KARAKTERISASI MIKROKAPSUL SINBIOTIK BAKTERI ASAM LAKTAT ISOLAT UM1 YANG DIENKAPSULASI DENGAN ALGINAT, TEPUNG KACANG ARAB DAN INULIN SKRIPSI
DEPARTEMEN BIOLOGI FMIPA USU
KARAKTERISASI MIKROKAPSUL SINBIOTIK BAKTERI
ASAM LAKTAT ISOLAT UM1 YANG DIENKAPSULASI
DENGAN ALGINAT, TEPUNG KACANG
ARAB DAN INULIN
SKRIPSI
RIA YELVI NINGSIH
110805046
DEPARTEMEN BIOLOGI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2016
Universitas Sumatera Utara
DEPARTEMEN BIOLOGI FMIPA USU
KARAKTERISASI MIKROKAPSUL SINBIOTIK BAKTERI
ASAM LAKTAT ISOLAT UM1 YANG DIENKAPSULASI
DENGAN ALGINAT, TEPUNG KACANG
ARAB DAN INULIN
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat
mencapai gelar Sarjana Sains
RIA YELVI NINGSIH
110805046
DEPARTEMEN BIOLOGI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2016
Universitas Sumatera Utara
DEPARTEMEN BIOLOGI FMIPA USU
PERSETUJUAN
Judul
Kategori
Nama
Nomor Induk Mahasiswa
Program Studi
Departemen
Fakultas
: Karakterisasi Mikrokapsul Sinbiotik Bakteri
Asam Laktat Isolat UM1 yang Dienkapsulasi
dengan Alginant, Tepung Kacang Arab dan
Inulin
: Skripsi
: Ria Yelvi Ningsih
: 110805146
: Sarajana (S1) Biologi
: Biologi
: Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Sumatera Utara
Disetujui di
Medan, April 2016
Komisi Pembimbing:
Pembimbing 2,
Pembimbing 1,
Prof. Dr. Dwi Suryanto, M. Sc
NIP. 196404091994031003
Dr. It Jamilah, M. Sc
NIP. 196310121991032003
Disetujui Oleh
Departemen Biologi FMIPA USU
Ketua,
Dr. Nursahara Pasaribu, M. Sc
NIP. 196301231990032001
i
Universitas Sumatera Utara
DEPARTEMEN BIOLOGI FMIPA USU
PERNYATAAN
KARAKTERISASI MIKROKAPSUL SINBIOTIK BAKTERI
ASAM LAKTAT ISOLAT UM1 YANG DIENKAPSULASI
DENGAN ALGINAT, TEPUNG KACANG
ARAB DAN INULIN
SKRIPSI
Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil karya sendiri. Kecuali beberapa
kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, April 2016
RIA YELVI NINGSIH
110805046
ii
Universitas Sumatera Utara
DEPARTEMEN BIOLOGI FMIPA USU
PENGHARGAAN
Puji dan syukur penulis ucapkan ke hadirat Allah SWT yang telah memberikan
rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan skripsi
ini. Skripsi yang berjudul “Karakterisasi Mikrokapsul Sinbiotik Bakteri Asam
Laktat Isolat UM1 yang Dienkapsulasi dengan Alginat, Tepung Kacang Arab
dan Inulin” dibuat sebagai salah satu syarat untuk meraih gelar Sarjana Sains
FMIPA, Universitas Sumatera Utara, Medan.
Ucapan terima kasih terbesar pertama kali penulis sampaikan kepada
kedua orang tua penulis, ayahanda dan ibunda tercinta Safri Z dan Asmawati atas
segala kesabaran dan pengorbanan yang tak terkira kepada penulis baik moril
maupun materil, dan untuk adik saya satu-satunya Anggi Apriwan beserta seluruh
keluarga besar yang selalu memberikan do’a, dukungan, semangat, perhatian,
pengorbanan dan kasih sayangnya yang besar kepada penulis.
Terima kasih penulis sampaikan kepada Ibu Dr. It Jamilah, M.Sc. selaku
pembimbing 1 dan Bapak Prof. Dr. Dwi Suryanto, 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 Ibu Dra. Nunuk Priyani, M.Sc. dan Ibu Dr. Hesti Wahyuningsih, M.Si.
selaku dosen penguji yang telah memberikan banyak masukan demi
kesempurnaan penulisan skripsi ini, serta kepada Ibu Dr. Nursahara Pasaribu,
M.Sc selaku Kepala Departemen Biologi dan Ibu Dr. Erni Jumilawaty, M.Si
selaku Dosen Penasehat Akademik, Ibu Rosalina, Bang Ewin, seluruh dosen dan
staf pengajar di Departemen Biologi FMIPA USU yang telah membimbing dan
membekali penulis dengan berbagai disiplin ilmu.
Dalam kesempatan ini penulis juga menyampaikan ucapan terima kasih
yang tak terhingga kepada Kak Nialusi Hutagaol (Biologi 2010) yang telah
meberikan Isolat BAL UM1 kepada penulis. Terima kasih kepada Kementrian
RISTEK dan Pendidikan Tinggi yang telah mendanai penelitian ini melalui
PENELITIAN HIBAH BERSAING tahun anggaran 2013 atas nama Dr. It
Jamilah, M.Sc, serta kepada Bu Nurhasni Muluk selaku Laboran Mikrobiologi
yang telah banyak membantu dalam penyediaan alat, bahan serta fasilitas selama
selama penulis melakukan penelitian di Laboratorium.
Ucapan terima kasih juga penulis sampaikan kepada sahabat penelitian
Harnisya Nasution dan Virza Ratika I.P yang telah berbagi suka dan duka selama
penelitian serta saling memberikan semangat. Kepada sahabat-sahabat yang
menjalani penelitian di Lab. mikrobiologi Grace Sonia, Grace Lumbantoruan,
Imelda, Siska teresia, Dewi, Rasmin, terima kasih atas suntikan semangatnya.
Terima kasih untuk Bang Imam, Bang Aan, Bang Hendika, Kak Santa, Kak Riris
dan Bang Taufik yang banyak memberikan arahan dan membantu penulis. Tidak
terlupakan teman-teman angkatan 2011 yang namanya tidak bisa disebutkan satu
persatu, terima kasih sudah membuatku lebih dewasa, berbagi suka dan duka
selama menjadi praktikan di Laboratorium maupun di Lapangan. Terima kasih
kepada sahabat-sahabatku Desi Munthe, Khairiyah, Yentiti K, Sri D. Budiarti
yang selalu membuat penulis tersenyum. Terima kasih kepada rekan-rekan asisten
iii
Universitas Sumatera Utara
DEPARTEMEN BIOLOGI FMIPA USU
Lab. Mikrobiologi, Frico, Chandra, Steven, Boby, Aditiya, Zulfa, Ella, Icha,
Ester, Rita, Dian, Agung dan Novita, rekan-rekan asisten Lab. Anatomi Morfologi
Tumbuhan, adik-adik angkatan, 2012, 2013, dan 2014 dan semuanya yang tidak
dapat penulis tuliskan satu persatu, terima kasih atas kerjasamanya selama di
bangku perkuliahan.
Terima kasih pada rekan-rekan BFS, IPKB dan HIMABIO, karena telah
memberikan ilmu yang sangat berharga, pengalaman berorganisasi, kebersamaan
dan wadah bagi penulis untuk menempah diri menjadi pemimpin yang baik dan
terus menularkan kreativitas.
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 Allah SWT membalas semua kebaikan
kita dengan balasan yang setimpal. Amin Ya Rabbal Alamin.
Medan, April 2016
Penulis
iv
Universitas Sumatera Utara
DEPARTEMEN BIOLOGI FMIPA USU
KARAKTERISASI MIKROKAPSUL SINBIOTIK BAKTERI ASAM
LAKTAT ISOLAT UM1 YANG DIENKAPSULASI DENGAN
ALGINAT, TEPUNG KACANG ARAB DAN INULIN
ABSTRAK
Penambahan probiotik dalam berbagai produk makanan diketahui mampu
memberikan manfaat kesehatan bagi konsumennya. Dalam aplikasi probiotik,
viabilitas sel sering menurun karena dipengaruhi oleh faktor lingkungan seperti
suhu dan pH. Tujuan penelitian ini ialah untuk menjaga kelangsungan hidup
bakteri asam laktat (BAL) isolat UM1 dari kondisi lingkungan yang kurang
menguntungkan. Isolat UM1 dienkapsulasi dengan teknik ekstrusi dua lapis
dengan bahan alginat, tepung kacang arab dan inulin sebagai prebiotik, kemudian
dikeringkan dengan hot air oven pada suhu 40 oC. Mikrokapsul berbentuk bola
(spherical), diameter berkisar 1,92±0,23 mm dan berwarna putih kecoklatan
dengan viabilitas sel yaitu sebesar 90,86%. Viabilitas sel BAL terenkapsulasi
mampu bertahan pada suhu 4 oC selama 4 minggu penyimpanan dengan jumlah
sel sebesar 107 CFUg-1 (90,19%). Mikrokapsul sinbiotik diinkubasi dalam
simulasi asam lambung (pH=2) selama 2 jam dan simulasi usus (pH=6,8) selama
3 jam pada suhu 37 oC. Isolat UM1 terenkapsulasi mampu mempertahankan
viabilitasnya dalam simulasi asam lambung ±94%, selanjutnya mampu terlepas
(release) dalam simulasi usus. Isolat UM1 terlepas dari mikrokapsul sebesar
40,44% di simulasi pH usus ikan pada menit ke-30, terus mengalami peningkatan
mencapai 94,67% setelah 150 menit, dan setelah itu cenderung stabil sampai
menit ke-300 (97,45%). Dengan demikian, mikrokapsul sinbiotik dalam penelitian
ini memiliki kemampuan sebagai probiotik pada saluran pencernaan.
Kata kunci: alginat-tepung kacang arab; bakteri asam laktat; enkapsulasi; inulin;
sinbiotik
v
Universitas Sumatera Utara
DEPARTEMEN BIOLOGI FMIPA USU
SYNBIOTIC MICROCAPSULES CHARACTERIZATION OF LACTID
ACID BACTERIA ISOLATE UM1 ENKAPSULATED WITH
ALGINATES, ARABIC BEAN FLOUR AND INULIN
ABSTRACT
The addition of probiotics in various food products have been known to provide
beneficial health for consumers. In the application of probiotics, its cell viability is
often decreased as influenced by the environmental factors such as temperature
and pH. The purpose of this research was to maintain the viability of lactic acid
bacteria (LAB) isolate UM1 from unfavorable environmental conditions. UM1
was encapsulated by the double coating extrusion technique with alginate, arabic
bean flour and inulin as prebiotic, then dried by hot air oven at 40 oC. The
microcapsules were spherical in shape, diameter of 1.92±0.23 mm and brownish
white colour, with cell viability was about 90.86%. LAB cell viability
encapsulated were able to survive up to 107 CFUg-1 (90.19%) after 4 weeks of
storage at 4 oC. Synbiotic microcapsules were incubated in simulated gastric acid
liquid (pH=2) for 2 hours and simulated intestinal fluid (pH=6.8) for 3 hours at 37
°C. Encapsulated UM1 Isolate maintained cell viability in simulated gastric acid
liquid ±94%, followed by releasing cells in simulated intestinal fluid. Isolate UM1
has been released from microcapsule after 30 minutes at simulated fish gut pH
(pH=6.8) as much as 40.44%, continued to increase up to 94.67% after 150
minutes, and tend to be stable until 300 minutes (97.45%). Therefore, synbiotic
microcapsules in this study has the ability as a probiotic in the gastrointestinal.
Keywords : alginate-arabic bean flour; encapsulation; inulin; lactid acid
bacteria; symbiotic
vi
Universitas Sumatera Utara
DEPARTEMEN BIOLOGI FMIPA USU
DAFTAR ISI
Halaman
Persetujuan
Pernyataan
Penghargaan
Abstrak
Abstract
Daftar Isi
Daftar Gambar
Daftar Lampiran
i
ii
iii
v
vi
vii
ix
x
Bab 1. Pendahuluan
1.1. Latar Belakang
1.2. Permasalahan
1.3. Tujuan Penelitian
1.4. Hipotesis
1.5. Manfaat Penelitian
1
3
3
4
4
Bab 2. Tinjauan Pustaka
2.1. Bakteri Asam Laktat
2.2. Probiotik
2.3. Prebiotik
2.4. Sinbiotik
2.5. Enkapsulasi
2.6. Bahan Pengkapsul
2.7. Teknik Ekstrusi
2.8. Uji Viabilitas Bakteri Asam Laktat Terenkapsulasi
Bab 3. Metodologi Penelitian
3.1. Waktu dan Tempat
3.2. Prosedur Penelitian
3.2.1. Persiapan kultur bakteri asam laktat UM1
3.2.2. Enkapsulasi sinbiotik dengan teknik estrusi
3.2.3. Pengeringan mikrokapsul
3.2.4. Uji viabilitas sinbiotik BAL setelah enkapsulasi
3.2.5. Analisis total kapang/ khamir pengkontaminan
mikrokapsul
3.2.6. Uji ketahanan sel bebas dan sinbiotik terenkapsulasi
dalam simulasi pH saluran pencernaan ikan
3.2.7. Analisis kecepatan pelepasan sel terenkapsulasi
Bab 4. Hasil dan Pembahasan
4.1. Enkapsulasi Sinbiotik dengan Teknik Ekstrusi
4.2. Pengaruh Lama Pengeringan terhadap Viabilitas Mikrokapsul
5
6
7
8
9
10
11
13
14
14
14
14
15
16
16
16
17
18
19
vii
Universitas Sumatera Utara
DEPARTEMEN BIOLOGI FMIPA USU
4.3. Uji Viabilitas Mikrokapsul Selama Masa Penyimpanan
4.4. Uji Ketahanan Sel Bebas dan Sinbiotik Terenkapsulasi
dalam Simulasi pH Saluran Pencernaan Ikan
4.5. Analisis Kecepatan Pelepasan Sel Probiotik dari Mikrokapsul
21
23
25
Bab 5. Kesimpulan dan Saran
5.1. Kesimpulan
5.2. Saran
26
26
Daftar Pustaka
27
viii
Universitas Sumatera Utara
DEPARTEMEN BIOLOGI FMIPA USU
DAFTAR GAMBAR
Nomor
Gambar
Judul
Halaman
1.
Cara pembentukan tetesan mikrokapsul (a) dengan pipet
atau vibrating nozzle, (b) tetesan dijatuhkan ke dalam larutan
CaCl2 0,05-1,5 M, (c) dengan atomizing disk, (d) aliran
udara coaxial, dan (e) elektrostatik potential
12
2.
a) Mikrokapsul sinbiotik dengan mikroskop stereo
pencahayaan bawah dan b) Mikrokapsul sinbiotik hasil
enkapsulasi dengan mikroskop stereo pencahayaan atas
18
3.
Grafik hubungan viabilitas bakteri probiotik terenkapsulasi
dengan lama pengeringan
19
4.
Grafik populasi bakteri probiotik terenkapsulasi selama
penyimpanan
21
5.
Penurunan jumlah bakteri asam laktat UM1 selama inkubasi
pada pH 2 selama 2 jam dan pH 6,8 selama 3 jam (a) sel
bebas dan (b) sel terenkapsulasi
23
6.
Grafik kecepatan pelepasan (release) sel bakteri asam laktat
UM1 terenkapsulasi
24
ix
Universitas Sumatera Utara
DEPARTEMEN BIOLOGI FMIPA USU
DAFTAR LAMPIRAN
Nomor
Lamp
Judul
1.
Enkapsulasi dan pengeringan sinbiotik dengan teknik
ekstrusi
Viabilitas BAL UM1 setelah enkapsulasi
Uji ketahanan sel bebas dan sinbiotik terenkapsulasi dalam
kondisi asam lambung tiruan
2.
3.
Halaman
32
33
34
x
Universitas Sumatera Utara
KARAKTERISASI MIKROKAPSUL SINBIOTIK BAKTERI
ASAM LAKTAT ISOLAT UM1 YANG DIENKAPSULASI
DENGAN ALGINAT, TEPUNG KACANG
ARAB DAN INULIN
SKRIPSI
RIA YELVI NINGSIH
110805046
DEPARTEMEN BIOLOGI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2016
Universitas Sumatera Utara
DEPARTEMEN BIOLOGI FMIPA USU
KARAKTERISASI MIKROKAPSUL SINBIOTIK BAKTERI
ASAM LAKTAT ISOLAT UM1 YANG DIENKAPSULASI
DENGAN ALGINAT, TEPUNG KACANG
ARAB DAN INULIN
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat
mencapai gelar Sarjana Sains
RIA YELVI NINGSIH
110805046
DEPARTEMEN BIOLOGI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2016
Universitas Sumatera Utara
DEPARTEMEN BIOLOGI FMIPA USU
PERSETUJUAN
Judul
Kategori
Nama
Nomor Induk Mahasiswa
Program Studi
Departemen
Fakultas
: Karakterisasi Mikrokapsul Sinbiotik Bakteri
Asam Laktat Isolat UM1 yang Dienkapsulasi
dengan Alginant, Tepung Kacang Arab dan
Inulin
: Skripsi
: Ria Yelvi Ningsih
: 110805146
: Sarajana (S1) Biologi
: Biologi
: Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Sumatera Utara
Disetujui di
Medan, April 2016
Komisi Pembimbing:
Pembimbing 2,
Pembimbing 1,
Prof. Dr. Dwi Suryanto, M. Sc
NIP. 196404091994031003
Dr. It Jamilah, M. Sc
NIP. 196310121991032003
Disetujui Oleh
Departemen Biologi FMIPA USU
Ketua,
Dr. Nursahara Pasaribu, M. Sc
NIP. 196301231990032001
i
Universitas Sumatera Utara
DEPARTEMEN BIOLOGI FMIPA USU
PERNYATAAN
KARAKTERISASI MIKROKAPSUL SINBIOTIK BAKTERI
ASAM LAKTAT ISOLAT UM1 YANG DIENKAPSULASI
DENGAN ALGINAT, TEPUNG KACANG
ARAB DAN INULIN
SKRIPSI
Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil karya sendiri. Kecuali beberapa
kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, April 2016
RIA YELVI NINGSIH
110805046
ii
Universitas Sumatera Utara
DEPARTEMEN BIOLOGI FMIPA USU
PENGHARGAAN
Puji dan syukur penulis ucapkan ke hadirat Allah SWT yang telah memberikan
rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan skripsi
ini. Skripsi yang berjudul “Karakterisasi Mikrokapsul Sinbiotik Bakteri Asam
Laktat Isolat UM1 yang Dienkapsulasi dengan Alginat, Tepung Kacang Arab
dan Inulin” dibuat sebagai salah satu syarat untuk meraih gelar Sarjana Sains
FMIPA, Universitas Sumatera Utara, Medan.
Ucapan terima kasih terbesar pertama kali penulis sampaikan kepada
kedua orang tua penulis, ayahanda dan ibunda tercinta Safri Z dan Asmawati atas
segala kesabaran dan pengorbanan yang tak terkira kepada penulis baik moril
maupun materil, dan untuk adik saya satu-satunya Anggi Apriwan beserta seluruh
keluarga besar yang selalu memberikan do’a, dukungan, semangat, perhatian,
pengorbanan dan kasih sayangnya yang besar kepada penulis.
Terima kasih penulis sampaikan kepada Ibu Dr. It Jamilah, M.Sc. selaku
pembimbing 1 dan Bapak Prof. Dr. Dwi Suryanto, 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 Ibu Dra. Nunuk Priyani, M.Sc. dan Ibu Dr. Hesti Wahyuningsih, M.Si.
selaku dosen penguji yang telah memberikan banyak masukan demi
kesempurnaan penulisan skripsi ini, serta kepada Ibu Dr. Nursahara Pasaribu,
M.Sc selaku Kepala Departemen Biologi dan Ibu Dr. Erni Jumilawaty, M.Si
selaku Dosen Penasehat Akademik, Ibu Rosalina, Bang Ewin, seluruh dosen dan
staf pengajar di Departemen Biologi FMIPA USU yang telah membimbing dan
membekali penulis dengan berbagai disiplin ilmu.
Dalam kesempatan ini penulis juga menyampaikan ucapan terima kasih
yang tak terhingga kepada Kak Nialusi Hutagaol (Biologi 2010) yang telah
meberikan Isolat BAL UM1 kepada penulis. Terima kasih kepada Kementrian
RISTEK dan Pendidikan Tinggi yang telah mendanai penelitian ini melalui
PENELITIAN HIBAH BERSAING tahun anggaran 2013 atas nama Dr. It
Jamilah, M.Sc, serta kepada Bu Nurhasni Muluk selaku Laboran Mikrobiologi
yang telah banyak membantu dalam penyediaan alat, bahan serta fasilitas selama
selama penulis melakukan penelitian di Laboratorium.
Ucapan terima kasih juga penulis sampaikan kepada sahabat penelitian
Harnisya Nasution dan Virza Ratika I.P yang telah berbagi suka dan duka selama
penelitian serta saling memberikan semangat. Kepada sahabat-sahabat yang
menjalani penelitian di Lab. mikrobiologi Grace Sonia, Grace Lumbantoruan,
Imelda, Siska teresia, Dewi, Rasmin, terima kasih atas suntikan semangatnya.
Terima kasih untuk Bang Imam, Bang Aan, Bang Hendika, Kak Santa, Kak Riris
dan Bang Taufik yang banyak memberikan arahan dan membantu penulis. Tidak
terlupakan teman-teman angkatan 2011 yang namanya tidak bisa disebutkan satu
persatu, terima kasih sudah membuatku lebih dewasa, berbagi suka dan duka
selama menjadi praktikan di Laboratorium maupun di Lapangan. Terima kasih
kepada sahabat-sahabatku Desi Munthe, Khairiyah, Yentiti K, Sri D. Budiarti
yang selalu membuat penulis tersenyum. Terima kasih kepada rekan-rekan asisten
iii
Universitas Sumatera Utara
DEPARTEMEN BIOLOGI FMIPA USU
Lab. Mikrobiologi, Frico, Chandra, Steven, Boby, Aditiya, Zulfa, Ella, Icha,
Ester, Rita, Dian, Agung dan Novita, rekan-rekan asisten Lab. Anatomi Morfologi
Tumbuhan, adik-adik angkatan, 2012, 2013, dan 2014 dan semuanya yang tidak
dapat penulis tuliskan satu persatu, terima kasih atas kerjasamanya selama di
bangku perkuliahan.
Terima kasih pada rekan-rekan BFS, IPKB dan HIMABIO, karena telah
memberikan ilmu yang sangat berharga, pengalaman berorganisasi, kebersamaan
dan wadah bagi penulis untuk menempah diri menjadi pemimpin yang baik dan
terus menularkan kreativitas.
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 Allah SWT membalas semua kebaikan
kita dengan balasan yang setimpal. Amin Ya Rabbal Alamin.
Medan, April 2016
Penulis
iv
Universitas Sumatera Utara
DEPARTEMEN BIOLOGI FMIPA USU
KARAKTERISASI MIKROKAPSUL SINBIOTIK BAKTERI ASAM
LAKTAT ISOLAT UM1 YANG DIENKAPSULASI DENGAN
ALGINAT, TEPUNG KACANG ARAB DAN INULIN
ABSTRAK
Penambahan probiotik dalam berbagai produk makanan diketahui mampu
memberikan manfaat kesehatan bagi konsumennya. Dalam aplikasi probiotik,
viabilitas sel sering menurun karena dipengaruhi oleh faktor lingkungan seperti
suhu dan pH. Tujuan penelitian ini ialah untuk menjaga kelangsungan hidup
bakteri asam laktat (BAL) isolat UM1 dari kondisi lingkungan yang kurang
menguntungkan. Isolat UM1 dienkapsulasi dengan teknik ekstrusi dua lapis
dengan bahan alginat, tepung kacang arab dan inulin sebagai prebiotik, kemudian
dikeringkan dengan hot air oven pada suhu 40 oC. Mikrokapsul berbentuk bola
(spherical), diameter berkisar 1,92±0,23 mm dan berwarna putih kecoklatan
dengan viabilitas sel yaitu sebesar 90,86%. Viabilitas sel BAL terenkapsulasi
mampu bertahan pada suhu 4 oC selama 4 minggu penyimpanan dengan jumlah
sel sebesar 107 CFUg-1 (90,19%). Mikrokapsul sinbiotik diinkubasi dalam
simulasi asam lambung (pH=2) selama 2 jam dan simulasi usus (pH=6,8) selama
3 jam pada suhu 37 oC. Isolat UM1 terenkapsulasi mampu mempertahankan
viabilitasnya dalam simulasi asam lambung ±94%, selanjutnya mampu terlepas
(release) dalam simulasi usus. Isolat UM1 terlepas dari mikrokapsul sebesar
40,44% di simulasi pH usus ikan pada menit ke-30, terus mengalami peningkatan
mencapai 94,67% setelah 150 menit, dan setelah itu cenderung stabil sampai
menit ke-300 (97,45%). Dengan demikian, mikrokapsul sinbiotik dalam penelitian
ini memiliki kemampuan sebagai probiotik pada saluran pencernaan.
Kata kunci: alginat-tepung kacang arab; bakteri asam laktat; enkapsulasi; inulin;
sinbiotik
v
Universitas Sumatera Utara
DEPARTEMEN BIOLOGI FMIPA USU
SYNBIOTIC MICROCAPSULES CHARACTERIZATION OF LACTID
ACID BACTERIA ISOLATE UM1 ENKAPSULATED WITH
ALGINATES, ARABIC BEAN FLOUR AND INULIN
ABSTRACT
The addition of probiotics in various food products have been known to provide
beneficial health for consumers. In the application of probiotics, its cell viability is
often decreased as influenced by the environmental factors such as temperature
and pH. The purpose of this research was to maintain the viability of lactic acid
bacteria (LAB) isolate UM1 from unfavorable environmental conditions. UM1
was encapsulated by the double coating extrusion technique with alginate, arabic
bean flour and inulin as prebiotic, then dried by hot air oven at 40 oC. The
microcapsules were spherical in shape, diameter of 1.92±0.23 mm and brownish
white colour, with cell viability was about 90.86%. LAB cell viability
encapsulated were able to survive up to 107 CFUg-1 (90.19%) after 4 weeks of
storage at 4 oC. Synbiotic microcapsules were incubated in simulated gastric acid
liquid (pH=2) for 2 hours and simulated intestinal fluid (pH=6.8) for 3 hours at 37
°C. Encapsulated UM1 Isolate maintained cell viability in simulated gastric acid
liquid ±94%, followed by releasing cells in simulated intestinal fluid. Isolate UM1
has been released from microcapsule after 30 minutes at simulated fish gut pH
(pH=6.8) as much as 40.44%, continued to increase up to 94.67% after 150
minutes, and tend to be stable until 300 minutes (97.45%). Therefore, synbiotic
microcapsules in this study has the ability as a probiotic in the gastrointestinal.
Keywords : alginate-arabic bean flour; encapsulation; inulin; lactid acid
bacteria; symbiotic
vi
Universitas Sumatera Utara
DEPARTEMEN BIOLOGI FMIPA USU
DAFTAR ISI
Halaman
Persetujuan
Pernyataan
Penghargaan
Abstrak
Abstract
Daftar Isi
Daftar Gambar
Daftar Lampiran
i
ii
iii
v
vi
vii
ix
x
Bab 1. Pendahuluan
1.1. Latar Belakang
1.2. Permasalahan
1.3. Tujuan Penelitian
1.4. Hipotesis
1.5. Manfaat Penelitian
1
3
3
4
4
Bab 2. Tinjauan Pustaka
2.1. Bakteri Asam Laktat
2.2. Probiotik
2.3. Prebiotik
2.4. Sinbiotik
2.5. Enkapsulasi
2.6. Bahan Pengkapsul
2.7. Teknik Ekstrusi
2.8. Uji Viabilitas Bakteri Asam Laktat Terenkapsulasi
Bab 3. Metodologi Penelitian
3.1. Waktu dan Tempat
3.2. Prosedur Penelitian
3.2.1. Persiapan kultur bakteri asam laktat UM1
3.2.2. Enkapsulasi sinbiotik dengan teknik estrusi
3.2.3. Pengeringan mikrokapsul
3.2.4. Uji viabilitas sinbiotik BAL setelah enkapsulasi
3.2.5. Analisis total kapang/ khamir pengkontaminan
mikrokapsul
3.2.6. Uji ketahanan sel bebas dan sinbiotik terenkapsulasi
dalam simulasi pH saluran pencernaan ikan
3.2.7. Analisis kecepatan pelepasan sel terenkapsulasi
Bab 4. Hasil dan Pembahasan
4.1. Enkapsulasi Sinbiotik dengan Teknik Ekstrusi
4.2. Pengaruh Lama Pengeringan terhadap Viabilitas Mikrokapsul
5
6
7
8
9
10
11
13
14
14
14
14
15
16
16
16
17
18
19
vii
Universitas Sumatera Utara
DEPARTEMEN BIOLOGI FMIPA USU
4.3. Uji Viabilitas Mikrokapsul Selama Masa Penyimpanan
4.4. Uji Ketahanan Sel Bebas dan Sinbiotik Terenkapsulasi
dalam Simulasi pH Saluran Pencernaan Ikan
4.5. Analisis Kecepatan Pelepasan Sel Probiotik dari Mikrokapsul
21
23
25
Bab 5. Kesimpulan dan Saran
5.1. Kesimpulan
5.2. Saran
26
26
Daftar Pustaka
27
viii
Universitas Sumatera Utara
DEPARTEMEN BIOLOGI FMIPA USU
DAFTAR GAMBAR
Nomor
Gambar
Judul
Halaman
1.
Cara pembentukan tetesan mikrokapsul (a) dengan pipet
atau vibrating nozzle, (b) tetesan dijatuhkan ke dalam larutan
CaCl2 0,05-1,5 M, (c) dengan atomizing disk, (d) aliran
udara coaxial, dan (e) elektrostatik potential
12
2.
a) Mikrokapsul sinbiotik dengan mikroskop stereo
pencahayaan bawah dan b) Mikrokapsul sinbiotik hasil
enkapsulasi dengan mikroskop stereo pencahayaan atas
18
3.
Grafik hubungan viabilitas bakteri probiotik terenkapsulasi
dengan lama pengeringan
19
4.
Grafik populasi bakteri probiotik terenkapsulasi selama
penyimpanan
21
5.
Penurunan jumlah bakteri asam laktat UM1 selama inkubasi
pada pH 2 selama 2 jam dan pH 6,8 selama 3 jam (a) sel
bebas dan (b) sel terenkapsulasi
23
6.
Grafik kecepatan pelepasan (release) sel bakteri asam laktat
UM1 terenkapsulasi
24
ix
Universitas Sumatera Utara
DEPARTEMEN BIOLOGI FMIPA USU
DAFTAR LAMPIRAN
Nomor
Lamp
Judul
1.
Enkapsulasi dan pengeringan sinbiotik dengan teknik
ekstrusi
Viabilitas BAL UM1 setelah enkapsulasi
Uji ketahanan sel bebas dan sinbiotik terenkapsulasi dalam
kondisi asam lambung tiruan
2.
3.
Halaman
32
33
34
x
Universitas Sumatera Utara