Electronic Theses and Dissertation

Penelitian ini mengkaji penggunaan modified cassava flour (MOCAF) sebagai bahan baku pembuatan sourdough untuk menghasilkan substrat bagi pertumbuhan konsorsium mikroorganisme. Sourdough dapat dimanfaatkan pada proses pengolahan produk pangan terutama produk bakeri. MOCAF yang digunakan pada penelitian ini dibuat dengan dua metode yang berbeda yaitu dengan fermentasi spontan dan fermentasi dengan penambahan inokulum bakteri asam laktat (BAL). Sourdough merupakan sistem fermentasi kompleks yang melibatkan interaksi dinamis antara bahan baku tepung dan konsorsium mikroorganisme. Studi mengenai tepung MOCAF pada fermentasi sourdough masih belum banyak diteliti, demikian pula dengan identifikasi konsorsium mikroorganisme yang terdapat pada sourdough berbasis MOCAF masih sangat terbatas. Mikrobiota yang terbentuk pada sourdough sangat dipengaruhi oleh substrat bahan baku, lingkungan, dan proses pembuatan, sehingga profil unik mikrobiota sourdough MOCAF perlu dipetakan. Penelitian menggunakan teknik isolasi dapat memberikan informasi ekspresi BAL secara nyata untuk tujuan aplikasi lanjutan, namun informasi menyeluruh tentang mikroorganisme apa saja yang hidup tidak dapat diperoleh dengan cara ini. Sebaliknya, metode metabarcoding DNA 16S-rRNA memungkinkan identifikasi mikrobiota secara luas untuk memperoleh keanekaragaman mikrobiota termasuk jenis mikroorganisme yang tidak dapat diisolasi. Oleh karena itu pada penelitian ini digunakan kedua metode yaitu metode isolasi yang dilanjutkan dengan identifikasi dan metode metabarcoding.
Tujuan yang ingin dicapai pada penelitian ini Adalah: 1) membuat dan mengkarakterisasi secara fisikokimia tepung MOCAF; 2) mempelajari formulasi fermentasi sourdough berbasis MOCAF dengan pembanding sourdough terigu, 3) melihat pengaruh MOCAF dan terigu terhadap karakteristik sourdough; 4) mengisolasi dan mengidentifikasi secara morfologi mikroorganisme yang terdapat pada sourdough, dan 5) mengidentifikasi dan menganalisis kanekaragaman genetik mikroorganisme dengan teknik metabarcoding DNA (16S-rRNA) pada sourdough MOCAF dan terigu yang dilanjutkan dengan pengujian produksi EPS dari BAL yang telah berhasil diisolasi.
Penelitian tahap pertama membuat MOCAF dengan dua metode fermentasi dan mengkarakterisasi hasilnya. Data pertumbuhan mikroorganisme selama proses fermentasi, dan pH diukur selama fermentasi berlangsung setiap 24 jam. Selanjutnya dihitung parameter fisikokimia MOCAF yang dinyatakan dengan nilai rata-rata ± SD (n = 3) dan dilanjutkan dengan uji perbandingan T Test (p < 0.05). Tepung MOCAF terpilih diuji formulasinya dalam pembuatan sourdough dengan 5 rasio dan diulang 3 kali. Rasio tersebut adalah M1 (90% MOCAF: 10% tepung terigu), M2 (80% MOCAF: 20% tepung terigu), M3 (70% MOCAF: 30% tepung terigu), M4 (60% MOCAF: 40% tepung terigu), dan M5 (50% MOCAF: 50% tepung terigu). Analisis multivariat dilakukan untuk melihat perlakuan terpilih yang memiliki jumlah porsi MOCAF terbanyak, dan sourdough yang dihasilkan memiliki karakteristik yang mendekati sourdough konvensional/control yang menggunakan 100% terigu. Hasil tahap 1 menjadi dasar untuk penelitian tahap 3 yang membandingkan antara sourdough MOCAF (M1), komposit (MOCAF +terigu) rasio 1:1 (M2), dan menggunakan terigu saja (M3). Penelitian tahap 4 mengisolasi bakteri asam laktat yang terdapat pada liquid sourdough. Data penelitian berupa pengujian karakterisasi terhadap isolat yang diperoleh. Data disajikan dalam bentuk gambar, tabel dan grafik dendogram (filogenetik). Pada tahap 5, dilakukan asesmen keragaman mikrobiota bakteri menggunakan Next Generation Sequencing-1261-16S dengan Full Length 16S Barcoding for Metagenomics using Oxford Nanopore Technologies Platform. Data tahap ini disajikan dalam beberapa bentuk yaitu tabel, bar plot, diagram ven, heatmap, dan analisa PCoA. Semua prosedur dilakukan di Laboratorium PT. Genetika Science Indonesia. Analisis komponen utama (PCA) dilakukan pada data kuantitatif yang dinormalisasi dari BAL yang bergantung pada kultur. Selanjutnya dilakukan analisa matriks korelasi Spearman antara keragaman spesies mikroba (5% dalam satu sampel) dan sifat fisikokimia (volume pengasaman, pH, total titratable acidity/TTA, dan total BAL) sourdough. Analisis dan visualisasi dilakukan menggunakan R dan Python. Tujuan dilakukan analisa ini adalah untuk menunjukkan hubungan signifikan antara spesies bakteri dominan dan parameter fisikokimia sourdough yang diujicobakan.
Hasil penelitian tahap 1 diperoleh tepung MOCAF dengan karakteristik terbaik yaitu dengan fermentasi menggunakan bakteri Lactobacillus plantarum selama 96 jam. Tepung MOCAF ini memiliki kadar air 8,6%, kadar abu 0,83%, pH 4,30, kadar serat kasar 2,50%, asam sianida (HCN) 5,85 mg/kg, asam laktat 0,123 mg/ml, protein 6,13% dan kandungan pati 54,43%. Hasil tahap 2 memilih sourdough dengan persentase MOCAF 70% (M3) karena pada persentase ini nilai keseluruhan parameter (volume pengembangan, pH, total asam tertitrasi, dan total BAL) sangat mendekati hasil analisis sourdough kontrol. Sourdough dengan penggunaan MOCAF 70% menunjukkan karakteristik transisi mendekati nilai pH dan total BAL sourdough kontrol. Rasio tersebut mendukung kondisi fermentasi yang optimal dimana keasaman dan aktivitas mikroba seimbang. Hasil uji T pada semua parameter yang diujicobakan menghasilkan perbedaan yang signifikan (P

This study examines the use of modified cassava flour (MOCAF) as a sourdough substrate to produce a microorganism habitat that can be utilised in the processing of food products, especially bakery products. In this study, MOCAF was processed using two different methods; spontaneous fermentation and fermentation with the addition of lactic acid bacteria (LAB) inoculum. Sourdough is a complex fermentation system involving dynamic interactions between flour raw materials and microbial consortia. Studies on MOCAF flour in sourdough fermentation are still limited, as are observations of MOCAF-based sourdough bacterial consortia. The microbiota formed in sourdough is greatly influenced by the substrate raw materials, environment, and manufacturing process, so the unique profile of MOCAF sourdough microbiota needs to be mapped. Research using isolation techniques provides information on the actual expression of LAB for further application purposes, but it is unable to capture all existing biota because they cannot be grown or grow slowly. In contrast, the 16S-rRNA DNA metabarcoding method allows for the broad identification of microbes in terms of diversity and composition of the microbiota, including types of microorganisms that cannot be isolated. Therefore, this study will use a culture and metabarcoding approach. Some of the objectives to be achieved in this study are; to produce and characterise the physicochemical properties of MOCAF using different methods; to study the fermentation formulation of MOCAF sourdough; to examine the effect of flour type on the characteristics of MOCAF sourdough; to isolate and examine the morphology of MOCAF sourdough microorganisms with different treatments, to analyse and identify the genetic diversity of microorganisms based on DNA metabarcoding (16S-rRNA) in MOCAF sourdough; and to test the production of EPS from LAB, whether LAB is the result of isolation. The first step of this study involved producing and characterizing MOCAF using two different fermentation methods. Microorganism growth data during fermentation and pH were measured every 24 h throughout the fermentation process. Next, the physicochemical parameters of the MOCAF were calculated. The parameter values were expressed as mean ± SD (n = 3), and a t-test (p < 0.05) was performed. Next, the selected MOCAF results were tested for sourdough formulation using five sourdough substrate ratios with three replicates. The treatments included M1 (90% MOCAF: 10% wheat flour), M2 (80% MOCAF: 20% wheat flour), M3 (70% MOCAF: 30% wheat flour), M4 (60% MOCAF: 40% wheat flour), and M5 (50% MOCAF: 50% wheat flour). Multivariate analysis was conducted to identify the selected treatment with the highest MOCAF content, and the resulting sourdough had characteristics similar to those of conventional/control sourdough. The results of this study formed the basis for stage 3, which compared sourdough using MOCAF (M1), a 1:1 composite (MOCAF + wheat flour) (M2), and wheat flour (M3). The liquid sourdough data were tested for comparison and are presented in tables and graphs. Phase 4 involved isolating lactic acid bacteria from the MOCAF-based liquid sourdough. The research data consisted of characterization tests on the isolates obtained. The data were presented in the form of images, tables, and dendrogram (phylogenetic) graphs. The next study assessed the diversity of bacterial microbiota using Next Generation Sequencing-1261-16S with Full Length 16S Barcoding for Metagenomics using the Oxford Nanopore Technologies Platform. The data for this stage were presented in several forms, namely tables, bar plots, Venn diagrams, heatmaps, and PCoA analysis. All procedures were performed at PT. Genetika Science Indonesia Laboratory. Principal component analysis (PCA) was performed on normalised quantitative data from culture-dependent BAL. Next, Spearman's correlation matrix analysis was performed between microbial species diversity (5% in one sample) and the physicochemical properties (acidification volume, pH, total titratable acidity/TTA, and total BAL) of the sourdough. Analysis and visualisation were performed using R and Python. The purpose of this analysis was to demonstrate a significant relationship between the dominant bacterial species and the physicochemical parameters of the sourdough tested. In phase 1 of the study, MOCAF with the best characteristics was produced, namely MOCAF treated with Lactobacillus plantarum for 96 h. The characteristics of the MOCAF produced were a moisture content of 8.6%, ash content of 0.83%, pH of 4.30, crude fiber content of 2.50%, hydrocyanic acid (HCN) of 5.85 mg/kg, lactic acid of 0.123 mg/ml, protein of 6.13%, and starch of 54.43%. The second stage of the study showed that sourdough with a MOCAF treatment percentage (M3) of 70% was selected in this study because it had the highest MOCAF percentage with overall parameter values (development volume, pH, total titratable acidity, and total BAL) close to the results of the control sourdough analysis. Sourdough with 70% MOCAF showed transitional characteristics with positions close to the pH and total BAL parameters. This indicates that this ratio supports optimal fermentation conditions, with a balance between acidity and microbial activity. Although the expansion volume of the 70% MOCAF sourdough was not as large as that of the control or sourdough with 50% MOCAF, this position was still closer to the appropriate conditions compared to the 90% and 80% sourdoughs. The T-test results for all parameters tested showed significant differences (P