VIABILITAS BAKTERI ASAM LAKTAT YANG DIISOLASI DARI FERMENTASI BIJI KAKAO (Theobroma cacao L.) SEBAGAI PROBIOTIK DALAM JUS NANAS VIABILITY OF LACTIC ACID BACTERIA ISOLATED FROM THE FERMENTATION OF COCOA SEED (Theobroma cacao L.) AS PROBIOTIC IN PINEAPPLE JUICE SKRIPSI Diajukan untuk memenuhi sebagian dari syarat-syarat guna memperoleh gelar Sarjana Teknologi Pangan Oleh: CINDY KUSUMA 11.70.0053
PROGRAM STUDI TEKNOLOGI PANGAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN UNIVERSITAS KATOLIK SOEGIJAPRANATA SEMARANG 2015
i
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI
Saya yang bertandatangan di bawah ini: Nama NIM Fakultas Program Studi
: Cindy Kusuma : 11.70.0053 : Teknologi Pertanian : Teknologi Pangan
Menyatakan bahwa skripsi “Viabilitas Bakteri Asam Laktat yang Diisolasi dari Fermentasi Biji Kakao (Theobroma cacao L.) sebagai Probiotik dalam Jus Nanas” merupakan karya saya dan tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar keserjanaan di suatu perguruan tinggi. Sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. Apabila saya tidak jujur, maka gelar dan ijazah yang saya peroleh dinyatakan batal dan akan saya kembalikan kepada Universitas Katolik Soegijapranata, Semarang. Demikian pernyataan ini saya buat dan dapat dipergunakan sebagaimana mestinya.
Semarang, Maret 2015
Cindy Kusuma
ii
VIABILITAS BAKTERI ASAM LAKTAT YANG DIISOLASI DARI FERMENTASI BIJI KAKAO (Theobroma cacao L.) SEBAGAI PROBIOTIK DALAM JUS NANAS VIABILITY OF LACTIC ACID BACTERIA ISOLATED FROM THE FERMENTATION OF COCOA SEED (Theobroma cacao L.) AS PROBIOTIC IN PINEAPPLE JUICE Oleh: CINDY KUSUMA NIM : 11.70.0053
Program Studi : Teknologi Pangan
Skripsi ini telah disetujui dan dipertahankan dihadapan sidang penguji pada tanggal : 4 Maret 2015
Semarang, Maret 2015 Fakultas Teknologi Pertanian Universitas Katolik Soegijapranata
Pembimbing I,
Dra. Laksmi Hartayanie, MP.
Dekan,
Dr. V. Kristina Ananingsih, ST., MSc.
Pembimbing II,
Ir. Lindayani, MP., PhD. iii
RINGKASAN Bakteri asam laktat (BAL) merupakan jenis mikroba yang dapat memberikan manfaat fungsional bagi tubuh manusia sebagai probiotik. BAL termasuk mikroorganisme yang aman untuk ditambahkan ke dalam makanan/minuman sehingga beberapa jenis BAL dimanfaatkan sebagai inokulum minuman probiotik. Probiotik memiliki fungsi yang sangat penting bagi tubuh manusia, terutama dalam membantu kelancaran fungsional metabolisme tubuh. Lactobacillus, Bifidobacterium, dan Streptococcus spp. termasuk kelompok BAL yang berpotensi sebagai probiotik. Mikroba probiotik harus mampu bertahan terhadap kondisi ekstrim dari saluran pencernaan mulai dari mulut hingga mencapai usus dan kemudian hidup berkoloni di permukaan usus. Dalam minuman probiotik, mikroba probiotik harus memiliki viabilitas yang baik pada makanan pembawanya dan terhadap penyimpanan. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui potensi isolat BAL yang dihasilkan dari fermentasi biji kakao sebagai probiotik, identifikasi spesies isolat BAL yang memiliki aktivitas antimikroba terbaik, dan mengetahui viabilitas BAL probiotik tersebut dalam jus nanas yang disimpan di suhu refrigerator selama empat hari. Pada penelitian ini, setiap isolat dari hasil fermentasi biji kakao diuji kemurniannya melalui uji pewarnaan gram, uji aktivitas katalase, dan uji motilitas. Isolat yang telah dipastikan kemurniannya, dilakukan uji terhadap kemampuan pertumbuhan BAL pada berbagai kadar NaCl, pH, dan suhu untuk menentukan genus BAL. Pengujian ketahanan BAL terhadap garam empedu 0,3%, pH 3 dan pH 7, serta aktivitas antimikroba dari BAL menentukan suatu mikroba sebagai probiotik. BAL yang memiliki aktivitas antimikroba terbaik terhadap Escherichia coli FNCC 0091 dan Staphylococcus aureus FNCC 0047 dilakukan identifikasi spesies BAL menggunakan API test kit. Pada tahap akhir uji, dilakukan pengujian viabilitas BAL probiotik dalam jus nanas yang diberikan natrium benzoat dan tanpa natrium benzoat selama empat hari penyimpanan di refrigerator. Berdasarkan hasil uji, isolat BAL termasuk Gram positif, berbentuk batang, katalase negatif, non motil, dan termasuk genus Lactobacillus. Pengujian menggunakan API test kit diperoleh isolat BAL kode 33 merupakan Lactobacillus plantarum dengan tingkat kemiripan 99,9%. Keseluruhan isolat BAL yang diuji memiliki kemampuan sebagai probiotik karena tahan terhadap garam empedu, asam, dan memiliki aktivitas antimikroba. BAL probiotik tersebut juga memiliki viabilitas yang baik, dikarenakan jumlah koloni BAL dalam jus nanas yang diberikan penambahan natrium benzoat dan tanpa penambahan natrium benzoat selama empat hari penyimpanan di refrigerator tetap mencapai 108 CFU/ml.
iv
SUMMARY
Lactic Acid Bacteria (LAB) are the types of microbes that can provide functional benefits to the human body as a probiotic. LAB are known as food grade microorganism that is safe to be added to the food/beverage and can be used as inoculum probiotic drink. Probiotic play important role in metabolism system of human body. Lactobacillus, Bifidobacterium, and Streptococcus spp. are a lactic acid bacteria group that have a potential as probiotic. Probiotic microbes must be resistance in the extreme conditions of the gastrointestinal tract from the mouth to reach the intestine and then live in colonies on the surface of the intestine. In probiotic drinks, probiotic microbes must have a good viability in food carrier during storaging. The aim of this research is to measure the potential of LAB isolated from cocoa seed as probiotic, identification of LAB species that provide the best antimicrobial ability,and viability of LAB as probiotic in pineapple juice during kept in refrigerator temperature for four days. In this research, the purity of LAB isolated from cocoa seed fermentation is tested by gram stain, catalase activity test, and motility test. Pure isolates is tested on the ability of its growth at different levels of NaCl, pH, and temperature to determine the genus of LAB. The ability of LAB as probiotic is decided through 0,3% bile salt, pH, and antimicrobial test. The species idetification of LAB with the best inhibition against Escherichia coli FNCC 0091 and Staphylococcus aureus FNCC 0047 will be done with API test kit. At the final stage of research, viability test of probiotic LAB with and without sodium benzoate in pineapple juice is tested under refrigerator temperature during four days. The result shows that the characteristic of LAB isolate are Gram positive, bacil form, negative catalase, non motile, and so it is belong to the Lactobacillus genus. The result of API test kit shows that LAB isolate code 33 is Lactobacillus plantarum with the level of resemblance about 99.9%. All of isolates tested shows a great potential as probiotic for its ability to grow in bile salts, acids condition, and has antimicrobial activity. The probiotic also has a good viability as it tested in pineapple juice with and without the addition of sodium benzoate for four days of storage in the refrigerator still reach 108 CFU/ml.
v
KATA PENGANTAR Puji syukur dan terima kasih Penulis panjatkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa karena berkat dan rahmat-Nya yang berlimpah, maka Penulis dapat menyelesaikan penulisan skripsi, yang berjudul “Viabilitas Bakteri Asam Laktat yang Diisolasi dari Fermentasi Biji Kakao (Theobroma cacao L.) sebagai Probiotik dalam Jus Nanas”. Laporan skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk memenuhi kelengkapan akademis yang bertujuan untuk mencapai program kesarjanaan strata satu (S1) program studi
Teknologi
Pangan,
Fakultas
Teknologi
Pertanian,
Universitas
Katolik
Soegijapranata Semarang. Dalam menyelesaikan laporan skripsi ini, Penulis tak lepas dari berbagai hambatan dan kesulitan. Namun, Tuhan Yesus selalu memberikan bantuan-Nya melalui orang-orang yang memberikan sumbangsih bantuan yang besar bagi Penulis. Maka dari itu, pada kesempatan ini, penulis ingin menyampaikan rasa terima kasih kepada : 1. Tuhan Yesus Kristus, yang selalu menjaga, memberkati, dan membimbing penulis selama pelaksanaan hingga penulisan laporan skripsi. 2. Dr. Victoria Kristina Ananingsih, ST., MSc., selaku Dekan Fakultas Teknologi Pertanian, Universitas Katolik Soegijapranata. 3. Dra. Laksmi Hartayanie, MP., selaku pembimbing I dan Ir. Lindayani, MP., PhD., selaku pembimbing II, yang telah meluangkan waktu dan tenaga dalam membimbing, memberikan petunjuk, saran, semangat, serta dukungan doa hingga terselesainya skripsi ini. 4. Ivonne E. Fernandez, S. Si., M.Sc., selaku koordinator skripsi yang telah membimbing, membantu, dan mengarahkan Penulis mengenai skripsi. 5. Segenap dosen Fakultas Teknologi Pertanian, UNIKA Soegijapranata yang telah membimbing dan memberikan pengetahuan yang bermanfaat bagi Penulis. 6. Staf Laboran (Mbak Endah, Mas Pri, dan Mas Soleh) Fakultas Teknologi Pertanian, UNIKA Soegijapranata yang telah membantu Penulis dalam pelaksanaan penelitian di Laboratorium. 7. Papa, mama, dan adik-adik tersayang, yang telah memberikan banyak bantuan, dukungan doa, dan semangat sehingga Penulis dapat menyelesaikan skripsi ini.
vi
8. BAL’ers (Cynthia, Melita, Vivi, Melany, Amadea, Gracia, Monica, Ikke, dan Danesh) selaku teman seperjuangan selama skripsi yang telah memberikan semangat serta dukungan doa bagi Penulis. 9. Ci Ameju yang selalu menyemangati, memberikan dukungan, dan membantu Penulis selama penelitian. 10. CG Blessed to bless dan Light of Christ yang telah memberikan dukungan doa serta semangat. 11. Sahabat-sahabat Penulis lainnya, Chaterine, Metta, Rissa, Vina, Ko Ary, Ci Mande, dan Vania yang selalu memberikan semangat dan dukungan kepada Penulis. 12. Semua pihak yang tidak dapat Penulis sebutkan satu per satu yang telah membantu dan memberikan saran serta kritik dalam pelaksanaan penelitian hingga penulisan laporan skripsi ini.
Penulis menyadari bahwa penulisan dan penyusunan laporan skripsi ini masih jauh dari kata sempurna dan masih memiliki banyak kekurangan baik secara materi maupun cara penulisannya. Maka dari itu, Penulis mengharapkan adanya berbagai saran ataupun kritik yang bersifat membangun dari para pembaca dan semua pihak. Akhir kata, Penulis sangat mengharapkan bahwa laporan ini dapat bermanfaat dan memberikan pengetahuan bagi para pembaca dan semua pihak yang membutuhkan.
Semarang, Maret 2015
Penulis
vii
DAFTAR ISI
RINGKASAN.......................................................................................................... SUMMARY............................................................................................................... KATA PENGANTAR............................................................................................. DAFTAR ISI............................................................................................................ DAFTAR TABEL.................................................................................................... DAFTAR GAMBAR............................................................................................... DAFTAR LAMPIRAN............................................................................................
iv v vi viii x xi xiii
BAB I. PENDAHULUAN................................................................................... 1.1. Latar Belakang.................................................................................................. 1.2. Tinjauan Pustaka............................................................................................... 1.2.1. Bakteri Asam Laktat (BAL).................................................................. 1.2.2. Probiotik................................................................................................ 1.2.3. Nanas..................................................................................................... 1.3. Tujuan Penelitian...............................................................................................
1 1 2 2 5 8 9
BAB II. MATERI DAN METODE..................................................................... 2.1. Waktu dan Tempat Penelitian........................................................................... 2.2. Materi................................................................................................................ 2.2.1. Alat.......................................................................................................... 2.2.2. Bahan....................................................................................................... 2.3. Metode............................................................................................................... 2.3.1. Peremajaan Isolat.................................................................................... 2.3.2. Uji Kemurnian Isolat............................................................................... a. Pewarnaan Gram............................................................................ b. Uji Aktivitas Katalase.................................................................... c. Uji Motilitas................................................................................... 2.3.3. Kemampuan Pertumbuhan BAL pada Berbagai Kadar NaCl, pH, dan Suhu......................................................................................................... a. Pertumbuhan BAL pada Kadar NaCl (6,5% dan 18%).................. b. Pertumbuhan BAL pada pH (4,4 dan 9,6)...................................... c. Pertumbuhan BAL pada Suhu (10oC, 45oC, dan 50oC)................. 2.3.4. Uji Kemampuan Probiotik...................................................................... a. Ketahanan terhadap Garam Empedu.............................................. b. Ketahanan terhadap Asam.............................................................. c. Aktivitas Antimikroba.................................................................... 2.3.5. Uji Spesies Bakteri Asam Laktat............................................................ 2.3.6. Uji Ketahanan Bakteri Asam Laktat pada Jus Nanas.............................. a. Pembuatan Jus Nanas..................................................................... b. Pembuatan Starter Probiotik.......................................................... c. Uji Viabilitas BAL Probiotik dalam Jus Nanas.............................. 2.3.7. Pembuatan Stok Kultur...........................................................................
10 10 10 10 10 13 13 13 13 14 14
viii
14 14 14 15 15 15 15 16 16 17 17 17 17 18
BAB III. HASIL PENELITIAN........................................................................... 3.1. Peremajaan Kultur Bakteri Asam Laktat........................................................... 3.2. Pengujian Kemurnian Isolat Bakteri Asam Laktat............................................ 3.2.1. Pengujian Kemurnian BAL Berdasarkan Uji Pewarnaan Gram........... 3.2.2. Pengujian Kemurnian BAL Berdasarkan Uji Katalase......................... 3.2.3. Pengujian Kemurnian BAL Berdasarkan Uji Motilitas......................... 3.3.Kemampuan Pertumbuhan BAL pada Berbagai Kadar NaCl, pH, dan Suhu.... 3.4. Uji Kemampuan Probiotik................................................................................. 3.4.1. Ketahanan BAL terhadap Garam Empedu............................................ 3.4.2. Ketahanan BAL terhadap Asam............................................................ 3.4.3. Kemampuan Aktivitas Antimikroba dari BAL..................................... 3.5. Pengujian Spesies Bakteri Asam Laktat............................................................ 3.6. Uji Ketahanan BAL pada Jus Nanas................................................................. 3.6.1. Pembuatan Starter Probiotik................................................................. 3.6.2. Pengujian Viabilitas BAL dalam Jus Nanas..........................................
19 19 19 20 21 21 22 23 24 25 26 26 29 29 29
BAB IV. PEMBAHASAN................................................................................... 4.1. Identifikasi dan Karakterisasi Bakteri Asam Laktat.......................................... 4.2. Bakteri Asam Laktat sebagai Probiotik............................................................. 4.3. Identifikasi Spesies Bakteri Asam Laktat......................................................... 4.4. Viabililtas BAL Probiotik dalam Jus Nanas......................................................
34 34 36 38 39
BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN.............................................................. 5.1. Kesimpulan........................................................................................................ 5.2. Saran..................................................................................................................
43 43 43
BAB VI.
DAFTAR PUSTAKA..........................................................................
44
BAB VII.
LAMPIRAN........................................................................................
49
ix
DAFTAR TABEL
Tabel 1.
Hasil Pengujian Kemurnian Isolat Bakteri Asam Laktat.......................
20
Tabel 2.
Hasil Uji Kemampuan Pertumbuhan Bakteri Asam Laktat...................
23
Tabel 3.
Hasil Uji Kemampuan Bakteri Asam Laktat sebagai Probiotik............
23
Tabel 4.
Hasil Identifikasi Fermentasi Berbagai Sumber Karbon dengan API 50 CHL test kit pada Isolat BAL Kode 33.............................................
28
Hasil Uji Ketahanan BAL Probiotik Selama Empat Hari Penyimpanan di Refrigerator.................................................................
30
Hasil Absorbansi Pertumbuhan BAL pada Berbagai NaCl, pH, dan Suhu dengan Panjang Gelombang 700 nm............................................
49
Kepadatan Sel Bakteri Asam Laktat pada Jus Nanas............................
51
Tabel 5.
Tabel 6.
Tabel 7.
x
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.
Uji Kemampuan Probiotik Bakteri Asam Laktat yang Diisolasi dari Fermentasi Biji Kakao (Theobroma cacao L.)..........................
11
Pengaplikasian Kemampuan BAL Probiotik dari Fermentasi Biji Kakao (Theobroma cacao L.) pada Jus Nanas.................................
12
Peremajaan kultur bakteri asam laktat (isolat BAL kode 33); sebelum peremajaan kultur (a) dan sesudah peremajaan kultur (b).......................................................................................................
19
Isolat bakteri asam laktat (kode 47) yang diamati pada perbesaran 40 x 100 menunjukkan sel berwarna ungu (bakteri Gram positif)....
20
Gambar 5.
Isolat bakteri asam laktat (kode 33) memiliki katalase negatif.........
21
Gambar 6.
Isolat bakteri asam laktat memiliki sifat non-motil...........................
22
Gambar 7.
Pengujian ketahanan isolat bakteri asam laktat (kode 47) terhadap garam empedu 0,3% pada jam ke-0 (a), 2 (b), dan 4 (c) yang ditunjukkan dengan adanya pertumbuhan isolat BAL pada permukaan media...............................................................................
24
Pengujian ketahanan isolat bakteri asam laktat (kode 35) terhadap pH 3 pada jam ke-0 (a-1); 1,5 (a-2); dan 3 (a-3); pH 7 pada jam ke-0 (b-1); 1,5 (b-2); dan 3 (b-3) yang ditunjukkan dengan adanya pertumbuhan BAL pada permukaan media.......................................
25
Zona hambat isolat bakteri asam laktat (kode 47) terhadap Escherichia coli FNCC 0091 (a) dan Staphylococcus aureus FNCC 0047 (b) ................................................................................
26
Gambar 10. Identifikasi spesies isolat BAL kode 33 dengan menggunakan API 50 CHL test kit sebelum diinkubasi (a), setelah diinkubasi (b), dan hasil analisa perubahan warna untuk diidentifikasi lebih lanjut dengan APILAB Software (c)............................................................
27
Gambar 2.
Gambar 3.
Gambar 4.
Gambar 8.
Gambar 9.
Gambar 11.
Gambar 12.
Kultur starter BAL pada isolat kode 47 mencapai kepadatan sel 108 CFU/ml.......................................................................................
29
Isolat BAL (kode 32) dengan kepadatan sel 108 CFU/ml dalam jus nanas pada penyimpanan di refrigerator hari ke-1 (a), 2 (b), 3 (c), dan 4 (d) ditunjukkan dengan adanya pertumbuhan BAL di permukaan media agar......................................................................
31
xi
Gambar 13. Isolat BAL (kode 32) dengan kepadatan sel 108 CFU/ml dalam jus nanas yang ditambahkan dengan natrium benzoat 0,1% pada penyimpanan di refrigerator hari ke-1 (a), 2 (b), 3 (c), dan 4 (d) ditunjukkan dengan adanya pertumbuhan BAL di permukaan media agar.........................................................................................
32
Gambar 14. Jus nanas dengan penambahan starter probiotik (a), jus nanas dengan penambahan starter probiotik serta natrium benzoat 0,1% (b), jus nanas (kontrol negatif) (c), dan jus nanas yang ditambahkan dengan natrium benzoat sebanyak 0,1% (kontrol positif) (d) setelah penyimpanan selama empat hari di refrigerator.......................................................................................
33
Gambar 15. Hasil Pembacaan Identifikasi Spesies Isolat BAL 33 dengan menggunakan APILAB Software.....................................................
50
xii
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1.
Kemampuan BAL Tumbuh pada Berbagai NaCl, pH, dan Suhu......
49
Lampiran 2.
Hasil Identifikasi Spesies dengan Menggunakan APILAB Software..............................................................................................
50
Lampiran 3.
Kepadatan Sel Starter BAL Probiotik dalam Jus Nanas...................
51
Lampiran 4.
Media yang Digunakan untuk Pertumbuhan, Uji Kemampuan Probiotik, dan Viabilitas Bakteri Asam Laktat.................................
52
xiii
