UNIVERSITAS UDAYANA
SCREENINGBAKTERI PENGHASIL FITASE PADA PRODUK PANGAN TRADISIONAL GUNA MENINGKATKAN KETERSEDIAAN MINERAL FOSFOR
NI PUTU AYU WULAN NOVIYANTI NIM. 1120025022
PROGRAM STUDI ILMU KESEHATAN MASYARAKAT FAKULTAS KEDOKTERAN UNIVERSITAS UDAYANA 2015
UNIVERSITAS UDAYANA
SCREENINGBAKTERI PENGHASIL FITASE PADA PRODUK PANGAN TRADISIONAL GUNA MENINGKATKAN KETERSEDIAAN MINERAL FOSFOR
Skripsi ini diajukan sebagai Salah satu syarat untuk memperoleh gelar SARJANA KESEHATAN MASYARAKAT
NI PUTU AYU WULAN NOVIYANTI NIM.1120025022
PROGRAM STUDI ILMU KESEHATAN MASYARAKAT FAKULTAS KEDOKTERAN UNIVERSITAS UDAYANA 2015 ii
PERNYATAAN PERSETUJUAN
iii
PERNYATAAN PERSETUJUAN
iv
KATA PENGANTAR
Puji syukur dipanjatkan kehadapan Ida Sang Hyang Widhi Wasa (Tuhan Yang Maha Esa) karena atas berkat dan rahmat-Nya dapat diselesaikan skripsi yang berjudul “SCREENINGBAKTERI PENGHASIL FITASE PADA PRODUK PANGAN TRADISIONAL GUNA MENINGKATKAN KETERSEDIAAN MINERAL FOSFOR” ini tepat pada waktunya. Ucapan terima kasih diberikan atas kerjasamanya dalam penyusunan skripsi kepada : 1. dr. I Made Ady Wirawan, MPH., PhD. selaku Ketua Program Studi Ilmu Kesehatan Masyarakat Fakultas Kedokteran Universitas Udayana. 2. Kadek Tresna Adhi, S. K. M, M. Kes. selaku kepala bagian peminatan Gizi Kesehatan Masyarakat yang telah memberikan masukan terhadap penyusunan proposal penelitian ini. 3. Ir. I Nengah Sujaya, M. Arg. Sc., Ph. D. selaku dosen pembimbing yang telah menyediakan waktu dalam memberikan masukan dan bimbingan dalam penyusunan skripsi ini. 4. Ibu Wayan Nursini, S.Tp., M.P., selaku staf UPT Laboratorium Terpadu Biosains dan Bioteknologi Universitas Udayana yang telah membimbing, memberikan saran serta motivasi kepada penulis. 5. Seluruh dosen pengajar beserta staf/pegawai di Program Studi Ilmu kesehatan Masyarakat yang telah memberikan ilmu serta dukungan sejak awal penulis mengenyam pendidikan, dan pada para staf yang telah banyak membantu dalam hal pengurusan surat dan kelengkapan administratif lainnya. v
6. Orang tua penulis, Ir. I Nyoman Sutarna, M. Erg dan Ni Nyoman Suriani yang tak pernah henti memberikan doa, dukungan, dan semangat. 7. Adik penulis Ni Made Widya Yulia Astari beserta keluarga besar yang selalu memberikan semangat untuk bekera sebaik mungkin demi hasil yang baik. 8. Penjual produk pangan tradisional yang terdapat didaerah Bali yang telah menyediakan produk pangan untuk dijadikan sampel dalam penelitian ini. 9. Semua pihak yang yang tidak bisa penulis sebutkan satu per satu yang telah membantu kelancaran penyusunan proposal skripsi ini. Demikian skripsi ini disusun semoga dapat memberikan manfaat bagi diri kami sendiri dan pihak lain yang menggunakannya.
Denpasar, 17 Juni2015
Penulis
vi
PROGRAM STUDI ILMU KESEHATAN MASYARAKAT FAKULTAS KEDOKTERAN UNIVERSITAS UDAYANA PEMINATAN GIZI KESEHATAN MASYARAKAT JUNI 2015
Ni Putu Ayu Wulan Noviyanti
SCREENING BAKTERI PENGHASIL FITASE PADA PRODUK PANGAN TRADISIONAL GUNA MENINGKATKAN KETERSEDIAAN MINERAL FOSFOR
ABSTRAK
Mineral memiliki peranan penting bagi kesehatan manusia walaupun diperlukan dalam jumlah yang sedikit. Defisiensi mineral masih menjadi permasalahan kesehatan masyarakat yang banyak terjadi di negara berkembang. Defisiensi mineral dalam tubuh dapat disebabkan oleh adanya faktor antinutrisi (antinutritional factor) yang terdapat dalam makanan yang dikonsumsi sehingga mempengaruhi ketersediaan mineral yang diperlukan tubuh. Salah satu faktor antinutrisi tersebut adalah asam fitat (C6H18O24P6). Asam fitat dapat menjadi sumber fosfor bagi tubuh manusia, tetapi tidak dapat dimanfaatkan dengan baik oleh manusia karena tubuh manusia tidak dapat memproduksi enzim fitase untuk memecah asam fitat menjadi myo-inositol sederhana dan fosfat inorganik. Maka dari itu penelitian ini bertujuan untuk menemukan bakteri penghasil fitase yang terdapat dalam produk pangan tradisional yang digunakan untuk menghidrolisis asam fitat sehingga dapat meningkatkan ketersediaan mineral fosfor yang diperlukan tubuh. Desain penelitian ini adalah eksperimental dengan rancangan posttest-only control group design. Sampel yangdigunakan dalam penelitian ini adalah produk pangan tradisional yang terdapat di daerah Bali, dengan menggunakan purposive sampling.Skrining bakteri penghasil fitase dilakukan dengan menggunakan media MM9 agar. Identifikasi mikroskopik dilakukan dengan pewarnaan Gram. Pengukuran aktivitas enzim fitase ekstraseluler dan intraseluler dilakukan dengan metode spektrofotometri melalui pengukuran serapan optik (optical density). Pengukuran protein terlarut pada ekstrak enzim fitasedilakukan dengan metode Biuret. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa bakteri penghasil fitase berhasil diisolasi dari sere dele (terasi kedelai). Tujuh isolat bakteri dengan karakteristik Gram positif dengan sel berbentuk coccobacilli yaitu isolat SDA1, SDA2, SDA3, SDB1, SDB2, SDB3, dan SDB4. Dari tujuh isolat tersebut, SDB3 memiliki aktivitas enzim ekstraseluler tertinggi yaitu 0,00064 U/ml. Aktivitas ekstrak enzim kasar SDB3 sebesar 0,0081 U/ml dan mampu membebaskan 8,79 µM fosfor inorganik selama 18 jam inkubasi, serta isolat SDB3 memiliki aktivitas spesifik sebesar 0,0031 U/mg. Berdasarkan hasil penelitian dapat disimpulkan bahwa terdapat bakteri penghasil fitase pada produk pangan tradisional yang terdapat di daerah Bali yaitu sere vii
deleyang berhasil diisolasi dan bakteri tersebut memiliki kemampuan membebaskan fosfor dari molekul asam fitat. Hasil penelitian ini juga berpotensi untuk mengurangi asam fitat pada produk sehingga dapat meningkatkan ketersediaan mineral bagi tubuh manusia.Disarankan untuk dilakukan penelitian lebih lanjut dengan melakukan identifikasi molekuler dengan menggunakan 16S rRNA untuk mengetahui spesies isolat SDB3.
Kata Kunci : Fitase, Fitat, Fosfor, Pangan Tradisional
viii
SCHOOL OF PUBLIC HEALTH FACULTY OF MEDICINE UDAYANA UNIVERSITY PUBLIC HEALTH NUTRITION JUNE 2015
Ni Putu Ayu Wulan Noviyanti
SCREENINGOF PHYTASE PRODUCING BACTERIA FROM TRADITIONAL FOOD PRODUCTS TO INCREASE THE BIOAVAILABILITY OF PHOSPHORUS
ABSTRACT
Mineral has an important role for the human’s health although it is needed in a very small amount. The deficiency of mineral, persistently become a problem of human’s health that mostly happened in a developing country. The deficiency of mineral in the body possibly caused by the existence of antinutritional factor that can be found in the food, therefore, it affected the bioavailability of mineral that is needed by the body. One of the antinutritional factors is phytic acid (C6H18O24P6). Phytic acid will possibly turned to be a source of phosphorus for the human body however, it cannot be fully used by human because of the human body is not able to produce the enzyme in order to transform phytic acid into simple myo-inisitol and inorganic phosphate. Those enzymes are phytase. This research was aimed to find out the phytase producing bacteria which can be found in the traditional food product that is used to hydrolyze phytic acid therefore, it will be able to increase the bioavailability of phosphor which is needed by the body. The design of this study was experimental with posttest-only control group design. The sample that is used in this research were Balinesetraditional food. The sampling method that was used in this study is purposive sampling. Screening method of phytase producing bacteria was done by using MM9 agar. Microskopic identification was determined by using Gram stain. Phytase activity of extracellular and intracellular enzyme was measured using spectrophotometric method by measuring the optical absorption (Optical Density). Soluble protein concentration of crude extract enzyme was measured by using Biuret method. The result of this study shows that there are some phytase producing bacteria derived from the Balinesetraditional food product, that was founded insere dele (terasi kedelai). There are seven isolat which wasisolated from sere dele. Characteristic of seven isolates is a Gram positive bacteria and the morphology of cell is coccobacilli, named SDA1, SDA2, SDA3, SDB1, SDB2, SDB3, and SDB4. From the seven isolates, SDB3 had the highest extracellular enzyme activity that is 0,00064 U/ml. The activity of its crude extract enzyme is 0,0081 U/ml and its mean that SDB3 isolat able to liberate 8,79 μMinorganic phosphorus during 18 hours incubation, and the specific activity of SDB3 isolat is 0,0031 U/mg. ix
Based on the results of this study concluded that there aresome phytaseproducing bacteria on the traditional food productwhich can be found in Bali expecially in sere dele (terasi kedelai )and the bacteria has the ability to liberate phosphorous from phytic acid molecule. The results is also potential to reduce phytic acid on the food product so it can be used to increase the bioavailability of mineral for the human’s body. It is suggested to do further research by doing molecularidentification using 16S rRNA to determine the species of SDB3 isolat.
Keywords: Phytase, Phytate, Phosphorus, Traditional Food
x
DAFTAR ISI Halaman Halaman Judul .............................................................................................................. i Halaman Judul dengan Spesifikasi ............................................................................. ii Halaman Persetujuan...................................................................................................iii Kata Pengantar ........................................................................................................... iv Abstrak ....................................................................................................................... vi Abstract ....................................................................................................................viii Daftar Isi ..................................................................................................................... x Daftar Tabel ..............................................................................................................xiii Daftar Gambar........................................................................................................... xiv Daftar Lampiran ....................................................................................................... xvi BAB I PENDAHULUAN ...................... ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED. 1.1 Latar
Belakang Er
ror! Bookmark not defined. 1.2 Rumusan
Masalah Er
ror! Bookmark not defined. 1.3 Pertanyaan
Penelitian Er
ror! Bookmark not defined.
xi
1.4 Tujuan
Penelitian Er
ror! Bookmark not defined. 1.4.1 Tujuan Umum..............................Error! Bookmark not defined. 1.4.2 Tujuan Khusus .............................Error! Bookmark not defined. 1.5 Manfaat
Penelitian Er
ror! Bookmark not defined. 1.5.1 Manfaat Teoritis ..........................Error! Bookmark not defined. 1.5.2 Manfaat Praktis............................Error! Bookmark not defined. 1.6 Ruang
Lingkup
Penelitian Er
ror! Bookmark not defined. BAB II TINJAUAN PUSTAKA............ ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED. 2.1 Asam
Fitat Er
ror! Bookmark not defined. 2.1.1 Efek Antinutrisi dari Asam Fitat .Error! Bookmark not defined. 2.2 Fitase Er ror! Bookmark not defined. 2.2.1 Aktivitas Fitase ............................Error! Bookmark not defined.
xii
2.2.2 Spesies dan Tempat Tumbuh Mikroorganisme Penghasil Fitase Error! Bookmark not defined. 2.3 Fosfor
dan
Manfaatnya
Bagi
Kesehatan Er
ror! Bookmark not defined. 2.4 Pangan
Tradisional
Bali Er
ror! Bookmark not defined. BAB III KERANGKA KONSEP DAN DEFINISI OPERASIONAL ..........ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED. 3.1 Kerangka
Konsep Er
ror! Bookmark not defined. 3.2 Hipotesis Er ror! Bookmark not defined. 3.3 Variabel
dan
Definisi
Operasional Er
ror! Bookmark not defined. BAB IV METODE PENELITIAN ........ ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED. 4.1 Desain
penelitian Er
ror! Bookmark not defined.
xiii
4.2 Sampel
Penelitian Er
ror! Bookmark not defined. 4.3 Bahan
dan
Peralatan
Penelitian Er
ror! Bookmark not defined. 4.3.1 Bahan ...........................................Error! Bookmark not defined. 4.3.2 Alat ..............................................Error! Bookmark not defined. 4.4 Metode
Analisis
Laboratorium Er
ror! Bookmark not defined. 4.4.1 Pembuatan Media ........................Error! Bookmark not defined. 4.4.1.1PembuatanMedia MM9 .………………………………...... Error! Bookmark not defined. 4.4.1.2Pembuatan
Media
MM9
Agar
…………………………….Error! Bookmark not defined. 4.4.1.3Pembuatan Media Nutrient Broth (NB) ………………….. Error! Bookmark not defined. 4.4.2 Skrining Mikroorganisme Pendegradasi FitatError! Bookmark not defined. 4.4.3 Identifikasi Isolat Terpilih ...........Error! Bookmark not defined. 4.4.4 Kultivasi Mikroorganisme ...........Error! Bookmark not defined.
xiv
4.4.5 Pembuatan Ekstrak Enzim Kasar (EEK)Error! Bookmark not defined. 4.4.6 Pengukuran Aktivitas Fitase ........Error! Bookmark not defined. 4.4.7 Pengukuran Protein Terlarut pada EnzimError! Bookmark not defined. 4.5 Teknik
analisis
data Er
ror! Bookmark not defined. BAB V HASIL DAN ANALISIS PENELITIANERROR!
BOOKMARK
NOT
DEFINED. 5.1 Screening Bakteri Penghasil Enzim Fitase pada Produk Pangan Tradisional ............................................................................................................... Er ror! Bookmark not defined. 5.2 Pelepasan Fosfor dari Molekul Asam Fitat oleh Bakteri Penghasil Fitase ............................................................................................................... Er ror! Bookmark not defined. BAB VI PEMBAHASAN ....................... ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED. 6.1 Isolasi Bakteri yang Mampu Menghasilkan Enzim Fitase pada Produk Pangan
Tradisional
............................................................................................................... Er ror! Bookmark not defined.
xv
6.2 Aktivitas Bakteri Penghasil Enzim Fitase dalam Meningkatkan Ketersediaan
Mineral
Fosfor
............................................................................................................... Er ror! Bookmark not defined. BAB VII SIMPULAN DAN SARAN .... ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED. 7.1 Simpulan ............................................................................................................... Er ror! Bookmark not defined. 7.2 Saran ............................................................................................................... Er ror! Bookmark not defined. DAFTAR PUSTAKA ............................. ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED. LAMPIRAN ............................................ ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
xvi
DAFTAR TABEL
Halaman Tabel 5.1
Karakteristik mikroskopik bakteri penghasil enzim fitase yang diisolasi dari produk pangan tradisional ...........Error! Bookmark not defined.
Tabel 5.2
Konsentrasi Fosfor Inorganik yang Dibebaskan dalam Media Pertumbuhan oleh Enzim Bakteri Penghasil FitaseError! Bookmark not defined.
Tabel 5.3
Konsentrasi Fosfor Inorganik yang Dibebaskan oleh Enzim Ekstraseluler bakteri penghasil fitase. Error! Bookmark not defined.
Tabel 5.4
Kadar Fosfor Inorganik yang Dibebaskan dan Aktivitas Enzim Fitase Isolat SDB3 yang Diisolasi dari Sere deleError!
Bookmark
not
defined. Tabel 6.1
Morfologi Mikroorganisme Penghasil Enzim Fitase yang Berhasil Diisolasi Diamati secara Mikroskopik dan Pewarnaan Gram .... Error! Bookmark not defined.
xvii
DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 2.1
Myo-inositol (1,2,3,4,5,6) hexakisphosphateError! Bookmark not defined.
Gambar 2.2
Aktivitas enzim dalam mempercepat pelepasan produk. ............ Error! Bookmark not defined.
Gambar2.3
Defosforilasi asam fitat oleh 3-phytase dari Saccharomyces cerevisiae ............................................................ Error! Bookmark not defined.
Gambar 2.4
Degradasi asam fitat pada globoid oleh phytase yang terdapat pada gandum. .............................................. Error! Bookmark not defined.
Gambar 2.5
Degradasi asam fitat globoid dari gandum oleh phytase gandum .............................................................Error! Bookmark not defined.
Gambar 3.1
Kerangka Konsep ................................Error! Bookmark not defined.
Gambar 3.2
Variabel dan Definisi Operasional ......Error! Bookmark not defined.
Gambar 4.1
Perlakuan dalam Penambahan Enzim FitaseError! Bookmark not defined.
Gambar 4.2
Diagram Alur Pelaksanaan Analisis LaboratoriumError! Bookmark not defined.
Gambar4.3
Diagram Alur Pelaksanaan Skrining Mikroorganisme Penghidrolisis Fitat .................................................... Error! Bookmark not defined.
Gambar 4.4
Karakteristik Koloni; a. bentuk koloni, b. bentuk tepian, c. bentuk permukaan. ......................................... Error! Bookmark not defined.
Gambar 4.5
Susunan Morfologi Bakteri .................Error! Bookmark not defined.
xviii
Gambar 4.6
Diagram Alur Pelaksanaan Identifikasi Isolat Terpilih serta Kultivasi dan Pengukuran Pertumbuhan MikroorganismeError! Bookmark not defined.
Gambar 4.7
Diagram Alur Pembuatan Ekstrak Enzim KasarError! Bookmark not defined.
Gambar 4.8
Diagram Alur Pelaksanaan Pengukuran Aktivitas Fitase dan Pengukuran Konsentrasi Protein Terlarut dalam Enzim ............. Error! Bookmark not defined.
Gambar 5.1
Clear zone dari Isolat Bakteri Penghasil FitaseError! Bookmark not defined.
Gambar 5.2
Morfologi Isolat Bakteri Penghasil Fitase yang Diiolasi dari Sere dele (Terasi Kedelai). .....................Error! Bookmark not defined.
Gambar 5.3
Aktivitas Enzim Fitase Ekstraseluler dari Isolat SDA1, SDA2, SDA3, SDB1, SDB2, SDB3, dan SDB4 yang Diisolasi dari Sere dele (Terasi Kedelai) ......................Error! Bookmark not defined.
xix
DAFTAR LAMPIRAN Nomor
Halaman
1
Standar Fosfor dengan Menggunakan KH2PO4 ....................................... 64
2
Aktivitas Enzim Fitase dalam Media Pertumbuhan dari Isolat SDA1, SDA2, SDA3, SDB1, SDB2, SDB3, dan SDB4 ................................... 65
3
Aktivitas Enzim Fitase dari Supernatan Isolat SDA1, SDA2, SDA3, SDB1, SDB2, SDB3, dan SDB4 pada 0,2 M acetate buffer pH 5 yang mengandung 50% Asam Fitat dengan Inkubasi 18 Jam ................ 65
4
Aktivitas Enzim Fitase Ekstraseluler Isolat SDA1, SDA2, SDA3, SDB1, SDB2, SDB3, dan SDB4 ........................................................... 66
5
Kadar Protein Terlarut dalam Enzim Fitase ............................................ 67
6
Kegiatan Penelitian ................................................................................. 68
xx
