AKTIVITAS ANTIBAKTERI BIJI ANGGUR SEGAR DAN FERMENTASI SETELAH PENGERINGAN (FREEZE DRYER DAN CABINET DRYER) TERHADAP Escherichia coli DAN Staphylococcus aureus ANTIBACTERIAL ACTIVITY OF FRESH AND FERMENTED GRAPE SEED AFTER DRYING PROCESS (FREEZE DRYER AND CABINET DRYER) ON Escherichia coli AND Staphylococcus aureus
SKRIPSI
Diajukan untuk memenuhi sebagian dari syarat-syarat guna Memperoleh gelar Sarjana Teknologi Pangan
Oleh : GRACE KRISTIANI 08.70.0085
PROGRAM STUDI TEKNOLOGI PANGAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN UNIVERSITAS KATOLIK SOEGIJAPRANATA SEMARANG 2013
AKTIVITAS ANTIBAKTERI BIJI ANGGUR SEGAR DAN FERMENTASI SETELAH PENGERINGAN (FREEZE DRYER DAN CABINET DRYER) TERHADAP Escherichia coli DAN Staphylococcus aureus ANTIBACTERIAL ACTIVITY OF FRESH AND FERMENTED GRAPE SEED AFTER DRYING PROCESS (FREEZE DRYER AND CABINET DRYER) ON Escherichia coli AND Staphylococcus aureus
Oleh: GRACE KRISTIANI NIM : 08.70.0085 Program Studi : Teknologi Pangan Skripsi ini telah disetujui dan dipertahankan di hadapan sidang penguji pada tanggal: 29 Juli 2013 Semarang, 9 September 2013 Fakultas Teknologi Pertanian Universitas Katolik Soegijapranata Pembimbing I,
Dekan,
Ir. Lindayani, MP., PhD.
Ita Sulistyawati, STP., MSc.
Pembimbing II,
Dra. Laksmi Hartayanie, MP.
RINGKASAN Biji anggur mengandung beberapa senyawa fenolik seperti catechin, epicatechin, epicatechin-3-O-gallate, dan dimeric procyanidin yang berperan menghambat pertumbuhan bakteri seperti Escherichia coli dan Staphylococcus aureus. Namun, biji anggur umumnya hanya menjadi limbah, baik dari konsumsi langsung maupun dari hasil pengolahan anggur seperti wine. Pada pengolahan wine terdapat dua macam limbah biji anggur yaitu, biji anggur segar dan biji anggur yang diikutsertakan selama proses fermentasi. Pada penelitian ini, digunakan dua metode pengeringan yaitu cabinet drying dan freeze drying karena biji anggur memiliki kadar air yang cukup tinggi sehingga diperlukan pengeringan agar biji anggur tidak mengalami kerusakan. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh proses fermentasi dan perbedaan metode pengeringan biji anggur terhadap aktivitas antibakteri E. coli dan S. aureus, serta membandingkan Minimum Inhibitory Concentration (MIC) biji anggur segar dan fermentasi yang dikeringkan dengan cabinet dryer dan freeze dryer. Penelitian ini dilakukan dengan mengeringkan biji anggur pada cabinet dryer dan freeze dryer hingga mencapai kadar air 6%. Biji anggur dihancurkan dan diekstrak menggunakan 95% etanol. Uji aktivitas antibakteri menggunakan metode difusi kertas cakram. Penentuan MIC dilakukan dengan mengencerkan ekstrak menjadi beberapa konsentrasi yaitu, 100 mg/ml, 50 mg/ml, 25 mg/ml, 12,5 mg/ml, 6,25 mg/ml, 3,12 mg/ml, 1,56 mg/ml dan 0,78 mg/ml, dilarutkan bersama media dan kultur bakteri. Konsentrasi minimum yang masih dapat menghambat pertumbuhan bakteri merupakan MIC. Hasil uji difusi kertas cakram menunjukkan biji anggur segar dan fermentasi dengan pengeringan freeze dryer menghasilkan aktivitas antibakteri yang lebih tinggi dibandingkan cabinet dryer. Sedangkan biji anggur segar dengan pengeringan freeze dryer dan cabinet dryer menghasilkan aktivitas antibakteri yang lebih tinggi dibandingkan biji anggur fermentasi. Hasil evaluasi MIC menunjukkan biji anggur segar dengan pengeringan freeze dryer memiliki MIC sebesar 12,5 mg/ml terhadap E. coli dan 1,56 mg/ml terhadap S. aureus, biji anggur segar dengan pengeringan cabinet dryer memiliki MIC sebesar 25 mg/ml terhadap E. coli dan 6,25 mg/ml terhadap S. aureus, biji anggur fermentasi dengan pengeringan freeze dryer memiliki MIC sebesar 25 mg/ml terhadap E. coli dan 12,5 mg/ml terhadap S. aureus, sedangkan biji anggur fermentasi dengan pengeringan cabinet dryer memiliki MIC sebesar 25 mg/ml terhadap S. aureus.
ii
SUMMARY Grape seeds contain several phenolic compounds such as catechin, epicatechin, epicatechin-3-O-gallate, and dimeric procyanidin that inhibit bacteria’s growth such as Escherichia coli and Staphylococcus aureus. However, grape seeds usually only be a waste, either from direct consumption or industrial processing such as wine. There are two kinds of grape seeds waste in wine processing, fresh grape seeds and grape seeds that included during fermentation process. Cabinet drying and freeze drying were used as drying methods due to high water content of grape seeds so it requires drying process to prevent damage. The aim of this study was to determine the effect of fermentation and drying methods of grape seed’s antibacterial activity against E. coli and S. aureus, as well as compares the Minimum Inhibitory Concentration (MIC) of fresh and fermented grape seeds that were dried with freeze dryer and cabinet dryer. Grape seeds were dried by cabinet dryer and freeze dryer until the moisture content reaches 6%. Grape seeds were crushed and extracted using 95% ethanol. Antibacterial activity was tested using disc diffusion method. MIC determination was done by diluting several concentrations of crude extract, 100 mg/ml, 50 mg/ml, 25 mg/ml, 12.5 mg/ml, 6.25 mg/ml, 3.12 mg/ml, 1.56 mg/ml and 0.78 mg/ml, together with medium and bacterial culture. The lowest concentration of crude extract which can inhibit growth of bacteria was MIC. The result of disc diffusion test shows that fresh and fermented freeze dried grape seeds produces higher antibacterial activity than the cabinet dried grape seeds. While fresh grape seeds which were dried by freeze dryer and cabinet dryer produces higher antibacterial activity than fermented grape seeds. MIC evaluation result shows that MIC of fresh freeze dried grape seeds was 12.5 mg/ml against E. coli and 1.56 mg/ml against S. aureus, fresh cabinet dried grape seeds was 25 mg/ml against E. coli and 6.25 mg/ml against S. aureus, fermented freeze dried grape seeds was 25 mg/ml against E. coli and 12.5 mg/ml against S. aureus, whereas MIC for fermented cabinet dried grape seeds was 25 mg/ml against S. aureus.
iii
KATA PENGANTAR Puji syukur kepada Tuhan Yesus Kristus dan Bunda Maria karena atas berkat, pertolongan, pendampingan, rahmat, dan kasihNya penulis berhasil menyelesaikan skripsi dengan judul “Aktivitas Antibakteri Biji Anggur Segar dan Fermentasi Setelah Pengeringan (Freeze dryer dan Cabinet dryer) terhadap Escherichia coli dan Staphylococcus aureus”. Skripsi ini dibuat dalam rangka memenuhi salah satu persyaratan dalam memperoleh gelar Sarjana Teknologi Pangan di Fakultas Teknologi Pertanian, UNIKA Soegijapranata Semarang. Selama penulisan skripsi ini, Penulis menerima pengarahan, bimbingan dan dukungan dari berbagai pihak. Oleh karena itu penulis ingin mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada : 1.
Ibu Ita Sulistyawati, STP., MSc. selaku Dekan Fakultas Teknologi Pertanian UNIKA Soegijapranata yang telah memberi kesempatan dan dukungan kepada Penulis dalam penyusunan skripsi.
2.
Ibu Ir. Lindayani, MP., PhD. selaku pembimbing I yang telah bersedia meluangkan waktu untuk membimbing, memberikan saran, dan dukungan dari awal hingga akhir penyusunan skripsi ini.
3.
Ibu Dra. Laksmi Hartayanie, MP. selaku pembimbing II yang telah bersedia meluangkan waktu untuk membimbing dan memberikan saran kepada Penulis selama penyusunan skripsi.
4.
Bapak Ir. Sumardi, MSc. yang telah meluangkan waktu untuk membantu dan memberikan saran kepada Penulis dalam penyusunan skripsi.
5.
Papi, Mami, Ko Swan, Cik Tata yang telah banyak memberikan doa dan dukungan baik material maupun non-material selama pelaksanaan skripsi ini.
6.
Seluruh Dosen dan Staf Karyawan Fakultas Teknologi Pertanian yang telah membantu Penulis baik secara akademis maupun non-akademis selama Penulis menempuh pendidikan di Fakultas Teknologi Pertanian.
7.
Mbak Endah, Mas Sholeh, dan Mas Pri yang telah mendampingi dan memberikan informasi yang berguna selama berlangsungnya penelitian di laboratorium.
iv
8.
Pak Agus, Mbak Susi, Pak Lilik, Pak War yang telah banyak membantu dalam urusan administrasi hingga terselesaikannya skripsi ini.
9.
Mak Rani sebagai partner kerja Penulis yang telah menemani dalam suka dan duka, bekerjasama, setia, dan memberi dukungan semangat dari pembuatan proposal, pelaksanaan penelitian, sampai penyusunan skripsi ini.
10.
Victoryers Mbul Family (Paulia, Linda, Maria) yang telah menemani dan memberi semangat pada Penulis selama penyusunan skripsi.
11.
Melita, Jessica, Sherly, Ingga, Lucia, Elke, Vaut, Tommy, Novita yang telah memberikan dukungan dan bantuan dalam penyusunan skripsi.
12.
Fifi, Gladys, Awei, Tommy Santoso, Della, Anie, Hendra, Lia yang telah membantu dan memberikan dukungan semangat selama pelaksanaan penelitian di laboratorium.
13.
Seluruh teman-teman Fakultas Teknologi Pertanian yang telah meberi saran, kritik, dan membantu Penulis dari awal penelitian sampai penyusunan skripsi ini.
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu penulis mohon maaf jika ada kekurangan dalam penyusunan skripsi ini. Akhir kata, penulis berharap bahwa skripsi ini dapat bermanfaat dan memberikan informasi bagi semua pihak.
Semarang, 9 September 2013 Penulis,
Grace Kristiani
v
DAFTAR ISI Halaman RINGKASAN................................................................................................................... ii SUMMARY ...................................................................................................................... iii KATA PENGANTAR ................................................................................................... ivv DAFTAR ISI .................................................................................................................. vii DAFTAR TABEL ........................................................................................................ viiii DAFTAR GAMBAR..................................................................................................... ixx DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................................... x 1.
PENDAHULUAN .................................................................................................. 1 1.1. Latar Belakang .................................................................................................. 1 1.2. Tinjauan Pustaka ............................................................................................... 2 1.2.1. Antibakteri .............................................................................................. 2 1.2.2. Biji Anggur sebagai Antibakteri ............................................................. 3 1.2.3. Fermentasi Wine ..................................................................................... 4 1.2.4. Escherichia coli dan Staphylococcus aureus sebagai Bakteri Patogen ................................................................................................... 5 1.2.5. Cabinet Dryer dan Freeze Dryer ............................................................ 7 1.2.6. Ekstraksi ................................................................................................. 8 1.2.7. Minimum Inhibitory Concentration (MIC) ............................................ 9 1.3. Tujuan Penelitian .............................................................................................. 9
2.
MATERI DAN METODE .................................................................................... 10 2.1. Waktu dan Tempat Penelitian ......................................................................... 10 2.2. Materi .............................................................................................................. 10 2.2.1. Alat ....................................................................................................... 10 2.2.2. Bahan .................................................................................................... 10 2.3. Metode ............................................................................................................ 10 2.3.1. Pengeringan Biji Anggur ...................................................................... 11 2.3.2. Ekstraksi Bubuk Biji Anggur ............................................................... 11 2.3.3. Uji Antibakteri ...................................................................................... 11 2.3.3.1. Persiapan Media ...................................................................... 11 2.3.3.2. Persiapan Kultur Bakteri ......................................................... 11 2.3.3.3. Uji Difusi Kertas Cakram ........................................................ 12 2.3.4. Pengecatan Gram .................................................................................. 12 2.3.5. Analisa Data ......................................................................................... 12
3.
HASIL PENELITIAN ........................................................................................... 15 3.1. Uji Antibakteri Difusi Kertas Cakram ............................................................ 15 3.2. Minimum Inhibitory Concentration (MIC) ..................................................... 18
4.
PEMBAHASAN.................................................................................................... 24
vi
5.
KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................................. 28 5.1. Kesimpulan ..................................................................................................... 28 5.2. Saran................................................................................................................ 28
6.
DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................ 29
7.
LAMPIRAN .......................................................................................................... 32
vii
DAFTAR TABEL Halaman Tabel 1. Hasil pengukuran zona bening uji antibakteri biji anggur terhadap Escherichia coli dan Staphylococcus aureus .................................................. 15 Tabel 2. Minimum Inhibitory Concentration (MIC) biji anggur untuk menghambat Escherichia coli dan Staphylococcus aureus .......................... 19
viii
DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 1.
Struktur kimia (a) catechin, (b) epicatechin, dan (c) dimeric procyanidin ................................................................................................... 4
Gambar 2. Dinding sel bakteri gram positif ................................................................... 5 Gambar 3.
Dinding sel bakteri gram negatif .................................................................. 6
Gambar 4. Biji anggur Vitis vinifera (a) segar dan (b) fermentasi ............................... 10 Gambar 5. Diagram alir rancangan penelitian antibakteri dan MIC biji anggur segar dan fermentasi setelah pengeringan .................................................. 14 Gambar 6. Hasil uji antibakteri E. coli pada (a) biji anggur segar dengan pengeringan cabinet dryer dan (b) freeze drying membentuk zona bening, sedangkan (c) biji anggur fermentasi dengan pengeringan cabinet dryer tidak membentuk zona bening, (d) biji anggur fermentasi dengan pengeringan freeze drying membentuk zona bening ......................................................................................................... 16 Gambar 7. Hasil uji antibakteri S. aureus pada (a) biji anggur segar dengan pengeringan cabinet dryer dan (b) freeze drying, serta (c) biji anggur fermentasi dengan pengeringan cabinet dryer dan (d) freeze drying membentuk zona bening ............................................................................. 17 Gambar 8. Aktivitas antibakteri biji anggur segar dan fermentasi setelah pengeringan cabinet dryer serta freeze dryer terhadap E. coli dan S. aureus ......................................................................................................... 17 Gambar 9. MIC biji angur segar dengan pengeringan cabinet dryer terhadap E. coli .............................................................................................................. 19 Gambar 10. MIC biji angur segar dengan pengeringan freeze dryer terhadap E. coli .............................................................................................................. 19 Gambar 11. Tidak terdapat MIC pada biji angur fermentasi dengan pengeringan cabinet dryer terhadap E. coli .................................................................... 20 Gambar 12. MIC biji angur fermentasi dengan pengeringan freeze dryer terhadap E. coli .......................................................................................................... 20 Gambar 13. MIC biji angur segar dengan pengeringan cabinet dryer terhadap S. aureus ......................................................................................................... 21 Gambar 14. MIC biji angur segar dengan pengeringan freeze dryer terhadap S. aureus ......................................................................................................... 21 Gambar 15. MIC biji angur fermentasi dengan pengeringan cabinet dryer terhadap S. aureus ...................................................................................... 22 Gambar 16. MIC biji angur fermentasi dengan pengeringan freeze dryer terhadap S. aureus ..................................................................................................... 22
ix
DAFTAR LAMPIRAN Halaman Lampiran 1. Hasil SPSS uji normalitas aktivitas antibakteri biji anggur segar dan fermentasi dengan pengeringan cabinet dryer dan freeze dryer ......... 32 Lampiran 2. Hasil SPSS uji anova aktivitas antibakteri biji anggur segar dan fermentasi dengan pengeringan cabinet dryer dan freeze dryer................ 33 Lampiran 3. Hasil SPSS uji independent samples T-test aktivitas antibakteri biji anggur segar dan fermentasi dengan pengeringan cabinet dryer dan freeze dryer ................................................................................................ 34
x
