pengaruh kadar garam terhadap karakteristik

PENGARUH KADAR GARAM TERHADAP KARAKTERISTIK
KIMIAWI DAN KERAGAMAN PROBIOTIK BAKTERI ASAM
LAKTAT YANG DIFERMENTASIKAN DARI REBUNG APUS
(Gigantochloa apus) DALAM AIR KELAPA PADA SUHU 30 OC
THE EFFECT OF SALINITY ON CHEMICAL CHARACTERISTICS
AND PROBIOTIC LACTIC ACID BACTERIA DIVERSITY
FERMENTED FROM APUS (Gigantochloa apus) BAMBOO SHOOTS
IN COCONUT WATER AS MEDIUM AT 30OC
SKRIPSI
Diajukan untuk memenuhi sebagian dari syarat-syarat guna
memperoleh gelar Sarjana Teknologi Pangan
Oleh:
ANASTASIA LAMTARA
12.70.0108
PROGRAM STUDI TEKNOLOGI PANGAN
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
UNIVERSITAS KATOLIK SOEGIJAPRANATA
SEMARANG
2016
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI
Dengan ini saya yang bertandatangan di bawah ini:
Nama
: Anastasia Lamtara
NIM
: 12.70.0108
Fakultas
: Teknologi Pertanian
Program Studi
: Teknologi Pangan
Menyatakan bahwa dalam skripsi yang berjudul “Pengaruh Kadar Garam terhadap
Karakteristik Kimiawi dan Keragaman Bakteri Asam Laktat Probiotik yang
Difermentasikan dari Rebung Apus (Gigantochloa apus) dalam Air Kelapa pada Suhu
30oC” ini tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan
di suatu Perguruan Tinggi, dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat karya
yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu
dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.
Apabila dikemudian hari terbukti bahwa skripsi ini sebagian atau seluruhnya merupakan
hasil dari plagiasi, maka saya rela untuk dibatalkan dengan segala akibat hukumnya sesuai
peraturan yang berlaku pada Universitas Katolik Soegijapranata dan/atau peraturan
perundang-undangan yang berlaku.
Semarang, 16 November 2016
Anastasia Lamtara
i
RINGKASAN
Di Indonesia keberadaan tanaman bambu tersebar secara meluas, salah satunya di
Kabupaten Semarang dimana banyak ditemukan jenis bambu apus (Gigantochloa apus).
Hampir seluruh bagian pada bambu dapat dimanfaatkan, salah satu bagiannya adalah
rebung. Rebung adalah tunas muda dari tanaman bambu yang tumbuh pada dasar rumpun.
Rebung dapat dimanfaatkan sebagai bahan pangan karena memiliki rasa yang enak, di
Semarang sendiri rebung digunakan untuk isian dari lumpia. Salah satu kekurangan dari
rebung apus adalah memiliki kandungan asam sianida (HCN) yang tinggi sehingga jarang
dimafaatkan untuk makanan. Maka dari itu, untuk memanfaatkannya dilakukan penelitian
mengenai pengolahan bambu apus. Dimana salah satu metode yang dapat menurunkan
kandungan HCN adalah dengan fermentasi. Proses fermentasi pada bahan pangan
khususnya pada sayuran dapat berjalan secara spontan, karena adanya kandungan gula.
Selama proses fermentasi akan tumbuh bakteri asam laktat (BAL). Dimana bakteri ini
dapat memberikan efek pengawetan makanan dan mempunyai sifat probiotik yaitu
berperan untuk memelihara kesehatan sistem pencernaan manusia. Maka dari itu
dilakukan penelitian ini yang bertujuan untuk mengetahui potensi probiotik isolat bakteri
asam laktat yang diisolasi dari fermentasi acar rebung apus dan melihat perubahan secara
kimiawi yang terjadi selama proses fermentasi. Fermentasi rebung dilakukan dengan
menggunakan air kelapa dan menambahkan garam dengan kadar 2,5% dan 5%, pada suhu
30oC selama 10 hari. Penambahan air kelapa bertujuan untuk memberikan tambahan
nutrisi awal yang dapat dimanfaatkan oleh bakteri asam laktat untuk tumbuh. Metode
yang dilakukan meliputi isolasi, identifikasi, uji aktivitas probiotik, dan uji kimiawi (pH,
total asam, dan konsentrasi HCN). Hasil uji kimiawi menunjukkan bahwa setelah 14 hari
fermentasi, nilai pH menurun baik pada kadar garam 2,5% dan 5% yaitu dari 5,41 menjadi
3,31 dan 5,25 menjadi 3,32. Sedangkan untuk total asam meningkat baik pada kadar
garam 2,5% dan 5% yaitu 0,23% sampai 1,31% dan 0,24% sampai 1,20%. Proses
fermentasi juga berpengaruh secara signifikan dalam menurunkan konsentrasi HCN dari
96,24 ppm hingga 13,75 ppm pada kadar garam 2,5% dan pada kadar garam 5%
konsenstrasi HCN menurun dari 121,45 ppm hingga 12,61 ppm. Penambahan garam 5%
lebih berpengaruh efektif dalam menurunkan HCN. Bakteri asam laktat yang tumbuh
pada garam 2,5% lebih banyak jika dibandingkan dengan bakteri asam laktat yang
tumbuh pada garam 5%. Hal ini ditunjukkan dari total kepadatan sel BAL pada 2,5%
garam adalah 8,7x102 CFU/ml dan pada 5% garam adalah 7,4x102 CFU/ml. Dari proses
isolasi didapatkan 100 isolat yang akan diujikan. Isolat BAL diidentifikasi memiliki
genus Lactobacillus, dimana bakteri dapat tumbuh pada pH 4,4, suhu (10oC dan 45oC),
dan konsentrasi NaCl 6,5%. Didapatkan 22 isolat BAL, dimana isolat yang bersifat
homofermentatif dan heterofermentatif masing-masing sebanyak 11 isolat. Seluruh isolat
dapat tumbuh pada pH asam (pH 3 dan 7) dan garam empedu 0,3%, tetapi tidak semua
isolat memiliki daya hambat terhadap Eschericia coli dan Staphylococcus aureus. Hanya
6 isolat yang memenuhi kriteria sebagai bakteri probiotik. Dimana isolat H25
memberikan daya hambat terbesar baik dalam menghambat E.coli sebesar 4,83 mm dan
pada S.aureus sebesar 3,45 mm.
ii
SUMMARY
In Indonesia the existence of bamboo is widely spread and one of it is in District
Semarang, which bamboo apus (Gigantochloa apus) easily found. Almost part of bamboo
parts can be used, and one of it is the bamboo shoots. Bamboo shoots is the young bamboo
that grows in the base of clump. Bamboo shoots can be used as food because it tastes
delicious. In Semarang, bamboo shoots is used for lumpia filler. Apus bamboo shoots is
rarely used as food because it contains hydrogen cyanogenic (HCN), which is one
diadvantages of bamboo shoots. Therefore, a research of bamboo apus process is needed.
One of the methods that able to decline the HCN content is to ferment it. The fermentation
process in food especially in vegetable can be work spontaneously, because of the
existence of sugar content. During the fermentation process, lactic acid bacteria (LAB)
will grow. Lactic acid bacteria is able to give food preservatives effect and has probiotic
characteristic which is to maintain the health of human digestive system. The purpose of
this research is to find out the probiotic potential of lactic acid bacteria isolate that
isolated from the bamboo shoots’s pickles fermentation and to see the chemical change
that happens during the fermentation process. The bamboo shoots fermentation was done
using coconut water and with the addition of 2.5% and 5% of salt in the temperature of
30oC for 10 days. The reason coconut water addition is to give an initial nutrition addition
that can be used by the lactic acid bacteria to grow. The methods used were isolation,
identification, probiotic activity test, and chemical test (pH, total acid, and HCN
concentration). The chemical test result showed that after 14 days of fermentatiom, the
pH is declining both on 2.5% salinity and 5% salinity with range 5.41 to 3.31 and 5.25 to
3.32. On the other hand, the total acid is increasing both on 2.5% and 5% with range
from 0.23% to 1.31% and from 0.24% to 1.20%. The fermentation process gave effect
significantly in the decreasing of HCN concentration from 96.24 ppm to 13.75 ppm on
2.5% salinity and on 5% salinity it also decreasing from 121.45 ppm to 12.61 ppm.
Addition of 5% salt is more effective on decreasing of cyanide content. On 2.5% salinity,
lactic acid bacteria is growing better than on 5% salinity. It can be seen from total density
of LAB, which on 2.5% salinity was 8.7x102±2.8x102 CFU/ml and on 5% salinity was
7.4x102±3.8x102 CFU/ml. There were 100 isolate that will be examined. Lactic acid
bacteria isolate is identified to have lactobacillus genus, which makes bacteria can grow
in pH level of 4.4 with temperature of (10oC dan 45oC), and 6.5% NaCl concentration.
Therefore, 22 isolate match to the characteristic of LAB, which there were 11 isolate
each that both homofermentative and heterofermentative. Moreover, all of the isolate can
be grown in acid pH (pH 3 and 7) and bile salt 0.3%, but not all of the isolate have
inhibitory ability towards Eschericia coli and Staphylococcus aureus. Only 6 isolate can
be spesified as probiotic bacteria. Isolate H25 showed the best inhibitory ability both on
E.coli (4.83 mm) and S.aureus (3.45 mm).
iii
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis sampaikan kepada Tuhan Yesus atas kasih dan karunia yang diberikan
sehingga penulis mampu menyelesaikan penulisan skripsi yang berjudul “Pengaruh
Kadar Garam terhadap Karakteristik Kimiawi dan Keragaman Bakteri Asam Laktat
Probiotik yang Difermentasikan dari Rebung Apus (Gigantochloa apus) dalam Air
Kelapa pada Suhu 30oC”. Laporan ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat untuk
memperoleh gelar Sarjana Teknologi Pertanian di Universitas Katolik Soegijapranata
Semarang.
Skripsi ini dapat terselesaikan tidak terlepas dari bantuan beberapa pihak yang terus
memberikan dukungan semangat dan juga moril selama penulisan laporan ini. Oleh
karena itu, pada kesempatan ini penulis ingin menyatakan terima kasih yang sebesarbesarnya kepada:
1. Tuhan Yesus Kristus yang selalu mencurahkan berkat dan memampukan penulis
sehingga dapat menyelesaikan penulisan laporan skripsi ini dengan lancar.
2. Dr. V. Kristina Ananingsih, ST, MSc selaku Dekan Fakultas Teknologi Pertanian
Unika Soegijapranata.
3. Dra. Laksmi Hartayanie, MP., selaku dosen pembimbing I dan Dr. Ir. Lindayani, MP.,
selaku dosen pembimbing II yang selalu penuh sabar meluangkan waktu,
membimbing, memberikan saran dan semangat dari awal penelitian ini hingga akhir
terselesaikannya laporan skripsi ini.
4. Mbak Agata, Mas Soleh, Mas Pri, dan Mas Lilik selaku laboran yang telah membantu
dan memberikan arahan sehingga penelitian ini terselesaikan dengan baik.
5. Mama dan Michael Pujianto untuk semua cinta kasih, dukungan doa, motivasi,
dukungan moril maupun materiil yang diberikan hingga terselesaikan laporan ini.
6. Seluruh tim dosen Fakultas Teknologi Pertanian Unika Soegijapranata yang telah
memberikan ilmunya selama penulis melakukan studi.
7. Staff dan karyawan TU Fakultas Teknologi Pertanian Unika Soegijapranata yang
telah membantu hal-hal non teknis untuk mendukung terlaksananya penelitian ini.
8. Cicilia Tembang, Ega Diasita dan Lely Prima yang menjadi teman seperjuangan baik
dalam suka dan duka selama penelitian ini berlangsung hingga akhir.
iv
9. Hana Melinda, Liana, Melinda Gabriella dan Yulia Meutia yang sudah seperti saudara
penulis, yang selalu ada dan mendukung tanpa lelah.
10. Ivan Septian yang selalu memberikan motivasi, masukan, dan doa kepada penulis
sehingga skripsi ini dapat terselesaikan.
11. Livia Novenia dan Elim Yuyana yang membantu dan memberikan arahan kepada
penulis selama penelitian berlangsung.
12. Teman-teman angkatan 2012, kakak-kakak angkatan TP 2011 serta 2010, dan seluruh
kakak angkatan yang penulis kenal, yang memberi dukungan sehingga skripsi ini bisa
berjalan lancar.
13. Seluruh sahabat-sahabat penulis yang tidak dapat disebutkan satu persatu yang selalu
memberikan semangat dan penghiburan ketika penulis sedang kehilangan semangat.
Penulis juga meminta maaf, apabila selama penulisan terdapat kesalahan, kekurangan,
dan hal-hal yang kurang berkenan bagi pembaca. Penulis amat menyadari bahwa pada
laporan ini masih terdapat banyak kekurangan. Oleh karena itu, dengan segala kerendahan
hati, penulis menerima kritik dan saran apabila terjadi kesalahan dalam penulisan laporan
ini. Semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi penulis, serta pembaca. Tuhan memberkati.
Semarang, 16 November 2016
Penulis,
Anastasia Lamtara
v
DAFTAR ISI
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI ........................................................................... i
RINGKASAN ................................................................................................................... ii
SUMMARY....................................................................................................................... iii
KATA PENGANTAR ..................................................................................................... iv
DAFTAR ISI ................................................................................................................... vi
DAFTAR TABEL ......................................................................................................... viii
DAFTAR GAMBAR ....................................................................................................... ix
DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................................... x
1.
PENDAHULUAN .................................................................................................... 1
1.1. Latar Belakang ................................................................................................. 1
1.2. Tinjauan Pustaka .............................................................................................. 3
1.2.1. Bambu Apus (Gigantochloa apus)......................................................... 3
1.2.2. Air Kelapa .............................................................................................. 5
1.2.3. Bakteri Asam Laktat (BAL) ................................................................... 5
1.2.4. Fermentasi Acar Rebung ........................................................................ 7
1.2.5. Aktivitas Probiotik ................................................................................. 9
1.3. Tujuan Penelitian............................................................................................ 10
2.
MATERI METODE ............................................................................................... 11
2.1. Pelaksanaan Penelitian ................................................................................... 11
2.2. Materi ............................................................................................................. 11
2.2.1. Alat ....................................................................................................... 11
2.2.2. Bahan .................................................................................................... 11
2.3. Metode ............................................................................................................ 12
2.3.1. Fermentasi Rebung............................................................................... 13
2.3.2. Uji Kimiawi .......................................................................................... 13
a. Uji pH................................................................................................ 13
b. Uji Total Asam ................................................................................. 13
c. Uji Kandungan Asam Sianida ........................................................... 14
2.3.3. Isolasi Bakteri Asam Laktat ................................................................. 14
2.3.4. Identifikasi Bakteri Asam Laktat ......................................................... 15
a. Uji Karaktertik Morfologikal ............................................................ 15
a.1. Pewarnaan Gram ....................................................................... 15
a.2. Pewarnaan Spora ....................................................................... 15
a.3. Uji Motilitas .............................................................................. 16
b. Uji Karakteristik Biokimia ............................................................... 16
b.1. Uji Katalase ............................................................................... 16
b.2. Uji Produksi Gas ....................................................................... 16
2.3.5. Identifikasi Bakteri Asam Laktat Berdasarkan Kondisi
Pertumbuhannya ....................................................................................17
a. Uji Pertumbuhan Bakteri Asam Laktat pada Suhu 10oC dan 45oC .. 17
b. Uji Pertumbuhan Bakteri pada pH 4,4 dan 9,6 ................................. 17
c. Uji Pertumbuhan Bakteri pada Kadar NaCl 6,5% dan 18% ............. 17
vi
2.3.6. Pengujian Kemampuan Probiotik ........................................................ 18
a. Terhadap Asam ................................................................................. 18
b. Terhadap Garam Empedu ................................................................. 18
c. Aktivitas Antimikroba ...................................................................... 18
3.
HASIL PENELITIAN ............................................................................................ 20
3.1. Fermentasi Acar Rebung ................................................................................ 20
3.2. Perubahan Kimiawi ........................................................................................ 21
3.3. Isolasi Bakteri Asam Laktat ........................................................................... 23
3.4. Identifikasi Bakteri Asam Laktat ................................................................... 25
3.4.1. Uji Karakteristik Morfologikal ............................................................ 25
a. Uji Pewarnaan Gram ......................................................................... 26
b. Uji Pewarnaan Spora ........................................................................ 27
c. Uji Motilitas ...................................................................................... 28
3.4.2. Uji Karakteristik Biokimia ................................................................... 28
a. Uji Katalase ....................................................................................... 29
b. Uji Produksi Gas ............................................................................... 30
3.5. Identifikasi Genus Bakteri Asam Laktat Berdasarkan Kondisi
Pertumbuhannya............................................................................................. 31
3.6. Pengujian Kemampuan Probiotik................................................................... 32
a. Aktivitas Antimikroba ................................................................................ 33
b. Terhadap Asam .......................................................................................... 34
c. Terhadap Garam Empedu ........................................................................... 35
4.
PEMBAHASAN ..................................................................................................... 36
4.1. Pengaruh Lama Fermentasi terhadap Karakteristik Kimiawi ........................ 36
4.2. Isolasi Bakteri Asam Laktat ........................................................................... 38
4.3. Seleksi Bakteri Asam Laktat .......................................................................... 39
4.3.1. Karakterisitik Morfologi ...................................................................... 39
4.3.2. Karakteristik Biokimia ......................................................................... 40
4.4.Identifikasi Genus Bakteri Asam Laktat Berdasarkan Kondisi Pertumbuhan 41
4.5. Kemampuan Probiotik.................................................................................... 42
5.
KESIMPULAN DAN SARAN .............................................................................. 46
5.1. Kesimpulan..................................................................................................... 46
5.2. Saran ............................................................................................................... 46
6.
DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................. 47
7.
LAMPIRAN ........................................................................................................... 55
vii
DAFTAR TABEL
Tabel 1. Hasil Perubahan Karakteristik Kimiawi selama Proses Fermentasi dengan
Kadar Garam 2,5% dan 5% .............................................................................. 21
Tabel 2. Kepadatan Sel Setiap Perlakuan Garam ........................................................... 24
Tabel 3. Hasil Uji Seleksi Isolat Bakteri Asam Laktat Berdasarkan Karakteristik
Morfologi.......................................................................................................... 25
Tabel 4. Hasil Uji Seleksi Isolat Bakteri Asam Laktat Berdasarkan Karakteristik
Biokimia ........................................................................................................... 29
Tabel 5. Hasil Uji Identifikasi Genus Bakteri Asam Laktat Berdasarkan Kemampuan
Pertumbuhannya ............................................................................................... 32
Tabel 6. Hasil Uji Kemampuan Probiotik Isolat BAL ................................................... 33
Tabel 7. Karakteristik Berbagai Jenis Bakteri Asam Laktat .......................................... 55
Tabel 8. Hasil Absorbansi Kemampuan Tumbuh BAL pada Kadar Garam 6,5%
dan 18% .............................................................................................................58
Tabel 9. Hasil Absorbansi Kemampuan Tumbuh BAL pada Kadar pH 4,4 dan
pH 9,6 ................................................................................................................59
Tabel 10. Hasil Absorbansi Kemampuan Tumbuh BAL pada Suhu 10oC dan 45oC ..... 60
viii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1. Tanaman Rebung Apus (Gigantochloa apus) ................................................ 3
Gambar 2. Diagram Alir Penelitian pada Fermentasi Acar Rebung Apus ..................... 12
Gambar 3. Fermentasi acar rebung apus pada kadar garam 2,5% (a); Fermentasi acar
rebung apus pada kadar garam 5% (b). ........................................................20
Gambar 4. Pengaruh Lama Fermentasi dengan nilai pH ................................................ 22
Gambar 5. Pengaruh Lama Fermentasi dengan nilai Total Asam .................................. 22
Gambar 6. Pengaruh Lama Fermentasi dengan Konsentrasi HCN ................................ 23
Gambar 7. Zona bening yang dihasilkan oleh isolat H3 dari hasil fermentasi rebung
dengan kadar garam 2,5% (a); Zona bening yang dihasilkan oleh isolat
I1 dari hasil fermentasi rebung dengan kadar garam 5% (b). .......................24
Gambar 8. Hasil uji pewarnaan Gram pada Isolat H7 dengan perbesaran 10x100
menunjukkan Gram positif (a); Hasil uji pewarnaan Gram pada Isolat
H34 dengan perbesaran 10x100 menunjukkan Gram negatif (b). ................27
Gambar 9. Hasil uji pewarnaan spora pada Isolat H32 dengan perbesaran 10x100
menunjukkan hasil positif. ............................................................................27
Gambar 10. Hasil uji motilitas pada Isolat I49 menunjukkan hasil non-motil (a); Hasil
uji motilitas pada Isolat H39 menunjukkan hasil motil (b). .........................28
Gambar 11. Hasil uji katalase pada Isolat H1 menujukkan katalase negatif (a); Hasil
uji katalase pada Isolat I35 menunjukkan katalase positif (terbentuk
gelembung pada lingkaran) (b). ....................................................................30
Gambar 12. Hasil uji produksi gas pada Isolat H27 menujukkan hasil negatif (a);
Hasil uji produksi gas pada Isolat H12 menujukkan hasil positif (b). ..........31
Gambar 13. Zona bening yang dihasilkan oleh Isolat H25 pada Uji Aktivitas
Antimikroba dalam menghambat Eschericia coli (a); Zona bening yang
dihasilkan oleh Isolat H25 pada Uji Aktivitas Antimikroba dalam
menghambat Staphylococcus aureus (b). .....................................................34
Gambar 14. Hasil uji ketahanan asam pH 3 jam ke-0 pada Isolat I2 menujukkan hasil
positif (a1); Hasil uji ketahanan asam pH 3 jam ke-1,5 pada Isolat I2
menujukkan hasil positif (a2); Hasil uji ketahanan asam pH 3 jam ke-3
pada Isolat I2 menujukkan hasil positif (a3); Hasil uji ketahanan asam
pH 7 jam ke-0 pada Isolat H16 menujukkan hasil positif (b1); Hasil uji
ketahanan asam pH 7 jam ke-1,5 pada Isolat H16 menujukkan hasil
positif (b2); Hasil uji ketahanan asam pH 7 jam ke-3 pada Isolat H16
menujukkan hasil positif (b3). ......................................................................35
Gambar 15. Hasil uji ketahanan garam empedu jam ke-0 pada Isolat H31
menunjukkan kemampuan positif (a); Hasil uji ketahanan garam empedu
jam ke-1,5 pada Isolat H31 menunjukkan kemampuan positif (b); Hasil
uji ketahanan garam empedu jam ke-3 pada Isolat H31 menunjukkan
kemampuan positif (c). .................................................................................35
ix
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1. Karakteristik Berbagai Jenis Bakteri Asam Laktat .................................... 55
Lampiran 2. Media yang Digunakan Untuk Uji Pertumbuhan dan Aktivitas
Antibakteri ..................................................................................................55
Lampiran 3. Larutan Standar McFarland No.3 dan No.5 ............................................... 56
Lampiran 4. Larutan Kimia yang digunakan dalam Uji Kimia ...................................... 56
Lampiran 5. Hasil Kemampuan Tumbuh BAL pada Kadar Garam, pH, dan Kondisi
Suhu yang Berbeda .................................................................................... 58
Lampiran 6. Hasil Analisa Kimiawi terhadap pH, Total Asam, dan HCN .................... 61
x