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
i
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI
Saya yang bertandatangan di bawah ini:
Nama : Milka Melinda Susanto NIM : 13.70.0012
Fakultas : Teknologi Pertanian Program Studi : Teknologi Pangan
Menyatakan 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
ii
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,
iii
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 dalam larutan garam 5% diperoleh koloni BAL sebanyak 6,05×104 CFU/ml, sedangkan pada perlakuan larutan garam 7,5% diperoleh koloni BAL sebanyak 1,70×104 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
iv
SUMMARY
v
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.
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,
vii
2.2.1.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 Berbagai Kondisi Suhu, Kadar NaCl dan pH ………..……. 12
2.2.6.Pengujian Kemampuan Probiotik BAL ………... 13
3. HASIL PENELITIAN ………. 15
3.1. 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 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.Hasil Uji Ketahanan Terhadap Asam ………... 28
3.5.2.Hasil Uji Ketahanan Terhadap Garam Empedu ………..……… 28
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
ix
DAFTAR TABEL
Halaman Tabel 1. Hasil Identifikasi Bakteri Asam Laktat dari Acar Kubis Putih Sentra
Magelang ………. 17
Tabel 2. Hasil Identifikasi Genus Bakteri Asam Laktat dari Acar Kubis Putih Sentra
Magelang ……….… 24
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
x
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
Gambar 4. Isolasi Bakteri Asam Laktat (a) Dari hasil pengenceran 10-4 air acar kubis putih perlakuan kadar garam 5%; (b) Dari hasil pengenceran 10-3 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
xi
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman Lampiran 1. Penentuan Waktu Fermentasi Kubis Putih ……….. 44
Lampiran 2. Karakteristik Genus Bakteri Asam Laktat ……….….…………..… 45
Lampiran 3. Data Uji Kemampuan Tumbuh Isolat BAL pada Berbagai Suhu,
Kadar NaCl dan pH ……..………...…… 46
Lampiran 4. Media yang digunakan untuk Pertumbuhan dan Pengujian ….……..….. 53
