VIABILITAS ENKAPSULASI SINBIOTIK ISOLAT BAL DENGAN BERBAGAI BAHAN ENKAPSULAN SELAMA MASA SIMPAN DAN SIMULASI ASAM LAMBUNG
VIABILITAS ENKAPSULASI SINBIOTIK ISOLAT BAL DENGAN BERBAGAI BAHAN ENKAPSULAN SELAMA MASA SIMPAN DAN SIMULASI ASAM LAMBUNG SKRIPSI OLEH SANTA LUSIA NATALIA 100805064
VIABILITAS ENKAPSULASI SINBIOTIK ISOLAT BAL DENGAN BERBAGAI BAHAN ENKAPSULAN SELAMA MASA SIMPAN DAN SIMULASI ASAM LAMBUNG SKRIPSI Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains OLEH SANTA LUSIA NATALIA 100805064
DEPARTEMEN BIOLOGI FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2015
PERSETUJUAN
Judul : Viabilitas Enkapsulasi Sinbiotik Isolat BAL Dengan Berbagai Bahan Enkapsulan Selama Masa Simpan Dan Simulasi Asam Lambung
Kategori : Skripsi Nama : Santa Lusia Natalia Program Studi : Sarjana (S1) Biologi Nomor Induk Mahasiswa : 100805064 Fakultas : Matematika dan Ilmu Pengetahuan
Alam Universitas Sumatera Utara Disetujui di
Medan, Februari 2015 Komisi Pembimbing: Pembimbing 2, Pembimbing 1, Dra. Nunuk Priyani, M.Sc. Dr. It Jamilah, M.Sc.
NIP: 196404281996032001 NIP:196310121991032003
Disetujui Oleh Departemen Biologi FMIPA USU Ketua, Dr. Nursahara Pasaribu, M.Sc.
NIP: 196301231990032001
PERNYATAAN
VIABILITAS ENKAPSULASI SINBIOTIK ISOLAT BAL DENGAN
BERBAGAI BAHAN ENKAPSULAN SELAMA MASA SIMPAN DAN
SIMULASI ASAM LAMBUNG
SKRIPSI Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil karya sendiri. Kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, Februari 2015 Santa Lusia Natalia 100805064
PENGHARGAAN
Puji dan syukur penulis ucapkan ke hadirat Tuhan YME yang telah memberikan Berkat dan Rahmatnya sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan skripsi ini.
Viabilitas Enkapsulasi Sinbiotik Isolat Bal Dengan Berbagai
Skripsi yang berjudul “
Bahan Enkapsulan Selama Masa Simpan Dan Simulasi Asam Lambung ” dibuat sebagai salah satu syarat untuk meraih gelar sarjana Sains FMIPA USU Medan.
Ucapan terima kasih terbesar pertama kali penulis sampaikan kepada kedua orang tua penulis, ayahanda dan ibunda tercinta, Tay ah toon dan Rotua Helena Hutabarat yang selalu memberikan do’a, dukungan, semangat, perhatian, pengorbanan dan kasih sayangnya yang besar kepada penulis.. Kepada kakak, abang dan adik-adikku, dr. Isabella Suhena, Pince Hutasoit, Tania Gabriella dan Grisella Caroline yang selalu dapat menghibur dan memompa semangat penulis. Kepada seluruh keluarga besarku atas segala bantuan yang diberikan kepada penulis baik moril maupun materil.
Terimakasih penulis sampaikan kepada ibu Dr. It Jamilah, M.Sc. selaku pembimbing 1 dan ibu Pro Dra. Nunuk Priyani, M.Sc. selaku pembimbing 2 yang telah memberi bimbingan dan banyak masukan selama pelaksanaan penelitian dan penyusunan skripsi ini. Ucapan terima kasih juga penulis ucapkan kepada Bapak Prof. Dr. Dwi Suryanto. M.Sc. dan ibu Dr. Saleha Hanum. M.Si. selaku dosen penguji yang telah memberikan banyak masukan demi kesempurnaan penulisan skripsi ini.
Dalam kesempatan ini penulis juga menyampaikan ucapan terima kasih kepada keluarga kedua ku Anita Doris Sianturi, Chrestina R. P. S dan Yantika R. S. untuk selalu ada disaat susah maupun senang. Kepada noona dan Zombie buddy, Nurul Fadhillah dan Nurhayati terima kasih telah menciptakan senyum ditengah penatnya pengerjaan skripsi ini. Kepada sahabat satu penelitianku, Riris Delima Purba, Hendika Zupliker, Juwita Sihombing, Devi permatasari terima kasih atas suntikan semangatnya. Terima kasih untuk National Brother Bang Imam dan Bang Aan yang selalu memberikan arahan kepada penulis. Tak terlupakan teman- teman stambuk 2010 ‘BioRev’ yang namanya tidak bisa disebutkan satu persatu, terima kasih sudah membuatku lebih dewasa. Terima kasih kepada rekan-rekan asisten Frico, Poppy, Virza, Chandra, Steven dan Devi dan semuanya yang tidak dapat penulis tuliskan satu persatu, terima kasih atas kerjasamanya selama di bangku perkuliahan.
Akhirnya dengan penuh ketulusan dan kerendahan hati, penulis menyadari bahwa hasil penelitian ini masih jauh dari kesempurnaan. Oleh karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun dari semua pihak demi kesempurnaan hasil penelitian ini. Semoga Tuhan YME membalas semua kebaikan kita dengan balasan yang setimpal.
Medan, Februari 2015 Penulis
VIABILITAS ENKAPSULASI SINBIOTIK ISOLAT BAL DENGAN
BERBAGAI BAHAN ENKAPSULAN SELAMA MASA SIMPAN DAN
SIMULASI ASAM LAMBUNG
ABSTRAK
Bakteri asam laktat (BAL) telah ditambahkan kedalam berbagai produk pangan sebagai agen probiotik karena sudah sejak lama diketahui memberikan efek kesehatan yang menguntungkan pada manusia. Dalam aplikasinya viabilitas sel BAL sering menurun karena dipengaruhi oleh lingkungan. Teknik enkapsulasi adalah salah satu teknik perlindungan sel dengan menggunakan bahan pengkapsul. Diperlukan pemilihan jenis bahan pengkapsul yang efektif untuk menghasilkan perlindungan sel BAL yang optimal. Dalam penelitian ini BAL kandidat probiotik (isolat US7) dienkapsulasi denganalginat-tepung kacang hijau dan alginat-tepung gramdengan inulin sebagai prebiotik melalui teknik ekstrusi. Viabilitas sel BAL yang dienkapsulasi dapat bertahan pada CFU setelah 4 minggu penyimpanan pada suhu 4°C. Beads diinkubasi dalam simulasi asam lambung (pH= 2) selama 2 jam dan simulasi usus (pH= 6) selama 3 jam pada suhu 37°C. Hasil penelitian menunjukkan bahwa sel BAL yang dienkapsulasi dapat mempertahankan tingkat kelangsungan hidup sebesar 97% dengan jumlah sel9,07 Log CFU di dalam simulasi asam lambung dan kemudian melanjutkan melepaskan sel dalam simulasi usus. Secara umum, penelitian ini menunjukkan bahwa enkapsulasi dengan alginat-tepung kacang hijau danalginat-tepung gram dengan inulin berhasil secara signifikan melindungi bakteri probiotik terhadap kondisi gastro-intestinal manusia. Keyword: Enkapsulasi; alginat-tepung kacang hijau; alginat-tepung gram; Inulin; Simulasi kondisi gastro-intestinal.
SINBIOTICT ENCAPSULATIONVIABILITY of LAB ISOLATE WITH
DIFFERENT COATING MATERIALS DURING THE STORAGE and SIMULATE GASTRIC ACID ABSTRACTLactic acid bacteria (LAB) have been added to various food products as a probiotic agent because it has long been known to provide beneficial health effects in humans. In the application of LAB, cell viability is often decreased as influenced by the environment. Encapsulation technique is one of the cell protection techniques using coating material. Effective coating materials is required to produce optimal protection of LAB cells. In this study candidate of probiotic LAB (isolate US7) encapsulated with alginate-mung bean flour and alginate-gram flour with prebiotic inulin by extrusion techniques. Encapsulated LAB cell viability improved survival of cell up to CFU after 4 weeks of storage at 4°C. Beads were incubated in simulated liquid gastric acid (pH = 2) for 2 hrs and simulated intestinal fluid (pH = 6) for 3 hrs at 37 °C. The results showed that the encapsulated LAB cells maintained the survival rate at 97% with the number of cells 9.07 Log CFU in the simulated liquid gastric acid and then followed by releasing cells in simulated intestinal fluid. In general, this study indicates that encapsulation with alginate-mung bean flour and alginate-gram flour with inulin significantly successful protected probiotic bacteria against humans gastro-intestinal conditions. Keyword : Encapsulation; alginate-mung bean flour; alginate-gram flour; Inulin; Simulated gastro-intestinal condition.
DAFTAR ISI
Halaman
Persetujuan i Pernyataan ii Penghargaan iii Abstrak iv Abstract
v
Daftar Isi
vi
Daftar Tabel
viii
Daftar Gambar
ix
Daftar Lampiran x
BAB 1. Pendahuluan
1.1. Latar Belakang
1
1.2. Permasalahan
3
1.3. Tujuan Penelitian
4
1.4. Manfaat
4
1.5. Hipotesis
4 BAB 2. Tinjauan Pustaka
2.1. Probiotik
5
2.2. Bakteri Asam Laktat (BAL)
5
2.3. Prebiotik
7
2.4. Sinbiotik
8
2.5. Enkapsulasi
9
2.5.1. Bahan Pengkapsul
10
2.5.1.1. Alginat
10
2.5.1.2. Susu Skim, Sodium Caseinate dan Whey
11
2.5.1.3. Kacang Hijau (Vigna radiata)
12
2.5.1.4. Kacang Arab (Cicer arietinum)
13
2.5.2. Teknik Ekstrusi
13
2.5.3. Teknik Emulsi
14 BAB 3. Metodologi Penelitian
3.1. Waktu dan Lokasi
15
3.2. Bahan dan Alat
15
3.3. Rancangan Percobaan
15
3.4. Prosedur Penelitian
16
3.4.1. Penyegaran Kultur BAL
16
3.4.2. Persiapan Kultur BAL
16
3.4.3. Seleksi BAL Potensial
16
3.4.4. Pembuatan Kurva Pertumbuhan
17
3.4.5. Enkapsulasi dan Pengeringan Sinbiotik dengan
18 Teknik Estruksi
3.4.6. Uji Viabilitas Sinbiotik BAL Terenkapsulasi
18
3.4.7. Uji Ketahanan Sel Bebas dan Sinbiotik BAL
19 Terenkapsulasi dalam Kondisi Asam Lambung Tiruan dan Kondisi Usus Tiruan
BAB 4. Hasil dan Pembahasan
4.1. Pemeriksaan Kemurnian Kultur Bakteri Asam Laktat (BAL) 20
4.2. Seleksi BAL Potensial Sebagai Kandidat Probiotik
21
4.3. Kurva Pertumbuhan BAL petensial Isolat US7
23
4.4. Enkapsulasi dan Pengeringan Sinbotik BAL potensial
25 Isolat US7
4.5. Hasil Uji Viabilitas Sinbiotik BAL terenkapsulasi
26
4.6. Hasil Uji Ketahanan Sel Bebas dan Sinbiotik BAL
30 Terenkapsulasi dalam Kondisi Asam Lambung Tiruan dan Kondisi Usus Tiruan BAB 5. Kesimpulan dan Saran
5.1. Kesimpulan
33
5.2. Saran
33 Daftar Pustaka
34
DAFTAR TABEL
Nomor Judul Halaman Tabel
1. Bakteri Asam Laktat (BAL) yang berasosiasi dengan
7 manusia
2. Karakteristik Kultur Bakteri Asam Laktat
20
3. Diameter zona hambat isolat BAL terhadap bakteri
22 patogen pangan
DAFTAR GAMBAR
25 metode ekstrusi dengan mikroskop stereo pencahayaan bawah
7. Populasi bakteri probiotik US7 terenkapsulasi terhadap
29 simpan dan penyimpanan suhu ambien
6.2. Populasi bakteri probiotik US7 terenkapsulasi pada masa
29 simpan dan suhu penyimpanan 4 °C
6.1. Populasi bakteri probiotik US7 terenkapsulasi pada masa
26 ekstrusi dengan mikroskop stereo pencahayaan atas
5.2. Manik-manik (beads) sinbiotik hasil enkapsulasi metode
26
5.1. Manik-manik (beads) sinbiotik hasil enkapsulasi
Nomor Judul Halaman Gambar
24
4. Kurva pertumbuhan US7
11
3. Ikatan monomer-monomer alginate
10
2. Monomer-monomer alginat
8
1. Struktur Kimia Inulin
32 Simulasi Asam Lambung Tiruan (SGJ) dan Simulasi Usus Tiruan (SIF)