SKRIPSI MEMPELAJARI POTENSI GARUT (Maranta arundiacea L.) DAN GANYONG (Canna edulis, Kerr) UNTUK MENDUKUNG PERTUMBUHAN BAKTERI ASAM LAKTAT Oleh KIKI KRISNAYUDHA F24102053 2007 FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR
MEMPELAJARI POTENSI GARUT (Maranta arundiacea L.) DAN GANYONG (Canna edulis, Kerr) UNTUK MENDUKUNG PERTUMBUHAN BAKTERI ASAM LAKTAT COVER DALAM SKRIPSI Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN Pada Departemen Ilmu dan Teknologi Pangan Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor Oleh KIKI KRISNAYUDHA F24102053 2007 FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2
INSTITUT PERTANIAN BOGOR FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN MEMPELAJARI POTENSI GARUT (Maranta arundiacea L.) DAN GANYONG (Canna edulis, Kerr) UNTUK MENDUKUNG PERTUMBUHAN BAKTERI ASAM LAKTAT LEMBAR PENGESAHAN SKRIPSI Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN Pada Departemen Ilmu dan Teknologi Pangan Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor Oleh KIKI KRISNAYUDHA F24102088 Dilahirkan pada tanggal 9 Maret 1984 di Depok Tanggal lulus: 5 Februari 2007 Menyetujui, Bogor, Februari 2007 Dr. Ir. Lilis Nuraida, M.Sc Dosen Pembimbing 1 Mengetahui, Didah Nur Faridah, STP, M.Si Dosen Pembimbing 2 Dr. Ir. Dahrul Syah, MSc Ketua Departemen ITP 3
Kiki Krisnayudha. F24102053. Mempelajari Potensi Garut (Maranta arundiacea l.) dan Ganyong (Canna edulis, kerr) Untuk Mendukung Pertumbuhan Bakteri Asam Laktat. Di bawah bimbingan Dr. Ir. Lilis Nuraida, M.Sc dan Didah Nur Faridah, STP M.Si RINGKASAN Prebiotik merupakan salah satu jenis pangan fungsional yang berguna bagi kesehatan. Pada umumnya prebiotik tidak dapat dicerna secara alami oleh usus manusia, namun memberikan efek yang menguntungkan pada flora intestinal melalui stimulasi pertumbuhan dan aktivitas satu atau lebih jenis bakteri yang menguntungkan bagi kesehatan. Salah satu kelompok bahan pangan yang berpotensi sebagai prebiotik adalah kelompok oligosakarida. Kelompok oligosakarida yang telah dikenal berpotensi sebagai prebiotik diantaranya adalah rafinosa, inulin, fruktooligosakarida (FOS), oligofruktosa, dan glukooligosakarida (GOS). Penelitian ini bertujuan (1) mengidentifikasi oligosakarida pada umbi garut (Maranta arundiacea L.) dan ganyong (Canna edulis Kerr.), (2) mengevaluasi potensi prebiotik dari senyawa oligosakarida yang terdapat pada umbi garut dan umbi ganyong, dan (3) mengkaji pengaruh pengolahan terhadap potensi prebiotik pada tepung garut dan tepung ganyong Tahapan penelitian yang dilakukan meliputi : (1) identifikasi oligosakarida, (2) pengujian ekstrak gula dari tepung umbi untuk mendukung pertumbuhan BAL, (3) pengujian kompetisi BAL terbaik melawan patogen pada ekstrak gula tepung umbi dan (4) pengaruh proses pengolahan tepung umbi terhadap potensi prebiotiknya. Tahap identifikasi oligosakarida dilakukan menggunakan kromatografi kertas. Hasil identifikasi menunjukkan bahwa pada ekstrak gula tepung umbi garut maupun ganyong terdapat kandungan rafinosa dan oligofruktosa, namun kandungannya sangatlah kecil. Selanjutnya ekstrak umbi garut dan umbi ganyong digunakan pada pengujian selanjutnya. Tahap pengujian ekstrak gula tepung umbi untuk mendukung pertumbuhan BAL menggunakan tujuh jenis BAL uji yaitu Lactobacillus casei strain rhamnosus, L. casei strain shirota, Lactobacillus G3, Lactobacillus G1, Lactobacillus F1, Bifidobacterium bifidum dan B. longum. Hasil pengujian pertumbuhan BAL pada ekstrak gula tepung umbi, menunjukkan ketujuh BAL dapat menggunakan ekstrak gula tepung umbi garut dan ganyong untuk mendukung pertumbuhannya. Dari BAL genus Lactobacillus pertumbuhan terbaik diamati pada Lactobacillus G3 dengan nilai absorbansi sebesar 0.410 pada pengujian dengan ekstrak gula tepung umbi garut dan nilai absorbansi sebesar 0.752 pada pengujian dengan ekstrak gula tepung umbi ganyong. Dari BAL genus Bifidobacterium pertumbuhan terbaik dicapai oleh B. bifidum dengan nilai absorbansi sebesar 0.341 pada pengujian dengan ekstrak gula tepung umbi garut dan nilai absorbansi sebesar 0.682 pada pengujian dengan ekstrak gula tepung umbi ganyong. Kedua BAL terbaik kemudian digunakan pada pengujian kompetisi BAL melawan patogen pada ekstrak gula tepung umbi. Tahap kompetisi BAL melawan patogen pada ekstrak gula tepung umbi, menujukkan bahwa BAL terbaik (Lactobacillus G3 dan B. bifidum) dapat i
menggunakan dengan baik ekstrak gula tepung umbi garut dan ganyong sebagai sumber gula untuk pertumbuhannya sehingga mampu mereduksi jumlah patogen. Pada pengujian kompetisi Lactobacillus G3 melawan patogen dengan waktu kompetisi 24 jam, jumlah Salmonella mengalami penurunan sebesar 0.8 log cfu/ml pada ekstrak gula tepung umbi garut dan 1.0 log cfu/ml pada ekstrak gula tepung umbi ganyong, E. coli sebesar 1.0 log cfu/ml pada ekstrak gula tepung umbi garut dan 2.6 log cfu/ml pada ekstrak gula tepung umbi ganyong, B. cereus sebesar 3.0 log cfu/ml pada ekstrak gula tepung umbi garut dan 2.5 log cfu/ml pada ekstrak gula tepung umbi ganyong. Pada pengujian kompetisi B. bifidum melawan patogen dengan waktu kompetisi 48 jam, jumlah Salmonella mengalami penurunan sebesar 2.6 log cfu/ml pada ekstrak gula tepung umbi garut dan 3.9 log cfu/ml pada ekstrak gula tepung umbi ganyong, E. coli sebesar 4.4 log cfu/ml pada ekstrak gula tepung umbi garut dan sebesar 4.2 log cfu/ml pada ekstrak gula tepung umbi ganyong. B. cereus sebesar 2.0 log cfu/ml pada ekstrak gula tepung umbi garut dan 3.8 log cfu/ml pada ekstrak gula tepung umbi ganyong. Proses pengolahan terhadap potensi prebiotik menunjukkan adanya pengaruh pengolahan terhadap karakter fisik dari tepung dan ekstrak yang dihasilkan. Perubahan umumnya terjadi pada warna dan aroma. Warna yang dihasilkan lebih coklat, perubahan warna tersebut terjadi baik pada tepung maupun ekstrak yang dihasilkan. Pengaruh pengolahan terhadap komposisi dari gula pada ekstrak gula tepung umbi menunjukkan terbebasnya senyawa oligosakarida dan gula sederhana akibat gelatinisasi matriks pati. Dan terbentuknya komponen yang tidak dapat digunakan oleh BAL untuk pertumbuhannya akibat reaksi pencoklatan. Hasil dari uji pertumbuhan BAL didalam ekstrak gula tepung umbi olahan menunjukkan nilai absorbansi pertumbuhan BAL uji yang tinggi pada ekstrak yang dikukusan dan dipanggang, namun rendah pada ekstrak gula tepung umbi yang disangray. Nilai absorbansi pertumbuhan BAL uj yang tinggi diduga akibat terbebasnya gula sederhana dari gelatinisasi matriks pati dan selama pengolahan berlangsung. Rendahnya nilai absorbansi pertumbuhan BAL disebabkan karena terjadinya reaksi pencoklatan akibat pengolahan pada suhu yang relatif tinggi sehingga menghasilkan komponen yang tidak dapat digunakan sebagai substrat untuk pertumbuhan BAL. Untuk mendukung pertumbuhannya diduga BAL menggunakan senyawa oligosakarida yang terbebaskan sehingga pertumbuhannya cenderung lambat. ii
RIWAYAT PENULIS Penulis dilahirkan di Depok pada tanggal 9 Maret 1984 dan merupakan putra kedua dari pasangan Dudun Rusmana dan Herawati Budhyarsi. Penulis menyelesaikan pendidikan dasarnya pada tahun 1996 di SD Budi Asih Manggarai, kemudian melanjutkan pendidikan menengah pertama di SLTP Negeri 115 Tebet hingga tahun 1999. Penulis menamatkan pendidikan menengah atas di SMU Negeri 8 Jakarta pada tahun 2002. Penulis melanjutkan pendidikan tinggi di Insitut Pertanian Bogor dengan mengambil jurusan Ilmu dan Teknologi Pangan, Fakultas Teknologi Pertanian melalui Ujian Saringan Masuk IPB (USMI) pada tahun 2002. Selama menjalani studi di IPB, penulis aktif di berbagai kegiatan dan organisasi kemahasiswaan dan lembaga pendidikan informal. Diantaranya menjadi pengurus Food Chat Club, anggota sie. acara Lepas Landas Sarjana Fakultas Teknologi Pertanian September 2003, Wakil ketua The 3 rd National Student s Paper Competition on Food Issues, anggota sie. pubdekdok Lomba Cepat Tepat Ilmu Pangan XII Tingkat Nasional Teknologi Pangan dan Gizi, administrator hardware dan networking Lab Komputer TPG, pengajar mata pelajaran biologi di BTA SMAN 8 Jakarta dan kegiatan-kegiatan lainnya. Selain itu, penulis menjadi asisten praktikum mata kuliah Penerapan Komputer pada tahun 2004, asisten Prinsip Teknik Pangan pada tahun 2005, asisten praktikum Jaminan Mutu Pangan pada tahun 2006 dan asisten praktikum Evaluasi Nilai Gizi Bahan Pangan pada tahun 2007, serta mengikuti kegiatan Distance Learning mata kuliah Food Safety yang diadakan oleh SEAFAST IPB dan A&M Texas University. Penulis melaksanakan tugas akhir penelitian di Departemen Ilmu dan Teknologi Pangan dengan judul penelitian, Mempelajari Potensi Umbi Garut (Maranta arundiacea L.) dan Umbi Ganyong (Canna edulis Kerr.). untuk Mendukung Pertumbuhan Bakteri Asam Laktat pada tahun 2007. iii
KATA PENGANTAR Alhamdulillah, penulis panjatkan puji dan syukur kepada Allah SWT atas segala rahmat dan karunia-nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini. Penulis menyadari bahwa terselesaikannya skripsi ini tidak lepas dari bantuan berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis menyampaikan terima kasih sedalam-dalamnya kepada: 1. Mama dan teteh tercinta atas segala kesabaran dan jerih payahnya yang telah mengantarkan penulis mencapai pendidikan perguruan tinggi 2. Dr. Ir. Lilis Nuraida, M.Sc selaku Pembimbing Akademik atas segala ilmu, bimbingan, dan nasihat yang telah diberikan. 3. Didah Nur Faridah, STP, M.Si selaku pembimbing dalam penelitian atas segala bimbingan dan motivasi yang telah diberikan. 4. Dr. Ir. Feri Kusnandar, M.Sc selaku penguji dan penanggung jawab proyek yang penulis jalani atas segala dukungan, bimbingan, motivasi dan nasihat yang telah diberikan 5. Pak Koko yang telah memberikan segala upaya, tenaga dan waktu untuk membantu penulis menyelesaikan tugas akhir 6. Farah Sitaresmi yang selalu menemani dan memberikan semangat yang tiada hentinya kepada penulis. 7. Nurul Kartika Sari yang selalu memberikan motivasi, semangat dan teman dalam senang maupun susah. 8. Teman-teman staf BTA 8, Mas Dadang, Sakti, Ian, Mba Dewi, Mba Upik dan Reni yang selalu memahami dan memberikan support. 9. Teman-teman seperjuangan dalam penelitian, Hana, mba Nani, bu Rini yang bersama-sama memberikan semangat dan motivasi 10. Teknisi laboran Laboratorium dept ITP dan SEAFAST, pak Yahya, pak Wahid, pak Sob, pak Mul, bu Rub, teh Ida, mas Edi, pak Gatot, pak Rojak, pak Taufik, mba Ari, dan mang Minta yang senantiasa membantu penulis 11. Teman-teman senasib sepenanggungan, anak mie (Tux, Mei, mami Pretty, Inggrid, Karen, Dhenok), Herold antioksidan, Eko emulsifier, Manto dendeng pisang, Culix permen, Abdi campilobacter, mba iv
Era, tim delivery (Ijal, Didin, Dadik, Boy), Aponk sepupu, teman satu sekolah (Ginea, Dora), tim capsa and troof (Ribka, Ina, Akew, Ajeng, Tintin, Prasna), teman-teman labkom (Konk, Hans, Ados, Putra, Kani, Imam, Faried, Teddy, Rial, bu Dias, mba Darsih, mas Dodi), tim Pati Resisten (Woro, Manginar, Nanda, Shinta), kelompok B5 (Maya, Yayah), Nene samchan, Hansib, Tissa tinggi bet, Deddy, teman-teman DOTA ers and CS ers (Hendy, Agus, Meiko, Widhi, Andhal), adik-adik kelas ex-siswa les PTP, tim binglas BTA 8. 12. Enya, Tiesto, Kahitna, dan Warkop yang tidak bosan-bosan menghibur penulis. 13. Semua pihak yang telah membantu penulis, yang tidak dapat disebutkan satu per satu. Tak ada gading yang tak retak, penulis menyadari bahwa masih ada kekurangan dalam diri penulis. Namun penulis berharap kekurangan tersebut tidak menghalangi niat baik penulis dan tulisan ini dapat berguna bagi penulis dan semua pihak yang memerlukan. Februari 2007 Penulis v
DAFTAR ISI Halaman KATA PENGANTAR... iv DAFTAR TABEL... ix DAFTAR GAMBAR...x DAFTAR LAMPIRAN... xii I. PENDAHULUAN...1 A. LATAR BELAKANG...1 B. TUJUAN PENELITIAN...2 C. MANFAAT...2 D. SASARAN...2 II. TINJAUAN PUSTAKA...3 A. GARUT (Maranta arundiacea L.)...3 1. Botani dan Budidaya Garut...3 2. Komposisi Kimia Umbi Garut dan Pengolahannya...4 B. GANYONG (Canna edulis, Kerr)...5 1. Botani dan Budidaya Ganyong...5 2. Komposisi Kimia Umbi Ganyong dan Pengolahannya...7 C. PREBIOTIK...8 D. BAKTERI ASAM LAKTAT...9 1. Lactobacillus casei...9 2. Lactobacillus F1...10 3. Lactobacillus G1...11 4. Lactobacillus G3...12 5. Bifidobacterium bifidum...12 6. Bifidobacterium longum...13 III. METODOLOGI PENELITIAN...14 A. BAHAN DAN ALAT...14 1. Bahan...14 2. Alat...15 vi
B. METODE PENELITIAN...15 1. Pembuatan Tepung...15 2. Ekstraksi oligosakarida (Muchtadi, 1989)...17 3. Penyegaran dan Pengawetan Kultur...18 4. Persiapan Media Fermentasi...18 5. Uji Pertumbuhan BAL pada Ekstrak Gula Tepung Umbi...19 6. Kompetisi BAL dan Uji Patogen...20 7. Pengaruh Pengolahan Tepung Garut dan Tepung Ganyong Terhadap Potensi Prebiotik...21 C. METODE ANALISIS...23 1. Analisis Kadar Oligosakarida Kualitatif (Mulimani, 2005)...23 2. Total Padatan Terlarut ( Total solid )...23 3. Analisis Pertumbuhan BAL pada Ekstrak Gula Tepung Garut dan Tepung Ganyong...24 4. Analisis Kompetisi BAL melawan Patogen pada Ekstrak Gula Tepung Garut dan Tepung Ganyong...24 IV. HASIL DAN PEMBAHASAN...27 A. TEPUNG UMBI GARUT (Maranta arundiacea L.) DAN UMBI GANYONG (Canna edulis Kerr.)...27 B. EKSTRAKSI OLIGOSAKARIDA...28 C. IDENTIFIKASI OLIGOSAKARIDA...30 D. PENGUJIAN EKSTRAK GULA TEPUNG UMBI UNTUK MENDUKUNG PERTUMBUHAN BAL...37 E. KOMPETISI BAL TERBAIK DENGAN PATOGEN PADA EKSTRAK GULA TEPUNG UMBI...44 F. PENGARUH PROSES PENGOLAHAN TEPUNG UMBI TERHADAP POTENSI PREBIOTIK...53 1. Pengaruh Proses Pengolahan terhadap Tepung dan Ekstrak Gula Tepung Umbi...54 2. Pengaruh Proses Pengolahan terhadap Komposisi Gula pada Ekstrak Gula Tepung Umbi...57 vii