VIABILITAS Lactobacillus rhamnosus SKG 34 DALAM BERBAGAI ENKAPSULAN DAN SUHU PENYAJIAN
SKRIPSI
Skripsi ini diajukan sebagai salah satu syarat untuk mencapai gelar Sarjana Teknologi Pertanian pada Fakultas Teknologi Pertanian Universitas Udayana
OLEH: ADIEL KUNTI PERMATASARI 1111105008
JURUAN ILMU DAN TEKNOLOGI PANGAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN UNIVERSITAS UDAYANA 2015
i
Adiel Kunti Permatasari. 1111105008. Viabilitas Lactobacillus rhamnosus SKG 34 dalam Berbagai Enkapsulan dan Suhu Penyajian. Dibawah bimbingan Ir. Komang Ayu Nocianitri, M.Agr. Sc. sebagai pembimbing I dan Ir. Agus Slamet Duniaji, M.Si. sebagai pembimbing II.
ABSTRAK Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui viabilitas Lactobacillus rhamnosus SKG 34 pada berbagai enkapsulan dan suhu penyajian. Penelitian ini dibagi dalam dua tahap. Tahap pertama dilakukan mikroenkapsulasi Lactobacillus rhamnosus SKG 34 dalam tiga jenis enkapsulan, yaitu maltodekstrin, karagenan, dan alginat. Parameter yang diamati adalah rendemen, bentuk mikrokapsul, serta total populasi Lactobacillus rhamnosus SKG 34. Enkapsulan dengan total populasi Lactobacillus rhamnosus SKG 34 tertinggi dilanjutkan ke penelitian tahap dua. Tahap kedua, mikrokapsul diberi tujuh perlakuan suhu penyajian, yaitu 45°C, 50°C, 55°C, 60°C, 65°C, 70°C, dan 75°C. Data yang diperoleh disajikan dalam bentuk tabel dan dibahas secara deskriptif. Hasil penelitian menunjukkan bahwa jenis enkapsulan memberikan hasil yang berbeda terhadap rendemen, bentuk mikrokapsul, dan viabilitas Lactobacillus rhamnosus SKG 34. Viabilitas tertinggi dihasilkan oleh enkapsulan maltodekstrin dengan populasi Lactobacillus rhamnosus SKG 34 dalam mikrokapsul 1,24 x 109 ± 0,33 log cfu/g. Viabilitas tertinggi diperoleh pada suhu penyajian 45℃ (8,51 ± 0,14 log cfu/ml). Lactobacillus rhamnosus SKG 34 dapat bertahan dalam jumlah yang dibutuhkan agar dapat memberi efek fungsional pada tubuh hingga suhu penyajian maksimal 55℃ (4,78 x 107 ± 0,31 cfu/ml) Kata kunci: Mikroenkapsulasi, Lactobacillus rhamnosus SKG 34, maltodekstrin, karagenan, alginat, suhu penyajian
ii
Adiel Kunti Permatasari. 1111105008. Viability of Lactobacillus rhamnosus SKG 34 in Various Encapsulant and Temperature. Under guidance of Ir. Komang Ayu Nocianitri, M.Agr.Sc. as supervisor and Ir. Agus Slamet Duniaji, M.Si. as co-supervisor.
ABSTRACT This research was conducted to determine the viability of Lactobacillus rhamnosus SKG 34 in various encapsulant and temperature. This research was divided into two steps. The first step, three kinds of encapsulant agent, i.e. maltodextrin, carrageenan, and alginate were used to microencapsulate Lactobacillus rhamnosus SKG 34. At this step, microcapsule yield, morphology, and viability of Lactobacillus rhamnosus SKG 34 was observed. Encapsulant with the highest population of Lactobacillus rhamnosus SKG 34 was extended into the second step. At the second step, microcapsule was treated with 7 variants of temperature, i.e. 45°C, 50°C, 55°C, 60°C, 65°C, 70°C, and 75°C. Data obtained were shown and explained with descriptive method. The result of the research showed that encapsulant variety gave different effects on microcapsule yield, morphology and viability of Lactobacillus rhamnosus SKG 34. The highest viability produced by maltodextrin with population of Lactobacillus rhamnosus SKG 34 1,24 x 109 ± 0,33 log cfu/g. The highest viability of Lactobacillus rhamnosus SKG 34 obtained at 45℃ (8,51 ± 0,14 log cfu/ml). Lactobacillus rhamnosus SKG 34 can survive at adequate amount that bodies need to functional effect with maxium temperature 55℃ (4,78 x 107 ± 0,31 cfu/ml) Keywords: Microencapsulation, Lactobacillus rhamnosus SKG 34, maltodextrin, carrageenan, alginate, temperature
iii
RINGKASAN
Meningkatnya kebutuhan konsumen akan produk yang dapat memberikan efek mengutungkan bagi kesehatan mendorong pengembangan probiotik. Lactobacillus rhamnosus SKG 34 merupakan kandidat probiotik asli Indonesia yang diisolasi dari susu kuda liar Sumbawa. Ketahanan (viabilitas) bakteri merupakan salah satu pertimbangan penting dalam pengembangan produk probiotik. Usaha untuk meningkatkan ketahanan bakteri probiotik dapat dilakukan melalui teknologi mikroenkapsulasi. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui jenis enkapsulan dan suhu penyajian yang mampu memberikan viabilitas bakteri Lactobacillus rhamnosus SKG 34 tertinggi. Penelitian ini menggunakan isolat Lactobacillus rhamnosus SKG 34 (koleksi UPT Laboratorium Terpadu Biosains dan Bioteknologi, Universitas Udayana), maltodekstrin, karagenan, alginat. Penelitian ini terbagi dalam dua tahap. Tahap pertama merupakan tahap penentuan enkapsulan yang mampu memberikan viabilitas tertinggi. Variabel yang diamati meliputi rendemen, bentuk mikrokapsul, dan viabilitas Lactobacillus rhamnosus SKG 34. Enkapsulan dengan viabilitas Lactobacillus rhamnosus SKG 34 tertinggi dilanjutkan ke tahap dua. Tahap kedua merupakan tahap penentuan suhu penyajian yang mampu memberikan viabilitas Lactobacillus rhamnosus SKG 34 tertinggi. Pada tahap kedua, mikrokapsul diberi tujuh perlakuan suhu penyajian, yaitu; 45°C, 50°C, 55°C, 60°C, 65°C, 70°C, dan 75°C. Tiap perlakuan diulang sebanyak tiga kali. Data yang diperoleh disajikan dalam bentuk tabel dan dibahas secara deksriptif. Hasil penelitian menunjukkan bahwa jenis enkapsulan menghasilkan persentase jumlah rendemen yang berbeda. Dimana maltodesktrin menghasilkan
iv
persentase rendemen dengan rata – rata 22,72 ± 0,007; karagenan 5,73 ± 0,015; dan alginat 5,75 ± 0,007. Pengamatan mikroskop menunjukkan bahwa maltodekstrin menghasilkan mikrokapsul dengan bentuk yang tidak beraturan. Karagenan dan alginat menghasilkan mikrokapsul berbentuk butiran gel namun tidak terpisah satu sama lain. Jenis enkapsulan memberikan viabilitas Lactobacillus rhamnosus SKG 34 yang berbeda. Maltodekstrin menghasilkan total populasi bakteri 9,01 ± 0,33 log cfu/g; karagenan 5,39 ± 1,03 log cfu/g; dan alginat 3,29 ± 0,13 log cfu/gr. Perlakuan suhu penyajian diberikan pada mikrokapsul dengan enkapsulan maltodekstrin. Hasil penelitian menunjukkan suhu penyajian memberikan hasil yang berbeda terhadap viabilitas bakteri Lactobacillus rhamnosus SKG 34. Dimana pada suhu 45°C diperoleh viabilitas bakteri sebanyak 8,51 ± 0,14 log cfu/ml; pada suhu 50°C diperoleh viabilitas 8,27 ± 0,22 log cfu/ml; pada suhu 55°C diperoleh viabilitas 7,60 ± 0,31 log cfu/ml; pada suhu 60°C diperoleh viabilitas 5,92 ± 0,26 log cfu/ml; pada suhu 65°C diperoleh viabilitas 4,22 ± 0,40 log cfu/ml; pada suhu 70°C diperoleh viabilitas 2,62 ± 0,28 log cfu/ml; dan pada suhu 75°C tidak terdapat bakteri yang tumbuh. Disimpulkan bahwa jenis enkapsulan yang mampu memberikan viabilitas tertinggi setelah mikroenkapsulasi adalah maltodekstrin dengan total populasi L.rhamnosus SKG 34 dalam mikrokapsul rata – rata 1,24 x 109 ± 0,33 cfu/gr. Suhu penyajian mampu 45℃ menghasilkan viabilitas bakteri L.rhamnosus SKG 34 tertinggi dengan populasi rata – rata 3,37 x 108 ± 0,14 cfu/ml. Pada suhu maksimal 55℃ viabilitas L.rhamnosus SKG 34 dapat bertahan dalam jumlah yang dibutuhkan agar dapat memberi efek fungsional bagi tubuh (4,78 x 107 ± 0,31cfu/ml).
v
LEMBAR PENGESAHAN
Skripsi ini telah mendapat persetujuan dosen pembimbing:
Menyetujui,
Pembimbing I
Pembimbing II
Ir. Komang Ayu Nocianitri, M.Agr.Sc NIP. 19680308 199512 2 001
Ir. Agus Slamet Duniaji, M.Si NIP. 19570816 198503 1 002
Mengetahui Dekan Fakultas Teknologi Pertanian Universitas Udayana
Dr. Ir. I Dewa Gede Mayun Permana, MS. NIP. 19591107 198603 1 004
Tanggal Lulus:
vi
RIWAYAT HIDUP Adiel Kunti Permatasari dilahirkan di Kediri, Jawa Timur pada tanggal 4 November 1993. Penulis merupakan anak pertama dari pasangan Adi Widodo dan Elyzabeth Tuanty Dewi, dan kakak dari Andreas Dewa Aditya Putra. Penulis tinggal di BTN Gema Mas, Banjar Jasri, Desa Belega, Kecamatan Blahbatuh, Gianyar, Bali. Penulis memulai pendidikan di TK Katolik Budi Luhur, Nganjuk, Jawa Timur pada tahun 1997 – 1999. Penulis kemudian menamatkan pendidikan sekolah dasar pada tahun 2005 di SD N Karangasem, Yogyakarta. Pendidikan tingkat pertama penulis ditempuh dari tahun 2005 – 2008 di SMP N 1 Depok, Sleman, Yogyakarta. Pada tahun 2008 – 2011, penulis menempuh pendidikan menengah atas di SMA N 1 Tampaksiring, Gianyar, Bali. Penulis terdaftar sebagai mahasiswa Ilmu dan Teknologi Pangan, Fakultas Teknologi Pertanian, Universitas Udayana pada tahun 2011 melalui jalur SNMPTN. Selama menjadi mahasiswa, penulis aktif di berbagai organisasi dan kepanitiaan mulai dari tingkat Jurusan hingga Universitas. Penulis pernah menjabat sebagai anggota Departemen Hubungan Masyarakat, HIMAITEPA (Himpunan Mahasiswa Ilmu dan Teknologi Pangan) periode 2012 – 2013 dan Kepala Departemen Hubungan Masyarakat di Badan Legislatif Mahasiswa, Fakultas Teknologi Pertanian, Universitas Udayana. Penulis juga pernah menjuarai beberapa kompetisi, antara lain: Juara III Marching Band Terbaik se-Indonesia GPMB 2012, Juara I Mahasiswa Berprestasi FTP 2014, dan Juara III Mahasiswa Berprestasi Universitas Udayana 2014.
vii
KATA PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa karena atas berkat-Nya penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul “Viabilitas Lactobacillus rhamnosus SKG 34 dalam Berbagai Enkapsulan dan Suhu Penyajian” dengan baik. Skripsi merupakan salah satu syarat untuk menyelesaikan studi pada Fakultas Teknologi Pertanian, Universitas Udayana. Keberhasilan penulis tidak hanya didasarkan atas kerja keras penulis tapi juga berkat dukungan finansial dan moril yang penulis terima dari awal dimulainya penelitian ini hingga akhir. Untuk itu, penulis pada kesempatan ini mengucapkan terimakasih sebesar-besarnya kepada: 1. Ibu Ir. KA. Nocianitri, M.Agr.Sc., selaku dosen pembimbing I yang selalu mengarahkan, membina, dan memotivasi penulis 2. Bapak Ir. Agus Slamet Duniaji, M.Si. selaku dosen pembimbing II yang membimbing penulis selama penyusunan skripsi
3. Bapak Dekan Fakultas Teknologi Pertanian Universitas Udayana, Ketua Jurusan Ilmu dan Teknologi Pangan, Fakultas Teknologi Pertanian, Universitas Udayana, Kepala Laboratorium Biosains dan Bioteknologi, Universitas Udayana yang selalu mendukung penulis untuk segera menyelesaikan studi 4. Bapak I Nengah Sujaya, Ph.D., Ibu Ni Wayan Nursini, S.TP., MP., Ibu Yeanly Wuena Pinaria, S.Pi., M.Si., dan Ibu Trisna Dhamayanti, S.Hut., MP., yang telah membantu penulis selama melaksanakan penelitian di Laboratorium Biosains dan Bioteknologi, Universitas Udayana 5. Ayah, Bunda, dan Adith yang telah banyak memberikan perhatian, semangat, dan dukungan finansial selama penulis melaksanakan penelitian dan penulisan skripsi 6. Teman – teman mahasiswa Fakultas Teknologi Pertanian 2011, Bhanu, Laura, Erik, Citra, Lisa, Panji, Kayana, Dayu Adi, Brahmantara, Iqbal dan teman – teman Jurusan Ilmu dan Teknologi Pangan
viii
Penulis menyadari bahwa skripsi ini belum sempurna, untuk itu kritik dan saran yang bersifat membangun sangat penulis harapkan. Akhir kata, semoga skripsi yang telah penulis susun ini dapat bermanfaat bagi kita semua.
Bukit Jimbaran, Agustus 2015
Penulis
ix
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ........................................................................................
i
ABSTRAK ........................................................................................................ ii ABSTRACT ...................................................................................................... iii RINGKASAN ................................................................................................... iv LEMBAR PENGESAHAN ............................................................................. vi RIWAYAT HIDUP .......................................................................................... vii KATA PENGANTAR ...................................................................................... viii DAFTAR ISI ..................................................................................................... x DAFTAR TABEL ............................................................................................ xii DAFTAR GAMBAR ........................................................................................ xiii DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................... xiv I. PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang ......................................................................................... 1 1.2. Rumusan Masalah .................................................................................... 3 1.3. Tujuan Penelitian ..................................................................................... 3 1.4. Hipotesis................................................................................................... 4 1.5. Manfaat Penelitian ................................................................................... 4 II. TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Bakteri Asam Laktat ................................................................................ 6 2.2. Probiotik ................................................................................................... 8 2.3. Lactobacillus rhamnosus SKG 34 ........................................................... 12 2.4. Mikroenkapsulasi ..................................................................................... 13 2.5. Enkapsulan ............................................................................................... 17 2.5.1. Maltodekstrin ..................................................................................... 18 2.5.2. Karagenan ......................................................................................... 20 2.5.3. Alginat ................................................................................................ 22 III. METODE PENELITIAN 3.1. Tempat dan Waktu Penelitian .................................................................. 24 3.2. Bahan dan Alat ......................................................................................... 24 3.2.1. Bahan ................................................................................................. 24 3.2.2. Alat ..................................................................................................... 24
x
3.3. Rancangan Penelitian ............................................................................... 25 3.4. Pelaksanaan Penelitian ............................................................................. 25 3.4.1. Penelitian Tahap I .............................................................................. 25 3.4.1.1. Penyegaran Isolat L. rhamnosus SKG 34 ................................... 25 3.4.1.2. Konfirmasi Isolat L. rhamnosus SKG 34 ..................................... 26 3.4.1.2.1. Uji Katalase ............................................................................ 26 3.4.1.2.2. Cat Gram ................................................................................ 26 3.4.1.2.3. Uji Gas ................................................................................... 27 3.4.1.3. Pembuatan Massa Sel L. rhamnosus SKG 34 .............................. 27 3.4.1.4. Proses Mikroenkapsulasi L.rhamnosus SKG 34 .......................... 27 3.4.1.4.1. Mikroenkapsulasi dengan Maltodekstrin ............................... 27 3.4.1.4.2. Mikroenkapsulasi dengan Karagenan .................................... 29 3.4.1.4.3. Mikroenkapsulasi dengan Alginat ......................................... 29 3.4.2. Penelitian Tahap II (Perlakuan berdasarkan Suhu Penyajian) ........ 33 3.5. Variabel yang Diamati ................................................................................ 33 3.5.1. Penelitian Tahap I .............................................................................. 33 3.5.1.1. Rendemen ..................................................................................... 33 3.5.1.2. Bentuk Mikrokapsul ..................................................................... 33 3.5.1.3. Viabilitas L. rhamnosus SKG 34 setelah Mikroenkapsulasi ........ 33 3.5.2. Penelitian Tahap II (Viabilitas L. rhamnosus SKG 34 pada berbagai Suhu Penyajian) ................................................................................ 34 IV. HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Penelitian Tahap I .................................................................................... 36 4.1.1. Rendemen ........................................................................................... 36 4.1.2. Bentuk Mikrokapsul ........................................................................... 37 4.1.3. Viabilitas L. rhamnosus SKG 34 setelah Mikroenkapsulasi .............. 39 4.2. Penelitian Tahap II (Viabilitas L. rhamnosus SKG 34 pada berbagai Suhu Penyajian) ....................................................................................... 40 V.KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan ................................................................................................ 42 5.2. Saran .......................................................................................................... 42 DAFTAR PUSTAKA ....................................................................................... 43 LAMPIRAN ..................................................................................................... 49 xi
DAFTAR TABEL No.
Judul
Halaman
1.
Efek Probiotik dan Mekanismenya dalam Tubuh…………...
9
2.
Jumlah Rendemen dalam Berbagai Enkapsulan……………...
36
3.
Viabilitas L.rhamnosus SKG 34 dalam Berbagai Enkapsulan...
39
4.
Viabilitas L. rhamnosus SKG 34 pada Berbagai Suhu Penyajian……………………………………………………...
40
xii
DAFTAR GAMBAR No.
Judul
1. 2.
Mikrokapsul berdasarkan Morfologinya (Sri et al., 2012………………………………………………………….. Struktur Maltodekstrin (Lubis, 2011)………………………...
3.
Struktur Kimia Alginat (Istiyani, 2008)………………………
22
4.
Diagram Alir Proses Mikroenkapsulasi L. rhamnosus SKG 34 dalam Maltodekstrin (Bylaite et al., 2001 dalam Nocianitri et al., 2013)……………………………………………………...
28
Diagram Alir Proses Mikroenkapsulasi L. rhamnosus SKG 34 dalam Karagenan (Adhikari dalam Setijawati et al., 2011 yang dimodifikasi)……………………………………………
31
6.
Diagram Alir Proses Mikroenkapsulasi L. rhamnosus SKG 34 dalam Alginat (Purwandhani et al., 2007 yang dimodifikasi)..
32
7.
Mikrokapsul perlakuan Maltodekstrin (a), Karagenan (b), dan Alginat (c)…………………………………………………….
38
8.
Pertumbuhan positif Lb. rhamnosus SKG 34 dalam media MRS sebelum di vortex (a) dan setelah divortex (b)…………
51
9.
Uji Gas dengan metode Hot Loop............................................
51
10.
Bentuk Morfologi Lactobacillus SKG 34 dengan perbesaran 1000x…………………………………………………………
51
11.
Bakteri L. rhamnosus SKG34 dalam media MRS A…………
52
12.
Pembuatan Larutan Enkapsulan dengan Metode Emulsi ……
52
13.
Pengeringan dengan Freeze Dryer……………………………
52
14.
Mikrokapsul maltodekstrin (a), karagenan (b), dan alginat (c) hasil pengeringan dengan freeze dryer……………………….
53
5.
xiii
Halaman 12 19
DAFTAR LAMPIRAN No.
Judul
Halaman
1.
Data Hasil Penelitian..………………………………………..
49
2.
Foto Penelitian………………………………………………..
50
xiv
