AKTIVITAS PROBIOTIK BAKTERI ASAM LAKTAT

HASIL FERMENTASI ACAR KUBIS PUTIH (Brassica

oleracea) TAWANGMANGU, SURAKARTA DENGAN

PERLAKUAN GARAM 5% DAN 7,5%

PROBIOTIC ACTIVITY OF LACTIC ACID BACTERIA

FROM FERMENTATION OF WHITE CABBAGE (Brassica

oleracea) FROM TAWANGMANGU, SURAKARTA IN 5%

AND 7,5% SALT CONCENTRATION

SKRIPSI

Diajukan untuk memenuhi sebagian dari syarat-syarat guna

memperoleh gelar Sarjana Teknologi Pangan

Oleh:

SYLVESTER AGATHON MARGONO

13.70.0040

PROGRAM STUDI TEKNOLOGI PANGAN

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN

UNIVERSITAS KATOLIK SOEGIJAPRANATA

SEMARANG

2017

ii

PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI

Saya yang bertandatangan di bawah ini:

Nama : Sylvester Agathon Margono

NIM : 13.70.0040

Fakultas : Teknologi Pertanian

Program Studi : Teknologi Pangan

Menyatakan bahwa skripsi “Aktivitas Probiotik Bakteri Asam Laktat Hasil Fermentasi

Acar Kubis Putih (Brassica oleracea) Tawangmangu, Surakarta Dengan Perlakuan

Garam 5% dan 7,5%” merupakan karya saya dan tidak terdapat karya yang pernah

diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu perguruan tinggi. Sepanjang

pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau

diterbitkan oleh orang lain, kecuali secara tertulis diacu dalam naskah ini dan telah

disebutkan dalam daftar pustaka. Apabila di kemudian hari terbukti bahwa saya tidak

jujur, maka gelar dan ijazah yang saya peroleh dapat dinyatakan batal dan kebijakan-

kebijakan yang berlaku akan saya kembalikan kepada Universitas Katolik

Soegijapranata, Semarang.

Demikian pernyataan ini saya buat dan dapat dipergunakan sebagaimana mestinya.

Semarang, 11 Juli 2017

Sylvester Agathon Margono

iii

AKTIVITAS PROBIOTIK BAKTERI ASAM LAKTAT

HASIL FERMENTASI ACAR KUBIS PUTIH (Brasicca

oleracea) DARI TAWANGMANGU, SURAKARTA

DENGAN PERLAKUAN GARAM 5% DAN 7,5%

PROBIOTIC ACTIVITY OF LACTIC ACID BACTERIA

FROM FERMENTATION OF WHITE CABBAGE (Brasicca

oleracea) FROM TAWANGMANGU, SURAKARTA IN 5%

AND 7,5% SALT CONCENTRATION

Oleh:

SYLVESTER AGATHON MARGONO

NIM : 13.70.0040

Program Studi : Teknologi Pangan

Skripsi ini telah disetujui dan dipertahankan

dihadapan sidang penguji pada tanggal : 11 Juli 2017

Semarang, 31 Juli 2017

Fakultas Teknologi Pertanian

Universitas Katolik Soegijapranata

Pembimbing I, Dekan,

Dra. Ir. Lindayani, MP. Dr. V. Kristina Ananingsih, ST., MSc.

Pembimbing II,

Dra. Laksmi Hartayanie, MP.

iv

RINGKASAN

Bakteri asam laktat (BAL) dapat dihasilkan secara alami pada proses fermentasi, seperti

pada pembuatan acar kubis putih. BAL berpotensi sebagai bakteri probiotik. BAL yang

berperan sebagai bakteri probiotik memiliki kemampuan untuk hidup dalam pencernaan

manusia yang dapat menjaga keseimbangan jumlah mikroba dalam pencernaan manusia

dan memberikan manfaat kesehatan pada saluran pencernaan manusia. Penelitian ini

bertujuan untuk mengetahui genus bakteri asam laktat yang tumbuh pada proses

fermentasi acar kubis putih Tawangmangu, Surakarta dengan kondisi garam 5% dan

7,5% yang difermentasikan pada suhu ruang (30⁰C), serta untuk mengetahui aktivitas

probiotiknya. Pada kondisi fermentasi yang berbeda dapat menghasilkan BAL yang

beragam. Oleh karena itu proses fermentasi dilakukan dengan kadar garam yang

berbeda yaitu kadar garam 5% dan 7,5% dengan menggunakan kubis putih yang

diambil dari Tawangmangu, Surakarta yang difermentasikan pada suhu ruang (30⁰C).

Pengujian dilakukan beberapa tahap, yaitu isolasi; uji morfologikal (pewarnaan gram,

pewarnaan spora, bentuk, dan motilitas); uji biokimia (uji katalase dan produksi gas);

uji genus yang terdiri dari uji ketahanan terhadap garam (6,5% dan 18%), pH (4,4 dan

9,6), dan suhu (10⁰C dan 45⁰C); dan uji probiotik yang terdiri dari uji ketahanan

terhadap garam empedu 0,3%, pH asam (pH 3 dan pH 7), dan aktivitas antimikroba

yang menggunakan metode sumuran dengan bakteri patogen Escherichia coli FNCC

0091 dan Staphylococcus aureus FNCC 0047. Hasil penelitian menunjukkan bahwa

sebanyak 27 isolat dari fermentasi dengan kadar garam 5% dan 27 isolat dari fermentasi

dengan kadar garam 7,5% memiliki ciri-ciri sebagai BAL yaitu tidak menghasilkan

spora, gram positif, dan katalase negatif. Sebanyak 3 isolat yang berasal dari fermentasi

7,5% merupakan bakteri homofermentatif dan isolat lainnya merupakan

heterofermentatif. Hasil pengujian ketahanan genus menunjukkan bahwa seluruh isolat

termasuk dalam genus Lactobaccillus. Hasil uji probiotik menunjukkan bahwa seluruh

isolat yang diuji memiliki ketahanan terhadap garam empedu 0,3% dan pH asam. Pada

hasil uji aktivitas antimikroba, isolat hasil fermentasi 7,5% memiliki nilai rata-rata dan

ukuran zona hambat terbesar pada bakteri patogen Escherichia coli FNCC 0091 dan

Staphylococcus aureus FNCC 0047 dibandingkan dengan isolat hasil fermentasi 5%.

Perbedaan kemampuan aktivitas antimikroba dapat disebabkan oleh perbedaan kadar

garam yang digunakan. Pada kadar garam 7,5% bakteri asam laktat yang tumbuh lebih

terseleksi dan hanya bakteri asam laktat yang kuat yang dapat bertahan dibandingkan

dengan isolat dari hasil fermentasi dengan kadar garam 5%.

v

SUMMARY

Lactic acid bacteria (LAB) is a type of bacteria can appear naturally in the

fermentation process, as in the manufacture of pickled white cabbage or sauerkraut.

BAL is a bacterium that plays a role in the fermentation process of pickling white

cabbage and has the potential as a probiotic bacteria. LABs that are included in

probiotic bacteria have the ability to live in human digestion which can maintain the

balance of the amount of microbial in human digestion and provide health benefits to

the human digestive tract. The purpose of this research is to know the genus of lactic

acid bacteria that grow in fermentation process of pickled cabbage from

Tawangmangu, Surakarta with 5% and 7.5% salt solution which fermented at room

temperature (30⁰C), and to know its probiotic activity. Different fermentation conditions

can result in a variety of LABs. Therefore, the fermentation process is done with

different salt content in 5% and 7.5% salt concentration by using white cabbage taken

from Tawangmangu, Surakarta which fermented at room temperature (30⁰C). Tests

carried out several stages, namely isolation; Morphological tests (gram staining, spore

staining, shape, and motility); Biochemical tests (catalase and gas production test);

Genus test consisting of salt resistance test (6.5% and 18%), pH (4.4 and 9.6), and

temperature (10⁰C and 45⁰C); and probiotic test consisting of bile salt resistance test of

0.3%, acidic pH (pH 3 and pH 7), and antimicrobial activity using wells method with

pathogenic bacteria Escherichia coli FNCC 0091 and Staphylococcus aureus FNCC

0047. The results showed that as many as 24 Isolates from fermentation with 5% salt

concentration and 24 isolates of fermentation with salt concentration of 7.5% have

characteristics as LAB that does not produce spores, gram positive, and negative

catalase. A total of 3 isolates from 7.5% fermentation are homofermentative bacteria

and other isolates are heterofermentative. The results of genus resistance testing

showed that all isolates were included in the genus Lactobaccillus. The probiotic test

showed that all isolates tested had resistance to 0.3% bile salt and acidic pH. In the

antimicrobial activity test results, the isolates from fermentation with 7.5% salt

concentration had the mean values and the largest inhibitory zone sizes in the

pathogenic bacteria Escherichia coli FNCC 0091 and Staphylococcus aureus FNCC

0047 if compared with isolat from fermentation with 5% salt concentration. Differences

in the ability of antimicrobial activity can be caused by differences in salt content used.

At a salt level of 7.5% lactic acid bacteria that grow more selected and only strong

lactic acid bacteria can survive compared to isolates from fermentation with 5% salt

concentration.

vi

KATA PENGANTAR

Puji syukur dan terima kasih Penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa

berkat rahmat dan kasih-Nya sehingga Penulis dapat menyelesaikan laporan skripsi

yang berjudul “Aktivitas Probiotik Bakteri Asam Laktat (BAL) Hasil Fermentasi Acar

Kubis Putih (Brassica oleracea) Tawangmangu, Surakarta dengan Perlakuan Garam 5%

dan 7,5%”. Laporan tersebut merupakan salah satu syarat yang harus dipenuhi agar

Penulis dapat mencapai gelar kesarjanan strata satu (S1) program studi Teknologi

Pangan, Fakultas Teknologi Pertanian, Universitas Soegijapranata Semarang.

Dalam menyelesaikan laporan ini, Penulis menghadapi berbagai jenis hambatan

dan juga mendapatkan bantuan, arahan, dan bimbingan dari berbagai pihak. Oleh karena

itu, Penulis menyampaikan rasa terimakasih terkhususnya kepada :

1. Tuhan Yesus Kristus yang selalu menyertai, menemani, membimbing,

melindungi, memberkati, dan membukakan jalan bagi Penulis dalam

menyelesaikan skripsi ini.

2. Dr. Victoria Kristina Ananingsih, ST., MSc., selaku Dekan Fakultas Teknologi

Pertanian, Universitas Katolik Soegijapranata.

3. Ir. Lindayani, MP., PhD., selaku pembimbing I dan Dra. Laksmi Hartayanie,

MP., selaku pembimbing II, yang telah membimbing, menyemangati, dan

memberikan saran serta doa, sehingga terselesainya skripsi ini.

4. Mbak Agata, Mas Soleh, dan Mas Pri, selaku Staf Laboran yang telah membantu

selama melakukan penelitian di Laboratorium.

5. Orang Tua (Fredy Tjutjut Margono dan Patricia Samini), Kakak (Stevano

Agusta Margono), segenap Keluarga Linda Rusnanny, dan Theresia Intan Ika

Putri yang telah memberikan dukungan moral dan doa selama menyelesaikan

skripsi ini.

6. Milka Melinda, Agata Meiliawai, Agatha Dewi, dan Hans Christian sebagai

teman seperjuangan yang telah menyelesaikan skripsi ini bersama.

7. Ci Livia, Ci Elim, Ci Velin, Ko Simon, Donna Larissa, dan Agatha Putri yang

telah membantu memberikan arahan selama penelitian.

vii

8. Seluruh Dosen, Staf, Teman FTP Unika Soegijapranata Semarang, yang telah

memberikan dukungan sehingga terselesainya skripsi ini.

Penulis menyadari bahwa laporan ini memiliki banyak kekurangan dan jauh dari kata

sempurna. Oleh karena itu Penulis mengharapkan adanya masukan berupa kritik dan

saran yang membangun dari semua pihak. Penulis berharap, laporan ini dapat

menyumbangkan peran dalam menambah ilmu pengetahuan dan berguna bagi pembaca

dan semua pihak yang membutuhkan.

Semarang, 11 Juli 2017

Penulis

viii

DAFTAR ISI

Halaman

HALAMAN PERNYATAAN ...................................................................................... ii

HALAMAN PENGESAHAAN .................................................................................. iii

RINGKASAN .............................................................................................................. iv

SUMMARY ................................................................................................................... v

KATA PENGANTAR ................................................................................................. vi

DAFTAR ISI ............................................................................................................. viii

DAFTAR TABEL ........................................................................................................ x

DAFTAR GAMBAR ................................................................................................... xi

DAFTAR LAMPIRAN .............................................................................................. xii

1. PENDAHULUAN ....................................................................................... 1

1.1. Identifikasi Masalah ..................................................................................... 1

1.2. Tinjauan Pustaka .......................................................................................... 3

1.2.1. Fermentasi Kubis Putih (Brassica oleracea) ........................................ 3

1.2.2. Bakteri Asam Laktat ............................................................................. 4

1.2.3. Probiotik ................................................................................................ 5

1.3. Tujuan Penelitian ......................................................................................... 7

2. MATERI DAN METODE ........................................................................... 8

2.1. Tempat dan Waktu ....................................................................................... 8

2.2. Materi ........................................................................................................... 8

2.2.1. Alat ........................................................................................................ 8

2.2.2. Bahan .................................................................................................... 8

2.3. Metode ......................................................................................................... 9

2.3.1. Fermentasi Kubis Putih ......................................................................... 9

2.3.2. Isolasi Bakteri Asam Laktat .................................................................. 9

2.3.3. Identifikasi Bakteri Asam Laktat Berdasarkan Uji Karakter

Morfologikal & Biokimia ................................................................... 10

a. Pewarnaan Gram ................................................................................. 10

b. Pewarnaan Spora ................................................................................. 10

c. Uji Motilitas ........................................................................................ 11

d. Uji Katalase ......................................................................................... 11

e. Uji Produksi Gas ................................................................................. 11

2.3.4. Identifikasi Genus BAL Berdasarkan Kemampuan Pertumbuhan

Bakteri ................................................................................................. 12

a. Uji Kemampuan Pertumbuhan BAL pada Kadar NaCl 6,5% dan

18% ..................................................................................................... 12

b. Uji Kemampuan Pertumbuhan BAL pada pH 4,4 dan 9,6 ................ 12

c. Uji Kemampuan Pertumbuhan BAL pada Suhu 10oC dan 45oC ........ 12

2.3.5. Pengujian Potensi Probiotik Bakteri Asam Laktat.............................. 13

a. Uji Aktivitas Antimikroba .................................................................. 13

b. Uji Ketahanan terhadap Asam ............................................................ 13

c. Uji Ketahanan terhadap Garam Empedu ............................................ 14

ix

3. HASIL PENELITIAN ............................................................................... 15

3.1. Fermentasi Acar Kubis .............................................................................. 15

3.2. Isolasi Bakteri Asam Laktat ....................................................................... 15

3.3. Uji Morfologikal dan Biokimia Bakteri Asam Laktat ............................... 16

3.3.1. Pewarnaan Gram ................................................................................. 20

3.3.2. Pewarnaan Spora ................................................................................. 21

3.3.3. Uji Motilitas ........................................................................................ 22

3.3.4. Uji Katalase ......................................................................................... 22

3.3.5. Uji Produksi Gas ................................................................................. 23

3.4. Identifikasi Genus Bakteri Asam Laktat dengan Uji Pertumbuhan pada

Kadar Garam, Suhu, dan pH Berbeda ........................................................ 24

3.5. Uji Potensi Aktivitas Probiotik Bakteri Asam Laktat ................................ 26

3.5.1. Uji Aktivitas Probiotik ........................................................................ 26

a. Uji Ketahanan terhadap Asam ............................................................ 28

b. Uji Ketahanan terhadap Garam Empedu ............................................ 29

c. Uji Aktivitas Antimikroba .................................................................. 30

4. PEMBAHASAN ........................................................................................ 31

4.1. Isolasi Bakteri Asam Laktat Hasil Fermentasi Acar Kubis ....................... 31

4.2. Identifikasi Morfologi dan Biokimia Bakteri Asam Laktat ....................... 31

4.3. Identifikasi Genus Bakteri Asam Laktat .................................................... 33

4.4. Kemampuan Probiotik Bakteri Asam Laktat ............................................. 34

5. KESIMPULAN DAN SARAN .................................................................. 38

5.1. Kesimpulan ................................................................................................ 38

5.2. Saran .......................................................................................................... 38

6. DAFTAR PUSTAKA ................................................................................ 39

7. LAMPIRAN ............................................................................................... 42

x

DAFTAR TABEL

Tabel 1. Hasil Identifikasi Morfologi Bakteri Asam Laktat dari Fermentasi

dengan Kadar Garam 5% ................................................................... 17

Tabel 2. Hasil Identifikasi Morfologi Bakteri Asam Laktat dari Fermentasi

dengan Kadar Garam 7,5% ................................................................ 19

Tabel 3. Hasil Identifikasi Genus Isolat dari Fermentasi dengan Kadar

Garam 5% ........................................................................................... 24

Tabel 4. Hasil Identifikasi Genus Bakteri Asam Laktat dari Fermentasi

dengan Kadar Garam 7,5% ................................................................ 25

Tabel 5. Uji Aktivitas Probiotik pada Bakteri Asam Laktat dari Hasil

Fermentasi dengan Kadar Garam 5% dan 7,5% ................................. 27

Tabel 6. Data Absorbansi Uji Genus Bakteri Asam Laktat dari Fermentasi

dengan Kadar Garam 5% ................................................................... 44

Tabel 7. Data Nilai Absorbansi Uji Genus Bakteri Asam Laktat dari

Fermentasi dengan Kadar Garam 7,5% .............................................. 48

Tabel 8. Perbedaan Karakteristik Bakteri Asam Laktat Berdasarkan Bentuk

Sel dan Kemampuan Pertumbuhan pada Kondisi yang Berbeda ....... 52

Tabel 9. Hasil Uji Pendahuluan Pengukuran pH Proses Fermantasi Kubis

Putih Tawangmangu, Surakarta pada Kadar Garam 5% dan 7,5% .... 53

xi

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1. Lahan Pertanian Kubis di Gondosuli, Tawangmangu, Surakarta (a);

Tanaman Kubis (b) .................................................................................. 2

Gambar 2. Rancangan Percobaan dari Tahap Fermentasi, Isolasi, dan Identifikasi

Bakteri Asam Laktat .............................................................................. 14

Gambar 3. Acar Kubis Hasil Fermentasi : dengan Kadar Garam 5% (a); dan

Kadar Garam 7,5% (b) ........................................................................... 15

Gambar 4. Hasil Isolasi Bakteri Asam Laktat dari Acar Kubis dengan Kadar

Garam 5% dengan Pengenceran 10-5 ..................................................... 16

Gambar 5. Hasil Pewarnaan Gram pada Isolat S3C19 Mengguankan Mikroskop

dengan Perbesaran 100 x 10 dengan Sel Berwarna Ungu ..................... 21

Gambar 6. Hasil negatif Pengamatan Pewarnaan Spora Menggunakan

Mikroskop dengan Perbesaran 100 x 10 pada Isolat T2C2 ................... 21

Gambar 7. Hasil Uji Motilitas : Isolat T1C9 sebagai Bakteri Nonmotil (a); dan

Isolat S3C37 sebagai Bakteri Motil (b) (lihat tanda panah) .................. 22

Gambar 8. Hasil Uji Katalase Negatif dari Isolat T1C3, T1C8, dan T1C18 ............ 23

Gambar 9. Hasil Uji Produksi Gas; Isolat S3C20 sebagai Bakteri yang

Memproduksi Gas (a); Isolat T2C12 sebagai Bakteri yang Tidak

Memproduksi Gas (b) ............................................................................ 23

Gambar 10. Hasil Uji Ketahanan Asam pada Isolat T1C30 terhadap pH 3 pada

Jam ke 0 (a.1); 1,5 (b.1); dan 3 (c.1); serta pH 7 pada Jam ke 0 (a.2);

1,5 (b.2); dan 3 (c.2) yang Ditunjukkan dengan Adanya Titik-Titik

didalam Media ....................................................................................... 29

Gambar 11. Hasil Uji Ketahanan Garam Empedu pada Isolat S3C33 pada Jam ke

0 (a); 2 (b); dan 4 (c) .............................................................................. 30

Gambar 12. Hasil Uji Aktivitas Antimikroba pada Isolat T2C8 menggunakan

Escherichia coli FNCC 0091 (a); Staphylococcus aureus FNCC 0047

(b) ........................................................................................................... 30

xii

DAFTAR LAMPIRAN

LAMPIRAN 1. Pembuatan Media untuk Isolasi hingga Uji Probiotik .................................. 42

LAMPIRAN 2. Larutan Standar Mc Farland 3 dan 5 ............................................................ 43

LAMPIRAN 3. Data Nilai Absorbansi Uji Pertumbuhan Bakteri Asam Laktat pada

Kondisi NaCl, Suhu, dan pH yang Berbeda ............................................... 44

LAMPIRAN 4. Perbedaan Karakteristik Bakteri Asam Laktat ............................................. 52

LAMPIRAN 5. Uji Pendahuluan Pengukuran pH Proses Fermentasi Kubis Putih

Tawangmangu, Surakarta pada Kadar Garam 5% dan 7,5% ..................... 53