PENGERTIAN BIOTEKNOLOGI

Istilah bioteknologi untuk pertama kalinya dikemukakan oleh Karl Ereky, seorang insinyur Hongaria pada tahun 1917 untuk mendeskripsikan produksi babi dalam skala besar dengan menggunakan bit gula sebagai sumber pakannya (Suwanto, 1998 dalam Nurcahyo, 2011). Secara terminologi atau pengertian bahasa maka bioteknologi dapat diartikan sebagai:1. Bio memiliki pengertian agen hayati (living things) yang meliputi; organisme (bakteri, jamur (ragi), kapang), jaringan/sel (kultur sel tumbuhan atau hewan), dan/atau komponen sub-selulernya (enzim);

2. Tekno memiliki pengertian teknik atau rekayasa (engineering) yaitu segala sesuatu yang berkaitan dengan rancang-bangun, misalnya untuk rancang bangun suatu bioreaktor. Cakupan teknik disini sangat luas antara lain; teknik industri dan kimia;

3. Logi memiliki pengertian ilmu pengetahuan alam (sains) yang mencakup; biologi, kimia, fisika, matematika dsb. Ditinjau dari sudut pandang biologi (biosain), maka bioteknologi merupakan penerapan (applied); biologi molekuler, mikrobiologi, biokimia, dan genetika. Bioteknologi merupakan penerapan berbagai bidang (disiplin) ilmu (interdisipliner). Selain itu ada beberapa pengertian tentang bioteknologi yang lain, diantaranya:1. Menurut Bull et al. (1982) dalam Nurcahyo (2011), bioteknologi merupakan penerapan asas-asas sains (ilmu pengetahuan alam) dan rekayasa (teknologi) untuk pengolahan suatu bahan dengan melibatkan aktivitas jasad hidup untuk menghasilkan barang dan/atau jasa;

2. Bioteknologi merupakan penerapan prinsip-prinsip ilmu pengetahuan dan kerekayasaan untuk penanganan dan pengolahan bahan dengan bantuan agen biologis untuk menghasilkan bahan dan jasa (OECD,1982 dalam Nurcahyo, 2011);

3. Bioteknologi adalah teknik pendayagunaan organisme hidup atau bagian organisme untuk membuat atau memodifikasi suatu produk dan meningkatkan/ memperbaiki sifat tanaman atau hewan atau mengembangkan mikroorganisme untuk penggunaan khusus (OTA-US, 1982 dalam Nurcahyo, 2011);

4. Menurut Primrose (1987) dalam Nurcahyo (2011), secara lebih sederhana bioteknologi merupakan eksploitasi komersial organisme hidup atau komponennya seperti enzim;

5. Bioteknologi berasal dari dua kata, yaitu 'bio' yang berarti makhuk hidup dan 'teknologi' yang berarti cara untuk memproduksi barang atau jasa. European Federation of Biotechnology mendefinisikan bioteknologi sebagai perpaduan dari ilmu pengetahuan alam dan ilmu rekayasa yang bertujuan meningkatkan aplikasi organisme hidup, sel, bagian dari organisme hidup, dan/ atau analog molekuler untuk menghasilkan produk dan jasa;

6. Atau secara tegas dinyatakan, Bioteknologi merupakan penggunaan terpadu biokimia, mikrobiologi, dan ilmu-ilmu keteknikan dengan bantuan mikroba, bagian-bagian mikroba atau sel dan jaringan organisme yang lebih tinggi dalam penerapannya secara teknologis dan industri (EFB., 1983 dalam Nurcahyo, 2011)Untuk itu di dalam proses bioteknologi terkandung tiga hal pokok, yaitu agen biologis (mikroba, enzim, sel tanaman, sel hewan), pendayagunaan metode secara teknologis dan industrial serta adanya produk dan jasa yang diperoleh.PERKEMBANGAN BIOTEKNOLOGI

Di dalam penjelasan Diktat Bioteknologi yang disusun oleh Nurcahyo (2011), jenis bioteknologi dapat dibedakan menjadi dua macam berdasarkan metode dan jenis produk yang dihasilkan, yaitu:A. Bioteknologi konvensional

Ciri-ciri bioteknologi konvensional; kurang steril, jumlah sedikit (terbatas), kualitas belum terjamin. Contoh: industri tempe, tape, anggur, yoghurt, dsb;

B. Bioteknologi modernCiri-ciri bioteknologi modern; steril, produksi dalam jumlah banyak (massal), kualitas standar dan terjamin. Selain itu, bioteknologi modern tidak terlepas dengan aplikasi metode-metode mutakhir bioteknologi (current methods of biotecnology) seperti: Kultur jaringan merupakan suatu metode untuk memperbanyak jaringan/sel yang berasal atau yang didapat dari jaringan orisinal tumbuhan atau hewan setelah terlebih dahulu mengalami pemisahan (disagregasi) secara mekanis, atau kimiawi (enzimatis) secara in vitro (dalam tabung kaca);

Teknologi DNA rekombinan (recombinant DNA technology) adalah suatu metode untuk merekayasa genetik dengan cara menyisipkan (insert) genayang dikehendaki ke dalam suatu organisme. Transgenik adalah suatu metode untuk. Rekayasa protein (protein engineering);

Hibridoma adalah suatu metode untuk menggabungkan dua macam sel eukariot dengan tujuan mendapatkan sel hibrid yang memiliki kemampuan kedua sel induknya;

Kloning adalah suatu metode untuk menghasilkan keturunan yang dikehendaki sama persis dengan induknya;

Polymerase chains reaction (PCR) merupakan metode yang sangat sensitif untuk mendeteksi dan menganalisis sekuen asam nukleat. RT-PCR untuk memperbanyak (amplifikasi) rantai RNA menjadi DNA; tissue/cells extracted RNA/mRNA rT-PCR copy DNA (cDNA);

Hibridisasi DNA adalah metode untuk menyeleksi sekuen DNA dengan menggunakan probes DNA untuk hibridisasi (pencangkokan) rantai DNA pita ganda.APLIKASI BIOTEKNOLOGI KONVENSIONAL DENGAN FERMENTASIAda beberapa macam metode dalam mengolah bahan makanan dengan tetap menjaga kandungan gizi dari setiap komponen yang terkandung di dalam bahan makanan, salah satunya adalah dengan metode fermentasi. Salah satu metode secara bioteknologi ini sudah berhasil dipraktekkan oleh masyarakat Babilonia sejak 6.000 SM dalam pembuatan bir, sedangkan penduduk Mesir sekitar tahun 4.000 SM menggunakan cara ini untuk membuat adonan roti agar dapat mengembang. Kemudian pada saat zaman pembangunan Tembok Besar Cina pada abad ke-3 SM, sebagian ransum atau bekal makanan dari para pekerjanya terdiri dari campuran berbagai jenis sayur-sayuran yang difermentasi seperti kubis, lobak, ketimun dan sayuran lainnya yang tersedia. Dan masyarakat Korea pun berhasil membuat kimchi yaitu produk fermentasi asam laktat yang terdiri dari campuran berbagai sayur-sayuran seperti kubis cina, lobak, cabe merah dan bahan-baan campuran lainnya. Pengawetan maupun pengolahan bahan makanan dengan metode fermentasi diduga mulai berkembang di daerah bagian Timur yaitu sejak manusia mulai mengumpulkan dan menyimpan bahan makanan. Fermentasi adalah proses secara aerob maupun anaerob yang menghasilkan berbagai produk dengan melibatkan aktivitas mikroba terkontrol (Darwis dan Sukara, 1989).Metode proses fermentasi bisa memanfaatkan bakteri, kapang, khamir, jamur dan kapang. Contoh salah satu proses fermentasi bisa menggunakan bakteri yaitu dengan memanfaatkan asam laktat sebagai hasil dari proses pemecahan karbohidrat oleh Bakteri Asam Laktat (BAL), dimana asam laktat mampu memberikan beberapa pengaruh terhadap bahan makanan sebagai berikut:a. Bahan makanan menjadi resisten terhadap pembusukan mikrobiologi dan pembentukan racun-racun makanan;b. Mencegah pertumbuhan mikroba lain yang tidak dikehendaki selama proses fermentasi (Rahayu et al., 1999); c. Memberikan cita rasa yang lebih enak dan bisa juga memperbaiki nilai gizi.Masyarakat Korea percaya bahwa asam laktat dapat mengeliminasi parasit-parasit dan mikroba-mikroba pathogen tinja yang terdapat pada sayur-sayuran dan buah-buahan apabila tinja manusia atau hewan digunakan sebagai pupuk. Hal ini karena pada sayur-sayuran dan buah-buahan mengandung gula dan komponen nutrisi lain yang cukup sebagai substrat untuk pertumbuhan bakteri asam laktat dan mikroba jenis lainnya. BAL mempunyai distribusi yang luas dan kemampuan tumbuh pada berbagai substrat organik dan di berbagai kondisi seperti kondisi asam, basa, suhu rendah, suhu tinggi, kadar garam tinggi, anaerob, sehingga menjadikan bakteri asam laktat sebagai kompetitor tangguh di semua sektor pengolahan pangan (Daulay, 1991). Pengaruh faktor lingkungan terhadap pertumbuhan bakteri sangat menentukan kinetika (kecepatan) proses fermentasi yang berlangsung (Yuliana, 2008). BAL akan menurunkan nilai pH (membuat suasana asam) dari lingkungan pertumbuhannnya, selain faktor lingkungan jenis BAL juga bisa mempengaruhi hasil fermentasi termasuk jenis BAL yang homofermentatif atau heterofermentatif (Murni et al., 2013).

Bakteri asam laktat bersifat probiotik yang terdapat di dalam usus besar dipengaruhi oleh adanya substrat yang difermentasi oleh Bifidobacteria dan Lactobacillus (Anonim, 2008). Substrat ini berasal dari bahan makanan yang tidak dapat diserap dan dicerna oleh enzim mamalia termasuk manusia antara lain dietary fiber yang larut di dalam air (termasuk golongan pectin, gum, mannan, alginate, laminarin) dan yang tidak larut didalam air (termasuk golongan selulosa, hemiselulosa dan lignin) (Arief, 2007). Dari hasil penelitian banyak digunakan bakteri asam laktat yaitu L. acidophilus dan Bifidobacterium. Sedangkan dari hasil penelitian lainnya seperti bakteri L. bulgaricus, S. thermophillus, L.acidophylus, dan Bifidobacterium adalah beberapa jenis bakteri asam laktat yang dapat pula dikelompokkan ke dalam kelompok probiotik (mikroba hidup yang dapat memperbaiki kondisi saluran pencernaan sehingga mampu meningkatkan kesehatan). Ada beberapa manfaat bakteri probiotik bagi tubuh (Harti, 2007 dan 2009) yaitu:a. Mampu mencegah terjadinya kanker (menghilangkan bahan prokarsiogenik atau bahan penyebab kanker dari tubuh dan mengaktifkan kembali sistem kekebalan tubuh;

b. Mampu menghasilkan bahan aktif anti tumor;c. Memproduksi berbagai vitamin yang mudah diserap ke dalam tubuh seperti thiamin (B1), riboflavin (B2), piridoksin (B6), asam folat, sianokobalanin (B12);

d. Memproduksi asam lemak dan asam asetat di usus yang dapat menekan pertumbuhan bakteri E coli dan Clostridium perfringens penyebab radang usus dan menekan pertumbuhan bakteri pathogen lainnya, serta mengurangi penyerapan amonia dan amina;

e. Berperan didalam penurunan kadar kolesterol, dimana Bifidobakteria menghasilkan niasin yang memberikan kontribusi terhadap penurunan kolesterol tersebut. Bakteri asam laktat dapat memproduksi enzim yang disebut Bile Salt Hydrolase (BSH) yang dapat bekerja mengurangi konjugasi garam empedu sehingga akan meningkatkan asam empedu bebas yang tidak mudah diserap oleh usus halus dibanding dengan asam empedu konjugasi. Upaya untuk menyetimbangkan jumlah asam empedu tubuh, dibutuhkan kolesterol yang diambil dari darah yang berfungsi sebagai precursor, sehingga kadar kolesterol dapat diturunkan secara total. Pemberian mikroba probiotik ternyata dapat membantu mendegradasi kolesterol dengan cara mengkonversi kolesterol menjadi asam empedu kolat, sehingga konsentrasi kolesterol dalam darah dapat direduksi dan kadar kolesterol menjadi lebih stabil.

Berdasarkan hasil penelitian secara epidemiologi dan klinik menunjukkan bahwa plasma dari total kolesterol dan densitas kolesterol lipoprotein rendah merupakan faktor resiko utama terjadinya serangan jantung. Penyakit kardiovaskuler termasuk jantung koroner dan stroke adalah penyebab sekitar 20% seluruh kematian tiap tahunnya di seluruh dunia, bahkan menurut WHO dilaporkan bahwa pembunuh paling besar di dunia adalah penyakit kardiovaskuler yang terutama disebabkan oleh konsumsi makanan cepat saji secara berlebihan. Untuk mencegah hal ini terjadi maka konsumsi makanan sehat dan kaya serat sangat dianjurkan, misalnya saja growol (makanan tradisional masyarakat Indonesia yang berasal dari umbi ketela pohon atau ketela, yang termasuk kelompok umbi-umbian).

PENELITIAN ISOLAT BAL PADA GROWOLA. FERMENTASI BAKTERI ASAM LAKTAT (BAL)

Fermentasi terbagi atas dua jenis, yakni homofermentatif dan heterofermentatif. Homofermentatif adalah fermentasi yang produk akhirnya hanya berupa asam laktat dari metabolisme gula, misalnya pada proses fermentasi yang terjadi dalam pembutan yoghurt. Sedangkan yang dimaksud heterofermentatif adalah fermentasi yang produk akhirnya tidak hanya asam laktat, ada juga etanol, alkohol, karbondioksida, ester dan sedikit asam-asam volatil lainnya, misalnya pada proses fermentasi yang terjadi dalam pembuatan tape. Beberapa jenis BAL yang biasa dimanfaatkan dalam pengolahan makanan dan minuman adalah sebagai berikut (Heru, 2011): Streptococcus

Bakteri yang termasuk dalam kelompokini adalah Streptococcus thermophilus, Streptococcus lactis dan Streptococcus cremoris. Bakteri jenis ini adalah bakteri gram positif yang berbentuk bulat (coccus) yang mempunyai rantai dan semuanya mempunyai nilai ekonomis penting dalam industri susu;

Pedicoccus cerevisae

Termasuk bakteri gram positif berbentuk bulat, khususnya terdapat berpasangan atau berempat (tetrads). Walaupun jenis ini tercatat sebagai perusak bir dan anggur, bakteri ini berperan penting dalam fermentasi daging dan sayuran; Leuconostoc dextranicumTermasuk bakteri gram positif berbentuk bulat yang terdapat secara berpasangan dan berantai pendek. Bakteri-bakteri ini berperan dalam perusakan larutan gula dengan produksi pertumbuhan dekstran berlendir. Bakteri jenis ini juga penting dalam fermentasi sayuran dan juga ditemukan dalam sari buah, anggur dan bahan pangan lainnya;

Lactobacillus

Bakteri dalam kelompok ini misalnya Lactobacillus lactis, Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus bulgaricus, Lactobacillus plantarum dan Lactobacillus delbrueckii. Bakteri-bakteri ini termasuk bakteri gram positif, berbentuk batang, berpasangan membentuk rantai dari sel-selnya. Jenis ini umumnya lebih tahan terhadap keadaan asam dari pada jenis-jenis Pedicoccus atau Streptococcus. Jumlah bakteri ini akan menjadi lebih banyak terdapat pada tahapan akhir dari fermentasi asam laktat pada sayuran dan susu.B. BAHAN MAKANAN GROWOLGrowol merupakan makanan khas dari daerah Kulonprogo, Yogyakarta yang terbuat dari umbi ketela pohon. Pembuatan growol sangat sederhana yakni bahan utama umbi ketela pohon dikupas kulitnya kemudian direndam selama 3 hari berturut-turut. Setelah proses perendaman selesai maka umbi ketela pohon di cuci bersih kemudian digiling, selanjutnya dikukus dan dikemas dalam plastik ataupun keranjang bambu. Rasa makanan ini hambar cenderung asam jika tidak dimakan bersama makanan pendamping ketak dan pento yang terbuat dari kelapa (Hidayat, 2013). Selain sebagai bahan makanan pengganti nasi (selain tiwul dan gatot), growol juga bermanfaat untuk mencegah kegemukan serta menyembuhkan penyakit maag dan juga penyakit gula. Makanan ini mampu bertahan selama tiga sampai empat hari jika disimpan di tempat yang kering, tanpa adanya bahan pengawet (Kompas, 2010).

Gambar 1. Makanan Tradisional Growol

Umbi ketela pohon yang memiliki nama ilmiah Manihot esculenta memiliki klasifikasi ilmiah sebagai berikut:

Kingdom: Plantae

Divisi

: Magnoliophyta

Kelas

: Magnoliopsida

Ordo

: Malpighiales

Famili

: Euphorbiaceae

Upafamili: CrotonoideaeBangsa

: ManihoteaeGenus

: ManihotSpesies

: M. esculentaMerupakan tanaman perdu tahunan tropika dan subtropika yang dikenal luas sebagai salah satu bahan makann pokok penghasil karbohidrat dan daunnya sebagai sayuran. Ukuran tanaman ini bisa mencapai tinggi 7 meter, akar tunggang dengan sejumlah akar cabang yang berukuran besar menjadi umbi yang dapat dikonsumsi. Ukuran umbi rata-rata memiliki garis tengah 2-3 cm dan panjang 50-80 cm, berwarna putih atau kekuning-kuningan. Makanan ini kaya akan karbohidrat pati dengan sedikit glukosa, dan mengandung sedikit protein, sumber protein yang banyak justru terdapat pada daun singkong karena mengandung asam amino metionina. Umbi ketela tanpa adanya pengolahan mudah membusuk dan berubah warna menjadi biru gelap akibat glukosa di dalam ketela pohon teroksidasi dan membentuk glukosida yang kemudian berubah menjadi asam sianida yang bersifat racun, meskipun disimpan di dalam lemari pendingin sekalipun. Asam Sianida (HCN) bersifat pahit, kandungannya 50 kali lebih banyak pada umbi yang sudah membusuk. Kadar racun HCN dapat dikurangi/ diperkecil dengan cara perendaman, ekstraksi pati dalam air, penccian, perebusan, fementasi, pemanasan, pengukusan, pengeringan dan penggorengan. Kandungan HCN dalam setiap 1 kg umbi segar adalah sekitar 20 mg HCN, sedangkan komposisi kandungan gizi lainnya per 100 gram umbi segar mengandung kalori (121 kal), air (62,50 gr), fosfor (40 gr), karbohidrat (34 gr), kalsium (33 gr), vitamin C (30 mg), protein (1,2 gr), zat besi (0,7 mg), lemak (0,3 gr) dan vitamin B1 (0,01 mg) (Cereda, 1996).Untuk itu metode fermentasi pada umbi ketela pohon ini sangat penting guna mengawetkan bahan pangan ini, agar tidak menghasilkan racun. Penelitian tentang fermentasi pada growol ini telah dilakukan oleh Widya Dwi Rukni Putri dan tim, pada April Tahun 2012 dengan tujuan untuk mendapatkan isolat BAL indigenus dari fermentasi growol yang memiliki kemampuan amilotik, sehingga dapat dimanfaatkan sebagai inokulum untuk produksi asam laktat dari pati. Penelitian terhadap jenis BAL yang tumbuh selama proses fermentasi growol adalah jenis Lactobacillus yang bersifat homofermentatif (Muttarokah, 1998; Ngatirah, 2000), akan tetapi kemampuan amilotik BAL belum diuji pada saat itu. Jenis Lactobacillus yang bisa diidentifikasi selama proses fermentasi growol adalah Lactobaciluus sake/ Mut 5 (Ngatirah, 2000). C. PERSIAPAN BAHAN DAN PERALATAN PENGUJIANBahan dan peralatan yang digunakan dalam penelitian isolat BAL makanan growol ini adalah:a. Bahan baku yang digunakan adalah air rendaman umbi ketela pohon varietas lokal dari Desa Sangon, Kulonprogo, Yogyakarta dengan bentuk umbi pendek dan berwarna putih;

b. Air perendam berasal dari air yang bersumber dari Pegunungan daerah Kulonprogo, Yogyakarta;

c. Bahan kimia yang digunakan antara lain media pertumbuhan mikroba MRS Broth (Oxoid Ltd), ekstrak yeast (Oxoid Ltd), pati larut (Difco), agar, peptone (Difco), glukosa, aquades, CaCO3, natrium azida, alkohol, NaOH, safranin, I2, KI, kristal violet, amonium oksalat, indikator pp, kapas dan kertas pembungkus;d. Bahan untuk identifikasi yaitu kit API 50 CHL (API system, Bio-merieux, Japan);e. Peralatan yang digunakan adalah laminar air flow, vortex-mixer model VM-2000, inkubator, autoklaf, spektrofotometer (UNICO UV-2100), timbangan digital (Denver Instrumen M-310), mikropipet (Soccorex), pH meter, dan sentrifusa.D. TAHAPAN PENGUJIAND.1. Persiapan awal inokulum BAL

1. Dua sampel umbi ketela pohon yang terendam air diambil dari produsen lokal di Desa Sangon, Kulonprogo, Yogyakarta. Air rendaman ini secara aseptis disimpan di dalam dua ember (wadah yang digunakan untuk fermentasi) dan dibawa ke laboratorium;2. Sampel disimpan pada suhu 29 2oC selama lima hari (120 jam);3. Selama proses fermentasi, sampel diambil secara aseptis setiap 12 jam untuk pengukuran pH serta setiap 24 jam untuk analisis mikrobiologis (sampel dari air rendaman dan umbi umbi ketela pohon);

4. Sebanyak 25 gram sampel masing-masing dari air rendaman dan umbi umbi ketela pohon yang direndam ditimbang dalam labu erlenmeyer steril dan dilarutkan dalam 225 ml larutan pepton 0,1% yaitu berat sampel/volume larutan pepton;5. Sampel dihomogenkan dengan menggunakan Stomacher 400 Lab Blender selama 1 menit;6. Hasil homogenisasi dibuat variasi pengenceran yaitu 10-1, 10-2, 10-3, 10-4, 10-5, 10-6 dan 10-7;

7. Sebanyak tiga seri pengenceran yang sesuai untuk setiap 24 jam fermentasi, dituangkan sebanyak 1 ml (dilakukan duplo) pada medium de Man Rogosa Sharp Agar (de Man (1960)) yang disuplementasi dengan 1.5% CaCO3 ke dalam cawan petri;8. Cawan petri dimasukkan ke dalam kantong plastik kedap udara dan diinkubasi pada suhu 37oC selama 48 jam;

9. Koloni bakteri yang menghasilkan zona bening dengan karakter yang berbeda dihitung untuk enumerasi total bakteri penghasil asam;

10. Isolat dengan zona bening dimurnikan dengan metode streak plate, kemudian ditumbuhkan dalam media agar tegak untuk analisis selanjutnya dan disimpan pada suhu -40oC dalam tabung mikro dengan medium MRS-gliserol 15% untuk penyimpanan dan pengawetan isolat;

11. Untuk setiap uji karakterisasi isolat dari media agar tegak diremajakan dalam 1,5 ml MRS broth dan diinkubasi selama 1824 jam.D.2. Analisa kemampuan amilotik BAL

Karakterisasi bakteri asam laktat (BAL) meliputi morfologi sel, pewarnaan gram, uji katalase, dan produksi gas dari glukosa. Selanjutnya isolat yang dikarakterisasi sebagai BAL diuji lebih lanjut kemampuan amilolitiknya pada media dengan pati sebagai satu-satunya sumber karbon. Langkah-langkah tahapan kedua ini adalah sebagai berikut:1. Isolat bakteri asam laktat digoreskan pada MRS agar dan diinkubasi pada suhu 37oC selama 2448 jam;

2. Selanjutnya masing-masing koloni dari isolat diambil dan digoreskan dalam bentuk garis lurus pada media pati agar dengan pati merupakan satu-satunya sumber karbon. Komposisi medium pati agar meliputi 10 g pati larut, 10 g pepton, 5 g ekstrak khamir, dan 15 g agar per liter;

3. Setelah diinkubasi pada suhu 37oC selama 48 jam, masing-masing petri yang berisi isolat dituangi dengan larutan gram-iodin (0,5% kristal iodin ditambahkan pada larutan 1,5% larutan kalium iodida) untuk membentuk warna biru gelap karena terjadinya kompleks pati-iodin;

4. Strain dengan kemampuan amilolitik akan menghidrolisis pati pada media di sekeliling tempat tumbuhnya dan dalam zona degradasi tidak terbentuk warna biru, yang merupakan dasar deteksi dan seleksi strain amilolitik;

5. Zona bening akan tampak setelah beberapa saat ditambahkan larutan iodin dan kelebihan larutan iodine dibuang.

D.3. Analisa hidrolisis pati secara kuantitatif

Isolat yang analisis kualitatif amilolitiknya menunjukkan hasil positif diuji lebih lanjut dengan analisis amilolitik kuantitatif. Langkah-langkah tahapan ketiga ini adalah sebagai berikut:

1. Masing-masing isolat berumur 24 jam diambil sebanyak 25 L dan ditumbuhkan pada media pati terlarut cair dengan komposisi 5 g pati terlarut, 5 g pepton, 5 g ekstrak khamir, 0.5 g MgSO4.7H2O, 0.01 g, FeSO4.7H2O dan 0.01 g NaCl yang dilarutkan dalam 1 liter akuades;2. Selama 24 dan 48 jam inkubasi, media cair diambil sebanyak 2 mL untuk diketahui profil degradasi patinya;3. Untuk uji degradasi pati 1 mL broth disentrifugasi untuk mengendapkan sel bakterinya, kemudian supernatant diencerkan 100 kali dengan akuades;4. Sebanyak 10 mL supernatan hasil pengenceran dimasukkan tabung reaksi dan ditambahkan 1 mL larutan gram iodin;5. Campuran dihomogenisasi dan absorbansi larutan yang membentuk senyawa kompleks berwarna biru diukur dengan spektrometer pada panjang gelombang 585 nm;6. Konsentrasi pati sisa dari masing-masing supernatan dihitung berdasarkan kurva standar.D.4. Identifikasi BAL

Isolat dengan karakter gram positif, katalase negatif, tidak memproduksi gas selama fermentasi, dan bersifat amilolitik, dikarakterisasi lebih lanjut kemampuannya dalam memfermentasi 49 jenis karbohidrat. Langkah-langkah tahapan keempat ini adalah sebagai berikut:1. Menggunakan kit API 50 CHL (Biomerieux, Perancis). Isolat umur 24 jam digoreskan pada media MRS agar sehingga didapatkan koloni murni dalam jumlah banyak;2. Selanjutnya disuspensikan pada medium API CHL dan dihomogenisasi. Suspensi isolat pada medium API CHL diteteskan pada API CHL strips yang berisi substrat 49 macam karbohidrat kemudian diinkubasikan pada suhu 37C selama 48 jam;3. Kemampuan isolat dalam memfermentasi substrat diamati pada 24 dan 48 jam inkubasi. Perubahan warna dari biru gelap menjadi kuning dinyatakan sebagai perubahan yang positif;4. Hasil yang diperoleh diolah dengan menggunakan software API 50 CHL sehingga didapatkan data jenis bakteri untuk masing-masing isolat.E. HASIL ANALISASetelah seluruh rangkaian proses pengujian sampel selesai, maka dapat dilakukan analisa terhadap hasil pengujian, diantaranya:

Analisa perubahan pH dan jumlah bakteri asam laktat selama fermentasi umbi ketela pohon pada pembuatan growolHasil pengujian menunjukkan terjadinya perubahan pH selama lima hari fermentasi umbi ketela pohon. Di awal hingga tiga hari fermentasi, terjadi penurunan pH yang cukup tajam yaitu dari 6,57 menjadi 4,66, yang kemudian meningkat kembali pada hari kelima fermentasi (Gambar 1). Kondisi ini paralel dengan perubahan jumlah isolat BAL yang diambil dari media fermentasi pada waktu yang sama (Gambar 2).

Gambar 2. Perubahan pH pada air perendam umbi ketela pohon selama fermentasi umbi ketela pohon (0-120 jam)

Gambar 3. Perubahan jumlah bakteri penghasil asam selama fermentasi umbi ketela pohon (0-120 jam) dari sampel air dan umbi umbi ketela pohonBakteri asam laktat merupakan jenis bakteri yang dominan selama fermentasi umbi ketela pohon pada pembuatan growol ini. Peningkatan jumlah mikroba penghasil asam menyebabkan terjadinya penurunan pH selama fermentasi. Peningkatan kembali pH pada hari kelima menunjukkan bahwa asam-asam organik yang dihasilkan dimanfaatkan sebagai substrat oleh jenis mikroba yang lainnya. Hal ini menunjukkan perubahan dominasi mikroba untuk setiap tahapan fermentasi. Dominasi pertumbuhan mikroba pada fermentasi growol dalam jangka waktu lima hari telah diteliti oleh Rascana (1986), yang menunjukkan jumlah mikroba yang terbesar (dominan) setiap harinya berturut- turut sebagai berikut: pertama termasuk jenis Streptococcus sp; kedua termasuk kelompok Coryneform; ketiga termasuk yeast dan Enterobacteriaceae, Bacillus sp, Acinetobacter sp; keempat termasuk jenis bakteri Lactobacillus sp; dan kelima termasuk kelompok Moraxella sp. Seluruh mikroorganisme tersebut ada selama fermentasi dan jumlahnya bervariasi.Perubahan jumlah BAL selama fermentasi menunjukkan terjadinya seleksi pertumbuhan yang dapat disebabkan karena perubahan pada kondisi fermentasinya. Faktor lingkungan relatif diatur stabil selama fermentasi, maka yang berpengaruh cukup besar adalah kondisi media, diantaranya adalah jumlah substrat dan pH. Pada awal fermentasi, jumlah nutrisi yang mudah diproses (glukosa) masih tinggi sehingga jumlah mikroba penghasil asam meningkat, selanjutnya glukosa habis digantikan dengan sumber karbon berupa pati. Mikroba yang tidak mampu memanfaatkan pati sebagai substrat akan mati sehingga jumlahnya pada air perendam turun. Mikroba yang menempel pada umbi ketela pohon kemungkinan lebih mudah beradaptasi dengan substrat berupa pati sehingga jumlahnya cenderung meningkat selama fermentasi. Jumlah mikroba penghasil asam yang tumbuh pada air perendam dan umbi ketela pohon pada jam ke-120 hampir sama jumlahnya, kondisi ini kemungkinan disebabkan karena umbi ketela pohon sudah mulai hancur dan tersuspensi pada air perendam. Analisa terhadap karakteristik isolat selama fermentasi umbi ketela pohon pada pembuatan growolSebanyak 231 bakteri diisolasi dari air perendam dan umbi ketela pohon selama fermentasi umbi ketela pohon pada proses pembuatan growol. Sebanyak 63 isolat diantaranya adalah bakteri asam laktat dengan karakteristik gram positif, katalase negatif dan tidak menghasilkan gas saat ditumbuhkan pada substrat glukosa, serta didominasi jenis yang memiliki bentuk batang dengan panjang sel yang berbeda (Tabel 1). Jumlah isolat yang bukan merupakan bakteri asam laktat relatif tinggi, karena fermentasi yang dilakukan adalah fermentasi alami atau spontan sehingga berbagai jenis mikroba tumbuh terutama pada awal fermentasi. Selama fermentasi berlangsung akan terjadi perubahan kondisi media yang selanjutnya menjadi penyeleksi alami mikroba yang mampu beradaptasi terhadap perubahan tersebut. Jumlah isolat bakteri asam laktat dengan karakter yang diinginkan lebih banyak berasal dari umbi ketela pohon yang direndam dibanding air perendam, hal ini memberikan harapan bahwa isolat yang tumbuh adalah bakteri asam laktat yang memang memiliki kemampuan tumbuh dan memanfaatkan umbi ketela pohon sebagai substratnya. Pada penelitian terdahulu tentang isolasi bakteri asam laktat dari produk pangan berbasis umbi ketela pohon menunjukkan menunjukkan hal yang sama. Fermentasi umbi ketela pohon pada pembuatan fufu di Afrika menunjukkan peran bakteri asam laktat dalam pembentukan aroma, penghambatan bakteri pembusuk dan patogen (Sobowale et al., 2007). Potongan umbi ketela pohon terfermentasi pada pembuatan gari (makanan tradisional Afrika) juga telah diteliti oleh Anike dan Okafor (2008), yang menunjukkan bahwa hasil isolasi adalah Lactobacillus sp. yang merupakan jenis bakteri asam laktat yang tumbuh dominan.Tabel 1 Karakteristik Isolat yang Diisolasi Dari Perendaman Umbi Ketela Pohon Selama 0-120 Jam

Analisa terhadap karakteristik amilotik BALSebanyak 63 isolat bakteri asam laktat diuji kemampuan tumbuhnya pada media dimana pati merupakan satu-satunya sumber karbon. Sebagian besar isolat (50 isolat) tidak mampu menggunakan pati sebagai substratnya sedangkan 13 isolat dapat tumbuh tetapi tidak memiliki zona bening yang jelas, yang menunjukkan bahwa kemampuan amilolitik isolat tersebut lemah. Akan tetapi pengujian amilolitik kuantitatif menunjukkan bahwa terdapat lima isolat dengan kemampuan degradasi pati yang cukup besar pada pengamatan 048 jam inkubasi, selain itu hampir semua isolat memiliki kemampuan tumbuh pada pH rendah (Tabel 2).

Tabel 2 Kemampuan Tumbuh Isolat BAL Pada Medium Pati dan pH Rendah

Isolat bakteri asam laktat UB5.H5S4 memiliki kemampuan amilolitik yang tertinggi dibandingkan isolat yang lainnya. Terjadi penurunan jumlah pati yang cukup besar setelah fermentasi 24 jam yang menunjukkan kemampuan bakteri tersebut dalam produksi enzim amilase. Reddy et al. (2008) menunjukkan beberapa strain Lactobacillus sp. menghasilkan amilase ekstraseluler dan memfermentasi pati secara langsung menjadi asam laktat. Hal ini disebabkan karena fermentasi dengan BAL amilolitik akan menggabungkan dua proses yaitu hidrolisis enzimatis substrat karbohidrat (pati) sekaligus fermentasi yang memanfaatkan gula yang dihasilkan menjadi asam laktat.Kemampuan BAL dalam mendegradasi pati sangat dipengaruhi oleh karakter bakteri tersebut dan hal ini berkaitan dengan lingkungan isolat tersebut diperoleh. Seluruh isolat yang digunakan dalam penelitian ini adalah isolat hasil isolasi dari proses fermentasi umbi ketela pohon pada pembuatan growol. Isolat UA10 adalah isolat yang diperoleh setelah 72 jam fermentasi umbi ketela pohon. Jumlah gula yang tersedia bagi pertumbuhan mikrob pada kondisi tersebut sudah banyak berkurang dan substrat utama yang tersedia adalah pati. Hal ini yang kemungkinan menyebabkan isolat tersebut memiliki kemampuan amilolitik tinggi.

Fermentasi menyebabkan terjadinya perubahan karakteristik pati yang disebabkan terjadinya penyerangan granula-granula pati oleh enzim sekaligus asam yang dikeluarkan oleh mikroorganisme yang terlibat (Marcon et al., 2006). Degradasi pati oleh bakteri asam laktat terjadi karena sumber karbon dibutuhkan bagi pertumbuhannya sehingga bakteri menghasilkan enzim amilase ekstraselular. Enzim ini memecah ikatan polimer pati menjadi lebih pendek, oligosakarida atau molekul gula sederhana, sehingga uji iodin yang dilakukan menyebabkan terjadinya perubahan warna yang berbeda. Identifikasi diperkuat dengan hasil penggunaan iodin untuk mewarnai amilosa menunjukkan warna biru gelap, yang terjadi karena pembentukan kompleks. Kompleks tersebut terjadi akibat amilosa membentuk kumparan heliks disekeliling molekul iodin. Apabila polimer amilosa terputus menjadi lebih pendek maka terjadi perubahan ikatan kompleks dengan iodin sehingga warna menjadi lebih muda, merah, atau cokelat (Murphy, 2000). Asam laktat juga dapat menyebabkan degradasi pati selama fermentasi dengan mengoksidasi bagian amorf dan selanjutnya secara simultan menghidrolisis amilosa dan amilopektin. Waktu yang dibutuhkan asam laktat untuk mendegradasi pati lebih panjang dibandingkan pemutusan ikatan oleh enzim.

Analisa terhadap identifikasi bakteri asam laktat amilolitikIdentifikasi menggunakan API 50 CHL dan interpretasi data menggunakan API software menunjukkan bahwa terdapat dua jenis spesies yang berbeda dari lima isolat yang memiliki karakter amilolitik (Tabel 3) yaitu Lactobacillus rhamnosus dan Lactobacillus plantarum. Isolat Lactobacillus plantarum mendominasi jenis isolat yang tumbuh pada perendaman umbi ketela pohon dibandingkan dengan jenis Lactobacillus rhamnosus. Jenis isolat yang sama ternyata memiliki kemampuan amilolitik yang berbeda-beda apabila diisolasi pada lama fermentasi yang berbeda pula (Tabel 2). Berdasarkan pengamatan pertumbuhan selama fermentasi, L. rhamnosus mulai tumbuh pada hari kedua fermentasi. Pada saat tersebut jumlah gula sederhana pada umbi ketela pohon sudah menurun dan mikrob yang tumbuh adalah yang mampu memanfaatkan pati sebagai sumber karbon. Adapun L. plantarum yang tumbuh mulai awal hingga akhir fermentasi dapat memiliki kemampuan amilolitik sebagai bentuk adaptasi terhadap lingkungan media. Jenis dan kondisi media menjadi penentu jenis dan kemampuan mikroorganisme dalam memfermentasi atau menggunakan pati sebagai substrat bagi pertumbuhannya. Hal ini menjadi penyebab beragamnya jenis isolat amilolitik yang diisolasi dari jenis media atau bahan yang berbeda. Spesies L. manihotivorans diisolasi dari fermentasi pati umbi ketela pohon (Guyot dan Guyot-Morlon, 2001), L. amylovorus dari jagung (Nakamura, 1981), L. plantarum dari kentang dan umbi ketela pohon (Giraud et al., 1994), Lactobacillus fermentum dari (Agati et al., 1998; Sanni et al., 2002) dan L. amylophylus dari substrat yang diperoleh dari bahan berpati lainnya (Naveena et al., 2003; Vishnu et al., 2002). Penelitian Kostinek et al. (2007) juga menunjukkan bahwa bakteri asam laktat yang dominan tumbuh pada fermentasi gari (umbi ketela pohon terfermentasi) adalah kelompok bakteri asam laktat jenis Lactobacillus plantarum spp, sedangkan Weissella dan Leuconostoc adalah jenis bakteri yang dominan berikutnya.Tabel 3 Hasil Identifikasi Isolat Dengan API 50 HCl

F. KESIMPULANDari hasil penelitian yang telah dilakukan dapat diambil beberapa kesimpulan berikut:

1. Perendaman umbi ketela pohon pada pembuatan growol yang berlangsung selama 1-5 hari merupakan proses fermentasi yang melibatkan bakteri asam laktat dengan kemampuan amilolitik yang berbeda;2. Jenis bakteri asam laktat hasil isolasi didominasi oleh Lactobacillus plantarum dan Lactobacillus rhamnosus berdasarkan identifikasi menggunakan kit API 50 CHL;3. Kondisi media dan lama fermentasi terbukti mempengaruhi jenis bakteri asam laktat yang tumbuh dan kemampuannya dalam mendegradasi pati;4. Penelitian lebih lanjut dapat dilakukan dengan metode identifikasi yang lebih akurat dan aplikasi bakteri asam laktat hasil isolasi ini dalam memfermentasi pati umbi ketela pohon mentah.DAFTAR PUSTAKANakamura LK. 1981. Lactobacillus amylolyticus: a new starch hydrolyzing spesies from swine waste corn fermentation. Dev Ind Microbiol 20: 53140 Rascana AP. 1986. Microflora in Traditional Growol Fermentation. Scription. Faculty of Agricultural Technology, Gadjah Mada University. YogyakartaDarwis, A.A dan E. Sukara. 1989.Teknologi Mikrobial. Pusat Antar Universitas Bioteknologi. Institut Pertanian Bogor.

Daulay, D. 1991. Fermentasi Asam Laktat Dalam Pengolahan Pangan. PAU Pangan dan Gizi. IPB. Bogor.Giraud E, Champailler A, and Raimbault M. 1994. Degradation of raw starch by a wild amylolytic strain of Lactobacillus plantarum. Appl Environ Microbiol. 60: 431923.Cereda, M.P. and Mattos, M.C.Y. (1996). "Linamarin - The Toxic Compound of Cassava". Journal of Venomous Animals and Toxins (online) 2 (1), 6-12; ISSN 0104-7930.

Agati VJP, Guyot J, Morlon-Guyot P, Talamond, and Hounhouigan D.J. 1998. Isolation and characterization of new amylolytic strains of Lactobacillus fermentum from fermented maize doughs (mawe and ogi) from Benin. J Appl Microbiol 85:51220 Muttarokah. 1998. Lactic Acid Bacteria in Fermented Food of Yogyakarta. Scription. Faculty of Agricultural Technology. Gadjah Mada University, YogyakartaRahayu, E.S., F.D. Titiek, D. Mahyu, dan S. Edi. 1999. Bakteri Asam Laktat pada Makanan Fermentasi Tradisional (abstrak). Di dalam : Panduan Seminar Nasional Makanan Tradisional. Yogyakarta 16 Maret 1999.

Murphy P. 2000. Handbook of Hydrocolloids. Woodhead Publishing Ltd and CRC Press LLC, New York. Ngatirah. 2000. Seleksi Bakteri Asam Aktat sebagai Agensia Probiotik Yang Berpotensi Menurunkan Kolesterol. Tesis S-2. Pascasarjana. UGM, Yogyakarta.Guyot JP and Morlon-Guyot J. 2001. Effect of different cultivation conditions on Lactobacillus manihotivorans OND32T, an amylolytic Lactobacillus isolatd from sour starch cassava fermentation. International Journal of Food Microbiology 67: 217-225.

Sanni A, Morlon-Guyot J, and Guyot JP. 2002. New efficient amylase-producing strains of Lactobacillus plantarum and L. fermentum isolatd from different Nigerian traditional fermented foods. Int J Food Microbiol 72:5362.Vishnu C, Seenayya G, and Reddy G. 2002. Direct fermentation of various pure and crude starchy substrats to L(+) lactic acid using Lactobacillus amylophilus GV6. World J Microbiol Biotechnol 18: 429433.

Naveena BJ, Vishnu C, Altaf Md, and Reddy G. 2003. Wheat bran an inexpensive substrat for production of lactic acid in solid state fermentation by Lactobacillus amylophilus GV6-optimization of fermentation conditions, crystalline and pasting properties of cassava starch are influenced by its molecular properties. Sci Ind Res 62: 453456

Marcon MJA, Vieira MA, Santo K, De Simas KN, Amboni RDMC, and Amante ER. 2006. The effect of fermentation on cassava starch microstructure. Journal of Food Process Engineering 29: 362372.

Arief, I. 2007. Prebiotik & Probiotik Manfaat Bagi Kesehatan dalam http://www. pjnhk.go.id, 21 September 2007.Harti, A.S. 2007. Kajian Efek Sinergistik Probiotik dengan Prebiotik terhadap Diaregenik Escherichia coli. Laporan Hasil Penelitian Dosen Muda. Dibiayai oleh Direktorat Jendral Pendidikan Tinggi, Tahun 2007.Kostinek M, Specht I, Edward VA, Pinto C, Egounlety M, Sossa C, Mbugua S, Dortu C, Thonart P, Taljaard L, Mengu M, Franz CMAP, and Holzapfel WH. 2007.Sobowale AO, Olurin TO, and Oyewole OB. 2007. Efffect of lactic acid bacteria starter culture fermentation of cassava on chemical and sensory characteristics of fufu flour. African Journal of Biotechnology 6(16): 1954 1958.

Anike N and Okafor N. 2008. Secretion of Methionine by microorganism associated with cassava fermentation. African Journal of Food Agri. Nutr. and Development 8: 77-90.

Anonim, 2008, Pro Fiber (Formula Serat dengan Probiotik), http:///www. Sun- gaibaru.com/produk/lihat/lihatproduk. php?id=4, 8 April 2008.Reddy G, Altaf MD, Naveena BJ, Venkateshwar M, and Kumar EV. 2008. Amylolytic bacterial lactic acid fermentation, a review. Biotechnology Advances 26: 2234. Yuliana, Neti. 2008. Kinetika Pertumbuhan Bakteri Asam Laktat Isolat T5 yang Berasal Dari Tempoyak. Jurnal Teknologi Industri dan Hasil Pertanian Volume 13 No. 2 edisi September 2008. Jurusan Teknologi Industri Pertanian Fakultas Pertanian Universitas Lampung.Harti, A.S. 2009. Biopreparasi Synbiotik (Probiotik dan Prebiotik) Dalam Yoghurt Sebagai Imunostimulan dan Penurun Kolesterol, Program Hibah Kompetitif Penelitian Sesuai Prioritas Nasional Batch I Tahun 2009.Kompas. 2010. Growol Makanan Rakyat Cegah Kegemukan dalam http://regional.kompas.com/read/2010/08/16/11570266/.Growol.Makanan.Rakyat. Cegah.Kegemukan (16 Agustus 2010).

Heru Nurcahyo, Dr. Drh. 2011. Diktat Bioteknologi. Jurusan Pendidikan Biologi Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam. Universitas Negeri Yogyakarta.

Putri, Widya et al. 2012. Isolasi dan Karakteristik Bakteri Asam Laktat Amilotik Selama Fermentasi Growol, Makanan Tradisional Indonesia. Jurnal Teknologi Pertanian Vol. 13 No.1 (April 2012) Halaman 52-60. Hidayat, Amin. 2013. Growol, Makanan Khas Kulonprogo dalam http://aminstereo88.wordpress.com/2013/05/06/growol-makanan-khas-kulon-progo/ (6 Mei 2013)Murni, Ika., et al. 2013. Pemanfaatan Bakteri Asam Laktat Dalam Proses Pembuatan Tahu dan Tempe Untuk Peningkatan Kadar Isoflavon, Asam Linolet dan Asam Linolenat. Jurnal Kesehatan Masyarakat Juli 2013. Surakarta

TUGAS MATA KULIAH

BIOTEKNOLOGI PANGAN DAN AGROINDUSTRI

(TPP 6220)

PEMBAHASAN JURNAL PENELITIAN DENGAN JUDUL

ISOLAT DAN KARAKTERISASI BAKTERI ASAM LAKTAT AMILOTIK SELAMA FERMENTASI GROWOL,

MAKANAN TRADISIONAL INDONESIA

Oleh :

YULIA MAGHRIBA

146100100111016

PROGRAM PASCA SARJANA

MINAT BIOTEKNOLOGI PANGAN DAN AGROINDUSTRI

JURUSAN TEKNOLOGI HASIL PERTANIAN

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN

UNIVERSITAS BRAWIJAYA

2014