%) PADA SUHU 15oC
PROBIOTIC POTENTIAL OF LACTIC ACID BACTERIA AND
CHEMICAL CHARACTERISTIC CHANGES FROM “APUS”
BAMBOO SHOOTS (Gigantochloa apus) FERMENTED IN SALT
SOLUTION (2,5% AND 5%) AT TEMPERATURE 15oC
SKRIPSI
Diajukan untuk memenuhi sebagian dari syarat-syarat guna
memperoleh gelar Sarjana Teknologi Pangan
Oleh:
CICILIA TEMBANG KINANTI A.L.
12.70.0148
PROGRAM STUDI TEKNOLOGI PANGAN
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
UNIVERSITAS KATOLIK SOEGIJAPRANATA
SEMARANG
2016
i
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI
Saya yang bertanda tangan di bawah ini :
Nama
: Cicilia Tembang Kinanti A.L.
NIM
: 12.70.0148
Fakultas
: Teknologi Pertanian
Program Studi
: Teknologi Pangan
Menyatakan bahwa dalam skripsi yang berjudul “Potensi Probiotik Bakteri Asam Laktat
dan Perubahan Karakteristik Kimiawi Rebung Bambu Apus (Gigantochloa apus) yang
Difermentasi dalam Larutan Garam (2,5% dan 5%) pada Suhu 15oC” merupakan karya
saya sendiri dan tidak terdapat karya lain 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, 15 November 2016
Cicilia Tembang Kinanti
ii
POTENSI PROBIOTIK BAKTERI ASAM LAKTAT DAN
PERUBAHAN KARAKTERISTIK KIMIAWI REBUNG BAMBU
APUS (Gigantochloa apus) YANG DIFERMENTASI DALAM
LARUTAN GARAM (2,5% DAN 5%) PADA SUHU 15oC
PROBIOTIC POTENTIAL OF LACTIC ACID BACTERIA AND
CHEMICAL CHARACTERISTIC CHANGES FROM “APUS”
BAMBOO SHOOTS (Gigantochloa apus) FERMENTED IN SALT
SOLUTION (2,5% AND 5%) AT TEMPERATURE 15oC
Oleh:
CICILIA TEMBANG KINANTI A.L.
NIM : 12.70.0148
Program Studi : Teknologi Pangan
Skripsi ini telah disetujui dan dipertahankan
dihadapan sidang penguji pada tanggal : 26 Oktober 2016
Semarang, 15 November 2016
Fakultas Teknologi Pertanian
Universitas Katolik Soegijapranata
Pembimbing I,
Dekan,
Dra. Laksmi Hartayanie, MP.
Dr. V. Kristina Ananingsih, ST., MSc.
Pembimbing II,
Dr. Ir. Lindayani, MP.
iii
RINGKASAN
Rebung bambu Apus (Gigantochloa apus) atau bambu tali merupakan salah satu jenis
rebung yang banyak tumbuh di Semarang. Kandungan nutrisi yang ada pada rebung
sesuai sebagai media pertumbuhan mikroorganisme, salah satunya adalah bakteri asam
laktat (BAL). BAL merupakan salah satu mikroorganisme yang berperan dalam proses
fermentasi. BAL memiliki peran diantaranya yaitu memperpanjang umur simpan,
memperbaiki cita rasa, dapat menyeragamkan produk, serta dapat meningkatkan mutu
produk yang dihasilkan. Kemampuan sebagai pengawet disebabkan oleh bakteri asam
laktat yang menghasilkan asam organik serta dipengaruhi pula oleh aktivitas
antimikroba yang ada pada bakteri asam laktat. Meskipun sudah banyak penelitian
dilakukan mengenai isolat bakteri asam laktat (BAL) yang berasal dari fermentasi
rebung bambu, namun penelitian mengenai karakterisasi kimiawi serta kemampuan
probiotik isolat BAL yang berasal dari fermentasi bambu jenis Apus belum pernah
dilakukan, untuk itu perlu dilakukan penelitian lebih lanjut mengenai isolat BAL dari
fermentasi rebung bambu apus. Penelitian dilakukan dengan tujuan untuk mengetahui
perubahan karakter kimiawi selama masa fermentasi serta potensi probiotik bakteri
asam laktat yang didapatkan. Penelitian awal yang dilakukan yaitu memfermentasi
rebung apus selama 10 hari pada suhu 15oC dengan kadar garam 2,5% dan 5%. Setelah
itu dilakukan isolasi, identifikasi, pengujian kimiawi, dan pengujian aktivitas probiotik.
Terdapat tiga tahap pengujian probiotik yaitu uji ketahanan garam empedu (0,3%),
pengujian ketahanan asam (pH 7 dan pH 3), dan pengujian aktivitas antimikroba.
Pengujian perubahan karakter kimiawi yang dilakukan yaitu uji HCN, uji pH, dan uji
total asam tertitrasi. Sampel fermentasi rebung selama proses fermentasi mengalami
perubahan karakteristik kimiawi. Nilai pH menurun baik pada kadar garam 2,5% yaitu
sebesar 5,9 menjadi 4,88 dan kadar garam 5% yaitu sebesar 5,65 menjadi 4,88. Kadar
HCN berkurang baik pada kadar garam 2,5% yaitu sebesar 212,62 ppm menjadi 36,73
ppm dan kadar garam 5% sebesar 251,48 ppm menjadi 36,32 ppm. Acar rebung juga
yang bersifat semakin asam ditandai dengan kenaikan nilai total asam yaitu sebesar
0,2% menjadi 0,67% untuk kadar garam 2,5% dan 0,16% menjadi 0,57% untuk kadar
garam 5%. Kadar garam 5% lebih efektif dalam menurunkan kadar HCN. Kepadatan sel
BAL pada akhir fermentasi (hari ke-10) dengan penambahan garam 2,5% yaitu
sebanyak 5,7x102±4,16x102 CFU/ml, sedangkan penambahan kadar garam 5%
menghasilkan BAL sebanyak 1,09x103±6,8x102 CFU/ml. Setelah dilakukan pengujian,
didapatkan hasil 29 isolat merupakan bakteri asam laktat dengan 11 isolat bersifat
heterofermentatif, dan 18 isolat lainnya bersifat homofermentatif. Bakteri asam laktat
yang berperan dalam proses fermentasi pada penelitian ini diduga merupakan genus
Pediococcus/Enterococcus serta Lactobacillus. Pengujian antimikroba dilakukan
terhadap bakteri patogen (Escherichia coli FNCC 0091 dan Staphylococcus aureus
FNCC 0047). Isolat Z30 memiliki daya hambat paling tinggi terhadap Staphylococcus
aureus yaitu sebesar 8,20 mm dan isolat Y19 memiliki daya hambat tertinggi terhadap
Eschericia coli yaitu sebesar 3,75 mm. Sebanyak 29 isolat BAL rebung Apus dapat
bertahan pada kondisi pH 7 serta pH 3 dan bertahan juga pada kandungan garam
empedu 0,3%, namun hanya 20 isolat yang memiliki aktivitas antimikroba sehingga
hanya 20 isolat dapat dikatakan sebagai probiotik.
iv
SUMMARY
Apus bamboo shoots (Gigantochloa apus) or “bamboo Tali” is one of bamboo shoots
types grows in Semarang. The nutrition content in bamboo shoots is compatible as
microorganism growth media, and one of it is lactic acid bacteria (LAB). LAB is one of
microorganism which have a role in fermentation process. Lactic acid bacteria are able
to prolong shelf life, improve the taste, make homogenous product, and increase the
quality of product. The preservative ability is due to lactic acid bacteria produce
organic acid and affected by antimicrobial activity in the lactic acid bacteria. Even
though there are a lot of lactic acid bacteria isolate researches, which were obtained
from bamboo shoots fermentation, a research about the chemical characterization and
the probiotic ability of lactic acid bacteria isolate from apus bamboo fermentation is
never been done. Therefore, it is important to have further research about lactic acid
bacteria isolate from the fermentation of apus bamboo. The purpose of this research is
to find out about chemically character change during the fermentation time and
probiotic potential of lactic acid bacteria. The early research was to ferment the apus
bamboo shoots for 10 days with the temperature of 15oC with 2.5% and 5% salt level.
The further actions were isolation, identification, chemically test, and probiotic activity
test. There were three steps of probiotic test, bile salt endurance test (0.3%), acid
endurance test (pH 7 and pH 3), and antimicrobial activity test. The chemically
character change test that had been done were HCN test, pH test, and titrating acid
total test. The fermentation sample of the bamboo shoots during the fermentation
process were chemically characteristic changed. The pH had decrease in 2.5% salt
level from 5.9 to 4.88 and from 5.65 to 4.88 for 5% salt level. HCN level had decline
from 212.62 ppm for 2.5% salt level, and from 251.48 ppm to 36.32 ppm for 5% salt
level. Bamboo shoots pickle was also getting more sour. It marked from the increase of
total acid from 0.2% to 0.67% for 2.5% salt level, and from 0.16% to 0.57% for 5%
salt level. Addition of 5% salt is more effective to decline HCN level. The total density of
lactic acid bacteria in the end of fermentation (days 10) were 5.7x102±4.16x102 CFU/ml
for addition of 2.5% salt level and 1.09x103±6.8x102 CFU/ml for addition of 5% salt
level. After analyzed, there are 29 isolate of lactic acid bacteria with 11 isolate are
heterofermentative and the other 18 are homofermentative. The lactic acid bacteria that
play a role in this research are suspected to be Pediococcus/Enterococcus and
Lactobacillus genus. The antimicrobial test was done toward pathogen bacteria
(Escherichia coli FNCC 0091 and Staphylococcus aureus FNCC 0047). Isolate Z30
have the highest inhibit capacity to Staphylococcus aureus with 8,20 mm and isolate
Y19 have the highest inhibit capacity to Eschericia coli with 3.75 mm. There are 29
lactic acid bacteria isolate of Apus bamboo shoots that could hold on the pH 7 and pH
3 also 0.3% bile salt content, but only 20 isolate had antimicrobial activity so only 20
isolates can be considered as probiotic.
v
KATA PENGANTAR
Puji syukur Penulis haturkan pada Tuhan Yang Maha Esa karena atas segala
berkat dan rahmat-Nya Penulis dapat menyelesaikan penelitian serta skripsi berjudul
“Potensi Probiotik Bakteri Asam Laktat dan Perubahan Karakteristik Kimiawi Rebung
Bambu Apus (Gigantochloa apus) yang Difermentasi dalam Larutan Garam (2,5% dan
5%) pada Suhu 15oC” dengan baik dan lancar. Meskipun banyak sekali kesulitan yang
dihadapi, namun Tuhan Yesus selalu memberikan jalan penyelesaian yang tak hentihentinya, serta mengirimkan orang-orang lain disekitar yang selalu menyemangati
Penulis. Pada kesempatan ini, Penulis ingin menyampaikan terimakasih kepada :
1. Tuhan Yesus yang selalu memberikan jalan, petunjuk, dan rahmat selama proses
penelitian hingga penulisan skripsi Penulis.
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 bersedia meluangkan semua waktu, pikiran, serta
memberikan arahan, saran, dukungan, dan juga semangat dalam proses bimbingan
kepada Penulis mulai awal penelitian hingga akhir penulisan laporan skripsi ini.
4. Mbak Agata, Mas Sholeh, Mas Pri, dan Mas Lylyx selaku Laboran Fakultas
Teknologi Pertanian Universitas Katolik Soegijapranata yang selalu membantu
penulis dalam melaksanakan penelitian di laboratorium.
5. Seluruh dosen Fakultas Teknologi Pertanian Universitas Katolik Soegijapranata
yang telah memberikan ilmu bagi Penulis.
6. Papa Ponang, Mama Rosa, Adek Odil, Yangti, dan Yangkung yang selalu
memberikan doa, saran, akomodasi, dukungan, dan semangat tanpa lelah, sehingga
penulis dapat menyelesaikan skripsi ini.
7. Lely, Ega, dan Anas, partner Penulis dalam melakukan penelitian yang selalu peduli
serta memberikan semangat, dukungan, dan bantuan selama penelitian hingga akhir
penulisan skripsi ini.
8. Sahabat–sahabat Penulis, Melinda, Hanmel, Yulia, Liana, Anna, Okta, Fina, Sandra,
Vero, XIX, dan semua sahabat yang selalu mendukung dan memberikan suatu
semangat tersendiri bagi Penulis.
vi
9. Semua pihak yang telah membantu Penulis dalam menyelesaikan penelitian serta
penulisan skripsi ini yang tidak dapat disebutkan satu per satu.
Penulis berharap agar laporan ini dapat menambah wawasan bagi orang–orang
yang membacanya dan juga dapat menjadi salah satu sumber referensi, inspirasi, atau
informasi bagi orang yang akan melakukan penelitian. Penulis meminta maaf apabila
masih banyak kekurangan dalam penyusunan maupun penulisan laporan skripsi ini.
Penulis berharap agar pembaca dapat memakluminya serta dapat memberikan kritik
saran yang membangun. Akhir kata, Penulis mengucapkan terimakasih atas segala
perhatiannya.
Semarang, 15 November 2016
Penulis
vii
DAFTAR ISI
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI ........................................................................... i
LEMBAR PENGESAHAN .............................................................................................. ii
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........................................................................................... 3
1.2.1. Rebung ............................................................................................. 3
1.2.2. Bakteri Asam Laktat ........................................................................ 4
1.2.3. Bakteri Asam Laktat Sebagai Probiotik........................................... 6
1.2.4. Bakteri Patogen ................................................................................ 7
1.3. Tujuan Penelitian .......................................................................................... 7
2.
MATERI DAN METODE ..................................................................................... 8
2.1. Waktu dan Tempat Penelitian ....................................................................... 8
2.2. Materi ............................................................................................................ 8
2.2.1. Alat ................................................................................................... 8
2.2.2. Bahan ............................................................................................... 8
2.3. Metode .......................................................................................................... 9
2.3.1. Fermentasi Rebung ........................................................................ 10
2.3.2. Uji Kimiawi ................................................................................... 10
a. Uji Total Asam ....................................................................... 10
b. Uji pH ..................................................................................... 11
c. Uji Asam Sianida (HCN)........................................................ 11
2.3.3. Isolasi Bakteri Asam Laktat ........................................................... 11
2.3.4. Identifikasi Bakteri Asam Laktat ................................................... 12
a. Uji Berdasarkan Karakter Morfologikal ................................. 12
a.1. Pewarnaan Gram .......................................................... 12
a.2. Pewarnaan Spora .......................................................... 12
a.3. Uji Motilitas ................................................................. 13
b. Uji Biokimia ........................................................................... 13
b.1. Uji Aktivitas Katalase .................................................. 13
b.2. Produksi Gas ................................................................ 13
2.3.5. Kemampuan Pertumbuhan Bakteri pada Berbagai Suhu, pH,
dan NaCl ....................................................................................... 14
a. Uji Kadar NaCl ....................................................................... 14
b. Uji pH ..................................................................................... 14
c. Uji Suhu .................................................................................. 14
viii
2.3.6.
Uji Kemampuan Probiotik ............................................................. 14
a. Uji Ketahanan Terhadap Asam ............................................... 14
b. Uji Ketahanan Terhadap Garam Empedu ............................... 15
c. Pengujian Aktivitas Antimikroba ........................................... 15
3.
HASIL PENELITIAN.......................................................................................... 17
3.1. Fermentasi Rebung .................................................................................... 17
3.2. Pengujian Karakteristik Kimiawi .............................................................. 17
3.3. Isolasi Bakteri Asam Laktat ....................................................................... 20
3.4. Identifikasi Bakteri Asam Laktat ............................................................... 22
3.4.1. Uji Karakter Morfologikal ............................................................ 22
a. Pewarnaan Gram .................................................................. 22
b. Pewarnaan Spora .................................................................. 23
c. Uji Motilitas ......................................................................... 23
3.4.2. Uji Biokimia ................................................................................. 25
a. Uji Katalase .......................................................................... 25
b. Produksi Gas ........................................................................ 26
3.5. Identifikasi Genus Bakteri Asam Laktat pada Kemampuan
Pertumbuhan di Berbagai Kadar pH, Suhu, dan NaCl .............................. 28
3.6. Uji Kemampuan Probiotik ......................................................................... 30
3.6.1. Ketahanan Terhadap Asam ........................................................... 30
3.6.2. Ketahanan Terhadap Garam Empedu ........................................... 31
3.6.3. Uji Aktivitas Antimikroba ............................................................ 31
4.
PEMBAHASAN .................................................................................................. 34
4.1. Perubahan Karakteristik Kimiawi............................................................... 34
4.2. Isolasi BAL ................................................................................................. 35
4.3. Identifikasi BAL Berdasarkan Morfologi dan Biokimia ............................ 36
4.4. Genus Bakteri Asam Laktat Berdasarkan Kemampuan Pertumbuhan
pada Berbagai Suhu, pH, dan Kadar NaCl.................................................. 37
4.5. Kemampuan Probiotik Isolat Bakteri Asam Laktat .................................... 38
5.
KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................................ 41
5.1. Kesimpulan ................................................................................................. 41
5.2. Saran ........................................................................................................... 41
6.
DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................... 42
7.
LAMPIRAN ......................................................................................................... 48
ix
DAFTAR TABEL
Tabel 1. Hasil Pengujian Karakteristik Kimiawi Fermentasi Rebung Apus Kadar
Garam 2,5% dan 5% ........................................................................................ 18
Tabel 2. Kepadatan Sel Pada Setiap Perlakuan Garam ................................................ 21
Tabel 3. Hasil Pengujian Morfologikal ........................................................................ 24
Tabel 4. Hasil Pengujian Biokimia ............................................................................... 27
Tabel 5. Hasil Identifikasi Genus Bakteri Asam Laktat ............................................... 29
Tabel 6. Hasil Pengujian Kemampuan Probiotik dan Aktivitas Antimikroba pada
Isolat Bakteri Asam Laktat.............................................................................. 32
Tabel 7. Perbedaan Karakteristik Beberapa Jenis Bakteri Asam Laktat ...................... 48
Tabel 8. Hasil Absorbansi Uji Pertumbuhan BAL pada Suhu 10oC dan 45oC ............ 49
Tabel 9. Hasil Absorbansi Uji Pertumbuhan BAL pada pH 4,4 dan pH 9,6 ................ 50
Tabel 10. Hasil Absorbansi Uji Pertumbuhan BAL pada Kadar NaCl 6,5% dan 18% .. 51
x
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1. Rebung Bambu Apus (Lihat Lingkaran). Sumber : Dokumentasi pribadi .... 4
Gambar 2. Diagram Alir Penelitian ................................................................................ 9
Gambar 3. (a) Fermentasi Rebung Bambu Apus Hari ke-10 dalam Larutan Garam
2,5% pada suhu 15oC, (b) Fermentasi Rebung Bambu Apus Hari ke-10
dalam Larutan Garam 5% pada Suhu 15oC ............................................... 17
Gambar 4. Pengaruh Kadar Garam Terhadap Nilai pH Selama Fermentasi Rebung
Bambu Apus .............................................................................................. 18
Gambar 5. Pengaruh Kadar Garam Terhadap Nilai Total Asam Selama Fermentasi
Rebung Bambu Apus ................................................................................. 19
Gambar 6. Pengaruh Kadar Garam Terhadap Penurunan Kadar HCN Selama
Fermentasi Rebung Bambu Apus .............................................................. 20
Gambar 7. (a) Hasil Isolasi Sampel Y3 Pengenceran 10-2 yang Memiliki Zona
Bening (Lihat lingkaran), (b) Hasil Isolasi Sampel Z3 Pengenceran10-2
yang Memiliki Zona Bening (Lihat lingkaran).......................................... 21
Gambar 8. (a) Hasil Isolat yang Menunjukkan Gram Positif Berbentuk Batang, (b)
Hasil Isolat yang Menunjukkan Gram Positif Berbentuk Bulat ................ 22
Gambar 9. Hasil Isolat yang Menunjukkan Gram Negatif Berbentuk Batang ............ 22
Gambar 10. Hasil Isolat Bakteri Asam Laktat Tidak Berspora ..................................... 23
Gambar 11. Hasil Uji Motilitas Isolat Y3 Bersifat Non-Motil (Lihat Panah) pada
Media Semi-Solid ...................................................................................... 24
Gambar 12. (a) Hasil Uji Katalase pada Isolat Z30 yang Menunjukkan Aktivitas
Katalase Negatif, (b) Hasil Uji Katalase pada Isolat Z4 yang
Menunjukkan Aktivitas Katalase Positif ................................................... 26
Gambar 13. (a) Hasil Pengujian Produksi Gas pada Isolat Z30 yang Bersifat
Negatif, (b) Hasil Pengujian Produksi Gas pada Isolat yang Bersifat
Positif. ........................................................................................................ 27
Gambar 14. Hasil Isolat BAL yang Tumbuh pada MRSA pada pH 3 jam ke-0 (a1),
jam ke-1,5 (a2), dan jam ke-3 (a3), serta Hasil Isolat BAL yang
Tumbuh pada Media dengan pH 7 jam ke-0 (b1), jam ke-1,5 (b2), dan
jam ke-3 (b3) ............................................................................................. 30
Gambar 15. Hasil Isolat Bakteri Asam Laktat Y14 yang Tumbuh pada Media
dengan Garam Empedu 0,3% pada jam ke-0 (a1), Hasil Isolat Bakteri
Asam Laktat Y14 yang Tumbuh pada Media dengan Garam Empedu
0,3% pada jam ke-2 (a2), dan Hasil Isolat Bakteri Asam Laktat Y14
yang Tumbuh pada Media dengan Garam Empedu 0,3% jam ke-4 (a3) . 31
Gambar 16. Hasil Zona Hambat Isolat BAL Z33 terhadap Bakteri Staphylococcus
aureus (a1), dan Hasil Zona Hambat Isolat BAL Z35 terhadap Bakteri
Escherichia coli (a2).................................................................................. 32
xi
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1. Perbedaan Karakteristik Bakteri Asam Laktat ........................................... 48
Lampiran 2. Data Kemampuan Tumbuh BAL pada Suhu, NaCl, dan kondisi pH
yang Berbeda .............................................................................................. 49
Lampiran 3. Media yang Digunakan dalam Penelitian .................................................. 51
Lampiran 4. Larutan Standar McFarland 3 dan 5 pada Uji Antimikroba ...................... 52
Lampiran 5. Larutan Kimia yang Digunakan dalam Penelitian ..................................... 53
Lampiran 6. Hasil Pengujian Kimiawi dengan Analisa SPSS (One Way Anova) .......... 54
xii