PENGARUH PENAMBAHAN GARAM 5% DAN 7,5% TERHADAP POTENSI PROBIOTIK BAKTERI ASAM LAKTAT HASIL FERMENTASI ACAR KUBIS PUTIH (Brassica oleracea) ASAL GETASAN, KOPENG THE INFLUENCE OF THE ADDITION SALT 5% AND 7,5% ON PROBIOTIC POTENCY OF LACTIC ACID BACTERIA FROM PICKLED WHITE CABBAGE (Brassica oleracea) FERMENTATION FROM GETASAN, KOPENG SKRIPSI Diajukan untuk memenuhi sebagian dari syarat-syarat guna memperoleh gelar Sarjana Teknologi Pangan Oleh: AGATA MEILIAWATI 13.70.0039 PROGRAM STUDI TEKNOLOGI PANGAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN UNIVERSITAS KATOLIK SOEGIJAPRANATA SEMARANG 2017
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI Saya yang bertandatangan di bawah ini: Nama : Agata Meiliawati NIM : 13.70.0039 Fakultas : Teknologi Pertanian Program Studi : Teknologi Pangan menyatakan bahwa skripsi yang berjudul Pengaruh Penambahan Garam 5% dan 7,5% Terhadap Potensi Probiotik Bakteri Asam Laktat Hasil Fermentasi Acar Kubis Putih (Brassica oleracea) Asal Getasan, Kopeng ini tidak terdapat karya yang pernah diajukan di suatu Perguruan Tinggi untuk memperoleh suatu gelar kesarjanaan, serta menurut sepengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali secara tertulis diacu dalam naskah ini dan telah disebutkan dalam daftar pustaka. Apabila di kemudian hari ternyata terbukti bahwa saya tidak jujur, maka saya rela untuk dibatalkannya gelar dan ijazah yang telah saya peroleh dan kebijakan-kebijakan yang berlaku akan saya kembalikan kepada Universitas Katolik Soegijapranata, Semarang. Demikian pernyataan ini saya buat dan dapat dipergunakan sebagaimana mestinya. Semarang, 10 Juli 2017 Agata Meiliawati i
PENGARUH PENAMBAHAN GARAM 5% DAN 7,5% TERHADAP POTENSI PROBIOTIK BAKTERI ASAM LAKTAT HASIL FERMENTASI ACAR KUBIS PUTIH (Brassica oleracea) ASAL GETASAN, KOPENG THE INFLUENCE OF THE ADDITION SALT 5% AND 7,5% ON PROBIOTIC POTENCY OF LACTIC ACID BACTERIA FROM PICKLED WHITE CABBAGE (Brassica oleracea) FERMENTATION FROM GETASAN, KOPENG Oleh: AGATA MEILIAWATI NIM: 13.70.0039 Program Studi: Teknologi Pangan Skripsi ini telah disetujui dan dipertahankan dihadapan sidang penguji pada tanggal: 10 Juli 2017 Semarang, 26 Juli 2017 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. ii
RINGKASAN Kubis (Brassica oleracea) merupakan bahan pangan yang keberadaannya melimpah di Indonesia dan dapat berperan bagi kesehatan manusia. Namun, kubis memiliki umur simpan yang pendek. Proses fermentasi kubis menjadi acar menjadi salah satu upaya untuk mengatasi hal tersebut. Acar kubis merupakan hasil fermentasi oleh bakteri asam laktat yang tumbuh secara alami dan menghasilkan asam organik yang dapat menurunkan ph sehingga dapat menghambat pertumbuhan mikroorganisme pembusuk. Bakteri asam laktat dapat berpotensi sebagai probiotik yang dapat memberikan manfaat fungsional bagi pencernaan manusia dan dapat berpotensi sebagai komponen antimikroba. Perlakuan kondisi fermentasi yang berbeda dan kondisi suatu daerah tertentu selama fermentasi akan menghasilkan bakteri asam laktat dengan karakteristik yang beragam. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh kadar garam 5% dan 7,5% pada fermentasi acar kubis putih yang berasal dari daerah Getasan, Kopeng terhadap potensi probiotik bakteri asam laktat. Proses fermentasi dilakukan pada kondisi kadar garam 5% (kode M) dan kadar garam 7,5% (kode Y) pada suhu 30 C selama 4 hari. Identifikasi awal bakteri asam laktat dilakukan melalui uji pewarnaan Gram, uji pewarnaan spora, uji motilitas, uji katalase, dan uji produksi gas. Isolat yang terseleksi sebagai bakteri asam laktat selanjutnya diidentifikasi genusnya melalui pengujian kemampuan pertumbuhan bakteri asam laktat pada kadar NaCl 6,5% dan 18%, suhu 10 C dan 45 C, serta ph 4,4 dan 9,6. Pada pengujian kemampuan probiotik bakteri asam laktat dilakukan melalui tiga pengujian, yaitu uji ketahanan terhadap asam (ph 3 dan ph 7), uji ketahanan terhadap garam empedu (0,3%), dan uji aktivitas antimikroba terhadap bakteri patogen Staphylococcus aureus (FNCC 0047) dan Escherichia coli (FNCC 0091). Hasil fermentasi pada perlakuan kadar garam 5% diperoleh jumlah koloni 5,3 x 10 4 CFU/ml, sedangkan pada perlakuan kadar garam 7,5% diperoleh jumlah koloni 4 x 10 4 CFU/ml. Berdasarkan hasil identifikasi awal bakteri asam laktat, diperoleh 26 isolat pada perlakuan kadar garam 5% dan 26 isolat pada perlakuan kadar garam 7,5% yang merupakan bakteri asam laktat. Hasil penelitian menunjukkan bahwa isolat bakteri asam laktat yang tumbuh dari hasil fermentasi kubis asal Getasan Kopeng dengan kadar garam 5% dan 7,5% secara keseluruhan merupakan bakteri asam laktat dengan genus Lactobacillus karena mampu tumbuh dengan baik pada kondisi ph 4,4, NaCl 6,5%, dan suhu 45 C, serta beberapa isolat mampu tumbuh pada kondisi ph 9,6. Berdasarkan hasil pengujian probiotik menunjukkan bahwa secara keseluruhan bakteri asam laktat dengan genus Lactobacillus dari hasil fermentasi kubis asal Getasan Kopeng dengan kadar garam 5% dan 7,5% merupakan bakteri probiotik karena ketahanannya terhadap asam dan garam empedu, serta mampu memproduksi senyawa antimikroba. Hasil pengujian aktivitas antimikroba menunjukkan isolat bakteri asam laktat genus Lactobacillus lebih efektif menghambat bakteri patogen Staphylococcus aureus (FNCC 0047) dibandingkan Escherichia coli (FNCC 0091). Fermentasi acar kubis putih (Brassica oleracea) asal Getasan, Kopeng dengan kadar garam 5% menghasilkan isolat bakteri Lactobacillus yang secara keseluruhan memiliki aktivitas antimikroba lebih baik dalam penghambatannya terhadap Staphylococcus aureus (FNCC 0047) dan Escherichia coli (FNCC 0091) dibandingkan dengan isolat bakteri Lactobacillus hasil fermentasi dengan kadar garam 7,5%. iii
SUMMARY Cabbage (Brassica oleracea) is a vegetable that abundant presence in Indonesia and that can contribute to human health. However, fresh cabbage has only a short shelf life. The fermentation process into pickled cabbage to be one effort to overcome it. Pickled cabbage is the result of fermentation by lactic acid bacteria that grows naturally and produced organic acid that will decrease the ph so it can inhibit the growth of decomposing microorganisms. Lactic acid bacteria can potentially be probiotics that can provide functional benefits to the human digestive tract and can potentially be an antimicrobial component. Treatment of different fermentation conditions and conditions of a particular region during fermentation will produced lactic acid bacteria with various characteristics. The aim of this research was to determine the effect of 5% and 7.5% salt in the fermented white cabbage pickle from Getasan, Kopeng against potential probiotic lactic acid bacteria. The fermentation process was carried out under 5% salt (M) and 7.5% salt (Y) at 30 C for 4 days. The initial identification of lactic acid bacteria was done by Gram staining test, spore staining test, motility test, catalase test, and gas production test. The selected isolates as lactic acid bacteria were further identified by genus testing the ability of lactic acid bacteria growth at 6.5% and 18% NaCl, 10 C and 45 C, and ph 4.4 and 9.6. In testing the probiotic ability of lactic acid bacteria was done through three tests, namely resistance to acid test (ph 3 and ph 7), bile salt resistance test (0.3%), and antimicrobial activity test against Staphylococcus aureus (FNCC 0047) and Escherichia coli (FNCC 0091). The result of fermentation on the treatment of 5% salt content obtained the number of colonies 5.3 x 104 CFU / ml, while the treatment of 7.5% salt obtained the number of colonies 4 x 104 CFU / ml. Based on initial identification result of lactic acid bacteria, 26 isolates were obtained on the treatment of 5% salt and 26 isolates in the treatment of 7.5% salt which is lactic acid bacteria. The results showed that isolates of lactic acid bacteria growth from cabbage fermentation from Getasan, Kopeng with 5% and 7.5% salt content overall were identified as Lactobacillus because those could grow well in ph 4.4, NaCl 6.5%, and 45 C, and some isolates were able to grow at ph 9.6. Based on the results of probiotic testing showed that overall lactic acid bacteria with the genus Lactobacillus from cabbage fermentation from Getasan, Kopeng with 5% and 7.5% salt content is probiotic bacteria because of its resistance to acid and bile salts, and able to produce antimicrobial compounds. The results of testing of antimicrobial activity showed Lactobacillus more effectively inhibited Staphylococcus aureus (FNCC 0047) pathogenic bacteria than Escherichia coli (FNCC 0091).White pickled cabbage fermentation (Brassica oleracea) from Getasan, Kopeng with 5% salt produced Lactobacillus which overall have better antimicrobial activity in their inhibition against Staphylococcus aureus (FNCC 0047) and Escherichia coli (FNCC 0091) compared with Lactobacillus fermented with 7.5% salt content. iv
KATA PENGANTAR Puji syukur dan terima kasih Penulis panjatkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa yang senantiasa mencurahkan berkat, rahmat dan karunia-nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan skripsi yang berjudul Pengaruh Penambahan Garam 5% dan 7,5% Terhadap Potensi Probiotik Bakteri Asam Laktat Hasil Fermentasi Acar Kubis Putih (Brassica oleracea) Asal Getasan, Kopeng. Penulisan laporan skripsi ini bertujuan untuk memenuhi persyaratan guna untuk memperoleh gelar Sarjana Teknologi Pertanian di Universitas Katolik Soegijapranata Semarang. Penulis menyadari bahwa skripsi ini dapat terselesaikan dengan baik berkat usaha, pengarahan, bimbingan, serta dukungan dan dorongan dari berbagai pihak yang sangat membantu dalam kelancaran proses penulisan laporan skripsi ini. Oleh karena itu, pada kesempatan ini Penulis ingin mengucapkan banyak terima kasih kepada: 1. Tuhan Yesus yang selalu memberkati dan membimbing Penulis selama penelitian hingga penyelesaian laporan skripsi. 2. Ibu Dr. V. Kristina Ananingsih, ST., MSc. selaku Dekan di Fakultas Teknologi Pertanian Universitas Soegijapranata Semarang. 3. Ibu Dr. Ir. Lindayani, MP. selaku Dosen Pembimbing I skripsi dan Ibu Dra. Laksmi Hartayanie, MP. selaku Dosen Pembimbing II skripsi yang telah bersedia membantu dan meluangkan waktunya untuk membimbing, memberi pengarahan serta masukan dalam penyusunan dan penulisan laporan skripsi ini. 4. Segenap dosen dan karyawan Unika Soegijapranata yang telah membimbing dan memberikan banyak pengetahuan yang bermanfaat bagi Penulis. 5. Seluruh laboran (Mbak Agata, Mas Soleh, Mas Pri, dan Mas Lylyk) Fakultas Teknologi Pertanian, Unika Soegijapranata yang telah dengan sabar memberi pengarahan dan membantu Penulis dalam pelaksanaan penelitian di Laboratorium. 6. Orang tua, kakak, dan pacar yang sangat membantu dalam doa, dukungan, dorongan, perhatian, dan segala keperluan yang berharga selama pelaksanaan skripsi hingga penyelesaian laporan skripsi ini. 7. Tim BAL Milka, Agatha, Hans, dan Agathon sebagai teman seperjuangan Penulis yang telah membantu dan memberikan semangat kepada Penulis selama proses v
pelaksanaan penelitian dan penyelesaian laporan skripsi. 8. Kakak-kakak tim BAL angkatan 2012 dan teman-teman angkatan 2013 Program Studi Teknologi Pangan Fakultas Teknologi Pertanian Unika Soegijapranata yang telah memberikan semangat dan dukungan dalam pelaksanaan penelitian hingga penyusunan laporan skripsi. Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan dan penulisan laporan skripsi ini belum sempurna dan masih banyak kekurangan karena keterbatasan Penulis. Oleh karena itu, Penulis dengan senang hati menerima kritik dan saran dari para pembaca untuk kesempurnaan laporan ini. Akhir kata, Penulis berharap agar laporan ini dapat diterima dan bermanfaat bagi semua pihak yang membutuhkan guna menambah wawasan serta ilmu pengetahuan khususnya bagi mahasiswa Fakultas Teknologi Pertanian Universitas Katolik Soegijapranata Semarang. Terima kasih, Tuhan Yesus memberkati. Semarang, 10 Juli 2017 Penulis, Agata Meiliawati vi
DAFTAR ISI Halaman HALAMAN PERNYATAAN... i HALAMAN PENGESAHAN... ii RINGKASAN... iii SUMMARY... iv KATA PENGANTAR... v DAFTAR ISI... vii DAFTAR TABEL... ix DAFTAR GAMBAR... x DAFTAR LAMPIRAN... xi 1. PENDAHULUAN... 1 1.1. Latar Belakang... 1 1.2. Tinjauan Pustaka... 3 1.2.1. Kubis Putih (Brassica oleracea)... 3 1.2.2. Bakteri Asam Laktat... 5 1.2.3. Probiotik... 7 1.3. Tujuan Penelitian... 8 2. MATERI METODE... 9 2.1. Lokasi dan Waktu Penelitian... 9 2.2. Materi... 9 2.2.1. Alat... 9 2.2.2. Bahan... 9 2.3. Metode... 10 2.3.1. Fermentasi Acar Kubis... 10 2.3.2. Isolasi Bakteri Asam Laktat (BAL)... 10 2.3.3. Identifikasi BAL Berdasarkan Uji Karakter Morfologikal... 11 2.3.4. Identifikasi BAL Berdasarkan Uji Biokimia... 12 2.3.5. Identifikasi BAL Berdasarkan Kemampuan Pertumbuhannya... 13 2.3.6. Pengujian Potensi Probiotik Bakteri Asam Laktat... 14 3. HASIL PENELITIAN... 16 3.1. Acar Kubis Putih (Brassica oleracea)... 16 3.2. Hasil Isolasi Bakteri Asam Laktat... 16 3.3. Perhitungan Total Bakteri Asam Laktat (Total Plate Count)... 17 3.4. Identifikasi Bakteri Asam Laktat... 18 3.4.1. Hasil Uji Pewarnaan Gram... 22 3.4.2. Hasil Uji Pewarnaan Spora... 23 3.4.3. Hasil Uji Motilitas... 23 3.4.4. Hasil Uji Aktivitas Katalase... 24 3.4.5. Hasil Uji Produksi Gas... 24 3.5. Hasil Identifikasi Genus BAL Berdasarkan Kemampuan Pertumbuhan... 25 3.6. Potensi Probiotik Bakteri Asam Laktat... 28 3.6.1. Hasil Pengujian Ketahanan Terhadap Asam... 28 vii
3.6.2. Hasil Pengujian Ketahanan Terhadap Garam Empedu... 29 3.6.3. Hasil Pengujian Aktivitas Antimikroba... 30 4. PEMBAHASAN... 33 4.1. Fermentasi Acar Kubis Putih (Brassica oleracea)... 33 4.2. Isolasi Bakteri Asam Laktat... 35 4.3. Identifikasi Bakteri Asam Laktat... 36 4.4. Potensi Probiotik Bakteri Asam Laktat... 40 5. KESIMPULAN DAN SARAN... 46 5.1. Kesimpulan... 46 5.2. Saran... 46 6. DAFTAR PUSTAKA... 47 7. LAMPIRAN... 52 viii
DAFTAR TABEL Tabel 1. Tabel 2. Tabel 3. Tabel 4. Tabel 5. Tabel 6. Halaman Hasil Identifikasi Bakteri Asam Laktat dari Acar Kubis Putih dalam Kadar Garam 5%... 18 Hasil Identifikasi Bakteri Asam Laktat dari Acar Kubis Putih dalam Kadar Garam 7,5%... 20 Hasil Identifikasi Genus Bakteri Asam Laktat Berdasarkan Kemampuan Pertumbuhan di Berbagai kadar NaCl, suhu dan ph pada Acar Kubis dengan Kadar Garam 5%... 26 Hasil Identifikasi Genus Bakteri Asam Laktat Berdasarkan Kemampuan Pertumbuhan di Berbagai kadar NaCl, suhu dan ph pada Acar Kubis dengan Kadar Garam 7,5%... 27 Hasil Pengujian Aktivitas Antimikroba Bakteri Asam Laktat terhadap Bakteri Patogen Staphylococcus aureus FNCC 0047 dan Escherichia coli FNCC 0091 pada Acar Kubis dengan Kadar Garam 5%... 31 Hasil Pengujian Aktivitas Antimikroba Bakteri Asam Laktat terhadap Bakteri Patogen Staphylococcus aureus FNCC 0047 dan Escherichia coli FNCC 0091 pada Acar Kubis dengan Kadar Garam 7,5%... 32 Tabel 7. Hasil Uji ph Fermentasi Acar Kubis pada Kadar Garam 5% dan 7,5% Asal Getasan, Kopeng... 54 Tabel 8. Perbedaan Karakteristik Bakteri Asam Laktat... 55 Tabel 9. Hasil Nilai Absorbansi Pertumbuhan Bakteri Asam Laktat Hasil Fermentasi Acar Kubis Putih dalam Kadar Garam 5% pada Berbagai Suhu, NaCl, dan ph... 56 Tabel 10. Hasil Nilai Absorbansi Pertumbuhan Bakteri Asam Laktat Hasil Fermentasi Acar Kubis Putih dalam Kadar Garam 7,5% pada Berbagai Suhu, NaCl, dan ph... 60 ix
DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 1. Kubis Putih Asal Daerah Kopeng... 3 Gambar 2. Kubis Putih (Brassica oleracea) sebagai Bahan Utama Pembuatan Acar (a); Irisan Kubis Putih (b); Acar Kubis Putih Setelah Selesai Fermentasi Selama 4 Hari (c)... 16 Gambar 3. Isolat Bakteri Asam Laktat Hasil Fermentasi pada Kadar Garam 5% yang Ditandai dengan Munculnya Zona Bening di Sekitar Koloni Bakteri... 17 Gambar 4. Gambar 5. Gambar 6. Gambar 7. Gambar 8. Gambar 9. Hasil Pewarnaan Gram Isolat Y3b20 yang Berwarna Ungu (a); Hasil Pewarnaan Gram Isolat M1a8 yang Berwarna Merah (b) pada Perbesaran Mikroskop 10x100... 22 Hasil Uji Pewarnaan Spora Isolat M3b14 yang Berwarna Merah (a); Hasil Uji Pewarnaan Spora Isolat M3b6 yang Berwarna Hijau (lihat tanda panah) (b) pada Perbesaran Mikroskop 10x100... 23 Hasil Uji Motilitas Isolat Y3b11 yang Non Motil (a); Hasil Uji Motilitas Isolat Y3b14 yang Motil (b) (lihat tanda panah)... 24 Hasil Uji Katalase Isolat Y3b8, Y2a2, dan M3b8 yang Menunjukkan Katalase Negatif... 24 Hasil Uji Produksi Gas Isolat Bakteri Y3b4 yang Bersifat Heterofermentatif (a) dan Isolat Bakteri Y3b17 yang Bersifat Homofermentatif (b)... 25 Ketahanan Isolat M1a3 Terhadap ph 3 pada Jam ke 0 (a-i), Jam ke 1,5 (a-ii), dan Jam ke 3 (a-iii), serta Ketahanan Isolat M1a3 Terhadap ph 7 pada Jam ke 0 (b-i), Jam ke 1,5 (b-ii), dan Jam ke 3 (b-iii)... 29 Gambar 10. Ketahanan Isolat M1a4 Terhadap Garam Empedu pada Jam ke 0 (a), Jam ke 2 (b), dan Jam ke 4 (c)... 30 Gambar 11. Zona bening yang terbentuk dari isolat Y3b20 terhadap bakteri patogen S. aureus FNCC 0047 (a); dan E. coli FNCC 0091 (b)... 30 x
DAFTAR LAMPIRAN Halaman Lampiran 1. Pembuatan Media untuk Pengujian Bakteri Asam Laktat... 52 Lampiran 2. Pembuatan Larutan Standar McFarland Nomor 2, 3, dan 5... 53 Lampiran 3. Hasil Uji ph Fermentasi Acar Kubis pada Kadar Garam 5% dan 7,5% Asal Getasan, Kopeng... 54 Lampiran 4. Perbedaan Karakteristik Bakteri Asam Laktat... 55 Lampiran 5. Hasil Pengukuran Nilai Absorbansi Pertumbuhan Bakteri Asam Laktat pada Berbagai Suhu, NaCl, dan ph... 56 xi