SKRIPSI. Diajukan untuk memenuhi sebagian dari syarat-syarat guna memperoleh gelar Sarjana Teknologi Pangan

Transkripsi

1 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 15 o C 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 15 o C SKRIPSI Diajukan untuk memenuhi sebagian dari syarat-syarat guna memperoleh gelar Sarjana Teknologi Pangan Oleh: CICILIA TEMBANG KINANTI A.L PROGRAM STUDI TEKNOLOGI PANGAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN UNIVERSITAS KATOLIK SOEGIJAPRANATA SEMARANG 2016 i

2 PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI Saya yang bertanda tangan di bawah ini : Nama : Cicilia Tembang Kinanti A.L. NIM : 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 15 o C 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

3 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 15 o C 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 15 o C Oleh: CICILIA TEMBANG KINANTI A.L. NIM : 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

4 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 15 o C 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 5,7x10 2 ±4,16x10 2 CFU/ml, sedangkan penambahan kadar garam 5% menghasilkan BAL sebanyak 1,09x10 3 ±6,8x10 2 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

5 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 15 o C 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 ppm for 2.5% salt level, and from ppm to 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 5.7x10 2 ±4.16x10 2 CFU/ml for addition of 2.5% salt level and 1.09x10 3 ±6.8x10 2 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

6 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 15 o C 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

7 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

8 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 Latar Belakang Tinjauan Pustaka Rebung Bakteri Asam Laktat Bakteri Asam Laktat Sebagai Probiotik Bakteri Patogen Tujuan Penelitian MATERI DAN METODE Waktu dan Tempat Penelitian Materi Alat Bahan Metode Fermentasi Rebung Uji Kimiawi a. Uji Total Asam b. Uji ph c. Uji Asam Sianida (HCN) Isolasi Bakteri Asam Laktat Identifikasi Bakteri Asam Laktat a. Uji Berdasarkan Karakter Morfologikal a.1. Pewarnaan Gram a.2. Pewarnaan Spora a.3. Uji Motilitas b. Uji Biokimia b.1. Uji Aktivitas Katalase b.2. Produksi Gas Kemampuan Pertumbuhan Bakteri pada Berbagai Suhu, ph, dan NaCl a. Uji Kadar NaCl b. Uji ph c. Uji Suhu viii

9 Uji Kemampuan Probiotik a. Uji Ketahanan Terhadap Asam b. Uji Ketahanan Terhadap Garam Empedu c. Pengujian Aktivitas Antimikroba HASIL PENELITIAN Fermentasi Rebung Pengujian Karakteristik Kimiawi Isolasi Bakteri Asam Laktat Identifikasi Bakteri Asam Laktat Uji Karakter Morfologikal a. Pewarnaan Gram b. Pewarnaan Spora c. Uji Motilitas Uji Biokimia a. Uji Katalase b. Produksi Gas Identifikasi Genus Bakteri Asam Laktat pada Kemampuan Pertumbuhan di Berbagai Kadar ph, Suhu, dan NaCl Uji Kemampuan Probiotik Ketahanan Terhadap Asam Ketahanan Terhadap Garam Empedu Uji Aktivitas Antimikroba PEMBAHASAN Perubahan Karakteristik Kimiawi Isolasi BAL Identifikasi BAL Berdasarkan Morfologi dan Biokimia Genus Bakteri Asam Laktat Berdasarkan Kemampuan Pertumbuhan pada Berbagai Suhu, ph, dan Kadar NaCl Kemampuan Probiotik Isolat Bakteri Asam Laktat KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN ix

10 DAFTAR TABEL Tabel 1. Hasil Pengujian Karakteristik Kimiawi Fermentasi Rebung Apus Kadar Garam 2,5% dan 5% Tabel 2. Kepadatan Sel Pada Setiap Perlakuan Garam Tabel 3. Hasil Pengujian Morfologikal Tabel 4. Hasil Pengujian Biokimia Tabel 5. Hasil Identifikasi Genus Bakteri Asam Laktat Tabel 6. Hasil Pengujian Kemampuan Probiotik dan Aktivitas Antimikroba pada Isolat Bakteri Asam Laktat Tabel 7. Perbedaan Karakteristik Beberapa Jenis Bakteri Asam Laktat Tabel 8. Hasil Absorbansi Uji Pertumbuhan BAL pada Suhu 10 o C dan 45 o C Tabel 9. Hasil Absorbansi Uji Pertumbuhan BAL pada ph 4,4 dan ph 9, Tabel 10. Hasil Absorbansi Uji Pertumbuhan BAL pada Kadar NaCl 6,5% dan 18%.. 51 x

11 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 15 o C, (b) Fermentasi Rebung Bambu Apus Hari ke-10 dalam Larutan Garam 5% pada Suhu 15 o C Gambar 4. Pengaruh Kadar Garam Terhadap Nilai ph Selama Fermentasi Rebung Bambu Apus Gambar 5. Pengaruh Kadar Garam Terhadap Nilai Total Asam Selama Fermentasi Rebung Bambu Apus Gambar 6. Pengaruh Kadar Garam Terhadap Penurunan Kadar HCN Selama Fermentasi Rebung Bambu Apus 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) Gambar 8. (a) Hasil Isolat yang Menunjukkan Gram Positif Berbentuk Batang, (b) Hasil Isolat yang Menunjukkan Gram Positif Berbentuk Bulat Gambar 9. Hasil Isolat yang Menunjukkan Gram Negatif Berbentuk Batang Gambar 10. Hasil Isolat Bakteri Asam Laktat Tidak Berspora Gambar 11. Hasil Uji Motilitas Isolat Y3 Bersifat Non-Motil (Lihat Panah) pada Media Semi-Solid 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 Gambar 13. (a) Hasil Pengujian Produksi Gas pada Isolat Z30 yang Bersifat Negatif, (b) Hasil Pengujian Produksi Gas pada Isolat yang Bersifat Positif 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) 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) xi

12 DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1. Perbedaan Karakteristik Bakteri Asam Laktat Lampiran 2. Data Kemampuan Tumbuh BAL pada Suhu, NaCl, dan kondisi ph yang Berbeda Lampiran 3. Media yang Digunakan dalam Penelitian Lampiran 4. Larutan Standar McFarland 3 dan 5 pada Uji Antimikroba Lampiran 5. Larutan Kimia yang Digunakan dalam Penelitian Lampiran 6. Hasil Pengujian Kimiawi dengan Analisa SPSS (One Way Anova) xii