Isolasi bakteri asam laktat dan selulolitik serta aplikasinya untuk meningkatkan kualitas tepung jagung
1
ISOLASI BAKTERI ASAM LAKTAT DAN SELULOLITIK
SERTA APLIKASINYA UNTUK MENINGKATKAN
KUALITAS TEPUNG JAGUNG
ELLY ROSYIDAH
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2013
2
3
PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis berjudul Isolasi Bakteri Asam
Laktat dan Selulolitik serta Aplikasinya untuk Meningkatkan Kualitas Tepung
Jagung adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan
belum diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber
informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak
diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam
Daftar Pustaka di bagian akhir tesis ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada
Institut Pertanian Bogor
Bogor, Juli 2013
Elly Rosyidah
NIM G351110111
4
RINGKASAN
ELLY ROSYIDAH.
Isolasi Bakteri Asam Laktat dan Selulolitik serta
Aplikasinya untuk Meningkatkan Kualitas Tepung Jagung. Dibimbing oleh
ANJA MERYANDINI dan TITI CANDRA SUNARTI
Jagung merupakan salah satu tanaman pangan yang memiliki potensi untuk
dikembangkan sebagai salah satu produk bahan pangan berupa tepung. Proses
pengolahan jagung menjadi tepung memiliki kendala karena biji jagung memiliki
bagian endosperm yang keras (horny endosperm), sehingga tepung yang
dihasilkan memiliki ukuran partikel yang besar. Selain itu tepung yang beredar di
pasaran tidak memiliki umur simpan yang lama dan memicu pertumbuhan
mikotoksin. Untuk mengatasi permasalahan tersebut, maka pada proses
pengolahan jagung menjadi tepung, perlu adanya tahap perendaman. Perendaman
menyebabkan pertumbuhan mikrob secara spontan, diantaranya adalah bakteri
asam laktat dan selulolitik. Bakteri asam laktat dalam proses perendaman
menghasilkan senyawa antimikrob dan antifungi yang mampu mengendalikan
pertumbuhan bakteri pathogen, bakteri pembusuk, dan kapang. Selain itu bakteri
asam laktat bersama bakteri selulolitik mampu melunakkan bagian biji jagung
sehingga memudahkan pada saat penggilingan menjadi tepung. Berdasarkan
peran yang dimiliki oleh kedua mikrob tersebut, perlu adanya konsorsium mikrob
sebagai starter pada perendaman grits jagung. Penggunaan starter diharapkan
dapat memperpendek waktu perendaman, meningkatkan kualitas dan kuantitas
tepung dan meningkatkan keamanan pangan dari produk. Penelitian ini bertujuan
untuk mendapatkan isolat bakteri asam laktat dan bakteri selulolitik indigenous
dari proses perendaman jagung, serta mengaplikasikannya sebagai starter pada
fermentasi (perendaman) grits jagung untuk meningkatkan kualitas tepung jagung.
Penelitian ini terdiri atas tiga tahap yaitu analisis dinamika populasi mikrob dalam
fermentasi jagung secara spontan, isolasi dan seleksi bakteri asam laktat dan
selulolitik, dan penggunaan starter dalam fermentasi (perendaman) jagung.
Kajian dinamika populasi selama fermentasi spontan merupakan dasar
untuk formulasi suatu kultur starter yang tepat dengan menggunakan mikrob
indigenous sebagai starter. Pada tahap ini fermentasi dilakukan dengan
perendaman jagung pada 0, 12, 24, 36, dan 48 jam, selanjutnya dilakukan
perhitungan koloni mikrob yang tumbuh pada media selektif. Hasil perhitungan
koloni menunjukkan adanya peningkatan jumlah bakteri asam laktat sampai
perendaman 48 jam, dan populasi bakteri selulolitik, amilolitik, dan khamir
mencapai puncaknya pada 36 jam.
Pada penelitian ini, hanya bakteri asam laktat dan selulolitik diisolasi dan
digunakan sebagai starter. Bakteri amilolitik dan khamir tidak digunakan untuk
mencegah terjadinya kerusakan pati. Hasil isolasi fermentasi spontan pada
perendaman 48 jam diperoleh 7 isolat bakteri asam laktat, 10 isolat bakteri
selulolitik, dan pada perendaman 12 jam diperoleh 10 isolat bakteri selulolitik.
Bakteri asam laktat terpilih adalah isolat E2213BAL yang memiliki optical
density terbesar pada fase logaritmik sedangkan bakteri selulolitik terpilih adalah
isolat B2121SLT yang memiliki aktivitas enzim selulase dan aktivitas spesifik
selulase tertinggi.
5
Penggunaan starter pada fermentasi jagung dilakukan dengan cara
merendam grits jagung dalam akuades steril yang mengandung bakteri starter.
Kedua bakteri tersebut dimasukkan ke dalam air rendaman jagung sesuai dengan
perlakuan komposisi starter (tanpa starter (A), 106 CFU/ml BAL:106 CFU/ml BST
(B), 106 CFU/ml BAL:2X106 CFU/ml BST (C), 2X106 CFU/ml BAL:106 CFU/ml
BST (D)), selanjutnya grits jagung ditiriskan sesuai dengan perlakuan waktu
fermentasi (0, 12, 24, 36, dan 48 jam). Hasil perhitungan jumlah populasi mikrob
pada cairan fermentasi menunjukkan jumlah bakteri asam laktat, selulolitik,
amilolitik, dan khamir pada perlakuan starter (B, C, D) lebih tinggi dibandingkan
dengan perlakuan spontan (A).
Selama proses fermentasi terjadi penurunan pH dan peningkatan total asam
pada cairan fermentasi, penurunan pH terendah dan peningkatan total asam
tertinggi dihasilkan oleh perlakuan D dengan perendaman 36 jam. Komposisi
asam pada perlakuan D 36 jam terdiri atas beberapa asam organik, yang
didominansi oleh asam laktat. Asam laktat ini diharapkan terimbibisi ke dalam
tepung sehingga mampu menghambat mikrob patogen, dan memperbaiki aroma
dan rasa pada tepung yang dihasilkan.
Penggunaan starter pada proses fermentasi secara umum dapat
menghasilkan tepung dengan kadar serat yang rendah, rendemen tepung yang
tinggi, kadar protein tepung yang tinggi.
Peningkatan keasaman juga
menyebabkan sedikit kerusakan pada granula pati dan mampu menekan
pertumbuhan mikroorganisme setelah 1 bulan penyimpanan. Penggunaan starter
dengan komposisi 2X106 CFU/ml BAL:106 CFU/ml BST (D) mampu
mempersingkat waktu perendaman. Hal ini terlihat pada perendaman 12 jam dan
24 jam perlakuan D mampu menghasilkan kadar serat kasar tepung lolos 80 mesh
yang lebih kecil (0.53-0.56%) dari perlakuan spontan (0.60-0.74%). Perlakuan D
dengan perendaman 24-48 jam dapat menurunkan ukuran partikel
ISOLASI BAKTERI ASAM LAKTAT DAN SELULOLITIK
SERTA APLIKASINYA UNTUK MENINGKATKAN
KUALITAS TEPUNG JAGUNG
ELLY ROSYIDAH
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2013
2
3
PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis berjudul Isolasi Bakteri Asam
Laktat dan Selulolitik serta Aplikasinya untuk Meningkatkan Kualitas Tepung
Jagung adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan
belum diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber
informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak
diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam
Daftar Pustaka di bagian akhir tesis ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada
Institut Pertanian Bogor
Bogor, Juli 2013
Elly Rosyidah
NIM G351110111
4
RINGKASAN
ELLY ROSYIDAH.
Isolasi Bakteri Asam Laktat dan Selulolitik serta
Aplikasinya untuk Meningkatkan Kualitas Tepung Jagung. Dibimbing oleh
ANJA MERYANDINI dan TITI CANDRA SUNARTI
Jagung merupakan salah satu tanaman pangan yang memiliki potensi untuk
dikembangkan sebagai salah satu produk bahan pangan berupa tepung. Proses
pengolahan jagung menjadi tepung memiliki kendala karena biji jagung memiliki
bagian endosperm yang keras (horny endosperm), sehingga tepung yang
dihasilkan memiliki ukuran partikel yang besar. Selain itu tepung yang beredar di
pasaran tidak memiliki umur simpan yang lama dan memicu pertumbuhan
mikotoksin. Untuk mengatasi permasalahan tersebut, maka pada proses
pengolahan jagung menjadi tepung, perlu adanya tahap perendaman. Perendaman
menyebabkan pertumbuhan mikrob secara spontan, diantaranya adalah bakteri
asam laktat dan selulolitik. Bakteri asam laktat dalam proses perendaman
menghasilkan senyawa antimikrob dan antifungi yang mampu mengendalikan
pertumbuhan bakteri pathogen, bakteri pembusuk, dan kapang. Selain itu bakteri
asam laktat bersama bakteri selulolitik mampu melunakkan bagian biji jagung
sehingga memudahkan pada saat penggilingan menjadi tepung. Berdasarkan
peran yang dimiliki oleh kedua mikrob tersebut, perlu adanya konsorsium mikrob
sebagai starter pada perendaman grits jagung. Penggunaan starter diharapkan
dapat memperpendek waktu perendaman, meningkatkan kualitas dan kuantitas
tepung dan meningkatkan keamanan pangan dari produk. Penelitian ini bertujuan
untuk mendapatkan isolat bakteri asam laktat dan bakteri selulolitik indigenous
dari proses perendaman jagung, serta mengaplikasikannya sebagai starter pada
fermentasi (perendaman) grits jagung untuk meningkatkan kualitas tepung jagung.
Penelitian ini terdiri atas tiga tahap yaitu analisis dinamika populasi mikrob dalam
fermentasi jagung secara spontan, isolasi dan seleksi bakteri asam laktat dan
selulolitik, dan penggunaan starter dalam fermentasi (perendaman) jagung.
Kajian dinamika populasi selama fermentasi spontan merupakan dasar
untuk formulasi suatu kultur starter yang tepat dengan menggunakan mikrob
indigenous sebagai starter. Pada tahap ini fermentasi dilakukan dengan
perendaman jagung pada 0, 12, 24, 36, dan 48 jam, selanjutnya dilakukan
perhitungan koloni mikrob yang tumbuh pada media selektif. Hasil perhitungan
koloni menunjukkan adanya peningkatan jumlah bakteri asam laktat sampai
perendaman 48 jam, dan populasi bakteri selulolitik, amilolitik, dan khamir
mencapai puncaknya pada 36 jam.
Pada penelitian ini, hanya bakteri asam laktat dan selulolitik diisolasi dan
digunakan sebagai starter. Bakteri amilolitik dan khamir tidak digunakan untuk
mencegah terjadinya kerusakan pati. Hasil isolasi fermentasi spontan pada
perendaman 48 jam diperoleh 7 isolat bakteri asam laktat, 10 isolat bakteri
selulolitik, dan pada perendaman 12 jam diperoleh 10 isolat bakteri selulolitik.
Bakteri asam laktat terpilih adalah isolat E2213BAL yang memiliki optical
density terbesar pada fase logaritmik sedangkan bakteri selulolitik terpilih adalah
isolat B2121SLT yang memiliki aktivitas enzim selulase dan aktivitas spesifik
selulase tertinggi.
5
Penggunaan starter pada fermentasi jagung dilakukan dengan cara
merendam grits jagung dalam akuades steril yang mengandung bakteri starter.
Kedua bakteri tersebut dimasukkan ke dalam air rendaman jagung sesuai dengan
perlakuan komposisi starter (tanpa starter (A), 106 CFU/ml BAL:106 CFU/ml BST
(B), 106 CFU/ml BAL:2X106 CFU/ml BST (C), 2X106 CFU/ml BAL:106 CFU/ml
BST (D)), selanjutnya grits jagung ditiriskan sesuai dengan perlakuan waktu
fermentasi (0, 12, 24, 36, dan 48 jam). Hasil perhitungan jumlah populasi mikrob
pada cairan fermentasi menunjukkan jumlah bakteri asam laktat, selulolitik,
amilolitik, dan khamir pada perlakuan starter (B, C, D) lebih tinggi dibandingkan
dengan perlakuan spontan (A).
Selama proses fermentasi terjadi penurunan pH dan peningkatan total asam
pada cairan fermentasi, penurunan pH terendah dan peningkatan total asam
tertinggi dihasilkan oleh perlakuan D dengan perendaman 36 jam. Komposisi
asam pada perlakuan D 36 jam terdiri atas beberapa asam organik, yang
didominansi oleh asam laktat. Asam laktat ini diharapkan terimbibisi ke dalam
tepung sehingga mampu menghambat mikrob patogen, dan memperbaiki aroma
dan rasa pada tepung yang dihasilkan.
Penggunaan starter pada proses fermentasi secara umum dapat
menghasilkan tepung dengan kadar serat yang rendah, rendemen tepung yang
tinggi, kadar protein tepung yang tinggi.
Peningkatan keasaman juga
menyebabkan sedikit kerusakan pada granula pati dan mampu menekan
pertumbuhan mikroorganisme setelah 1 bulan penyimpanan. Penggunaan starter
dengan komposisi 2X106 CFU/ml BAL:106 CFU/ml BST (D) mampu
mempersingkat waktu perendaman. Hal ini terlihat pada perendaman 12 jam dan
24 jam perlakuan D mampu menghasilkan kadar serat kasar tepung lolos 80 mesh
yang lebih kecil (0.53-0.56%) dari perlakuan spontan (0.60-0.74%). Perlakuan D
dengan perendaman 24-48 jam dapat menurunkan ukuran partikel