ISOLASI DAN ENKAPSULASI BAKTERI ASAM LAKTAT
(BAL) ASAL AYAM KAMPUNG (GALLUS DOMESTICUS)
SEBAGAI PENGENDALI E.COLI
TESIS
Oleh:
NURAINUN HARAHAP
127040002
PROGRAM STUDI ILMU PETERNAKAN
PROGRAM PASCASARJANA FAKULTAS PERTANIAN
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
M E D A N
2 0 1 5
ISOLASI DAN ENKAPSULASI BAKTERI ASAM LAKTAT
(BAL) ASAL AYAM KAMPUNG (GALLUS DOMESTICUS)
SEBAGAI PENGENDALI E.COLI
TESIS
Oleh:
NURAINUN HARAHAP
127040002
Tesis sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Peternakan pada Program Studi Ilmu Peternakan Fakultas Pertanian
Universitas Sumatera Utara
PROGRAM STUDI ILMU PETERNAKAN
PROGRAM PASCASARJANA FAKULTAS PERTANIAN
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
M E D A N
2 0 1 5
Nama : ISOLASI DAN ENKAPSULASI BAKTERI ASAM LAKTAT (BAL) ASAL AYAM KAMPUNG (GALLUS DOMESTICUS) SEBAGAI PENGENDALI E.COLI
Nama : Nurainun Harahap
NIM : 127040002
Program Studi : Peternakan
Menyetujui Komisi Pembimbing
Ketua Anggota
(Dr. Ir. Ma’ruf Tafsin, M.Si ) (Dr. Nevy Diana Hanafi, S.Pt, M.Si)
An. Ketua Program Studi Dekan Fakultas Pertanian
(Dr. Nevy Diana Hanafi, S.Pt, M.Si) (Prof. Dr. Ir. Darma Bakti, MS)
Tesis ini telah diuji di Medan pada Tanggal : 21 Januari 2015
PANITIA PENGUJI TESIS
Ketua : Dr. Ir. Ma’ruf Tafsin, M.Si
Anggota : Dr. Nevy Diana Hanafi, S.Pt, M.Si
Penguji : 1. Dr. Ir. Simon P. Ginting, M.Sc 2. Dr. Ir. Elisa Julianti, M.Si
LEMBAR PERNYATAAN
Dengan ini saya menyatakan bahwa segala pernyataan dalam tesis ISOLASI DAN
ENKAPSULASI BAKTERI ASAM LAKTAT (BAL) ASAL AYAM KAMPUNG (GALLUS DOMESTICUS) SEBAGAI PENGENDALI E.COLI adalah benar merupakan
gagasan dan hasil penelitian saya sendiri dibawah arahan komisi pembimbing. Semua data dan sumber informasi yang digunakan dalam tesis ini telah dinyatakan secara jelas dan dicantumkan dalam daftar pustaka di bagian akhir tesis serta dapat diperiksa kebenarannya. Tesis ini juga belum pernah diajukan untuk memperoleh gelar pada program studi sejenis di perguruan tinggi lain.
Medan, Januari 2015
Nurainun Harahap NIM : 127040002
RINGKASAN
NURAINUN HARAHAP. “Isolasi dan Enkapsulasi Bakteri Asam Laktat (BAL) Asal Ayam Kampung (Gallus Domesticus) Sebagai Pengendali E.Coli”. Dibimbing oleh MA’RUF TAFSIN dan NEVY DIANA HANAFI.
BAL dapat menurunkan pertumbuhan bakteri patogen. BAL menghasilkan zat antimikroba sehingga bakteri patogen tidak dapat berkembangbiak. Viabilitas BAL semakin menurun seiring dengan semakin bervariasinya pH yang terdapat pada saluran pencernaan. Untuk mengatasi permasalahan tersebut dapat dilakukan dengan memberikan perlindungan pada sel bakteri melalui proses enkapsulasi. Adapun tujuan penelitian ini adalah untuk mengisolasi dan mengkarakteristik BAL yang diperoleh dari usus ayam kampung, menganalisis pengaruh enkapsulasi pada berbagai kombinasi bahan pengisi terhadap jumlah koloni dan daya hambat BAL, mengetahui viabilitas BAL baik yang dienkapsulasi maupun yang tanpa enkapsulasi serta daya simpan kapsul BAL terhadap kestabilan jumlah koloni selama 4 minggu penyimpanan. Penelitian dilakukan di laboratorium nutrisi pakan ternak Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara Medan pada bulan April – November 2014.
Penelitian ini dilakukan atas 3 tahap yaitu isolasi dan karakteristik BAL asal ayam kampung dilakukan berdasarkan pewarnaan gram, uji ketahanan BAL terhadap pH, garam empedu, suhu, motilitas dan katalase, pembuatan biopolimer BAL dan perbandingan antara alginat dengan bahan pengisi, daya simpan kapsul BAL dan pembuatan enkapsulasi BAL dalam bentuk kering.
Hasil penelitian pada saluran pencernaan ayam kampung didapat 6 isolat dan yang terbaik adalah isolat yang berasal dari ileum yang menunjukkan karakteristik BAL, tahan terhadap garam empedu, pH, suhu, jumlah koloni serta daya hambat BAL terhadap E.coli. Komposisi bahan enkapsulasi terbaik adalah alginat 5% sedangkan perbandingan alginat dengan bahan pengisi yang tertinggi terhadap alginat-maltodekstrin (2:1) yang menghasilkan rendemen 94% dengan jumlah koloni 9,10 log cfu/g, viabilitas sebesar 92,75% serta efisiensi enkapsulasi sebesar 95,26%. BAL yang terenkapsulasi maupun tanpa enkapsulasi dan lama penyimpanan tidak memberikan pengaruh yang signifikan terhadap viabilitas dan pH sedangkan kestabilan BAL dalam menghambat E.coli selama penyimpanan menunjukkan perbedaan yang nyata bahwa jumlah koloni dan daya hambat BAL yang dienkapsulasi lebih tinggi dibandingkan dengan BAL tanpa enkapsulasi selama 4 minggu penyimpanan. Dapat disimpulakan bahwaisolat yang terbaik dan memenuhi kriteria adalah isolat yang berasal dari ileum dengan konsentrasi biopolimer enkapsulasi BAL yang menunjukkan gel yang baik yaitu pada konsentarsi alginat 5% sedangkan perbandingan konsentrasi alginat dengan bahan pengisi yang terbaik adalah alginat - maltodekstrin (2:1). BAL terenkapsulasi lebih tahan dibandingkan dengan BAL tanpa enkapsulasi selama 4 minggu penyimpanan.
SUMMARY
NURAINUNHARAHAP. "Isolation andEncapsulationof Lactic Acid Bacteria(LAB)
Originof Native Chicken(Gallus domesticus) toControlE. coli". Under supervisedbyMA'RUFTAFSINandNEVYDIANAHANAFI.
LABcan reducethe growth ofpathogenic bacteria. LABproduceantimicrobialsubstancesthatpathogenicbacteriacan notmultiply. LABviabilitydecreasedalong with thevariation ofthe pHfound inthe digestivetract. Toovercome these problemscan be doneby providingprotectionin bacterial cellsthroughthe process ofencapsulation. The purposeof thisstudywastoisolateandcharacterizeLABobtainedfromchickenintestine, analyze the effect ofencapsulationonvariouscombinations offillerson the number ofcoloniesandthe inhibition ofLAB, knowingboththeviability ofencapsulatedLABorwithoutencapsulationandstorabilitycapsuleLABon stabilitynumber ofcoloniesduring the4weeks of storage. The study was conductedinlaboratoryanimal feedscience,Faculty ofAgriculture, University ofSumatera UtaraMedan, inApril-November, 2014.
This study was conductedoverthreestages, namely isolationandcharacteristics of theoriginalLABchicken; LABstability testforpH, bilesalts, temperature; process encapsulation using alginat and various filler (milk skim, maltodekstrin), production biopolymersLAB andcomparisonbetween thealginatewithfillers,
The
LABandstorabilitycapsuleLABencapsulation.
resultsof researchonthe digestivetractchickenobtained6 isolates and isolates from theileumshowedhighest,resistance tobile salts, pH andinhibitionof LABagainstE.coli.The bestencapsulationmaterial compositionisalginate5% while theratioof alginatewithhighfillerto thealginate-maltodextrin (2:1) whichresulted in94% yieldby the number ofcolonies of9.10log cfu/g, the viabilityof92.75% andencapsulationefficiencyamounted to95.26%. LABencapsulatedorwithoutencapsulationand storage timedid nothave a significant influenceon the viabilityandstabilityof pHwhereasLABin inhibitingE. coliduring storageshowed significant differencesthat thenumber ofcoloniesand LAB were encapsulatedmore resistthan theLABwithoutencapsulationfor 4weeks of storage. It is concludedthatisolatesfromthe ileum are potential as candidate probiotics. BiopolymergelencapsulationLABshowedgoodthatthealginateconcentration of5%, while the ratio ofthe concentration ofalginatewiththebestfillermaterialisalginate-maltodextrin(2:1). LAB wereencapsulated more resist than theLABwithoutencapsulationfor 4weeks of storage.
RIWAYAT HIDUP
Nurainun Harahap, dilahirkan pada tanggal 17 Januari 1987 di Kota Medan Sumatera Utara. Putri keempat dari empat bersaudara dari keluarga Bapak Aminullah Harahap dan Ibu Nurbainah Siregar.
Penulis terakhir kalinya menamatkan sekolah menengah umum di SMAN 7 Medan pada tahun 2005 dan pada tahun yang sama penulis terdaftar sebagai mahasiswa Departemen Peternakan Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara dan lulus pada tahun 2010. Pada tahun 2012 penulis diterima di Sekolah Pascasarjana Program Studi Ilmu Peternakan Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara.
Selama mengikuti perkuliahan penulis aktif sebagai anggota Himpunan Mahasiswa Muslim Peternakan (HIMMIP) serta aktif dalam kegiatan seminar-seminar pascasarjana.
Penulis melaksanakan penelitian tesis di Laboratorium Mikrobilogi PeternakanJl. Prof. A. Sofyan No. 3 Departemen Peternakan Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utarapada bulan Februari – November tahun 2014.
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas segala rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan karya ilmiah (tesis) ini. Adapun judul dari tesis ini adalah “ Isolasi dan Enkapsulasi Bakteri Asam Laktat (BAL) Asal Ayam Kampung (Gallus Domesticus) sebagai Pengendali E.coli”yang merupakan salah satu syarat mendapatkan gelar Megister Peternakan di Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara.
Pada kesempatan ini penulis menghanturkanterima kasih yang sebesar-besarnya kepada kedua orang tua yang telah membesarkan, memelihara dan mendidik penulis selama
ini. Penulis menyampaikan ucapan terima kasih yang tak terhingga kepada Dr. Ir. Ma’ruf Tafsin, M.Si dan Dr. Nevy Diana Hanafi, SPt, M.Si selaku ketua dan anggota
komisi pembimbing penulis yang telah membimbing dan memberikan berbagai masukan berharga kepada penulis dari mulai menetapkan judul, melakukan penelitian, sampai pada ujian akhir. Ucapan terima kasih kepada Dr. Ir. Simon Ginting, M.Sc dan Dr. Ir. Elisa Julianti, M.Si selaku dosen penguji yang telah banyak memberikan saran untuk kesempurnaan tesis ini Ungkapan terima kasih juga disampaikan kepada teman-teman seperjuangan Pascasarjana Program Studi Peternakan angkatan 2012, teman–teman S1, ibu Ir. Yunilas, M.Si serta laboran yang telah banyak membantu penulis dalam melakukan penelitian di Laboratorium.
Penulis menyadari bahwa tesis ini masih mempunyai kekurangan. Oleh karena itu, penulis mengharapkan saran dan kritik yang bersifat membangun untuk perbaikan dikemudian hari. Penulis berharap tesis ini dapat bermanfaat bagi penulis dan pembaca.
Medan, Januari 2015
DAFTAR ISI Halaman KATA PENGANTAR ... i DAFTAR ISI ... ii DAFTAR TABEL ... iv DAFTAR GAMBAR ... v DAFTAR LAMPIRAN ... vi PENDAHULUAN Latar Belakang ... 1 Tujuan Penelitian ... 2 Manfaat Penelitian ... 3 TINJAUAN PUSTAKA Bakteri Asam Laktat ... 4
Teknologi Enkapsulasi ... 8 Bahan Pengkapsul ... 11 Alginat ... 11 Maltodekstrin ... 13 Susu Skim ... 14 Escherichia coli ... 15
Bakteri dalam Saluran Pencernaan ... 17
Penampilan Ayam Broiler terhadap Probiotik ... 18
BAHAN DAN METODE PENELITIAN Lokasi dan Waktu Penelitian ... 19
Metode Penelitian ... 19
Tahap I: Isolasi dan Identifikasi Kualitas BAL Ayam Kampung terhadap Bakteri Uji Bahan dan Alat Penelitian ... 19
Prosedur Penelitian Tahap I Isolasi dan Karakteristik BAL Asal Ayam Kampung ... 20
Karakteristik BAL Berdasarkan Morfologi dan Reaksi Pewarnaan Gram ... 21
Karakteristik BAL Berdasarkan Uji Motilitas ... 21
Karakteristik BAL Berdasarkan Uji Katalase ... 21
Uji Ketahanan BAL terhadap pH, Garam Empedu dan Suhu ... 22
Uji Ketahanan terhadap Keasaman Lambung (pH) ... 22
Uji Ketahanan terhadap Garam Empedu ... 22
Uji Ketahanan terhadap Temperatur/Suhu ... 22
Penentuan Jumlah koloni BAL ... 23
Uji Daya Hambat BAL terhadap Bakteri E.coli ... 23
Isolasi Bakteri Uji E.coli ... 23
Uji Daya Hambat BAL terhadap E.coli ... 24
Tahap II : Pembuatan Kapsul BAL dan Uji Kualitasnya
Bahan dan Alat Penelitian ... 25
Penentuan Total Padatan Bahan Pengkapsul ... 26
Penentuan Perbandingan Natrium Alginat dan Bahan Pengisi Optimum... 27
Viabilitas dan Efisiensi BAL Terenkapsulasi ... 27
Jumlah Populasi BAL Produk Enkapsulasi ... 28
Tahap III : Daya Simpan Kapsul BAL dan Evaluasi Kualitasnya ... 29
Daya Simpan Kapsul BAL dan Uji Kualitasnya ... 29
Pembuatan BAL Enkapsulasi dalam Bentuk Kering ... 31
HASIL DAN PEMBAHASAN Tahap I : Isolasi dan Karakteristik Kualitas BAL Ayam Kampung Terhadap Bakteri Uji Isolasi dan Karakteristik Kualitas BAL Ayam Kampung ... 33
Karakteristik Isolat BAL ... 34
Uji Ketahanan BAL terhadap pH, Garam Empedu dan Suhu ... 36
Uji Daya Hambat BAL terhadap E. coli ... 39
Tahap II : Pembuatan Kapsul BAL dan Uji Kualitasnya Penentuan Konsentrasi Alginat sebagai Bahan Pengkapsul... 41
Perbandingan Natrium-Alginat dan Bahan Pengisi Optimum ... 44
Pengujian Viabilitas dan Efektivitas BAL Terenkapsulasi ... 46
Tahap III : Daya Simpan Kapsul BAL dan Evaluasi Kualitasnya Viabilitas BAL selama Penyimpanan ... 47
Pengaruh Lama Penyimpanan terhadap pH ... 50
Kestabilan BAL dalam Menghambat E.coli selama Penyimpanan ... 51
Pembuatan Beads BAL Terenkapsulasi dalam Bentuk Kering... . 52
KESIMPULAN DAN SARAN ... 54
DAFTAR PUSTAKA ... 55
DAFTAR TABEL
No. Halaman
1. Kelebihan dan kekurangan teknik estruksi dan emulsi ... 10
2. Komposisi natrium alginat ... 12
3. Komposisi maltodekstrin ... 13
4. Komposisi susu skim ... 15
5. Derajat keasaman (pH) di dalam saluran pencernaan ayam ... 17
6. Jumlah koloni BAL, Karakteristik isolat BAL dan uji ketahanan BAL ... 34
7. Uji Ketahanan BAL terhadap pH, Garam Empedu dan Suhu ... 36
8. Luas zona bening dan total asam tertitrasi ... 39
9. Pengaruh konsentrasi Na-alginat terhadap bentuk dan sifat fisik beads ... 41
DAFTAR GAMBAR
No. Halaman
1. Bakteri asam laktat ... 4
2. Mekanisme pertumbuhan BAL... 5
3. Prosedur enkapsulasi dengan metode ekstruksi ... 9
4. Bakteri E.coli... 15
5. Kultur murni isolat ... 33
6. Daya hambat BAL terhadap Eschericia Coli ... 41
7. Alginat dengan konsentrasi 5% ... 42
8. Grafik konsentrasi alginat sebagai bahan pengkapsul terhadap rendemen ... 43
9. Perbandingan alginat-filler terhadap ukuran dan bentuk beads ... 45
10. Viabilitas BAL tanpa dan dengan Enkapsulasi selama penyimpanan 4 minggu ... 48
11. Pengaruh lama penyimpanan terhadap pH ... 50
12. Kestabilan BAL dalam menghambat E.coli ... 51
DAFTAR LAMPIRAN
No. Halaman
1. Skema isolasi bakteri Escherichia coli ... 61
2. Skema isolasi Bakteri Probiotik ... 62
3. Skema pewarnaan gram ... 63
4. Skema kerja uji motilitas ... 64
5. Skema kerja uji ketahanan terhadap keasaman (pH) ... 65
6. Skema kerja uji ketahanan terhadap garam empedu ... 66
7. Skema kerja uji ketahanan terhadap temperatur ... 67
8. Skema kerja uji katalase ... 68
9. Hasil isolasi bakteri uji Escherichia coli dilihat dari mikroskop ... 69
10. Pertumbuhan isolat pada medium MRS broth + Ox bile 5% ... 70
11. Luas zona bening pada saluran pencernaan ayam kampung ... 71
12. Konsentrasi berbagai alginat ... 72
13. Penentuan biopolimer konsentrasi alginat sebagai bahan pengkapsul ... 73
14. Tabel Anova penentuan biopolimer konsentrasi alginat sebagai bahan pengkapsul. 74 15. Uji lanjut Duncan dalam penentuan biopolimer alginat ... 74
16. Pengaruh perbandingan alginat - filler terhadap rendemen beads yang dihasilkan .. 75
17. Tabel Anova pengaruh perbandingan alginat - filler terhadap rendemen beads yang dihasilkan ... 76
18. Uji lanjut Duncan dalam perbandingan alginat - filler terhadap rendemen ... 76
19. Pengaruh perbandingan alginat - fillerterhadap efisiensi dan viabilitas enkapsulasi 77 20. Tabel Anova pengaruh perbandingan alginat - fillerterhadap efisiensi enkapsulasi 77 21. Uji lanjut Duncan perbandingan alginat- fillerterhadap efisiensi enkapsulasi ... 78 22. Tabel Anova pengaruh perbandingan alginat - filler terhadap viabilitas enkapsulasi 79
23. Uji lanjut Duncan perbandingan alginat- fillerterhadap viabilitas enkapsulasi ... 79
24. Viabilitas dan ketahanan BAL selama masa Pengeringan ... 80
25. Tabel Anova viabilitas dan ketahanan BAL selama masa pengeringan ... 81
26. Uji lanjut t- viabilitas dan ketahanan BAL selama masa pengeringan ... 81
27. Pembuatan beads basah dalam bentuk kering ... 82
28. Viabilitas BAL tanpa dan dengan enkapsulasi selama penyimpanan ... 83
29. Kestabilan BAL selama penyimpanan ... 84
30. Pengaruh lama penyimpanan terhadap kestabilan pH ... 84
