ISOLASI BAKTERI ASAM LAKTAT YANG BERPOTENSI PROBIOTIK DARI HASIL FERMENTASI KUBIS PUTIH (Brassica oleracea) SENTRA MAGELANG DALAM LARUTAN GARAM 5 DAN 7,5 ISOLATION OF LACTIC ACID BACTERIA THAT HAVE PROBIOTIC POTENCY FROM FERMENTED WHITE CABBAGE (Brassica
ISOLASI BAKTERI ASAM LAKTAT YANG BERPOTENSI
PROBIOTIK DARI HASIL FERMENTASI KUBIS PUTIH
(Brassica oleracea) SENTRA MAGELANG DALAM
LARUTAN GARAM 5% DAN 7,5%
ISOLATION OF LACTIC ACID BACTERIA THAT HAVE
PROBIOTIC POTENCY FROM FERMENTED WHITE
CABBAGE (Brassica oleracea) OF SENTRA MAGELANG IN
5% AND 7.5% SALT SOLUTION
SKRIPSI
Diajukan untuk memenuhi sebagian dari syarat-syarat guna memperoleh gelar Sarjana Teknologi Pangan
Oleh :
MILKA MELINDA SUSANTO
13.70.0012
PROGRAM STUDI TEKNOLOGI PANGAN
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
UNIVERSITAS KATOLIK SOEGIJAPRANATA
SEMARANG
2017
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI
Saya yang bertandatangan di bawah ini: Nama : Milka Melinda Susanto NIM : 13.70.0012 Fakultas : Teknologi Pertanian Program Studi : Teknologi Pangan
M enyatakan bahwa skripsi dengan judul “Isolasi Bakteri Asam Laktat yang Berpotensi Probiotik Dari Hasil Fermentasi Kubis Putih (Brassica oleracea) Sentra Magelang Dalam Larutan Garam 5% dan 7,5%
” merupakan hasil karya saya dan tidak ada karya sebelumnya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu Perguruan Tinggi. Selain itu tidak terdapat karya maupun 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 terbukti bahwa saya tidak jujur, maka gelar dan ijazah yang saya peroleh dapat dinyatakan batal 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 Milka Melinda Susanto
13.70.0012
ISOLASI BAKTERI ASAM LAKTAT YANG BERPOTENSI
PROBIOTIK DARI HASIL FERMENTASI KUBIS PUTIH
(Brassica oleracea) SENTRA MAGELANG DALAM
LARUTAN GARAM 5% DAN 7,5%
ISOLATION OF LACTIC ACID BACTERIA THAT HAVE
PROBIOTIC POTENCY FROM FERMENTED WHITE
CABBAGE (Brassica oleracea) OF SENTRA MAGELANG IN
5% AND 7.5% SALT SOLUTION
Oleh :
MILKA MELINDA SUSANTO
NIM: 13.70.0012
Program Studi: Teknologi Pangan
Skripsi ini telah disetujui dan dipertahankan di hadapan 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, Ir. Lindayani, MP., PhD.
RINGKASAN
Produksi kubis putih di Indonesia cukup melimpah terutama di Jawa Tengah, dengan salah satu sentra terbesarnya terletak di Kabupaten Magelang. Kubis putih mengandung air dan nutrien yang cukup lengkap sehingga dapat menjadi media pertumbuhan yang baik bagi mikroorganisme dan rentan mengalami kerusakan. Pengawetan kubis putih sering dilakukan dengan teknik fermentasi menjadi acar, dimana dalam proses tersebut melibatkan mikroorganisme seperti bakteri asam laktat (BAL). Perbedaan lokasi substrat dan kondisi fermentasi akan mempengaruhi karakteristik BAL yang tumbuh. Adanya BAL dalam produk fermentasi dapat memberikan efek pengawetan, serta berpotensi sebagai sumber probiotik yang mampu menurunkan jumlah mikroorganisme patogen di dalam saluran pencernaan. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui potensi probiotik isolat BAL hasil fermentasi kubis putih Sentra Magelang dalam larutan garam 5% dan 7,5%. Proses fermentasi dilakukan dengan perlakuan kadar garam 5% (kode A) dan 7,5% (kode B) pada suhu 30ºC selama 4 hari. Identifikasi awal isolat BAL dilakukan melalui beberapa uji yaitu uji pewarnaan Gram, uji pewarnaan spora, uji motilitas, uji aktivitas katalase dan uji produksi gas. Isolat yang memiliki karakteristik BAL selanjutnya diidentifikasi genusnya berdasarkan kemampuan tumbuh pada kondisi suhu 10ºC dan 45ºC, kadar NaCl 6,5% dan 18%, serta pH 4,4 dan 9,6. Kemampuan probiotik isolat BAL diketahui melalui 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 total plate count menunjukkan bahwa pada fermentasi kubis putih
4
dalam larutan garam 5% diperoleh koloni BAL sebanyak 6,05×10 CFU/ml, sedangkan
4 pada perlakuan larutan garam 7,5% diperoleh koloni BAL sebanyak 1,70×10 CFU/ml.
Berdasarkan hasil identifikasi awal diperoleh sejumlah 25 isolat BAL dari perlakuan kadar garam 5% dan 31 isolat BAL dari perlakuan kadar garam 7,5%. Hasil identifikasi genus menunjukkan sejumlah 55 isolat BAL termasuk dalam genus Lactobacillus dan 1 isolat BAL termasuk dalam genus Pediococcus dengan karakteristik dapat tumbuh pada suhu 45ºC, kadar NaCl 6,5% dan pH 4,4, serta beberapa isolat dapat tumbuh pada kadar NaCl 18% dan 9,6. Semua isolat BAL memiliki ketahanan terhadap asam dan garam empedu, tetapi hanya 50 isolat yang memiliki aktivitas antimikroba terhadap bakteri patogen. Hasil uji aktivitas antimikroba menunjukkan bahwa total 50 isolat BAL lebih baik dalam menghambat pertumbuhan S. aureus FNCC 0047 daripada E. coli FNCC 0091. Secara keseluruhan fermentasi kubis putih Sentra Magelang dalam larutan garam 5% mampu menghasilkan isolat BAL dengan aktivitas antimikroba yang lebih kuat daripada isolat BAL dari perlakuan kadar garam 7,5%. Aktivitas antimikroba terbesar ditunjukan oleh isolat A2c17 dengan diameter zona hambat sebesar 12,79 mm terhadap E. coli FNCC 0091 dan 12,28 mm terhadap S. aureus FNCC 0047.
SUMMARY Production of white cabbage in Indonesia is quite abundant especially in Central Java, with one of the largest hub is located in Magelang. White cabbage contains water and adequate nutrients so that it can be a good growth medium for microorganisms and susceptible to spoilage. Preservation of white cabbage is usually done by fermentation into pickles, which involves microorganisms such as lactic acid bacteria (LAB). Difference in substrate locations and fermentation conditions influence the characteristics of LAB. The presence of LAB in fermentation products can provide a preservation effect and has the potential as a source of probiotics that can reduce the number of pathogenic microorganisms in the human digestive tract. The aim of this research was to know the probiotic potential of LAB isolated from fermented white cabbage of Sentra Magelang in 5% and 7.5% salt solution. The fermentation process was carried out under 5% salt concentration (code A) and 7.5% (code B) at 30ºC for 4 days. The initial identification of LAB was done by several tests namely Gram staining test, spore staining test, motility test, catalase activity test and gas production test. Isolates with LAB characteristics were further identified by genus based on the ability to grow at 10ºC and 45ºC, 6,5% and 18% NaCl concentration, and pH 4.4 and 9.6. The probiotic ability of LAB isolates was observed by resistance to acid test (pH 3 and pH 7), resistance to bile salt test (0.3%), and antimicrobial activity test against pathogenic bacteria (Staphylococcus aureus FNCC 0047 and Escherichia coli FNCC 0091). The result of total plate count showed that the fermentation of white cabbage in 5% salt
4 solution obtained a number of LAB colonies 6,05×10 CFU/ml, while the treatment of
4 7.5% salt solution obtained a number of LAB colonies 1,70×10 CFU/ml. Based on initial identification, a total of 25 LAB isolates were obtained from 5% salt treatment and 31 LAB isolates from 7.5% salt treatment. The results of genus identification showed that a total of 55 LAB isolates were identified as Lactobacillus and 1 isolate was identified as Pediococcus with characteristics could grow well at 45ºC, 6.5% NaCl concentration and pH 4.4, and some isolates were able to grow at pH 9.6 and 18% NaCl concentration. All of those isolates were resistance to acid and bile salt, but only 50 isolates had antimicrobial activity against pathogenic bacteria. The results of antimicrobial activity test showed that a total of 50 LAB isolates more effective to inhibit the growth of S. aureus FNCC 0047 than E. coli FNCC 0091. Overall the fermentation of white cabbage of Sentra Magelang in 5% salt solution was able to produce LAB isolates with stronger antimicrobial activity compared with LAB isolates from 7.5% salt treatment. The largest antimicrobial activity showed by isolate A2c17
with diameter of inhibition zone was 12.79 mm of E. coli FNCC 0091 and 12.28 mm of
S. aureus FNCC 0047.KATA PENGANTAR
Puji syukur Penulis panjatkan kepada Tuhan atas berkat dan penyertaan yang senantiasa dicurahkan-Nya sehingga pelaksanaan dan penulisan skripsi berjudul “Isolasi Bakteri
Asam Laktat yang Berpotensi Probiotik Dari Hasil Fermentasi Kubis Putih (Brassica
oleracea ) Sentra Magelang Dalam Larutan Garam 5% dan 7,5%
” dapat diselesaikan dengan baik dan tepat waktu. Skripsi ini dilakukan untuk memenuhi sebagian dari persyaratan yang diperlukan guna memperoleh gelar Sarjana Teknologi Pangan di Fakultas Teknologi Pertanian, Universitas Katolik Soegijapranata, Semarang.
Dalam pelaksanaan hingga penulisan skripsi tentunya tidak lepas dari berbagai pihak yang telah memberikan dukungan, bimbingan dan bantuan kepada Penulis. Oleh karena itu pada kesempatan ini Penulis ingin menyampaikan terima kasih kepada: 1.
Ibu Dr. V. Kristina Ananingsih, ST., MSc. selaku Dekan Fakultas Teknologi Pertanian, Universitas Katolik Soegijapranata, Semarang.
2. Ibu Dra. Laksmi Hartayanie, MP. selaku Dosen Pembimbing I dan Ibu Ir.
Lindayani, MP., PhD. selaku Dosen Pembimbing II yang telah meluangkan waktu dan tenaga untuk membimbing dan memberikan saran mulai dari penelitian hingga selesainya penulisan laporan skripsi.
3. Ibu Katharina Ardanareswari, STP, MSc. selaku Koordinator Skripsi periode 2016/2017 yang telah membantu Penulis dalam administrasi ujian skripsi.
4. Mbak Agata, Mas Soleh, Mas Pri dan Mas Lilik selaku Staf Laboran di Fakultas Teknologi Pertanian, Unika Soegijapranata yang telah membantu dan mendampingi Penulis selama berlangsungnya kegiatan penelitian di laboratorium.
5. Handy Susanto dan Diana Sutjiati selaku orang tua serta Elizabeth Mellia selaku adik Penulis yang selalu mendoakan dan memberi semangat sehingga Penulis dapat menyelesaikan penelitian dan penulisan laporan skripsi dengan lancar.
6. Agatha Dewi Christi, Agata Meiliawati, Sylvester Agathon dan Hans Christian yang merupakan sahabat dan rekan kerja Penulis selama kuliah dan melakukan penelitian ini.
7. Teman-teman tim BAL angkatan 2012 dan 2013 yang telah memberikan dukungan dan banyak informasi terkait dengan cara kerja penelitian di laboratorium. vi
8. Pihak lain yang tidak disebutkan tetapi telah ikut berperan selama kegiatan penelitian dan penulisan laporan skripsi.
Penulis menyadari bahwa penulisan laporan skripsi ini memiliki banyak kekurangan dan masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu Penulis mengharapkan adanya kritik dan saran dari para pembaca untuk memperbaiki penulisan naskah skripsi. Akhir kata semoga laporan skripsi ini dapat bermanfaat dan menambah pengetahuan serta wawasan bagi para pembaca dan semua pihak yang memerlukan.
Semarang, .......... Juli 2017 Penulis,
Milka Melinda Susanto
DAFTAR ISI
Latar Belakang ……………………………………………………………...... 1 1.2. Tinjauan Pustaka ……………………………………………..……………… 2 1.2.1.
Hasil Pewarnaan Gram …………………………………………………. 20 3.3.2. Hasil Pewarnaan Spora …………………………………………………. 21 3.3.3. Hasil Pengujian Motilitas ……………………………………...……….. 21 3.3.4. Hasil Pengujian Aktivitas Katalase ………………………………..…… 22 3.3.5. Hasil Pengujian Produksi Gas …………………………...……………... 23 3.4. Hasil Identifikasi Genus Bakteri Asam Laktat ……………………………….. 23 3.5. Hasil Pengujian Kemampuan Probiotik Bakteri Asam Laktat ……………….. 25 3.5.1.
Acar Kubis Putih …………………………………………………………….. 15 3.2. Hasil Isolasi BAL dari Acar Kubis Putih …………………..…………………. 16 3.3. Hasil Identifikasi Bakteri Asam Laktat ……………………………………….. 17 3.3.1.
HASIL PENELITIAN ……………………………………………………………. 15 3.1.
12 2.2.6. Pengujian Kemampuan Probiotik BAL ………………………………... 13 3.
Berbagai Kondisi Suhu, Kadar NaCl dan pH ……………………..…….
Fermentasi Kubis Putih ………………………………………………… 10 2.2.2. Isolasi Bakteri Asam Laktat ……………………………………………. 10 2.2.3. Identifikasi BAL Berdasarkan Karakteristik Morfologi …………..…... 10 2.2.4. Identifikasi BAL Berdasarkan Karakteristik Biokimia ………………… 12 2.2.5. Identifikasi Genus BAL Berdasarkan Karakteristik Pertumbuhan pada
Materi …………………………………………………………………………. 8 2.2. Metode ………………………………………………………………………... 9 2.2.1.
MATERI DAN METODE ………………………………………………………… 8 2.1.
Kubis Putih (Brassica oleracea) ………………………...……………... 2 1.2.2. Bakteri Asam Laktat (BAL) ……………………………...……………. 4 1.2.3. Probiotik ………………………………………………...……………... 6 1.3. Tujuan Penelitian ……………………………………………………………... 7 2.
…………………………………………………………..….. xi 1. PENDAHULUAN ……………………………………………………………..… 1 1.1.
Halaman HALAMAN PERNYATAAN
…………………………………………………………..……. x DAFTAR LAMPIRAN
………………………………………………………………...…. ix DAFTAR GAMBAR
………………………………………………………………….....…... vii DAFTAR TABEL
……………………………………………………………..... v DAFTAR ISI
………………………………………………………………………..…. iv KATA PENGANTAR
SUMMARY
…………………………………………………………………..…… iii
…………………………………..……………..……. ii RINGKASAN
…………………………………...…………..……… i HALAMAN PENGESAHAN
Hasil Uji Ketahanan Terhadap Asam …………………………………... 28 3.5.2. Hasil Uji Ketahanan Terhadap Garam Empedu ………………..……… 28 3.5.3. Hasil Uji Aktivitas Antimikroba ………………………………………. 29
viii
4. PEMBAHASAN …………………………………………………………………. 30 4.1.
Acar Kubis Putih …………………………………………………………….. 30 4.2. Isolasi Bakteri Asam Laktat …………………………………………………. 32 4.3. Identifikasi Bakteri Asam Laktat …………………………………………….. 32 4.4. Identifikasi Genus Bakteri Asam Laktat …………………………………….. 35 4.5. Kemampuan Probiotik Bakteri Asam Laktat ………………….……………… 36 5.
KESIMPULAN DAN SARAN …………………………………………………... 40 5.1.
Kesimpulan …………………………………………………………………... 40 5.2. Saran ……………………………………………………………………....…. 40 6.
DAFTAR PUSTAKA …………………………………………………………….. 41 7. LAMPIRAN ……………………………...………………………………………. 44
DAFTAR TABEL
Halaman Tabel 1. Hasil Identifikasi Bakteri Asam Laktat dari Acar Kubis Putih Sentra
17 Magelang ……………………………………………………………………. Tabel 2. Hasil Identifikasi Genus Bakteri Asam Laktat dari Acar Kubis Putih Sentra
24 Magelang ………………………………………………………………….…
Tabel 3. Hasil Pengujian Kemampuan Probiotik Bakteri Asam Laktat dari Acar Kubis Putih Sentra Magelang
……………...………………………………... 26 Tabel 4. Perubahan pH Acar Kubis Putih
…………………………………………….. 44 Tabel 5. Perbedaan Karakteristik Genus Bakteri Asam Laktat
……………………..... 45 Tabel 6. Hasil Pengukuran OD Isolat BAL yang ditumbuhkan pada Berbagai Suhu,
Kadar NaCl dan pH ……………………………………………………..….. 46 Tabel 7. Standar Kekeruhan Larutan McFarland
…………………………………… 54
DAFTAR GAMBAR
Halaman Gambar 1. (a) Tanaman kubis putih sebelum terbentuk krop; (b) Krop yang terbentuk dari kumpulan daun kubis putih
…………………………..….. 3 Gambar 2. Diagram Alir Penelitian
…..………………………………………….…. 9 Gambar 3. (a) Kubis putih sebelum difermentasi; (b) Irisan kubis putih; (c) Acar kubis putih yang dihasilkan setelah 4 hari fermentasi dalam larutan garam 5% dan 7,5% .................................................................................. 15
- 4
Gambar 4. Isolasi Bakteri Asam Laktat (a) Dari hasil pengenceran 10 air acar
- 3
kubis putih perlakuan kadar garam 5%; (b) Dari hasil pengenceran 10 air acar kubis putih perlakuan kadar garam 7,5% …….………………… 16
Gambar 5. Hasil pengamatan Pewarnaan Gram pada perbesaran mikroskop 10×100 (a) Gram Positif dengan bentuk sel batang pada Isolat B2b32; (b) Gram Positif dengan bentuk sel bulat pada Isolat B1c4; (c) Gram Negatif pada Isolat A2c36
…..….…………...………………………...… 20 Gambar 6. Hasil pengamatan Pewarnaan Spora pada perbesaran mikroskop
10×100 (a) Spora Negatif pada Isolat B1c6; (b) Spora Positif pada Isolat A2c36
……………………………………………………..……… 21 Gambar 7. Hasil pengamatan Motilitas (a) Non Motil pada Isolat A2c31; (b) Motil pada Isolat B2b34 (lihat tanda panah)
…………………………………... 22 Gambar 8. Hasil pengamatan Aktivitas Katalase (a) Katalase Positif pada Isolat
A2c23 (lihat tanda panah); (b) Katalase Negatif pada Isolat B2b22 dan B2b23
…………………………………………………………………… 22 Gambar 9. Hasil pengamatan Produksi Gas (a) Tipe Homofermentatif pada Isolat
A2c3; (b) Tipe Heterofermentatif pada Isolat B2b9 (lihat tanda panah) .
…………………………………………………………………... 23 Gambar 10. Ketahanan Isolat B1c5 terhadap pH 3 (a.1) pada jam ke 0; (a.2) pada jam ke 1,5; (a.3) pada jam ke 3; terhadap pH 7 (b.1) pada jam ke 0;
(b.2) pada jam ke 1,5; (b.3) pada jam ke 3 ……………………………… 28
Gambar 11. Ketahanan Isolat B2b9 terhadap Garam Empedu 0,3% (a) pada jam ke 0; (b) pada jam ke 2; (c) pada jam ke 4
…………………………………. 29 Gambar 12. Aktivitas Antimikroba Isolat A2c3 (perlakuan kadar garam 5%) terhadap (a) Escherichia coli FNCC 0091; (b) Staphylococcus aureus
FNCC 0047 ……………………………………………………………... 29