STUDI KEMAMPUAN Lactobacillus casei subsp. rhamnosus UNTUK PRODUKSI ASAM LEMAK RANTAI PENDEK DARI FERMENTASI TEPUNG REBUNG BAMBU TABAH (Gigantochloa nigrociliata Buse-Kurz)
SKRIPSI
OLEH : KETUT AGUS ARY SUBAKTI NIM : 1111205007
JURUSAN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN UNIVERSITAS UDAYANA BUKIT JIMBARAN 2015
STUDI KEMAMPUAN Lactobacillus casei subsp. rhamnosus UNTUK PRODUKSI ASAM LEMAK RANTAI PENDEK DARI FERMENTASI TEPUNG REBUNG BAMBU TABAH (Gigantochloa nigrociliata Buse-Kurz)
SKRIPSI
Skripsi ini diajukan sebagai salah satu syarat untuk mencapai gelar Sarjana Teknologi Pertanian pada Fakultas Teknologi Pertanian Universitas Udayana
OLEH: KETUT AGUS ARY SUBAKTI 1111205007
JURUSAN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN UNIVERSITAS UDAYANA 2015
i
Ketut Agus Ary Subakti. 1111205007. 2015. Studi Kemampuan Lactobacillus casei subsp. rhamnosus Untuk Produksi Asam Lemak Rantai Pendek Dari Fermentasi Tepung Rebung Bambu Tabah (Gigantochloa nigrociliata BuseKurz). Dibawah bimbingan Prof. Ir. Nyoman Semadi Antara, MP., Ph.D. dan Ir. Ida Bagus Wayan Gunam, MP., Ph.D. ABSTRAK Rebung bambu tabah (Gigantochloa nigrociliata Buse-Kurz) diketahui mengandung serat pangan dan oligosakarida yang berpotensi sebagai prebiotik. Komponen yang terkandung di dalam rebung tersebut diharapkan dapat memacu pertumbuhan mikroflora saluran pencernaan termasuk bakteri asam laktat (BAL). Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui kemampuan substrat tepung rebung bambu tabah menstimulasi pertumbuhan lactobacillus casei subsp. rhamnosus dan menghasilkan metabolit asam lemak rantai pendek (ALRP). Percobaan secara in vitro dilakukan di laboratorium dengan perlakukan lama fermentasi. Media yang digunakan adalah media Tr-YP, yaitu media yeast-pepton yang ditambah 2 g tepung rebung per 100 ml. Fermentasi dilakukan pada suhu 37oC dengan lama fermentasi 0 jam sampai 24 jam. Hasil percobaan menunjukkan bahwa selama fermentasi terjadi pertumbuhan L. casei subsp. rhamnosus yang diikuti oleh penurunan pH dan produksi ALRP (asam laktat, asam asetat, asam propionat, dan asam butirat). Produksi ALRP terbesar terjadi pada lama fermentasi 6 jam dengan produksi asam laktat, asetat, propionat, dan butirat adalah berturut-turut 2,98%, 1,46%, 0,99%, dan 0,76%. [Kata Kunci]: Gigantochloa nigrociliata, Lactobacillus casei subsp. rhamnosus, tepung rebung, asam lemak rantai pendek
ii
Ketut Agus Ary Subakti. 1111205007. 2015. Ability Studies Lactobacillus casei subsp. rhamnosus For Short Chain Fatty Acid Production From Fermentation Shoot of Tabah Bamboo Flour (Gigantochloa nigrociliata BuseKurz). Supervised by Prof. Ir. Nyoman Semadi Antara, MP., Ph.D. and Ir. Ida Bagus Wayan Gunam, MP., Ph.D.
ABSTRACT Shoots of tabah bamboo (Gigantochloa nigrociliata Buse-Kurz) are known containing dietary fiber and oligosaccharides as a prebiotic potential. The components contained in the bamboo shoots are expected to enhance the growth of the microflora of the digestive tract including lactic acid bacteria (LAB). This study was conducted to determine the ability of the bamboo shoot flour as a substrate to stimulate the growth of Lactobacillus casei subsp. rhamnosus and produce metabolites short chain fatty acids (SCFA). In vitro experiment was conducted in the laboratory by treatment of fermentation time. The media used are Tr-YP media, which is media yeast-peptone plus 2 g bamboo shoots powder per 100 ml. Fermentation was carried out at 37°C with a fermentation time of 0 hours to 24 hours. The results showed that during the fermentation occurs growth of L. casei subsp. rhamnosus followed by a decrease in pH and SCFA production (lactic acid, acetic acid, propionic acid, and butyric acid). The highest SCFA production occurs in 6 hours fermentation period with the production of lactic acid, acetic, propionic, and butyric were 2.98%, 1.46%, 0.99% and 0.76%, respectively. [Keywords]: Gigantochloa nigrociliata, Lactobacillus casei subsp. rhamnosus, flour bamboo shoots, short chain fatty acids
iii
RINGKASAN
Rebung merupakan salah satu bahan makanan yang cukup populer di masyarakat. Rebung pada pemanfaatannya biasa digunakan dalam kuliner atau makanan tradisional masyarakat Indonesia. Rebung bambu tabah merupakan salah satu komoditi yang mulai banyak diminati selain rebung jenis bambu betung (Dendrocalamus asper) dan bambu legi (Gigantochloa ater). Keunggulan dari rebung bambu tabah adalah memiliki kandungan protein sebesar 2,29%, serat lebih tinggi dari pada rebung bambu betung (Dendrocalamus asper) yaitu sebesar 3,14% dan kandungan HCN lebih rendah dari rebung lain sebesar 0,07 mg per 100 g bahan segar (Kencana et al., 2012). Rebung bambu tabah memiliki rasa yang sangat enak, lembut, crispy dan manis. Selain dimanfaatkan sebagai kuliner atau makanan tradisional, rebung bambu tabah dapat diolah menjadi produk simplisia berupa tepung rebung bambu tabah. Hasil penelitian Puspaningrum (2014) menyebutkan bahwa kandungan serat pangan tepung rebung bambu tabah seperti hemiselulosa sebesar 30,99% (bk), selulosa sebesar 37,55% (bk) dan lignin sebesar 4,05% (bk). Selain itu pada tepung rebung bambu tabah mengandung komponen oligosakarida yaitu rafinosa sebesar 4,55% (bk) dan sukrosa 0,35% (bk). Kandungan serat pangan dan oligosakarida pada tepung rebung bambu tabah dapat dikembangkan sebagai prebiotik. Puspaningrum (2014) mengatakan bahwa bakteri asam laktat yang di uji secara in vitro dapat tumbuh dengan baik pada media yang ditambah tepung rebung bambu tabah. Rebung bagian atas dan tengah dapat menstimulasi pertumbuhan L. casei subsp. rhamnosus lebih baik dibandingkan dengan
iv
Lactobacillus acidophilus, L. brevis, Bifidobacterium bifidum. Pertumbuhan L. casei subsp. rhamnosus tumbuh dengan baik pada MRSB-m pada masing-masing bagian tepung rebung sebanyak 3,1 x 1010 CFU/g - 5,8 x 1010 CFU/g. Berdasarkan hal tersebut perlu dilakukan penelitian lebih lanjut terhadap tepung rebung bambu tabah karena berpotensi sebagai prebiotik untuk menghasilkan asam lemak rantai pendek. Tujuan penelitian ini yaitu untuk mengetahui asam lemak rantai pendek yang dihasilkan dari fermentasi tepung rebung bambu tabah oleh Lactobacillus casei subsp. rhamnosus dan untuk mengetahui jumlah asam lemak rantai pendek yang dihasilkan pada setiap lama fermentasi tepung rebung bambu tabah oleh Lactobacillus casei subsp. rhamnosus. Penentuan total BAL (Lactobacillus casei subsp. rhamnosus) ditentukan dengan metode permukaan (Fardiaz, 1992), pengukuran pH dilakukan dengan menggunakan pH meter (Sudarmadji et al., 1997), analisis asam lemak rantai pendek
dilakukan
dengan
menggunakan
High
Performance
Liquid
Chromatography (HPLC). Kondisi HPLC adalah sebagai berikut: eluen atau fase geraknya H2SO4 0,01 N, laju alir 0,5 ml per menit, panjang gelombang detektor UV 210 nm, jenis kolom yang digunakan kolom asam organik yang mengandung Cation-exchange resin, diameter kolom 0,65 cm, panjang kolom 30 cm, suhu kolom 80°C dan jenis detektor yaitu detektor UV (Benson dan Woo, 1984). Data yang diperoleh dari serangkaian pengujian dianalisis dan dipaparkan secara deskriptif dan data ditampilkan dalam bentuk tabel, gambar maupun foto. Hasil penelitian menunjukkan bahwa selama fermentasi terjadi pertumbuhan Lactobacillus casei subsp. rhamnosus yang diikuti oleh penurunan pH dan
v
produksi asam lemak rantai pendek (asam laktat, asetat, propionat, dan butirat). Produksi asam lemak rantai pendek terbesar terjadi pada lama fermentasi 6 jam dengan produksi asam laktat, asetat, propionat, dan butirat adalah berturut-turut 2,98%, 1,46%, 0,99%, dan 0,76%. Pada lama fermentasi 12 jam produksi asam laktat, asetat, propionat, dan butirat adalah berturut-turut 2,56%, 1,19%, 0,67%, dan 0,59%. Pada lama fermentasi 24 jam produksi asam laktat, asetat, propionat, dan butirat adalah berturut-turut 1,85%, 0,83%, 0,52%, dan 0,56%.
vi
vii
RIWAYAT HIDUP
Ketut Agus Ary Subakti dilahirkan di Desa Kekeran, Kecamatan Busungbiu, Kabupaten Buleleng pada 23 Maret 1993. Penulis merupakan anak keempat dari empat bersaudara dari pasangan Ketut Tina dan Ni Nyoman Aryathi. Penulis memulai pendidikan di SDN 3 Kekeran pada tahun 1999 dan menyelesaikannya pada tahun 2005, lalu melanjutkan pendidikan di SMPN 1 Busungbiu dan menyelesaikannya pada tahun 2008. Pada tahun 2011 penulis menyelesaikan pendidikan di SMAN 1 Busungbiu. Sejak tahun 2011 penulis terdaftar sebagai mahasiswa Jurusan Teknologi Industri Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Universitas Udayana. Selama tercatat sebagai mahasiswa di FTP UNUD, penulis aktif dalam kepanitiaan di beberapa kegiatan kemahasiswaan di FTP UNUD antara lain : Student Day, LKMM, BISMA, Kunjungan Ilmiah Mahasiswa, HUT-BK FTP, Pengenalan Program Studi dan lain-lain. Selain kepanitiaan penulis pernah aktif sebagai fungsionaris Himatetri.
viii
KATA PENGANTAR
Puji syukur kehadirat Sang Hyang Widhi Wasa, Tuhan Yang Maha Esa, karena berkat rahmat-Nya penulis dapat menyelesaikan skripsi ini yang berjudul “Studi Kemampuan Lactobacillus casei subsp. rhamnosus Untuk Produksi Asam Lemak Rantai Pendek Dari Fermentasi Tepung Rebung Bambu Tabah (Gigantochloa nigrociliata Buse-Kurz)”. Penulisan skripsi ini diajukan untuk memenuhi salah satu syarat mencapai gelar Sarjana Teknologi Pertanian di Jurusan Teknologi Industri Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Universitas Udayana. Pada kesempatan ini dengan segala kerendahan hati penulis ingin mengucapkan rasa terima kasih yang sebesar-besarnya dan penghargaan yang setulus-tulusnya kepada: 1.
Bapak Prof. Ir. Nyoman Semadi Antara, MP., Ph.D., selaku dosen pembimbing I dan Bapak Ir. Ida Bagus Wayan Gunam, MP., Ph.D. selaku dosen pembimbing II yang tidak pernah lelah memberikan bimbingan, arahan dan solusi dalam penyelesaian skripsi ini.
2.
Bapak Dr. Ir. Dewa Gede Mayun Permana, MS. selaku Dekan Fakultas Teknologi Pertanian Universitas Udayana, atas bantuan moral dan bimbingan yang diberikan.
3.
Ibu Ir. Amna Hartiati, MP. selaku Ketua Jurusan Teknologi Industri Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Universitas Udayana.
ix
4.
Bapak/Ibu dosen beserta pegawai di lingkungan Fakultas Teknologi Pertanian, Universitas Udayana, atas fasilitas dan dukungan selama menempuh kuliah hingga penyusunan skripsi ini.
5.
Segenap teknisi UPT Laboratorium Biosains dan Bioteknologi, Universitas Udayana, Laboratorium Pengolahan Rebung Bambu Tabah di Desa Padangan,
Kecamatan
Pupuan,
Kabupaten
Tabanan,
Bali,
UPT
Laboratorium Analitik, Universitas Udayana atas fasilitas, kemudahan dan dukungan selama penelitian hingga penyusunan skripsi ini selesai. 6.
Keluarga besar yang tercinta, Bapak, Ibu, Kakak, beserta keluarga besar yang telah mendukung untuk menyelesaikan pendidikan dan tugas akhir ini.
7.
Kawan-kawan FTP khususnya TIP 2011 dan Anak Agung Duwipayana yang selalu saling mendukung satu sama lain untuk mencapai cita-cita dan impian masing-masing.
8.
Luh Putu Desy Sri Armini, terima kasih atas segala bantuannya dan dukungannya selama perkuliahan hingga penyusunan skripsi ini. Semoga Ida Sang Hyang Widhi Wasa, Tuhan Yang Maha Esa membalas
semua budi baik ini dengan balasan yang lebih baik. Penulis telah berupaya optimal untuk menyelesaikan tugas akhir dengan baik, namun dengan terbuka penulis sangat menghargai segala saran dan kritik yang membangun dalam rangka penyempurnaannya. Penulis berharap semoga skripsi ini bermanfaat bagi pembaca. Bukit Jimbaran, Desember 2015 Penulis
x
DAFTAR ISI
Halaman HALAMAN PERSYARATAN ..............................................................................
i
ABSTRAK ..............................................................................................................
ii
ABSTRACT ............................................................................................................
iii
RINGKASAN .........................................................................................................
iv
HALAMAN PENGESAHAN ................................................................................ vii RIWAYAT HIDUP ................................................................................................. viii KATA PENGANTAR ...........................................................................................
ix
DAFTAR ISI ..........................................................................................................
xi
DAFTAR TABEL .................................................................................................. xiv DAFTAR GAMBAR ............................................................................................. xv DAFTAR LAMPIRAN .......................................................................................... xvi I. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang........................................................................................
1
1.2 Rumusan Masalah ..................................................................................
4
1.3 Hipotesis .................................................................................................
4
1.4 Tujuan Penelitian ....................................................................................
4
1.5 Manfaat Penelitian ..................................................................................
5
II. TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Rebung Bambu Tabah ............................................................................
6
2.2 Serat Pangan (Dietary Fiber) .................................................................
7
xi
2.3 Prebiotik .................................................................................................
8
2.4 Pertumbuhan Mikroba ............................................................................ 10 2.5 Bakteri Asam Laktat (BAL) ................................................................... 11 2.6 Lactobacillus casei ................................................................................. 14 2.7 Fermentasi Asam Laktat ......................................................................... 15 2.8 Asam Lemak Rantai Pendek................................................................... 16 III. METODE PENELITIAN 3.1 Tempat dan Waktu Penelitian ................................................................ 19 3.2 Bahan dan Alat ....................................................................................... 19 3.2.1 Bahan............................................................................................. 19 3.2.2 Alat ................................................................................................ 19 3.3 Pelaksanaa Percobaan ............................................................................. 20 3.3.1 Pembuatan Tepung Rebung Bambu Tabah ................................... 20 3.3.2 Fermentasi Tepung Rebung Bambu Tabah ................................... 22 3.4 Penentuan Total BAL (Lactobacillus casei subsp. rhamnosus) ............. 24 3.5 Penentuan Derajat Keasaman (pH)......................................................... 24 3.6 Penentuan Asam Lemak Rantai Pendek ................................................. 25 3.7 Analisis Data .......................................................................................... 25 IV. HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Total BAL (Lactobacillus casei subsp. rhamnosus) .............................. 26 4.2 Derajat Keasaman (pH) .......................................................................... 27 4.3 Asam Lemak Rantai Pendek................................................................... 29 V. KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan ............................................................................................. 35
xii
5.2 Saran ....................................................................................................... 35 DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................. 36 LAMPIRAN ............................................................................................................ 40
xiii
DAFTAR TABEL
No.
Judul
Halaman
1. Nilai rata-rata total BAL (Lactobacillus casei subsp. rhamnosus) pada setiap lama fermentasi (CFU/ml) ....................................................... 26 2. Nilai rata-rata derajat keasaman (pH) pada setiap lama fermentasi ............ 27 3. Nilai rata-rata asam lemak rantai pendek dari fermentasi media Tr-YP oleh Lactobacillus casei subsp. rhamnosus (%) .............................. 31
xiv
DAFTAR GAMBAR
No.
Judul
Halaman
1. Bambu tabah (Gigantochloa nigrociliata Buse-Kurz) (Kencana et al., 2012) ......................................................................................
7
2. Kurva pertumbuhan bakteri (Brock dan Madigan, 1991) ................................ 10 3. Jalur pembentukan asam lemak rantai pendek (Besten et.al, 2013) ................ 17 4. Diagram alir proses pembuatan tepung rebung bambu tabah (Patty yang dimodifikasi, 2014) .......................................................................................... 22 5. Diagram alir proses fermentasi tepung rebung bambu tabah ........................... 23 6. Perubahan total BAL (Lactobacillus casei subsp. rhamnosus) dan pH media selama proses fermentasi ................................................................................. 28 7. Morfologi sel Lactobacillus casei subsp. rhamnosus pada pembesaran 1000 kali.................................................................................................................... 28 8. Kromatogram standar asam lemak rantai pendek ............................................ 29 9. Kromatogram asam lemak rantai pendek pada lama fermentasi 6 jam ........... 30 10. Kromatogram asam lemak rantai pendek pada lama fermentasi 12 jam ......... 30 11. Kromatogram asam lemak rantai pendek pada lama fermentasi 24 jam ......... 31 12. Jumlah asam lemak rantai pendek setelah proses fermentasi .......................... 34
xv
DAFTAR LAMPIRAN
No.
Judul
Halaman
1. Data analisis total BAL (Lactobacillus casei subsp. rhamnosus).................. 41 2. Data analisis derajat keasaman (pH) .............................................................. 42 3. Data analisis asam lemak rantai pendek ........................................................ 43 4. Pembuatan tepung rebung bambu tabah ........................................................ 44 5. Fermentasi tepung rebung bambu tabah ........................................................ 45
xvi
