POTENSI BAKTERI ASAM LAKTAT INDIGENOUS DALAM DEGRADASI ENZIMATIK ANTOSIANIN BERAS KETAN (Oryza sativa var. glutinosa) HITAM

Nanik Suhartatik, Prof. Dr. Ir. Endang Sutriswati Rahayu, M.S.

2014 | Disertasi | S3 Ilmu Pangan

Penelitian ini bertujuan untuk mencari informasi tentang potensi bakteri asam laktat indigenous dalam degradasi enzimatik antosianin beras ketan hitam. Kegiatan penelitian dimulai dengan isolasi, identifikasi, dan skrining bakteri asam laktat yang mempunyai kemampuan untuk mendegradasi antosianin beras ketan hitam melalui aktivitas enzim 􀇃 glukosidase. Bakteri asam laktat yang menunjukkan kemampuan untuk mendegradasi antosianin beras ketan hitam, kemudian dipelajari lebih lanjut untuk mengidentifikasi aktivitas enzim 􀇃 glukosidase. Apakah tergolong intra-, ekstra-selular ataukah membrane bound. Pada bagian akhir penelitian ditentukan metabolit hasil degradasi antosianin beras ketan hitam menggunakan LC-MS. Hasil penelitian menunjukkan bahwa kadar antosianin beras ketan hitam setelah difermentasi menjadi tape mengalami penurunan. Hal ini menunjukkan adanya perubahan antosianin menjadi komponen yang lebih sederhana setelah difermentasi. Komponen antosianin yang terdapat dalam beras ketan hitam varietas Setail adalah sianidin-3- galaktosa, sianidin-3-glukosa, peonidin-3-galaktosa, peonidin-3-glukosa, dan peonidin-3- arabinosa. Jenis antosianin didominasi oleh peonidin-3-galaktosa. Beras ketan hitam varietas Setail pecah kulit mempunyai aktivitas antioksidan (%RSA DPPH) yang lebih besar daripada beras ketan hitam lokal dan beras ketan putih. Total fenol beras ketan hitam varietas Setail mencapai 225,85 mg asam galat/100 g dan total antosianin 145,17 mg/100 g setara dengan sianidin-3-glukosida serta %RSA DPPH mencapai 62,3%. Isolasi, skrining, dan identifikasi bakteri asam laktat menghasilkan 188 isolat diduga bakteri asam laktat dan setelah melalui tahapan skrining dan identifikasi awal, diperoleh 21 isolat yang berpotensi sebagai penghasil enzim 􀈕 glukosidase dan mampu menghidrolisis antosianin beras ketan hitam. Setelah melalui pengujian kemampuan untuk memotong antosianin beras ketan hitam, dipilih 1 isolat yang selanjutnya teridentifikasi sebagai Pediococcus pentosaceus N11.16. Dua puluh isolat yang lain terdiri dari 19 isolat P. pentosaceus dan 1 isolat tergolong dalam Lactobacillus plantarum-pentosus grup. Identifikasi dan klasifikasi didasarkan pada sifat fenotipik, genotipik, dan biokimiawi. Total fenol medium mengalami penurunan setelah mengalami fermentasi oleh L. plantarum Mut 7 terutama untuk medium MRSm + antosianin dengan kadar antosianin awal setara dengan 10 mM sianidin-3-glukosida. Medium yang mengandung antosianin setara dengan 20 dan 30 mM sianidin-3-glukosida, total fenol medium mengalami kenaikan setelah difermentasi selama 6 jam dan 0,5 jam. Aktivitas antioksidan cenderung stabil selama proses fermentasi, baik %RSA maupun kemampuan untuk mereduksi Fe. Jumlah sel mengalami kenaikan sebanyak 2 log cycle hingga akhir fermentasi. Pertumbuhan isolat terpilih (P. pentosaceus N11.16) dalam medium MRSm + antosianin beras ketan hitam menunjukkan aktivitas antioksidan lebih tinggi daripada medium MRS dan MRSm. Mediun MRSm tidak menunjukkan adanya kemampuan menunjukkan %RSA yang cenderung lebih tinggi daripada MRS pada awal fermentasi (0 s/d 8 jam) dan menunjukkan angka yang relatif sama pada akhir fermentasi (8 s/d 20 jam). Nilai FRAP bervariasi antar perlakuan, medium MRSm menunjukkan adanya kemampuan untuk mereduksi ion Ferri, dengan angka FRAP yang tergolong tinggi, yaitu antara 18,85 hingga 70,70%. Medium MRSm + antosianin menunjukkan angka FRAP yang tergolong rendah, yaitu antara 2,00 hingga 36,75%. Enzim 􀈕 glukosidase yang dihasilkan oleh Pediococcus pentosaceus N11.16 merupakan enzim ekstraselular. Pediococcus pentosaceus N11.16 tidak menunjukkan aktivitas enzim intraseluler maupun enzim membrane bound. Peneraan metabolit menggunakan LC-MS menunjukkan adanya beberapa komponen baru. Komponen yang dihasilkan dalam degradasi enzimatik antosianin oleh P. pentosaceus N11.16 adalah asam galat, asam protokatekoat, asam 􀇒 kumarat, asam siringat, asam vanilat, asam homogentisat, dan asam DMP propionat. Secara umum dapat disimpulkan bahwa bakteri asam laktat P. pentosaceus N11.16 yang diisolasi dari tape beras ketan berpotensi untuk dikembangkan sebagai starter dalam proses hidrolisis antosianin beras ketan hitam berdasarkan aktivitas enzim 􀈕 glukosidase yang dihasilkannya. Enzim 􀈕 glukosidase adalah enzim ekstraselular dan dapat diperoleh dari isolat bakteri asam laktat P. pentosaceus N11.16. Metabolit yang dihasilkan dari degradasi antosianin oleh enzim 􀈕 glukosidase adalah asam galat, asam protokatekoat, asam 􀈡 kumarat, asam siringat, asam vanilat, asam homogentisat, asam DMP propionat.

Some species of lactic acid bacteria show 􀈕, D-glucosidase enzyme activity, enzyme groups that have an important role in the anthocyanin glycoside hydrolysis. Anthocyanin degradation metabolits were more stable, more beneficial to the body, and can be absorbed by the body better. In addition to fruits and vegetables, sources of anthocyanins noteworthy was black sticky rice, foods that more often consumed in fermented form, such as black glutinous rice tapai. The main aim of this research was to find the onformation about the potency of lactic acid bacteria producing enzyme 􀈕 glucosidase in the enzymatic degradation of black glutinous rice anthocyanins. The results showed that anthocyanins content of black glutinous rice are decreased after processed into tapai. Black glutinous rice anthocyanins characterization showed that the anthocyanins components in the black glutinous rice var. Setail was cyanidin-3- galactose, cyanidin-3- glucose, peonidin-3-galactose, peonidin-3-glucose, and peonidin-3-arabinose. Black glutinous rice var. Setail has antioxidant activity (% RSA DPPH) greater than the local black glutinous rice and white glutinous rice. Total phenolic content of black glutinous rice var. Setail reached 225.85 mg galat acid/100 mg and total anthocyanins equivalent to 145.17 mg/100 g sianidin-3- glucoside and reached 62.3 % RSA DPPH. There were 188 isolats that have a potential to be developed for further studies. From this step, 21 isolates were showed 􀈕 glucosidase activity. One isolate which was identified as as Pediococcus pentosaceus N11.16 where chosen to study the anthocyanin enzymatic degradation. Growth of selected bacteria in MRSm + Anthocyanins showed that the antioxidants activity was higher than MRS and MRSm. Radical Scavenging Activity of DPPH (%) was likely to be higher than the MRS in the early fermentation (0 s/d 8 h) and showed the same relative rate at the end of fermentation (8 s/d 20 h). FRAP values varied between treatments, MRSm showed higher ability to reduce Ferric ion, which is between 18.85 to 70.70%. While MRSm + Anthocyanins showed lower FRAP value, i.e between 2.00 to 36.75%. Beta glucosidase enzyme from P. pentosaceus N11.16 was an extracellular enzyme. Metabolites of enzymatic degradation of anthocyanins by P. pentosaceus N11.16 were gallic acid, protochatecuic acid, 􀇒-coumaric acid, syringic acid, vanillic acid, homogentisic acid, and DMP propionic acid.

Kata Kunci : Lactic acid bacteria, anthocyanin, glucosidase