SKRIPSI. Diajukan untuk memenuhi sebagian dari syarat-syarat guna memperoleh gelar Sarjana Teknologi Pangan. Oleh: ANASTASIA LAMTARA

PENGARUH KADAR GARAM TERHADAP KARAKTERISTIK KIMIAWI DAN KERAGAMAN PROBIOTIK BAKTERI ASAM LAKTAT YANG DIFERMENTASIKAN DARI REBUNG APUS (Gigantochloa apus) DALAM AIR KELAPA PADA SUHU 30 OC

THE EFFECT OF SALINITY ON CHEMICAL CHARACTERISTICS AND PROBIOTIC LACTIC ACID BACTERIA DIVERSITY FERMENTED FROM APUS (Gigantochloa apus) BAMBOO SHOOTS IN COCONUT WATER AS MEDIUM AT 30OC

SKRIPSI

Diajukan untuk memenuhi sebagian dari syarat-syarat guna memperoleh gelar Sarjana Teknologi Pangan Oleh: ANASTASIA LAMTARA 12.70.0108

PROGRAM STUDI TEKNOLOGI PANGAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN UNIVERSITAS KATOLIK SOEGIJAPRANATA SEMARANG 2016

PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI

Dengan ini saya yang bertandatangan di bawah ini:

Nama

: Anastasia Lamtara

NIM

: 12.70.0108

Fakultas

: Teknologi Pertanian

Program Studi

: Teknologi Pangan

Menyatakan bahwa dalam skripsi yang berjudul “Pengaruh Kadar Garam terhadap Karakteristik Kimiawi dan Keragaman Bakteri Asam Laktat Probiotik yang Difermentasikan dari Rebung Apus (Gigantochloa apus) dalam Air Kelapa pada Suhu 30oC” ini tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu Perguruan Tinggi, dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat karya yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. Apabila dikemudian hari terbukti bahwa skripsi ini sebagian atau seluruhnya merupakan hasil dari plagiasi, maka saya rela untuk dibatalkan dengan segala akibat hukumnya sesuai peraturan yang berlaku pada Universitas Katolik Soegijapranata dan/atau peraturan perundang-undangan yang berlaku.

Semarang, 16 November 2016

Anastasia Lamtara

i

RINGKASAN

Di Indonesia keberadaan tanaman bambu tersebar secara meluas, salah satunya di Kabupaten Semarang dimana banyak ditemukan jenis bambu apus (Gigantochloa apus). Hampir seluruh bagian pada bambu dapat dimanfaatkan, salah satu bagiannya adalah rebung. Rebung adalah tunas muda dari tanaman bambu yang tumbuh pada dasar rumpun. Rebung dapat dimanfaatkan sebagai bahan pangan karena memiliki rasa yang enak, di Semarang sendiri rebung digunakan untuk isian dari lumpia. Salah satu kekurangan dari rebung apus adalah memiliki kandungan asam sianida (HCN) yang tinggi sehingga jarang dimafaatkan untuk makanan. Maka dari itu, untuk memanfaatkannya dilakukan penelitian mengenai pengolahan bambu apus. Dimana salah satu metode yang dapat menurunkan kandungan HCN adalah dengan fermentasi. Proses fermentasi pada bahan pangan khususnya pada sayuran dapat berjalan secara spontan, karena adanya kandungan gula. Selama proses fermentasi akan tumbuh bakteri asam laktat (BAL). Dimana bakteri ini dapat memberikan efek pengawetan makanan dan mempunyai sifat probiotik yaitu berperan untuk memelihara kesehatan sistem pencernaan manusia. Maka dari itu dilakukan penelitian ini yang bertujuan untuk mengetahui potensi probiotik isolat bakteri asam laktat yang diisolasi dari fermentasi acar rebung apus dan melihat perubahan secara kimiawi yang terjadi selama proses fermentasi. Fermentasi rebung dilakukan dengan menggunakan air kelapa dan menambahkan garam dengan kadar 2,5% dan 5%, pada suhu 30oC selama 10 hari. Penambahan air kelapa bertujuan untuk memberikan tambahan nutrisi awal yang dapat dimanfaatkan oleh bakteri asam laktat untuk tumbuh. Metode yang dilakukan meliputi isolasi, identifikasi, uji aktivitas probiotik, dan uji kimiawi (pH, total asam, dan konsentrasi HCN). Hasil uji kimiawi menunjukkan bahwa setelah 14 hari fermentasi, nilai pH menurun baik pada kadar garam 2,5% dan 5% yaitu dari 5,41 menjadi 3,31 dan 5,25 menjadi 3,32. Sedangkan untuk total asam meningkat baik pada kadar garam 2,5% dan 5% yaitu 0,23% sampai 1,31% dan 0,24% sampai 1,20%. Proses fermentasi juga berpengaruh secara signifikan dalam menurunkan konsentrasi HCN dari 96,24 ppm hingga 13,75 ppm pada kadar garam 2,5% dan pada kadar garam 5% konsenstrasi HCN menurun dari 121,45 ppm hingga 12,61 ppm. Penambahan garam 5% lebih berpengaruh efektif dalam menurunkan HCN. Bakteri asam laktat yang tumbuh pada garam 2,5% lebih banyak jika dibandingkan dengan bakteri asam laktat yang tumbuh pada garam 5%. Hal ini ditunjukkan dari total kepadatan sel BAL pada 2,5% garam adalah 8,7x102 CFU/ml dan pada 5% garam adalah 7,4x102 CFU/ml. Dari proses isolasi didapatkan 100 isolat yang akan diujikan. Isolat BAL diidentifikasi memiliki genus Lactobacillus, dimana bakteri dapat tumbuh pada pH 4,4, suhu (10oC dan 45oC), dan konsentrasi NaCl 6,5%. Didapatkan 22 isolat BAL, dimana isolat yang bersifat homofermentatif dan heterofermentatif masing-masing sebanyak 11 isolat. Seluruh isolat dapat tumbuh pada pH asam (pH 3 dan 7) dan garam empedu 0,3%, tetapi tidak semua isolat memiliki daya hambat terhadap Eschericia coli dan Staphylococcus aureus. Hanya 6 isolat yang memenuhi kriteria sebagai bakteri probiotik. Dimana isolat H25 memberikan daya hambat terbesar baik dalam menghambat E.coli sebesar 4,83 mm dan pada S.aureus sebesar 3,45 mm.

ii

SUMMARY

In Indonesia the existence of bamboo is widely spread and one of it is in District Semarang, which bamboo apus (Gigantochloa apus) easily found. Almost part of bamboo parts can be used, and one of it is the bamboo shoots. Bamboo shoots is the young bamboo that grows in the base of clump. Bamboo shoots can be used as food because it tastes delicious. In Semarang, bamboo shoots is used for lumpia filler. Apus bamboo shoots is rarely used as food because it contains hydrogen cyanogenic (HCN), which is one diadvantages of bamboo shoots. Therefore, a research of bamboo apus process is needed. One of the methods that able to decline the HCN content is to ferment it. The fermentation process in food especially in vegetable can be work spontaneously, because of the existence of sugar content. During the fermentation process, lactic acid bacteria (LAB) will grow. Lactic acid bacteria is able to give food preservatives effect and has probiotic characteristic which is to maintain the health of human digestive system. The purpose of this research is to find out the probiotic potential of lactic acid bacteria isolate that isolated from the bamboo shoots’s pickles fermentation and to see the chemical change that happens during the fermentation process. The bamboo shoots fermentation was done using coconut water and with the addition of 2.5% and 5% of salt in the temperature of 30oC for 10 days. The reason coconut water addition is to give an initial nutrition addition that can be used by the lactic acid bacteria to grow. The methods used were isolation, identification, probiotic activity test, and chemical test (pH, total acid, and HCN concentration). The chemical test result showed that after 14 days of fermentatiom, the pH is declining both on 2.5% salinity and 5% salinity with range 5.41 to 3.31 and 5.25 to 3.32. On the other hand, the total acid is increasing both on 2.5% and 5% with range from 0.23% to 1.31% and from 0.24% to 1.20%. The fermentation process gave effect significantly in the decreasing of HCN concentration from 96.24 ppm to 13.75 ppm on 2.5% salinity and on 5% salinity it also decreasing from 121.45 ppm to 12.61 ppm. Addition of 5% salt is more effective on decreasing of cyanide content. On 2.5% salinity, lactic acid bacteria is growing better than on 5% salinity. It can be seen from total density of LAB, which on 2.5% salinity was 8.7x102±2.8x102 CFU/ml and on 5% salinity was 7.4x102±3.8x102 CFU/ml. There were 100 isolate that will be examined. Lactic acid bacteria isolate is identified to have lactobacillus genus, which makes bacteria can grow in pH level of 4.4 with temperature of (10oC dan 45oC), and 6.5% NaCl concentration. Therefore, 22 isolate match to the characteristic of LAB, which there were 11 isolate each that both homofermentative and heterofermentative. Moreover, all of the isolate can be grown in acid pH (pH 3 and 7) and bile salt 0.3%, but not all of the isolate have inhibitory ability towards Eschericia coli and Staphylococcus aureus. Only 6 isolate can be spesified as probiotic bacteria. Isolate H25 showed the best inhibitory ability both on E.coli (4.83 mm) and S.aureus (3.45 mm).

iii

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis sampaikan kepada Tuhan Yesus atas kasih dan karunia yang diberikan sehingga penulis mampu menyelesaikan penulisan skripsi yang berjudul “Pengaruh Kadar Garam terhadap Karakteristik Kimiawi dan Keragaman Bakteri Asam Laktat Probiotik yang Difermentasikan dari Rebung Apus (Gigantochloa apus) dalam Air Kelapa pada Suhu 30oC”. Laporan ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknologi Pertanian di Universitas Katolik Soegijapranata Semarang.

Skripsi ini dapat terselesaikan tidak terlepas dari bantuan beberapa pihak yang terus memberikan dukungan semangat dan juga moril selama penulisan laporan ini. Oleh karena itu, pada kesempatan ini penulis ingin menyatakan terima kasih yang sebesarbesarnya kepada: 1. Tuhan Yesus Kristus yang selalu mencurahkan berkat dan memampukan penulis sehingga dapat menyelesaikan penulisan laporan skripsi ini dengan lancar. 2. Dr. V. Kristina Ananingsih, ST, MSc selaku Dekan Fakultas Teknologi Pertanian Unika Soegijapranata. 3. Dra. Laksmi Hartayanie, MP., selaku dosen pembimbing I dan Dr. Ir. Lindayani, MP., selaku dosen pembimbing II yang selalu penuh sabar meluangkan waktu, membimbing, memberikan saran dan semangat dari awal penelitian ini hingga akhir terselesaikannya laporan skripsi ini. 4. Mbak Agata, Mas Soleh, Mas Pri, dan Mas Lilik selaku laboran yang telah membantu dan memberikan arahan sehingga penelitian ini terselesaikan dengan baik. 5. Mama dan Michael Pujianto untuk semua cinta kasih, dukungan doa, motivasi, dukungan moril maupun materiil yang diberikan hingga terselesaikan laporan ini. 6. Seluruh tim dosen Fakultas Teknologi Pertanian Unika Soegijapranata yang telah memberikan ilmunya selama penulis melakukan studi. 7. Staff dan karyawan TU Fakultas Teknologi Pertanian Unika Soegijapranata yang telah membantu hal-hal non teknis untuk mendukung terlaksananya penelitian ini. 8. Cicilia Tembang, Ega Diasita dan Lely Prima yang menjadi teman seperjuangan baik dalam suka dan duka selama penelitian ini berlangsung hingga akhir.

iv

9. Hana Melinda, Liana, Melinda Gabriella dan Yulia Meutia yang sudah seperti saudara penulis, yang selalu ada dan mendukung tanpa lelah. 10. Ivan Septian yang selalu memberikan motivasi, masukan, dan doa kepada penulis sehingga skripsi ini dapat terselesaikan. 11. Livia Novenia dan Elim Yuyana yang membantu dan memberikan arahan kepada penulis selama penelitian berlangsung. 12. Teman-teman angkatan 2012, kakak-kakak angkatan TP 2011 serta 2010, dan seluruh kakak angkatan yang penulis kenal, yang memberi dukungan sehingga skripsi ini bisa berjalan lancar. 13. Seluruh sahabat-sahabat penulis yang tidak dapat disebutkan satu persatu yang selalu memberikan semangat dan penghiburan ketika penulis sedang kehilangan semangat.

Penulis juga meminta maaf, apabila selama penulisan terdapat kesalahan, kekurangan, dan hal-hal yang kurang berkenan bagi pembaca. Penulis amat menyadari bahwa pada laporan ini masih terdapat banyak kekurangan. Oleh karena itu, dengan segala kerendahan hati, penulis menerima kritik dan saran apabila terjadi kesalahan dalam penulisan laporan ini. Semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi penulis, serta pembaca. Tuhan memberkati.

Semarang, 16 November 2016 Penulis,

Anastasia Lamtara

v

DAFTAR ISI PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI ........................................................................... i RINGKASAN ................................................................................................................... ii SUMMARY....................................................................................................................... iii KATA PENGANTAR ..................................................................................................... iv DAFTAR ISI ................................................................................................................... vi DAFTAR TABEL ......................................................................................................... viii DAFTAR GAMBAR ....................................................................................................... ix DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................................... x 1.

PENDAHULUAN .................................................................................................... 1 1.1. Latar Belakang ................................................................................................. 1 1.2. Tinjauan Pustaka .............................................................................................. 3 1.2.1. Bambu Apus (Gigantochloa apus)......................................................... 3 1.2.2. Air Kelapa .............................................................................................. 5 1.2.3. Bakteri Asam Laktat (BAL) ................................................................... 5 1.2.4. Fermentasi Acar Rebung ........................................................................ 7 1.2.5. Aktivitas Probiotik ................................................................................. 9 1.3. Tujuan Penelitian............................................................................................ 10

2.

MATERI METODE ............................................................................................... 11 2.1. Pelaksanaan Penelitian ................................................................................... 11 2.2. Materi ............................................................................................................. 11 2.2.1. Alat ....................................................................................................... 11 2.2.2. Bahan .................................................................................................... 11 2.3. Metode ............................................................................................................ 12 2.3.1. Fermentasi Rebung............................................................................... 13 2.3.2. Uji Kimiawi .......................................................................................... 13 a. Uji pH................................................................................................ 13 b. Uji Total Asam ................................................................................. 13 c. Uji Kandungan Asam Sianida ........................................................... 14 2.3.3. Isolasi Bakteri Asam Laktat ................................................................. 14 2.3.4. Identifikasi Bakteri Asam Laktat ......................................................... 15 a. Uji Karaktertik Morfologikal ............................................................ 15 a.1. Pewarnaan Gram ....................................................................... 15 a.2. Pewarnaan Spora ....................................................................... 15 a.3. Uji Motilitas .............................................................................. 16 b. Uji Karakteristik Biokimia ............................................................... 16 b.1. Uji Katalase ............................................................................... 16 b.2. Uji Produksi Gas ....................................................................... 16 2.3.5. Identifikasi Bakteri Asam Laktat Berdasarkan Kondisi Pertumbuhannya ....................................................................................17 a. Uji Pertumbuhan Bakteri Asam Laktat pada Suhu 10oC dan 45oC .. 17 b. Uji Pertumbuhan Bakteri pada pH 4,4 dan 9,6 ................................. 17 c. Uji Pertumbuhan Bakteri pada Kadar NaCl 6,5% dan 18% ............. 17

vi

2.3.6. Pengujian Kemampuan Probiotik ........................................................ 18 a. Terhadap Asam ................................................................................. 18 b. Terhadap Garam Empedu ................................................................. 18 c. Aktivitas Antimikroba ...................................................................... 18 3.

HASIL PENELITIAN ............................................................................................ 20 3.1. Fermentasi Acar Rebung ................................................................................ 20 3.2. Perubahan Kimiawi ........................................................................................ 21 3.3. Isolasi Bakteri Asam Laktat ........................................................................... 23 3.4. Identifikasi Bakteri Asam Laktat ................................................................... 25 3.4.1. Uji Karakteristik Morfologikal ............................................................ 25 a. Uji Pewarnaan Gram ......................................................................... 26 b. Uji Pewarnaan Spora ........................................................................ 27 c. Uji Motilitas ...................................................................................... 28 3.4.2. Uji Karakteristik Biokimia ................................................................... 28 a. Uji Katalase ....................................................................................... 29 b. Uji Produksi Gas ............................................................................... 30 3.5. Identifikasi Genus Bakteri Asam Laktat Berdasarkan Kondisi Pertumbuhannya............................................................................................. 31 3.6. Pengujian Kemampuan Probiotik................................................................... 32 a. Aktivitas Antimikroba ................................................................................ 33 b. Terhadap Asam .......................................................................................... 34 c. Terhadap Garam Empedu ........................................................................... 35

4.

PEMBAHASAN ..................................................................................................... 36 4.1. Pengaruh Lama Fermentasi terhadap Karakteristik Kimiawi ........................ 36 4.2. Isolasi Bakteri Asam Laktat ........................................................................... 38 4.3. Seleksi Bakteri Asam Laktat .......................................................................... 39 4.3.1. Karakterisitik Morfologi ...................................................................... 39 4.3.2. Karakteristik Biokimia ......................................................................... 40 4.4.Identifikasi Genus Bakteri Asam Laktat Berdasarkan Kondisi Pertumbuhan 41 4.5. Kemampuan Probiotik.................................................................................... 42

5.

KESIMPULAN DAN SARAN .............................................................................. 46 5.1. Kesimpulan..................................................................................................... 46 5.2. Saran ............................................................................................................... 46

6.

DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................. 47

7.

LAMPIRAN ........................................................................................................... 55

vii

DAFTAR TABEL

Tabel 1. Hasil Perubahan Karakteristik Kimiawi selama Proses Fermentasi dengan Kadar Garam 2,5% dan 5% .............................................................................. 21 Tabel 2. Kepadatan Sel Setiap Perlakuan Garam ........................................................... 24 Tabel 3. Hasil Uji Seleksi Isolat Bakteri Asam Laktat Berdasarkan Karakteristik Morfologi.......................................................................................................... 25 Tabel 4. Hasil Uji Seleksi Isolat Bakteri Asam Laktat Berdasarkan Karakteristik Biokimia ........................................................................................................... 29 Tabel 5. Hasil Uji Identifikasi Genus Bakteri Asam Laktat Berdasarkan Kemampuan Pertumbuhannya ............................................................................................... 32 Tabel 6. Hasil Uji Kemampuan Probiotik Isolat BAL ................................................... 33 Tabel 7. Karakteristik Berbagai Jenis Bakteri Asam Laktat .......................................... 55 Tabel 8. Hasil Absorbansi Kemampuan Tumbuh BAL pada Kadar Garam 6,5% dan 18% .............................................................................................................58 Tabel 9. Hasil Absorbansi Kemampuan Tumbuh BAL pada Kadar pH 4,4 dan pH 9,6 ................................................................................................................59 Tabel 10. Hasil Absorbansi Kemampuan Tumbuh BAL pada Suhu 10oC dan 45oC ..... 60

viii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1. Tanaman Rebung Apus (Gigantochloa apus) ................................................ 3 Gambar 2. Diagram Alir Penelitian pada Fermentasi Acar Rebung Apus ..................... 12 Gambar 3. Fermentasi acar rebung apus pada kadar garam 2,5% (a); Fermentasi acar rebung apus pada kadar garam 5% (b). ........................................................20 Gambar 4. Pengaruh Lama Fermentasi dengan nilai pH ................................................ 22 Gambar 5. Pengaruh Lama Fermentasi dengan nilai Total Asam .................................. 22 Gambar 6. Pengaruh Lama Fermentasi dengan Konsentrasi HCN ................................ 23 Gambar 7. Zona bening yang dihasilkan oleh isolat H3 dari hasil fermentasi rebung dengan kadar garam 2,5% (a); Zona bening yang dihasilkan oleh isolat I1 dari hasil fermentasi rebung dengan kadar garam 5% (b). .......................24 Gambar 8. Hasil uji pewarnaan Gram pada Isolat H7 dengan perbesaran 10x100 menunjukkan Gram positif (a); Hasil uji pewarnaan Gram pada Isolat H34 dengan perbesaran 10x100 menunjukkan Gram negatif (b). ................27 Gambar 9. Hasil uji pewarnaan spora pada Isolat H32 dengan perbesaran 10x100 menunjukkan hasil positif. ............................................................................27 Gambar 10. Hasil uji motilitas pada Isolat I49 menunjukkan hasil non-motil (a); Hasil uji motilitas pada Isolat H39 menunjukkan hasil motil (b). .........................28 Gambar 11. Hasil uji katalase pada Isolat H1 menujukkan katalase negatif (a); Hasil uji katalase pada Isolat I35 menunjukkan katalase positif (terbentuk gelembung pada lingkaran) (b). ....................................................................30 Gambar 12. Hasil uji produksi gas pada Isolat H27 menujukkan hasil negatif (a); Hasil uji produksi gas pada Isolat H12 menujukkan hasil positif (b). ..........31 Gambar 13. Zona bening yang dihasilkan oleh Isolat H25 pada Uji Aktivitas Antimikroba dalam menghambat Eschericia coli (a); Zona bening yang dihasilkan oleh Isolat H25 pada Uji Aktivitas Antimikroba dalam menghambat Staphylococcus aureus (b). .....................................................34 Gambar 14. Hasil uji ketahanan asam pH 3 jam ke-0 pada Isolat I2 menujukkan hasil positif (a1); Hasil uji ketahanan asam pH 3 jam ke-1,5 pada Isolat I2 menujukkan hasil positif (a2); Hasil uji ketahanan asam pH 3 jam ke-3 pada Isolat I2 menujukkan hasil positif (a3); Hasil uji ketahanan asam pH 7 jam ke-0 pada Isolat H16 menujukkan hasil positif (b1); Hasil uji ketahanan asam pH 7 jam ke-1,5 pada Isolat H16 menujukkan hasil positif (b2); Hasil uji ketahanan asam pH 7 jam ke-3 pada Isolat H16 menujukkan hasil positif (b3). ......................................................................35 Gambar 15. Hasil uji ketahanan garam empedu jam ke-0 pada Isolat H31 menunjukkan kemampuan positif (a); Hasil uji ketahanan garam empedu jam ke-1,5 pada Isolat H31 menunjukkan kemampuan positif (b); Hasil uji ketahanan garam empedu jam ke-3 pada Isolat H31 menunjukkan kemampuan positif (c). .................................................................................35

ix

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1. Karakteristik Berbagai Jenis Bakteri Asam Laktat .................................... 55 Lampiran 2. Media yang Digunakan Untuk Uji Pertumbuhan dan Aktivitas Antibakteri ..................................................................................................55 Lampiran 3. Larutan Standar McFarland No.3 dan No.5 ............................................... 56 Lampiran 4. Larutan Kimia yang digunakan dalam Uji Kimia ...................................... 56 Lampiran 5. Hasil Kemampuan Tumbuh BAL pada Kadar Garam, pH, dan Kondisi Suhu yang Berbeda .................................................................................... 58 Lampiran 6. Hasil Analisa Kimiawi terhadap pH, Total Asam, dan HCN .................... 61

x