optimasi kadar molase dalam medium ekstrak ubi

advertisement
OPTIMASI KADAR MOLASE
DALAM MEDIUM EKSTRAK UBI JALAR
UNTUK PERTUMBUHAN ISOLAT KHAMIR R1
DAN R2 PADA FERMENTOR AIR-LIFT 18 LITER
Mutia Noviati
PROGRAM STUDI BIOLOGI
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS ISLAM NEGERI
SYARIF HIDAYATULLAH
JAKARTA
2007 M/ 1428H
Dengan Menyebut Nama Allah
Yang Maha Pengasih Lagi Maha Penyayang
“ Janganlah kamu bersikap lemah, dan janganlah (pula)
kamu bersedih hati, padahal kamulah orang-orang yang
paling tinggi derajatnya jika kamu beriman.”
(QS Ali Imran (3): 139)
Orang yang memiliki Ilmu adalah mereka yang
mengamalkannya
Skripsi ini Kupersembahkan untuk
Kedua Orang tuaku tercinta
Serta Suamiku tersayang
OPTIMASI KADAR MOLASE DALAM MEDIUM EKSTRAK UBI JALAR
UNTUK PERTUMBUHAN ISOLAT KHAMIR R1 DAN R2
PADA FERMENTORAIR-LIFT 18 LITER
Skripsi
Sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh
Gelar Sarjana Sains
Fakultas Sains dan Teknologi
Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah Jakarta
Oleh:
Mutia Noviati
103095029771
PROGRAM STUDI BIOLOGI
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS ISLAM NEGERI
SYARIF HIDAYATULLAH
JAKARTA
2007 M/ 1428H
OPTIMASI KADAR MOLASE DALAM MEDIUM EKSTRAK UBI JALAR
UNTUK PERTUMBUHAN ISOLAT KHAMIR R1 DAN R2
PADA FERMENTORAIR-LIFT 18 LITER
Skripsi
Sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh
Gelar Sarjana Sains
Pada Fakultas Sains dan Teknologi
Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah Jakarta
Oleh
Mutia Noviati
103095029771
Menyetujui,
Pembimbing I
Pembimbing II
Irawan Sugoro, M.Si
NIP. 330 005 176
Megga Ratnasari Pikoli, M.Si
NIP. 150 321 587
Mengetahui,
Ketua Program Studi Biologi
Fakultas Sains dan Teknologi
DR. Lily Surayya Eka Putri, M.Env.Stud
NIP. 150 375 182
PENGESAHAN UJIAN
Skripsi yang berjudul “Optimasi Kadar Molase dalam Medium Ekstrak Ubi Jalar
untuk Pertumbuhan Isolat Khamir R1 dan R2 pada Fermentor Air-Lift 18 Liter”
telah diuji dan dinyatakan lulus dalam sidang Munaqosyah Fakultas Sains dan
Teknologi, Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah Jakarta pada hari Rabu,
29 Agustus 2007. Skripsi ini telah diterima sebagai salah satu syarat untuk
memperoleh gelar Sarjana Strata Satu (S1) Program Studi Biologi.
Jakarta, Agustus 2007
Tim Penguji
Penguji I
Dra Nani Radiastuti, M.Si
NIP. 150 318 610
Dekan Fakultas Sains dan Teknologi
DR. Syopiansyah Jaya Putra, M.Sis
NIP. 150 317 956
Penguji II
Reno Fitri, M.Si
Ketua Program Studi Biologi
DR. Lily Surayya Eka Putri, M.Env.Stud
NIP. 150 375 182
PERNYATAAN
DENGAN INI SAYA MENYATAKAN BAHWA SKRIPSI INI BENARBENAR HASIL KARYA SENDIRI YANG BELUM PERNAH DIAJUKAN
SEBAGAI SKRIPSI ATAU KARYA ILMIAH PADA PERGURUAN TINGGI
ATAU LEMBAGA MANAPUN.
Jakarta, Agustus 2007
Mutia Noviati
103095029771
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang atas karunia
dan nikmatnya disetiap saat sehingga pada akhirnya penulis dapat menyelesaikan
skripsi ini. Shalawat serta salam tak lupa pula penulis haturkan kepada junjungan
kita Nabi Muhammad SAW yang telah memberikan contoh keteladanan bagi kita
semua.
Begitu banyak dukungan serta bantuan yang penulis dapatkan dari
berbagai pihak sehingga skripsi ini bisa terselesaikan. Oleh karena itu, dalam
kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:
1. Bapak Irawan Sugoro, M.Si selaku pembimbing I yang dengan tulus dan
ikhlas hati memberikan bimbingan dan bantuannya selama penelitian hingga
terselesaikannya penulisan skripsi ini.
2. Ibu Megga Ratnasari, M.Si selaku pembimbing II atas motivasi serta
bimbingannya dalam menyelesaikan skripsi ini.
3. Ibu DR. Lily Surayya Eka Putri, M.Env.Stud selaku Ketua Program Studi
Biologi beserta Bapak DR. Syopiansyah Jaya Putra, M.Sis selaku Dekan
Fakultas Sains dan Teknologi.
4. Ibu Drh. Boky J. Tuasikal, MS. Vet selaku Kepala Laboratorium Kesehatan
dan Reproduksi Ternak BATAN, Pasar Jumat beserta staff.
5. Dosen-dosen yang telah membantu dan membimbing penulis diantaranya Ibu
Nani, Ibu Reno, serta dosen lainnya.
6. Kedua orang tua dan kakak dari penulis atas bantuan, dukungan, perhatian dan
pengertiannya selama berlangsungnya penelitian hingga terselesaikannya
penulisan skripsi ini.
7. Rekan-rekan di lokasi penelitian, Fuji, Bahri, Danil, Feri, Fatimah dan Dwi
yang telah membantu dan menemani penulis selama berada di tempat
penelitian.
8. Fikrul Gifar, S.Si suami tersayang yang selalu pengertian dan setia
mendampingi penulis.
9. Teman-teman Biologi angkatan 2003 yang telah memberikan banyak
dukungan kepada penulis untuk menyelesaikan skripsi.
Jakarta, Agustus 2007
Penulis
ABSTRAK
Mutia Noviati. 2007. OPTIMASI KADAR MOLASE DALAM MEDIUM
EKSTRAK UBI JALAR UNTUK PERTUMBUHAN ISOLAT KHAMIR R1
DAN R2 PADA FERMENTOR AIR-LIFT 18 LITER. Program Studi biologi FST.
Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah, Jakarta.
Penelitian ini bertujuan mengetahui kadar penambahan molase yang
terbaik (0 %, 0,5 % atau 1 %) untuk produksi biomassa maksimum isolat khamir
R1 maupun R2 dalam medium ekstrak ubi jalar pada fermentor air-lift skala 18
liter. Tahapan penelitian adalah persiapan kultur inokulum secara bertingkat,
kemudian dilakukan inokulasi 1000 ml kultur khamir ke dalam fermentor air-lift
skala 18 liter yang berisi ekstrak ubi jalar dengan penambahan kadar molase
bervariasi. Proses fermentasi berlangsung selama 8 hari. Parameter yang diukur
adalah berat kering biomassa khamir, pH, kadar glukosa, dan protein medium.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa produksi biomassa maksimum isolat khamir
R2 paling tinggi tercapai dalam medium molase 1 % (1,29 g/l) yang berbeda nyata
dengan medium tanpa molase (0,95 g/l) dan molase 0,5 % (0,95 g/l), sedangkan
isolat khamir R1 tidak berbeda nyata di antara medium tanpa molase (0,625 g/l),
molase 0,5 % (0,7875 g/l) dan molase 1 % (0,79 g/l). Produksi biomassa isolat
khamir R1 dalam semua medium perlakuan dan R2 dalam medium molase 1 %
memiliki hubungan yang berbanding terbalik dengan kadar glukosa medium, yang
menunjukkan efisiensi penggunaan glukosa medium tersebut. Pada semua
medium perlakuan, produksi biomassa isolat khamir R1 memiliki hubungan yang
berbanding terbalik dengan kadar protein medium, sedangkan produksi biomassa
isolat khamir R2 memiliki hubungan yang berbanding lurus dengan kadar protein
medium. Dengan demikian produksi biomassa isolat khamir R1 dalam medium
ekstrak ubi jalar pada fermentor air-lift skala 18 liter tidak memerlukan
penambahan molase, sedangkan untuk R2 perlu ditambahkan molase 1%.
Kata kunci: khamir, molase, probiotik, ubi jalar.
ABSTRACT
Mutia Noviati. 2007. OPTIMATION OF MOLASSES CONCENTRATION IN
SWEET POTATO EXTRACTS MEDIUM FOR YEAST ISOLATE R1 AND R2
BIOMASS GROWTH IN 18 LITER AIR-LIFT FERMENTOR. Biology, FST.
State Islamic University Syarif Hidayatullah, Jakarta.
The aim of this research was to find out the optimum concentration of
molasses (wheter 0 %, 0,5 % or 1 %) for maximum yeast isolate R1 and R2
biomass production in sweet potato extracts medium in 18 liter air-lift fermentor.
The steps of this research were some preparation of inoculum culture in sequence,
then inoculating of 1000 ml yeast culture into 18 liter air-lift fermentor containing
sweet potato extract media added with variable concentration of molasses. Each
fermentation process was done in 8 days. The observed parameters were dry
weight of yeast biomass, pH of medium, the rest of glucose and protein content in
medium. The results showed that the maximum biomass production of yeast
isolate R2 was reached in medium added with 1 % molasses (1,29 g/l) which have
significant differences between media with without molasses (0,95 g/l) and with
molasses 0,5 % (0,95 g/l), whereas R1 biomass production showed no significant
differences between media without molasses (0,625 g/l), with molasses 0,5 %
(0,7875 g/l), and with molasses 1 % (0,79 g/l). Biomass production of R1 in all
treatment media and R2 in medium added with 1 % molasses have opposite
relationships with glucose medium content, which shows efficient use of glucose
in those media. In all treatment media, biomass production of R1 have opposite
relationships with protein medium content, whereas biomass production of R2
have straight relationships with protein medium content. In conclusion, biomass
production of R1 in sweet potato extract media in 18 liter air-lift fermentor
doesn’t need molasses addition, whereas R2 needs to be added with 1% molasses
in the medium.
Key words: molasses, probiotics, sweet potato, yeast.
DAFTAR ISI
DAFTAR ISI……………………………………………………………………i
DAFTAR GAMBAR…………………………………………………………... iii
DAFTAR TABEL………………………………………………………………iv
DAFTAR LAMPIRAN………………………………………………………....v
BAB I. PENDAHULUAN…………………………………………………… 1
1.1. Latar Belakang…………………………………………………. 1
1.2. Perumusan Masalah …………………………………………… 3
1.3. Hipotesis...................................................................................... 3
1.4. Tujuan dan Manfaat Penelitian.................................................... 4
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA....................................................................... 5
2.1. Pertumbuhan Mikroba..................................................................5
2.1.1. Kurva Pertumbuhan Mikroba............................................ 5
2.2. Khamir......................................................................................... 8
2.2.1. Morfologi Khamir.............................................................. 8
2.2.2. Kondisi Pertumbuhan Khamir........................................... 10
2.2.3. Metabolisme khamir.......................................................... 11
2.2.4. Isolat khamir R1 dan R2.................................................... 12
2.3. Probiotik....................................................................................... 12
2.4. Molase.......................................................................................... 13
2.5. Ubi Jalar (Ipomoea batatas).........................................................14
2.6. Fermentasi Kultur Terendam....................................................... 15
2.7. Fermentor Tipe Air-Lift................................................................15
BAB III. METODOLOGI PENELITIAN............................................................17
3.1. Waktu dan Tempat Penelitian………………………………….. 17
3.2. Alat dan Bahan…………………………………………………. 17
3.3. Cara Kerja……………………………………………………… 18
3.3.1. Pembuatan Medium Potato Dextrose Broth (PDB) dan
Potato Dextrose Agar (PDA)........................................... 18
3.3.2. Pembuatan Medium Ekstrak Ubi Jalar.............................. 18
3.3.3. Persiapan Kultur Inokulum................................................ 19
3.3.4. Optimasi Penambahan Kadar Molase pada fermentor
Air-Lift 18 L..................................................................... 20
3.3.5. Pengukuran Kadar Glukosa dalam Medium...................... 21
3.3.6. Pengukuran Kadar Protein dalam Medium........................ 23
3.3.7. Pengukuran Biomassa Khamir........................................... 24
3.4. Analisis Data…………………………………………………… 24
i
BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN............................................................ 26
4.1. Pertumbuhan Biomassa Isolat Khamir R1 dan R2……………… 26
4.2. Hubungan antara Produksi Biomassa Khamir dengan Kadar
Glukosa Medium..............................................…………………32
4.3. Hubungan antara Produksi Biomassa Khamir dengan Kadar
Protein Medium..............................................…………………..37
BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN………………………………………..42
5.1. Kesimpulan……………………………………………………… 42
5.2. Saran…………………………………………………………….. 43
DAFTAR PUSTAKA………………………………………………………….. 44
LAMPIRAN…………………………………………………………………….47
ii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Kurva Pertumbuhan Mikroba..........................................................5
Gambar 4.1. Pola Pertumbuhan Biomassa Isolat khamir R1 dalam Medium
Ekstrak Ubi Jalar dengan Variasi Kadar Molase pada
Fermentor Air-lift Skala 18 Liter.................................................... 26
Gambar 4.2. Pola Pertumbuhan Biomassa Isolat khamir R2 dalam Medium
Ekstrak Ubi Jalar dengan Variasi Kadar Molase pada
Fermentor Air-lift Skala 18 Liter.................................................... 27
Gambar 4.3. Kurva Perubahan pH Medium Pertumbuhan Isolat Khamir R1
dan R2............................................................................................. 30
Gambar 4.4. Biomassa Isolat Khamir R1 dan Kadar Glukosa Medium.............. 33
Gambar 4.5. Biomassa Isolat Khamir R2 dan Kadar Glukosa Medium.............. 35
Gambar 4.6. Biomassa Isolat Khamir R1 dan Kadar Protein Medium................ 38
Gambar 4.7. Biomassa Isolat Khamir R2 dan Kadar Protein Medium................ 40
iii
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1. Kandungan Nutrien Molases (Kusumawardhani,2003)......................14
Tabel 3.1. Perlakuan pada Fermentor Air-lift 18 Liter........................................ 20
Tabel 3.2. Pembuatan Larutan Glukosa Standar.................................................. 24
Tabel 4.1. Produksi Biomassa Tertinggi Isolat Khamir R1 dan R2.....................29
Tabel 4.2. Kisaran Perubahan pH Medium Pertumbuhan Isolat Khamir
R1 dan R2.......................................................................................... 31
Tabel 4.3. Rata-rata Laju Konsumsi Glukosa oleh Khamir R1 dan R2............... 36
iv
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1. Kerangka Berpikir...……………………………………………… 47
Lampiran 2. Diagram Alur Percobaan…………………………………………. 48
Lampiran 3. Foto Penelitian……………………………………………………. 49
Lampiran 4. Hasil Analisis Variansi untuk Produksi Biomassa Maksimum....... 51
Lampiran 5. Data-data Hasil Pengukuran Isolat Khamir R1 dan R2…………... 54
v
BAB I
PENDAHULUAN
1.1.
Latar Belakang
Pemberian probiotik kepada ternak yang dilakukan secara teratur akan
memberikan keuntungan seperti meningkatkan produksi susu, meningkatkan berat
badan ternak, mencegah diare, meningkatkan produksi bulu, dan meningkatkan
penampilan ternak. Keuntungan ini dikarenakan terjadinya kesetimbangan
populasi mikroflora rumen yang sangat penting untuk pemecahan dan pencernaan
bahan pakan menjadi nutrisi yang berguna bagi ternak. Beberapa penelitian yang
dilakukan menunjukkan bahwa produksi susu dapat meningkat hingga 5 pound
(2,267 kg) atau lebih per ekor per hari bagi sapi perah dan peningkatan bobot
badan 500 - 1000 gram per ekor per hari bagi sapi potong setelah pemberian
probiotik khamir (Sugoro dan Pikoli, 2004b).
Suplemen probiotik dapat berupa bakteri dan jamur. Jamur, khususnya
khamir, lebih sering digunakan karena mudah untuk diproduksi (Sugoro dan
Pikoli, 2004b). Isolasi dalam rangka mencari isolat khamir yang terbaik sebagai
bahan probiotik telah dilakukan dari sumber rumen kerbau. Isolat khamir R1
adalah isolat yang paling dominan di dalam cairan rumen, sehingga mampu
tumbuh dengan baik secara in vitro dibandingkan dengan R2. Kedua isolat ini
memiliki kemampuan sebagai probiotik dan telah teruji secara in vitro dan in vivo
untuk ternak kerbau, kambing dan sapi perah (Sugoro, 2006).
Perbanyakan khamir secara in vitro membutuhkan medium yang cocok
dan kondisi yang optimum untuk pertumbuhannya. Oleh karena itu penelitian
1
untuk perbanyakan khamir, terutama untuk produksi probiotik, perlu dilakukan
(Sugoro dan Pikoli, 2004b). Penggunaan medium diusahakan semurah mungkin
tanpa mengurangi kemampuan khamir sebagai probiotik ternak ruminansia. Bahan
medium
pertumbuhan
khamir
yang
banyak
digunakan
adalah
bahan
berkarbohidrat tinggi, seperti ekstrak kentang atau bahan substitusi yang memiliki
kemampuan sama seperti ekstrak ubi jalar dan ubi kayu (Sugoro dan Mellawati,
2005).
Medium ekstrak ubi jalar lebih baik untuk pertumbuhan khamir R1 dan R2
dibandingkan medium ekstrak ubi kayu berdasarkan kurva tumbuh khamir
tersebut pada produksi 30 ml, 300 ml, 1000 ml, dan 2000 ml (Rahayu, 2006).
Pada skala 18 liter, produksi biomassa sel khamir R1 dan R2 dengan
menggunakan ekstrak ubi jalar lebih efisien dibandingkan dengan menggunakan
ubi kayu (Undari, 2007).
Semakin tinggi sumber karbon sederhana (glukosa) yang diberikan dalam
medium diharapkan dapat meningkatkan produksi biomassa khamir. Penambahan
sumber karbon dapat dilakukan dengan penambahan molase pada medium.
Penambahan molase dalam medium pertumbuhan khamir telah dilakukan,
misalnya yang dikombinasikan dalam medium ekstrak ubi kayu. Pada skala 30
ml, kurva pertumbuhan khamir R2 dalam medium ekstrak ubi kayu dengan
penambahan molase 0,5 %, 1%, dan 0,5% menunjukkan adanya pengaruh molase
terhadap pertumbuhan, tetapi secara statistik tidak berbeda nyata (Taurina, 2005).
Pengaruh penambahan molase dalam medium ekstrak ubi jalar sampai
skala 18 L terhadap pertumbuhan khamir R1 dan R2 belum diketahui. Oleh karena
2
itu, pada penelitian ini molase divariasikan dalam kadar tertentu (0,5% dan 1%)
untuk mengetahui kadar yang optimum untuk produksi khamir R1 dan R2 dalam
fermentor air-lift skala 18 liter dengan melihat laju konsumsi karbon dan protein
yang berperan penting untuk pertumbuhan khamir.
1.2.
Perumusan Masalah
Beberapa masalah yang telah dirumuskan adalah:
1. Berapakah kadar penambahan molase yang terbaik, apakah 0%, 0,5% atau
1%, untuk produksi biomassa maksimum khamir R1 maupun R2 dalam
ekstrak ubi jalar pada fermentor air-lift skala 18 L?
2. Bagaimana hubungan antara produksi biomassa isolat khamir R1 dan R2
dengan kadar glukosa medium dalam medium ekstrak ubi jalar pada
fermentor air-lift skala 18 liter?
3. Bagaimana hubungan antara produksi biomassa isolat khamir R1 dan R2
dengan kadar protein medium dalam medium ekstrak ubi jalar pada
fermentor air-lift skala 18 liter?
1.3.
Hipotesis
Beberapa hipotesis yang diajukan dalam penelitian ini adalah:
1. Produksi biomassa maksimum isolat khamir R1 dan R2 masing-masing
menunjukkan perbedaan yang nyata pada setiap kadar penambahan molase
(0%, 0,5% dan 1%), sehingga menunjukkan kadar tertentu yang terbaik
sebagai medium produksi.
3
2. Hubungan antara produksi biomassa isolat khamir R1 dan R2 dengan
kadar glukosa medium adalah berbanding terbalik, yaitu pada produksi
biomassa mengalami peningkatan, kadar glukosa medium mengalami
penurunan, dan sebaliknya.
3. Hubungan antara produksi biomassa isolat khamir R1 dan R2 dengan
kadar protein medium adalah berbanding terbalik, yaitu pada produksi
biomassa mengalami peningkatan, kadar protein medium mengalami
penurunan, dan sebaliknya.
1.4.
Tujuan dan Manfaat Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk:
1. Mengetahui kadar penambahan molase yang terbaik, antara 0%, 0,5% atau
1% untuk produksi biomassa maksimum khamir R1 maupun R2 dalam
ekstrak ubi jalar pada fermentor air-lift skala 18 L.
2. Mengetahui hubungan antara produksi biomassa isolat khamir R1 dan R2
dengan kadar glukosa dalam medium ekstrak ubi jalar pada fermentor airlift skala 18 liter.
3. Mengetahui hubungan antara produksi biomassa isolat khamir R1 dan R2
dengan kadar protein dalam medium ekstrak ubi jalar pada fermentor airlift skala 18 liter.
Hasil penelitian ini diharapkan memberi informasi tentang produksi
khamir probiotik bagi peneliti dan produsen probiotik ternak ruminansia agar
dapat menghasilkan produk probiotiknya secara lebih efektif dan efisien.
4
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1.
Pertumbuhan Mikroba
Pertumbuhan dapat didefinisikan sebagai pertambahan secara teratur
semua komponen di dalam sel hidup. Pada organisme multiseluler, yang disebut
pertumbuhan adalah peningkatan jumlah sel per organisme, dimana ukuran sel
juga menjadi lebih besar. Pada organisme uniseluler pertumbuhan adalah
pertambahan jumlah sel, yang berarti juga pertambahan jumlah organisme,
misalnya pertumbuhan yang terjadi pada suatu kultur mikroba (Fardiaz, 1992).
2.1.1 Kurva Pertumbuhan Mikroba
Gambar 2.1. Kurva Pertumbuhan Mikroba
Pertumbuhan mikroba terdiri dari beberapa fase yaitu (Fardiaz, 1992):
1. Fase adaptasi
Jika mikroba dipindahkan ke dalam suatu medium, mula-mula akan
mengalami fase adaptasi untuk menyesuaikan dengan substrat dan kondisi
lingkungan disekitarnya. Pada fase ini belum terjadi pembelahan sel karena
5
beberapa enzim mungkin belum disintesis. Jumlah sel pada fase ini tetap, tetapi
kadang-kadang menurun. Lamanya fase ini bervariasi, dengan cepat atau lambat
tergantung dari kecepatan penyesuaian dengan lingkungan di sekitarnya.
Lamanya fase adaptasi dipengaruhi oleh beberapa faktor:
a. Medium dan lingkungan pertumbuhan. Sel yang ditempatkan dalam medium
dan lingkungan pertumbuhan sama seperti medium dan lingkungan
sebelumnya, mungkin tidak memerlukan fase adaptasi. Tetapi jika nutrien
yang tersedia dan lingkungan yang baru sangat berbeda dengan yang
sebelumnya, diperlukan waktu penyesuaian untuk mensintesis enzim-enzim
yang dibutuhkan untuk metabolisme.
b. Jumlah inokulum. Jumlah awal sel yang semakin tinggi akan mempercepat
fase adaptasi.
2. Fase pertumbuhan awal
Setelah mengalami fase adaptasi, sel mulai membelah dengan kecepatan
yang masih rendah karena baru selesai tahap penyesuaian diri.
3. Fase pertumbuhan logaritmik
Pada fase ini sel mikroba membelah dengan cepat dan konstan, di mana
pertambahan jumlahnya mengikuti fase logaritmik. Pada fase ini kecepatan
pertumbuhan sangat dipengaruhi oleh medium tempat tumbuhnya seperti pH dan
kandungan nutrien, juga kondisi lingkungan termasuk suhu dan kelembaban udara.
Pada fase ini sel membutuhkan energi lebih banyak dibandingkan fase lainnya,
selain itu sel paling sensitif terhadap keadaan lingkungan.
6
4. Fase pertumbuhan lambat
Pada fase ini pertumbuhan populasi mikroba diperlambat karena beberapa
sebab, misalnya zat nutrisi di dalam medium sudah sangat berkurang dan adanya
hasil-hasil metabolisme yang mungkin beracun atau dapat menghambat
pertumbuhan mikroba. Pada fase ini pertumbuhan sel tidak stabil, tetapi jumlah
populasi masih naik karena jumlah sel yang tumbuh masih lebih banyak dari yang
mati.
5. Fase pertumbuhan tetap (statis)
Pada fase ini jumlah populasi sel tetap karena jumlah sel yang tumbuh
sama dengan jumlah sel yang mati. Ukuran sel pada fase ini menjadi lebih kecil
karena sel tetap membelah meskipun zat nutrisi sudah mulai habis. Karena
kekurangan zat nutrisi, sel kemungkinan mempunyai komposisi berbeda dengan
sel yang tumbuh pada fase logaritmik. Pada fase ini sel-sel menjadi lebih tahan
terhadap keadaan ekstrim seperti panas, dingin, radiasi, dan bahan kimia.
6. Fase menuju kematian dan fase kematian
Pada fase ini sebagian populasi mikroba mulai mengalami kematian
karena beberapa sebab, yaitu nutrien di dalam medium sudah habis dan energi
cadangan di dalam sel habis. Jumlah sel yang mati semakin lama akan semakin
banyak, dan kecepatan kematian dipengaruhi oleh kondisi nutrien, lingkungan dan
jenis mikroba.
7
2.2.
Khamir
Fungi atau jamur terdiri dari kapang dan khamir. Kapang bersifat
filamentous sedangkan khamir bersifat uniseluler (Pelczar, 1986).
Reproduksi vegetatif pada khamir terutama dengan cara pertunasan.
Sebagai sel tunggal, khamir tumbuh dan berkembang biak lebih cepat
dibandingkan dengan kapang yang tumbuh dengan membentuk filamen. Khamir
juga lebih efektif dalam memecah komponen kimia dibandingkan dengan kapang
karena mempunyai perbandingan luas permukaan dengan volume yang lebih besar.
Khamir juga berbeda dari ganggang karena tidak dapat melakukan proses
fotosintesis, dan berbeda dari protozoa karena mempunyai dinding sel yang lebih
tegar. Khamir mudah dibedakan dari bakteri karena ukurannya yang lebih besar
dan morfologinya yang berbeda (Fardiaz, 1992).
2.2.1. Morfologi Khamir
Khamir sangat beragam ukurannya, berkisar antara 1 sampai 5 mμ
lebarnya dan panjangnya 5 sampai 30 mμ atau lebih. Biasanya berbentuk oval,
tetapi beberapa ada yang memanjang atau berbentuk bola. Setiap spesies
mempunyai bentuk yang khas, namun sekalipun dalam biakan murni terdapat
variasi yang khas dalam hal ukuran dan bentuk sel-sel individu, tergantung kepada
umur dan lingkungannya (Pelczar, 1986). Khamir yang berbentuk bulat misalnya
Debaryomyces dan yang berbentuk oval misalnya Saccharomyces (Fardiaz, 1992).
Khamir tidak dilengkapi flagelum atau organ-organ penggerak lainnya (Pelczar,
1986).
8
Beberapa khamir ditutupi oleh komponen ekstraseluler yang berlendir dan
disebut kapsul. Kapsul tersebut menutupi bagian luar dinding sel dan terutama
terdiri dari polisakarida termasuk fosfomanan, suatu polimer yang menyerupai
pati, dan heteropolisakarida yaitu polimer yang mengandung lebih dari satu
macam unit glukosa seperti pentosa, heksosa, dan asam glukoronat (Fardiaz,
1992).
Dinding sel khamir yang paling banyak diteliti adalah dinding sel
Saccharomyces. Dinding sel khamir terdiri dari komponen-komponen sebagai
berikut (Fardiaz, 1992):
a. Glukan khamir, disebut juga selulosa khamir. Komponen ini terdiri dari
polimer glukosa dengan ikatan beta-1,3 dan beta-1,6 (selulosa mempunyai
ikatan beta-1,4 dan beta-1,6). Glukan merupakan komponen terbesar dari
dinding sel khamir, dan pada Saccharomyces cerevisiae meliputi 30-35% dari
berat kering dinding sel.
d. Mannan, yaitu polisakarida yang terdiri dari unit D-mannosa dengan ikatan
alfa-1,6, alfa-1,2 dan sedikit alfa-1,3. Pada Saccharomyces, polimer ini
merupakan komponen terbanyak kedua setelah glukan, yaitu kira-kira 30%
dari berat kering dinding sel.
c. Protein, merupakan komponen dinding sel khamir yang jumlahnya relatif
konstan, yaitu 6-8 % dari berat kering dinding sel. Protein yang terdapat pada
dinding sel termasuk juga enzim yang memecah substrat yang akan diserap,
misalnya invertase dan hidrolase.
9
d. Khitin, yaitu suatu polimer linear dari N-asetilglukosamin dengan ikatan beta1,4. Khitin yang terdapat pada dinding sel khamir meyerupai khitin yang
terdapat pada skeleton luar serangga, tetapi derajat polimerisasinya lebih kecil
sehingga lebih mudah larut. Jumlah khitin di dalam dinding sel khamir
bervariasi tergantung dari jenis khamir, misalnya 1-2% pada Saccharomyces
cerevisiae, dan lebih dari 2 % pada Nadsonia, Rhodotorula, Sporobolomyces,
dan khamir berfilamen yaitu Endomyces, sedangkan Schizosaccharomyces
tidak mengandung khitin.
e. Lipid, terdapat dalam jumlah 8,5-13,5%, mungkin lebih rendah pada beberapa
spesies.
2.2.2. Kondisi Pertumbuhan Khamir
Khamir adalah mikroorganisme fakultatif yang dapat tumbuh baik pada
kondisi anaerob maupun aerob apabila terdapat sumber karbohidrat, nitrogen
(organik atau anorganik), mineral, termasuk trace element, dan vitamin. Suhu
optimum untuk pertumbuhan khamir adalah 20ºC-25 ºC. Sebagian besar khamir
dipengaruhi suplai oksigen, pH dan temperatur (Donald, 1996).
Pertumbuhan khamir juga dipengaruhi oleh konsentrasi komponenkomponen penyusun media pertumbuhan. Suplai karbon merupakan sumber yang
paling berpengaruh pada pertumbuhan optimum. Penyusun medium harus
mencakup semua unsur yang diperlukan untuk suplai energi (Hariyum, 1986).
Kebanyakan khamir lebih menyukai tumbuh pada keadaan asam, yaitu pada pH 44,5. Batas aktivitas air terendah untuk pertumbuhan khamir berkisar antara 0,88-
10
0,94. Banyak khamir bersifat osmofilik, yaitu dapat tumbuh pada medium dengan
aktivitas air realtif rendah, yaitu 0,62-0,65 (Fardiaz, 1992).
2.2.3. Metabolisme khamir
Khamir
dapat
dibedakan
atas
dua
kelompok
berdasarkan
sifat
metabolismenya, yaitu khamir yang bersifat fermentatif dan khamir yang bersifat
oksidatif. Khamir fermentatif dapat melakukan fermentasi alkohol, yaitu
memecah glukosa melalui jalur glikolisis (Embden Meyerhoff-Parnas) dengan
total reaksi sebagai berikut (Fardiaz, 1992):
C6H12O6
Glukosa
2C2H5OH + 2CO2
Alkohol (etanol)
Khamir yang digunakan dalam pembuatan roti dan bir merupakan spesies
Saccharomyces yang bersifat fermentatif kuat, tetapi dengan adanya oksigen, S.
cerevisiae juga dapat melakukan respirasi yaitu mengoksidasi gula menjadi
karbon dioksida dan air. Oleh karena itu, tergantung dari kondisi pertumbuhan, S.
cerevisiae dapat mengubah sistem metabolismenya dari jalur fermentatif menjadi
oksidatif (respirasi). Kedua sistem tersebut menghasilkan energi, meskipun energi
yang dihasilkan melalui respirasi lebih tinggi dibandingkan melalui fermentasi
(Fardiaz, 1992).
Nutrisi utama bagi organisme selain karbon dan oksigen adalah nitrogen.
Sebagai salah satu makronutrisi penting, nitrogen diperlukan untuk pertumbuhan
sel dan memelihara kemampuan sel untuk membentuk enzim (Rehm dan Reed,
1981). Mikroorganisme ternyata dapat tumbuh pada laju maksimumnya walaupun
konsentrasi nitrogen amat rendah (Griffin, 1981).
11
Umumnya khamir dapat menggunakan sumber nitrogen organik dan
nonorganik. Nitrogen anorganik dapat disuplai dalam bentuk garam amonium,
nitrit dan nitrat, sedangkan nitrogen organik dapat berupa asam amino, protein dan
urea (Stanbury dan Whitaker, 1987).
2.2.4. Isolat Khamir R1 dan R2
Isolat khamir R1 dan R2 adalah khamir hasil isolasi dari sumber rumen
kerbau. Kedua isolat ini termasuk jenis Saccharomyces cerevisiae. Isolat khamir
R1 adalah isolat yang paling dominan di dalam cairan rumen, sehingga mampu
tumbuh dengan baik secara in vitro dibandingkan dengan R2. Isolat khamir R1
lebih efisien memanfaatkan nutrisi, karena pertumbuhan populsi yang lebih
banyak dan produksi gas yang lebih sedikit. Isolat khamir R2 memiliki jumlah
populasi yang sedikit dibanding R1 yang menunjukkan efisiensi penggunaan
substrat rendah karena memproduksi gas yang tinggi. Kedua isolat ini memiliki
kemampuan sebagai probiotik dan telah teruji secara in vitro dan in vivo untuk
ternak kerbau, kambing dan sapi perah (Sugoro, 2006).
2.3.
Probiotik
Probiotik adalah suplemen pakan berupa mikroba hidup, yang memberi
pengaruh menguntungkan bagi ternak inang dengan cara meningkatkan
kesetimbangan mikroorganisme dalam saluran pencernaan (Fuller, 1992).
Suplemen probiotik dapat berupa bakteri dan jamur. Jamur, khususnya khamir,
lebih sering digunakan karena mudah untuk diproduksi (Sugoro dan Pikoli,
2004b). Khamir merupakan sumber yang kaya akan enzim seperti laktase,
12
invertase dan katalase dan juga kaya akan sumber vitamin serta beberapa kofaktor
yang tidak teridentifikasi yang berguna dalam meningkatkan aktivitas mikroba
rumen (Alshaikh et al., 2002).
Secara in vitro, probiotik ditambahkan ke dalam pakan untuk
mendegradasi serat menjadi senyawa sederhana sehingga mudah untuk dicerna
secara in vivo. Probiotik diberikan langsung pada ternak sehingga meningkatkan
fermentasi pakan dalam rumen dan mempengaruhi metabolisme ternak (Sugoro
dan Pikoli, 2004a) . Probiotik ini kemudian dikenal dengan viable innoculant atau
direct fed microbial. Probiotik dapat diberikan dalam bentuk bubuk (bubuk dalam
kapsul), cair, pasta, dan tablet, melalui pakan dan air minum (Sugoro dan Pikoli,
2004b).
2.4.
Molase
Molase adalah limbah dari pengolahan tebu yang berbentuk cairan kental,
berwarna coklat tua kehitaman, berbau manis atau harum khas (Hatmono, 1997).
Molase termasuk medium pertumbuhan kompleks yang kaya akan sukrosa
(Walker, 1998). Gula yang umumnya dapat difermentasi oleh khamir adalah
glukosa, galaktosa, maltosa, sukrosa, laktosa, trehalosa, melibiosa, dan raffinosa
(Fardiaz, 1992).
13
Tabel 2.1. Kandungan Nutrien Molase (Kusumawardhani,2003).
Nutrien
Agar
Sukrosa
Gula tereduksi (invert)
Protein Kasar
K2O
Na2O
Ca
Mg
Cu
Zn
P2O
2.5.
Prosentase (%)
15-24
30-40
15-32
2-4,6
3-6,5
0,5-3
0,5-4,7
0,5-1,7
0-0,4
0,1-1,5
0,01-0,3
Ubi Jalar (Ipomoea batatas)
Ubi jalar banyak mengandung vitamin, mineral, fitokimia (antioksidan),
dan serat (pektin, selulosa, hemiselulosa). Kandungan gizi ubi jalar segar dalam
100 g terdapat 76 kalori yang terdiri dari karbohidrat 17,6 g; protein 1,57 g; lemak
0,05 g; serat 3 g; kalsium 30 mg; zat besi 0,61 mg; magnesium 25 mg; seng 0,30
mg; selenium 0,6 mg; kalium 337 mg; Vitamin C 22,7 mg; dan juga terdapat Vit
A, E, B-6 dan K dan tidak mengandung kolesterol (www.dinkesjatim.go.id).
Ubi jalar merupakan sumber karbohidrat yang baik, mengandung lebih
dari
25
persen
karbohidrat
atau
lebih
dari
70
persen
jika
sudah
dikeringkan/ditepungkan. Kandungan karbohidratnya hampir sama dengan beras
(www.mail-archive.com).
Jamur mampu memanfaatkan berbagai macam bahan untuk gizinya.
Sekalipun demikian, mereka itu heterotrof. Berbeda dengan bakteri mereka tidak
dapat menggunakan senyawa karbon anorganik, seperti misalnya karbondioksida.
Karbon harus berasal dari sumber organik misalnya glukosa (Pelczar, 1986).
14
2.6.
Fermentasi Kultur Terendam
Medium cair digunakan pada fermentasi permukaan dan fermentasi
terendam. Fermentasi permukaan medium cair merupakan cara fermentasi yang
sejak lama dipraktekkan untuk membuat produk fermentasi, misalnya produksi
asam asetat secara tradisional. Fermentasi permukaan medium cair ini mulai
ditinggalkan sejak fermentasi terendam terbukti lebih efisien, khususnya dalam
memproduksi produk-produk fermentasi yang bernilai ekonomi tinggi dan
menghendaki sterilitas tinggi (Rahman,1992). Medium fermentasi kultur
terendam yang digunakan dalam penelitian ini adalah ekstak ubi jalar.
2.7.
Fermentor Tipe Air-Lift
Peningkatan skala fermentasi dilakukan dalam suatu fermentor/bioreaktor.
Bioreaktor merupakan tempat transformasi bahan baku menjadi produk yang
diinginkan (McNeil dan Harvey, 1990). Bioproses di dalam bioreaktor melibatkan
udara sebagai sumber oksigen, cairan dalam bentuk substrat dan suspensi sel
mikrobia (Stanburry dan Whitaker, 1987).
Bioreaktor yang digunakan dalam produksi biomassa sel adalah fermentor
tipe “air-lift” (Ward, 1989). Fermentor air-lift tidak menggunakan sistem agitasi
mekanik. Pengadukan terjadi karena adanya sirkulasi udara (McNeil dan Harvey,
1990).
Untuk mendukung proses sirkulasi udara, fermentor berukuran kecil dan
besar dilengkapi dengan sparger yang berfungsi memasukkan udara ke dalam
15
medium. Sparger ini terletak di dasar fermentor. Ada 3 jenis sparger yaitu,
sparger berpori, sparger berupa pipa-pipa berlubang dan sparger nozel
(Rahman,1992). Sparger yang digunakan dalam penelitian ini adalah sparger
berupa pipa-pipa berlubang. Fermentor biasanya beroperasi dengan laju aerasi
0,5-1,0 vvm (volume udara/ volume medium/ menit) (Rahman,1992). Gambar
fermentor dapat dilihat dalam Lampiran 3C.
16
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1.
Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian dilakukan pada bulan Februari sampai Mei 2007 di
Laboratorium Nutrisi, Reproduksi, dan Kesehatan Ternak, Pusat Aplikasi
Teknologi Isotop dan Radiasi (PATIR) BATAN yang terletak di Jalan Cinere,
Pasar Jumat, Jakarta Selatan.
3.2.
Alat dan Bahan
Alat yang digunakan adalah tabung reaksi, pipet pasteur, mikropipet, pipet
serologis, kamar hitung Neubauer, mikroskop, pisau, botol semprot, tips, kain
kassa, aerator, timbangan analitik, gelas ukur, gelas beker, labu Erlenmeyer, ose,
autoklaf, pH meter, lampu Bunsen, sentrifus, tabung sentrifus, tabung eppendorf,
desikator,
labu
Kjeldahl,
labu
destilasi,
biuret,
hot
plate,
kelereng,
spektrofotometer, oven 1050 C dan 800 C, shaker, vortex, laminar air flow, galon
dan corong.
Bahan yang digunakan adalah medium Potato Dextrose Agar (PDA),
medium Potato Dextrose Broth (PDB), ubi jalar, isolat khamir R1 dan R2,
akuades, d-glukosa, agar, alkohol 70%, spirtus, asam laktat 10%, molase, asam
cuka, Natrium karbonat anhidrat, Rochelle, Natrium bikarbonat, Natrium sulfat
anhidrat, CuSO4.H2O, asam sulfat pekat, ammoniummoblidat, Na2H2SO4.7H2O,
glukosa anhidrat, HCl 0,04 N, indikator PP (phenolpthalein), NaOH 40 %, NaOH
0,04 N, selenium, kuprisulfat pentahidrat dan kalium sulfat.
17
3.3.
Cara Kerja
3.3.1. Pembuatan Medium Potato Dextrose Broth (PDB) dan Potato Dextrose
Agar (PDA)
Sebanyak 300 g kentang yang telah dicuci, dipotong-potong, direbus
dalam 500 ml akuades selama 1 jam kemudian disaring dengan kain kassa 4 lapis.
Filtrat yang diperoleh ditambah dengan akuades hingga mencapai volume 1 liter,
kemudian ditambah 20 g dekstrosa sambil dipanaskan dan diaduk hingga larut.
Medium PDB yang telah larut sempurna dimasukkan ke dalam labu Erlenmeyer,
kemudian disterilisasi dalam autoklaf pada suhu 121°C selama 15 menit. Medium
PDB steril yang telah dingin ditambahkan 1 ml asam laktat 10% untuk
menghambat pertumbuhan bakteri, kemudian disimpan pada suhu kamar selama
1 hari (Bridson, 1998). Medium PDA dibuat dengan cara yang sama dengan PDB,
tetapi diberi tambahan agar 1,5 % dan dimasukkan ke dalam sejumlah tabung
reaksi sebelum sterilisasi. Medium PDA dibiarkan membeku dalam keadaan
miring dan disimpan pada suhu kamar sebelum digunakan (Bridson, 1998).
3.3.2. Pembuatan Medium Ekstrak Ubi Jalar
Sebanyak 300 g ubi jalar yang telah dicuci, dipotong-dipotong berbentuk
dadu, direbus selama 1 jam dalam 500 ml akuades kemudian disaring dengan kain
kassa 4 lapis. Lalu filtrat rebusan yang diperoleh ditambahkan dengan akuades
sampai mencapai volume 1 liter dan dimasukkan dalam labu Erlenmeyer. Ekstrak
disterilisasi dengan menggunakan autoklaf pada suhu 121ºC selama 15 menit
18
(Sugoro dan Mellawati, 2005). Ekstrak ubi jalar 18 L dibuat dari 5,4 kg ubi jalar
dengan cara yang sama.
3.3.3. Persiapan Kultur Inokulum
Isolat khamir R1 dan R2 diperoleh dari koleksi Laboratorium Kelompok
Kesehatan dan Reproduksi Ternak PATIR BATAN. Isolat khamir dalam medium
PDA miring berumur 1 hari diinokulasi sebanyak tiga ose ke dalam 30 ml
medium PDB kemudian diinkubasi selama satu hari sambil dikocok dengan
shaker pada kecepatan 120 rpm. Kepadatan kultur berumur 24 jam dihitung
dengan metode Neubauer untuk membuat inokulum ekstrak ubi jalar 30 ml
berkepadatan 106 sel/ml.
Jumlah sel dihitung setelah dilakukan pengenceran 101-103, misalnya 0,1
ml inokulum atau suspensi sel ditambah dengan 0,9 ml akuades steril untuk
pengenceran 101. Tiap pengenceran dihitung dengan kamar hitung Neubauer
(haemacytometer). Jumlah sel dihitung pada tiga kamar, kemudian dirata-ratakan.
Cara yang sama dilakukan untuk membuat kultur inokulum ekstrak ubi
jalar 300 ml dan 1000 ml. Inokulum untuk membuat kultur 300 ml berasal dari
kultur 30 ml berumur 1 hari, sedangkan inokulum untuk membuat kultur 1000 ml
berasal dari kultur 300 ml berumur 1 hari, yang masing-masing sebesar 10 % (v/v)
dengan kepadatan 106 sel/ml. Inokulum 1 L inilah yang akan digunakan sebagai
kultur inokulum untuk fermentasi pada fermentor air- lift skala 18L. Inokulum 1
L berumur 2 hari inilah yang akan digunakan sebagai kultur inokulum untuk
fermentasi pada fermentor air- lift skala 18L. Inokulum 1 L untuk R1 dibuat
sebanyak 6 kali untuk diinokulasi ke dalam 6 medium ekstrak ubi jalar 18 L yang
19
terdiri atas 3 perlakuan yang berbeda dengan 2 kali ulangan, begitu pula inokulum
1 L untuk R2.
3.3.4. Optimasi Penambahan Kadar Molase pada Fermentor Air-Lift 18 L
Kultur inokulum R1 atau R2 dari inokulum 1 L diinokulasi sebanyak 10 %
v/v (106 sel/ml) ke dalam 2 medium perlakuan dan 1 medium tanpa perlakuan
(kontrol) yang masing-masing bervolume 18 L dalam fermentor air-lift. Kedua
medium perlakuan mengandung molase dengan kadar yang berbeda, sedangkan
medium kontrol tidak mengandung molase atau hanya mengandung ekstrak ubi
jalar.
Tabel 3.1. Perlakuan pada Fermentor air-lift 18 L
Perlakuan
1
2
3
Penambahan kadar molase
pada R1
0%
0,5 %
1%
Penambahan kadar molase
pada R2
0%
0,5 %
1%
Proses inkubasi pada fermentor air-lift 18 liter berlangsung selama 8 hari
pada suhu ruang dengan kecepatan aerasi sebesar 500 ml/menit. Selama proses
fermentasi berlangsung, pengambilan sampel dilakukan pada hari ke 0, 1, 2, 3, 4,
5, 6, 7 dan 8. Sampel diambil dengan menggunakan pipet serologis sebanyak 15
ml. Sampel sebanyak 5 ml digunakan untuk pengukuran pH. Sampel sebanyak 10
ml disentrifugasi dengan kecepatan 3000 rpm, peletnya digunakan untuk
pengukuran berat kering biomassa, sedangkan supernatannya digunakan untuk
pengukuran kadar glukosa dan kadar protein.
20
3.3.5. Pengukuran Kadar Glukosa dalam Medium
Pengukuran kadar glukosa dengan metode Somogyi-Nelson dilakukan
dengan tahapan prosedur berikut ini.
1. Pembuatan reagen Nelson
Reagen Nelson A: Sebanyak 12,5 g Na karbonat anhidrat, 12,5 g Rochelle,
10 g Na bikarbonat dan 100 g Na sulfat anhidrat dilarutkan dalam 100 ml
akuades selanjutnya diencerkan hingga 500 ml.
Reagen Nelson B: Sebanyak 7,5 g CuSO4.H2O dilarutkan dalam 50 ml
akuades ditambahkan 1 tetes asam sulfat pekat.
Reagen Nelson dibuat dengan cara mencampurkan Reagen Nelson A dan
Nelson B dengan perbandingan 25:1. Pencampuran dilakukan pada saat
akan dipergunakan.
2. Pembuatan larutan Arsenomolibdat
Larutan I: Sebanyak 25 g ammoniumolibdat dilarutkan dalam 450 ml
akuades, lalu ditambah 25 ml asam sulfat pekat.
Larutan II: Sebanyak 3 g Na2H2SO4.7H2O dilarutkan dalam 25 ml akuades.
Larutan II dituangkan ke dalam larutan I dan disimpan dalam botol
berwarna coklat, kemudian diinkubasi pada suhu 37°C selama 24 jam.
3. Pembuatan glukosa standar
Sebanyak 100 mg glukosa anhidrat dilarutkan dalam 100 ml akuades,
kemudian diakukan pengenceran seperti pada Tabel 3.2.
21
Tabel 3.2. Pembuatan Larutan Glukosa Standar
No Tabung
1
2
3
4
5
6
7
Larutan standar (ml)
0,00
0,01
0,05
0,10
0,25
0,50
1,00
Akuades (ml)
1,00
0,99
0,95
0,90
0,75
0,50
0,00
Kadar glukosa (mg/ml)
0,00
0,01
0,05
0,10
0,25
0,50
1,00
4. Penentuan kadar glukosa
Sebanyak 1 ml sampel atau larutan glukosa standar ditambah 1 ml reagen
Nelson, kemudian dipanaskan pada penangas air 100°C selama 20 menit,
setelah larutan didinginkan dalam gelas piala yang berisi air dingin sampai
tabung mencapai suhu 25°C, ditambah 1 ml reagen arsenomolibdat, dan
dikocok sampai endapan Cu2O yang ada larut kembali. Setelah semua larut,
ditambahkan 7 ml akuades, dikocok sampai homogen dan diukur
absorbansinya pada panjang gelombang 540 nm. Hasil pengukuran
absorbansi larutan glukosa standar dibuat menjadi kurva standar glukosa.
Kadar glukosa sampel ditentukan dengan memasukkan nilai absorbansi
sampel dalam persamaan yang diperoleh dari kurva standar glukosa.
Laju konsumsi glukosa dihitung berdasarkan perubahan kadar glukosa
medium perharinya.
Kn = (Gn-1) – (Gn)
t
Keterangan: Kn = laju konsumsi glukosa pada hari ke-n (g/l/hari)
Gn = kadar glukosa pada hari ke-n
t = waktu (hari)
22
3.3.6. Pengukuran Kadar Protein dalam Medium
Pengukuran kadar protein dapat dilakukan secara tidak langsung melalui
pengukuran kadar nitrogen total dengan Metode Kjeldahl (Meyers, 2000).
Supernatan hasil produksi biomassa diambil secukupnya agar amoniak yang
keluar akan ternetralisir oleh 10 ml 0,04 N asam klorida, lalu ditempatkan dalam
labu Kjeldahl. Kemudian ditambah 1 gram campuran katalis (1 gr selenium, 1 gr
kuprisulfat pentahidrat dan 20 gr kalium sulfat; semuanya digerus halus dan
dicampur dengan baik). Sebanyak 5 ml asam sulfat pekat ditambahkan ke dalam
labu tersebut, kemudian dipanaskan sampai bening. Campuran didiamkan sampai
dingin, lalu dilarutkan dengan 10 ml akuades. Selanjutnya campuran ditempatkan
dalam labu destilasi, ditambahkan 25 ml HCl 0,04 N, indikator PP
(phenolphthalein) 3 tetes dan 20 ml NaOH 40%, kemudian dilakukan destilasi.
Hasil destilasi (destilat) dititrasi dengan NaOH 0,1 N sampai berubah warna dari
jernih menjadi merah muda.
Selanjutnya
persentase
kadar
nitrogen
dapat
ditentukan
melalui
penghitungan berikut ini:
% N = 100 (V1-V2) x 0,5603
W
Keterangan: V1 = vol HCl 0,04 N yang dipakai dalam penentuan
V1
= vol HCl 0,04 N yang dipakai dalam blangko
W
= berat sampel (mg)
Untuk memperoleh persentase kadar protein, nilai persen nitrogen
dikalikan suatu faktor konversi 6,25, yaitu faktor konversi protein yang rata-rata
23
mengandung 16 % nitrogen (Meyers, 2000).
% P = 6,25 x % N
Keterangan: % P = Persentase kadar protein
% N = Persentase kadar nitrogen
3.3.7. Pengukuran Biomassa Khamir
Tabung sentrifus dikeringkan pada suhu 80ºC selama 24 jam, didinginkan,
dan ditimbang. Sebanyak 10 ml sampel dimasukkan ke dalam tabung sentrifus,
dan disentrifugasi pada kecepatan 3000 rpm selama 10 menit. Pelet yang
diperoleh dikeringkan dalam oven pada suhu 80°C selama 48 jam. Tabung berisi
pelet kering dimasukkan ke dalam desikator selama 1 jam kemudian ditimbang
bobot akhirnya. Biomassa khamir dihitung berdasarkan selisih antara bobot awal
dan bobot akhir tabung (Rahman, 1992).
3.4.
Analisis Data
Untuk memilih kadar molase yang memberikan pertumbuhan optimum
bagi khamir R1 dan R2 digunakan analisis variansi dengan program SPSS 11.5.
Variabel yang dianalisis adalah kadar molase 0,5%, 1%, dan 0% (kontrol), dengan
produksi biomassa sebagai parameter yang diuji. Jika hasilnya berbeda nyata atau
sangat nyata pada taraf kepercayaan 95%, maka dilakukan uji Tukey untuk
menentukan produksi biomassa maksimum di antara variabel yang dianalisis.
Pengambilan keputusan dilakukan berdasarkan nilai probabilitas, yaitu jika
probabilitas > 0,05 maka H0 diterima dan jika probabilitas < 0,05 maka H0 ditolak
(Santoso, 2003).
24
Untuk menganalisis hubungan antara produksi biomassa isolat khamir R1
dan R2 dengan kadar glukosa dan protein medium digunakan uji korelasi dengan
bantuan program Microsoft Excel. Penentuan keeratan hubungan yang
ditunjukkan oleh nilai koefisien korelasi mengikuti kriteria berikut ini ( Nugroho,
2005):
1.
0,00 sampai dengan 0,20 berarti memiliki hubungan sangat lemah
2.
0,21 sampai dengan 0,40 berarti memiliki hubungan lemah
3.
0,41 sampai dengan 0,70 berarti memiliki hubungan kuat
4.
0,71 sampai dengan 0,90 berarti memiliki hubungan sangat kuat
5.
0,91 sampai dengan 0,99 berarti memiliki hubungan sangat kuat sekali.
6.
1 berarti korelasi sempurna
25
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1.
Pertumbuhan Biomassa Isolat Khamir R1 dan R2
Pola pertumbuhan biomassa isolat khamir R1 dan R2 memiliki pola yang
hampir sama, yaitu tidak menunjukkan adanya fase adaptasi atau pertumbuhan
khamir langsung masuk ke fase eksponensial (Gambar 4.1 dan 4.2). Hal ini terjadi
karena isolat khamir, baik R1 maupun R2, ditumbuhkan dalam medium utama
pertumbuhan yang sama (ekstrak ubi jalar) secara bertahap dari volume yang lebih
kecil. Sel yang ditempatkan dalam medium dan lingkungan pertumbuhan yang
sama seperti medium dan lingkungan sebelumnya, mungkin tidak memerlukan
fase adaptasi (Fardiaz, 1992).
Biomassa (g/l)
1
0,8
0,6
0,4
0,2
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Waktu (hari)
molase 0%
molase 0,5%
molase 1%
Gambar 4.1. Pola Pertumbuhan Biomassa Isolat khamir R1 dalam Medium
Ekstrak Ubi Jalar dengan Variasi Kadar Molase pada Fermentor Airlift Skala 18 Liter
26
1,4
Biomassa (g/l)
1,2
1
0,8
0,6
0,4
0,2
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Waktu (hari)
molase 0%
molase 0,5%
molase 1%
Gambar 4.2. Pola Pertumbuhan Biomassa Isolat khamir R2 dalam Medium
Ekstrak Ubi Jalar dengan Variasi Kadar Molase pada Fermentor Airlift Skala 18 Liter
Produksi biomassa kedua isolat langsung meningkat dengan cepat dalam
medium perlakuan (molase 0,5% dan 1%). Pada hari pertama inkubasi isolat
khamir R1 telah mencapai produksi biomassa maksimumnya dalam kedua
medium perlakuan, sedangkan dalam medium kontrol (molase 0%) produksi
biomassa maksimum baru dapat dicapai pada hari ke-2. Demikian pula pada isolat
khamir R2, pada hari pertama telah mengalami peningkatan yang pesat dalam
kedua medium perlakuan, meskipun belum mencapai maksimum. Hal ini
menunjukkan bahwa penambahan molase mempercepat tercapainya fase
eksponensial. Gula invert yang terkandung dalam molase, memungkinkan khamir
untuk langsung menggunakan gula tersebut sebagai sumber karbonnya tanpa
diperlukan proses pemecahan terlebih dahulu. Setelah mencapai fase eksponensial,
seluruh perlakuan menunjukkan terjadinya penurunan produksi biomassa di hari
27
berikutnya. Kemudian pada hari selanjutnya terjadi kenaikan dan penurunan
produksi biomassa yang polanya berbeda-beda pada masing-masing perlakuan.
Produksi biomassa isolat khamir R1 yang tinggi kembali terjadi pada hari
ke-5 dalam medium dengan penambahan kadar molase 0,5%, bahkan nilainya
lebih tinggi dibandingkan hari pertama. Fase ini disebut pertumbuhan diauksik.
Fenomena ini dapat terjadi ketika khamir ditumbuhkan pada substrat yang
mengandung dua sumber karbon yang digunakan secara bergantian (Walker,
1998).
Seperti halnya isolat khamir R1, produksi biomassa isolat khamir R2 telah
mengalami kenaikan yang pesat sejak awal inkubasi dalam kedua medium
perlakuan, sedangkan dalam medium kontrol kenaikan produksi biomassa tidak
begitu nyata sampai hari ke-3. Meskipun kenaikan produksi biomassa dalam
medium molase 0,5% telah terjadi sejak awal inkubasi, produksi biomassa
tertinggi baru tercapai pada hari ke-4. Berbeda dengan perlakuan lainnya,
pertumbuhan isolat khamir R2 dalam medium dengan penambahan kadar molase
1% langsung memasuki fase eksponensial yang sangat pesat dan mencapai
biomassa maksimumnya pada hari ke-2. Hal ini menunjukkan adanya pengaruh
penambahan molase 1% dalam medium terhadap kemampuan isolat khamir R2
untuk mencapai produksi biomassa maksimumnya dengan lebih cepat. Kenaikan
produksi biomassa kembali terjadi pada hari ke-7 dalam medium dengan
penambahan kadar molase 1%, namun nilainya tidak lebih tinggi dibandingkan
pada hari ke-2.
28
Selanjutnya produksi biomassa maksimum isolat khamir R1 dan R2 yang
diamati dari pola pertumbuhan (Gambar 4.1 dan 4.2) dibandingkan untuk
menentukan perlakuan mana yang terbaik. Produksi biomassa maksimum
ditampilkan pada Tabel 4.1.
Tabel 4.1. Produksi Biomassa Maksimum Isolat Khamir R1 dan R2
Isolat
khamir
R1
R2
Kadar
Molase
0%
0,5 %
1%
0%
0,5 %
1%
Rata-rata Biomassa (g/l)
tertinggi
0,6250 ± 0,0490
0,7875 ± 0,1090
0,7900 ± 0,0630
0,9500 ± 0
0,9500 ± 0
1,2900 ± 0,0700
Waktu
(hari)
2
1
1
4
4
2
Produksi biomassa maksimum isolat khamir R1 pada perlakuan
penambahan molase tampak lebih tinggi dibandingkan kontrol, namun hasil uji
statistik tidak menunjukkan perbedaan yang nyata (Lampiran 4A). Hal ini berarti
penambahan kadar molase sebanyak 0,5% maupun 1% ke dalam medium ekstrak
ubi jalar skala 18 liter tidak memberikan pengaruh yang signifikan terhadap
pertumbuhan isolat khamir R1.
Hasil uji statistik produksi biomassa maksimum isolat khamir R2
menunjukkan perbedaan yang nyata antara biomassa yang dihasilkan dalam
medium yang ditambahkan molase 1%, baik dengan medium kontrol maupun
dengan medium yang ditambahkan molase sebanyak 0,5% (Lampiran 4B dan 4C).
Hal ini berarti penambahan kadar molase 1% ke dalam medium ekstrak ubi jalar
skala 18 liter memberikan pengaruh yang signifikan berupa peningkatan produksi
biomassa maksimum isolat khamir R2. Hal ini juga menunjukkan bahwa isolat
khamir R2 menggunakan gula invert yang terkandung dalam molase secara efisien
29
untuk produksi biomassa. Kemampuan isolat khamir R2 untuk menghasilkan
biomassa maksimum lebih lambat dibandingkan dengan isolat khamir R1, namun
produksi biomassa yang dihasilkan oleh isolat khamir R2 relatif lebih tinggi
dibandingkan oleh isolat khamir R1.
Terjadinya metabolisme penggunaan medium selama pertumbuhan kedua
isolat khamir didukung oleh hasil pengukuran pH medium kultur. Hasil
pengukuran pH medium pertumbuhan kedua isolat khamir dituangkan dalam
bentuk kurva pH (Gambar 4.3).
A. Isolat khamir R1
B. Isolat khamir R2
4,9
4,8
4,7
4,5
pH
pH
4,6
4,4
4,3
4,2
4,1
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Waktu (Hari)
molase 0%
molase 1%
5,3
5,2
5,1
5
4,9
4,8
4,7
4,6
4,5
4,4
4,3
4,2
4,1
4
3,9
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Waktu (Hari)
molase 0,5%
molase 0%
molase 1%
molase 0,5%
Gambar 4.3. Kurva Perubahan pH Medium Pertumbuhan Isolat Khamir R1 dan
R2.
pH medium, baik dalam medium kontrol maupun perlakuan, pada
umumnya mengalami penurunan selama pertumbuhan khamir. Kisaran perubahan
pH medium dapat dilihat pada Tabel 4.2.
30
Tabel 4.2. Kisaran Perubahan pH Medium Pertumbuhan Isolat Khamir R1 dan R2
Kadar Molase
0 % (kontrol)
0,5 %
1%
Kisaran pH
Isolat khamir R1
Isolat khamir R2
4,20 – 4,84
4,14 - 4,90
4,27 – 4,47
4,09 - 4,23
4,14 – 4,36
3,94 – 5,00
Tingkat pertumbuhan S. cerevisiae biasanya sedikit dipengaruhi oleh
perubahan pH antara 3,5 – 7,5. Namun pertumbuhannya mengalami penurunan
pada pH dibawah 3,5 dan hampir terhenti di bawah pH 2 atau di atas pH 8
(Zimmermann dan Entian, 1997). Kisaran perubahan pH pada Tabel 4.2
menunjukkan bahwa kisaran pH tersebut berada dalam kisaran yang dapat
mendukung pertumbuhan khamir.
Penurunan pH disebabkan produksi asam-asam seperti asam laktat dan
asam piruvat hasil fermentasi gula oleh khamir secara aerob (Walker, 1998). VFA
(volatile fatty acids) yang dihasilkan khamir juga dapat menurunkan pH medium.
Selain itu penurunan pH juga karena terbentuknya asam dengan dihasilkannya
CO2 yang terbentuk dari perombakan glukosa yang tersedia melalui proses
respirasi. Terlarutnya CO2 dalam air akan menghasilkan ion bikarbonat dan ion
hidrogen. Tambahan ion hidrogen dihasilkan dan konsentrasi total H+ menjadi
lebih besar dari konsentrasi OH-. Larutan menjadi asam karena asam karbonat
(H2CO3 = HCO3 + H+) dibentuk oleh reaksi karbon dioksida dengan air (Hibbard,
2002).
31
4.2.
Hubungan antara Produksi Biomassa Khamir dengan Kadar Glukosa
Medium
Hasil uji korelasi antara produksi biomassa isolat khamir R1 dengan kadar
glukosa medium menunjukkan nilai koefisien korelasi -0,75 (hubungan sangat
kuat) pada medium kontrol; -0,48 (hubungan kuat) pada medium 0,5%; dan
-0,199 (hubungan sangat lemah) pada medium 1%. Hasil ini menunjukkan adanya
hubungan yang berbanding terbalik antara produksi biomassa dengan kadar
glukosa medium. Hubungan negatif tampak jelas pula pada kurva isolat khamir
R1 dan kadar glukosa medium (Gambar 4.4).
Pada Gambar 4.4 dapat dilihat bahwa pada saat produksi biomassa isolat
khamir R1 mengalami peningkatan, kadar glukosa dalam medium mengalami
penurunan. Hal ini menunjukkan terjadinya efisiensi penggunaan glukosa medium
oleh isolat khamir R1 untuk pertumbuhannya.
Namun kadar glukosa dalam medium tidak selalu mengalami penurunan,
melainkan mengalami penurunan dan peningkatan. Penurunan kadar glukosa
dalam medium disebabkan penggunaan gula sederhana (gula invert/ glukosa) yang
terkandung dalam molase untuk metabolisme khamir. Peningkatan kembali kadar
glukosa dalam medium disebabkan oleh adanya pemecahan sukrosa yang
terkandung dalam ubi jalar atau molase menjadi glukosa dan fruktosa.
Saccharomyces cerevisiae merupakan khamir yang memiliki kisaran yang sempit
untuk jenis-jenis gula yang baik untuk pertumbuhannya, yaitu glukosa, fruktosa,
manosa, galaktosa, sukrosa dan maltosa (Walker, 1998).
32
0,8
200
0,6
150
0,4
100
0,2
50
0
Glukosa (g/l)
Biomassa (g/l)
A. Molase 0% (kontrol)
0
0
1
2
3
4
5
Waktu (Hari)
biomassa (g/l)
6
7
8
kadar glukosa (g/l)
1
200
0,8
150
0,6
100
0,4
50
0,2
0
Glukosa (g/l)
Biomassa (g/l)
B. Molase 0,5%
0
0
1
2
3
4
5
Waktu (Hari)
biomassa (g/l)
6
7
8
kadar glukosa (g/l)
1
200
0,8
150
0,6
100
0,4
50
0,2
0
Glukosa (g/l)
Biomassa (g/l)
C. Molase 1%
0
0
1
2
3
4
5
Waktu (Hari)
biomassa (g/l)
6
7
8
kadar glukosa (g/l)
Gambar 4.4. Biomassa Isolat Khamir R1 dan Kadar Glukosa Medium
33
Hasil uji korelasi antara produksi biomassa isolat khamir R2 dengan kadar
glukosa medium menunjukkan nilai koefisien korelasi 0,09 (hubungan sangat
lemah) pada medium kontrol dan 0,22 (hubungan lemah) pada penambahan
molase 0,5%. Hasil ini menunjukkan adanya hubungan yang berbanding lurus
antara produksi biomassa dengan kadar glukosa medium, yaitu pada beberapa titik
waktu, produksi biomassa tidak disertai penurunan kadar glukosa medium,
melainkan peningkatan kadar glukosa medium. Nilai koefisien korelasi antara
produksi biomassa isolat khamir R2 dengan kadar glukosa medium penambahan
molase 1% adalah -0,044 (hubungan sangat lemah), yang menunjukkan adanya
hubungan yang berbanding terbalik antara produksi biomassa dengan kadar
glukosa medium. Hubungan biomassa isolat khamir R2 dengan kadar glukosa
medium dapat dilihat pada Gambar 4.5.
Terdapatnya hubungan yang berbanding lurus antara produksi biomassa
isolat khamir R2 dengan kadar glukosa dalam medium pada perlakuan dengan
penambahan molase 0,5% dan pada medium kontrol menunjukkan kurang
efisiennya penggunaan glukosa dalam medium tersebut. Hal ini berarti glukosa
yang dikonsumsi tidak secara efisien digunakan untuk pertumbuhan sel khamir.
Selain untuk pertumbuhan sel, substrat digunakan untuk pemeliharaan sel dan
pembentukan produk metabolit (Susanto dkk, 1992). Hal ini juga menunjukkan
lebih tingginya laju pemecahan gula menjadi glukosa dibandingkan dengan
penggunaannya.
34
1
250
0,8
200
0,6
150
0,4
100
0,2
50
0
Glukosa (g/l)
Biomassa (g/l)
A. Molase 0% (kontrol)
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Waktu (Hari)
biomassa (g/l)
kadar glukosa (g/l)
1
250
0,8
200
0,6
150
0,4
100
0,2
50
0
Glukosa (g/l)
Biomassa (g/l)
B. Molase 0,5%
0
0
1
2
3
4
5
Waktu (Hari)
biomassa (g/l)
6
7
8
kadar glukosa (g/l)
1,4
1,2
1
0,8
0,6
0,4
0,2
0
200
150
100
50
Glukosa (g/l)
Biomassa (g/l)
C. Molase 1%
0
0
1
2
3
4
5
Waktu (Hari)
biomassa (g/l)
6
7
8
kadar glukosa (g/l)
Gambar 4.5. Biomassa Isolat Khamir R2 dan Kadar Glukosa Medium
35
Hubungan negatif yang sangat kuat pada produksi biomassa isolat khamir
R1 dengan kadar glukosa medium yang menunjukkan efisiennya penggunaan
glukosa dalam medium kontrol ini memperkuat pemilihan penggunaan medium
kontrol (tanpa molase) berdasarkan produksi biomassa maksimum (Subbab 4.1).
Demikian pula dengan khamir R2, meskipun dikatakan lemah, hubungan negatif
pada produksi biomassanya dengan kadar glukosa dalam medium dengan
penambahan molase 1 % memperkuat pemilihan penggunaan medium ini
berdasarkan produksi biomassa maksimum.
Pemilihan medium kontrol (tanpa molase) untuk isolat khamir R1 dan
medium molase 1 % untuk isolat khamir R2 didukung pula oleh rata-rata laju
konsumsi glukosa yang diperoleh dari hasil pengukuran glukosa perharinya. Pada
Tabel 4.3 tampak bahwa rata-rata laju konsumsi glukosa oleh isolat khamir R1
paling tinggi terjadi dalam medium kontrol dan rata-rata laju konsumsi glukosa
oleh isolat khamir R2 paling tinggi terjadi dalam medium molase 1%.
Tabel 4.3. Rata-rata Laju Konsumsi Glukosa oleh Khamir R1 dan R2
Isolat khamir
R1
R2
Kadar Molase
0 % (kontrol)
0,5 %
1%
0 % (kontrol)
0,5 %
1%
Rata-rata laju konsumsi glukosa
(g/l/hari)
9,48
6,32
4,14
1,64
4,11
11,08
36
4.3.
Hubungan antara Produksi Biomassa Khamir dengan Kadar Protein
Medium
Hasil uji korelasi antara produksi biomassa isolat khamir R1 dengan kadar
protein medium menunjukkan nilai koefisien korelasi -0,745 (hubungan sangat
kuat) pada medium kontrol; -0,42 (hubungan kuat) pada penambahan molase
0,5% dan -0,38 (hubungan lemah) pada penambahan molase 1%. Hasil tersebut
menunjukkan adanya hubungan yang berbanding terbalik antara produksi
biomassa dengan kadar protein medium. Hubungan negatif tampak jelas pula pada
kurva biomassa isolat khamir R1 dan kadar protein (Gambar 4.6).
Pada Gambar 4.6 dapat dilihat bahwa pada saat produksi biomassa isolat
khamir R1 mengalami peningkatan, kadar protein medium mengalami penurunan.
Hal ini menunjukkan terjadinya efisiensi penggunaan protein oleh isolat khamir.
Protein medium digunakan sebagai sumber nitrogen yang diperlukan untuk
pertumbuhan sel dan memelihara kemampuan sel untuk membentuk enzim (Rehm
dan Reed, 1981). Meskipun mengandung persentase protein yang tidak sebesar
persentase gula (Kusumawardhani, 2003), molase menjadi sumber nitrogen dalam
medium, selain sumber nitrogen yang diberikan pula oleh ekstrak ubi jalar.
Namun kadar protein medium tidak selalu mengalami penurunan, yaitu
pada titik-titik waktu tertentu mengalami peningkatan. Peningkatan kembali kadar
protein dalam medium dapat disebabkan oleh adanya sekresi enzim-enzim oleh
khamir. Pada umumnya khamir mensekresikan sedikit protein. Beberapa jenis
enzim yang disekresikan khamir di antaranya adalah enzim invertase dan enzim
hidrolase seperti protease (Walker, 1998).
37
0,8
0,2
0,6
0,15
0,4
0,1
0,2
0,05
0
Protein (%)
Biomassa (g/l)
A. Molase 0% (kontrol).
0
0
2
4
6
Waktu (Hari)
biomassa (g/l)
kadar protein (%)
1
0,08
0,8
0,06
0,6
0,04
0,4
0,02
0,2
0
Protein (%)
Biomassa (g/l)
B. Molase 0,5%
0
0
2
4
6
Waktu (Hari)
biomassa (g/l)
kadar protein (%)
0,8
0,1
0,6
0,08
0,06
0,4
0,04
0,2
0,02
0
Protein (%)
Biomassa (g/l)
C. Molase 1%
0
0
2
4
6
Waktu (Hari)
biomassa (g/l/)
kadar protein (%)
Gambar 4.6. Biomassa Isolat Khamir R1 dan Kadar Protein Medium
38
Hubungan berbanding terbalik antara produksi biomassa dengan kadar
protein medium terkait dengan kadar glukosa dalam medium yang juga
berbanding terbalik dengan produksi biomassa khamir. Saat glukosa medium
mengalami peningkatan, sekresi enzim-enzim untuk pemecahan polisakarida
menjadi glukosa juga mengalami peningkatan sehingga kadar protein yang terukur
mengalami peningkatan. Kemudian glukosa tersebut digunakan oleh sel khamir
untuk produksi biomassa sel.
Hasil uji korelasi antara produksi biomassa isolat khamir R2 dengan kadar
protein medium menunjukkan nilai koefisien korelasi 0,54 (hubungan kuat) pada
medium kontrol; 0,48 (hubungan kuat) pada penambahan molase 0,5%; dan
0,0004 (hubungan sangat lemah) pada penambahan molase 1%. Hasil ini
menunjukkan adanya hubungan yang berbanding lurus antara produksi biomassa
dengan kadar protein medium. Hubungan biomassa isolat khamir R2 dengan
kadar protein medium dapat dilihat pada Gambar 4.7.
Hubungan yang berbanding lurus antara produksi biomassa isolat khamir
R2 dengan kadar protein medium menunjukkan kurang efisiennya penggunaan
protein pada perlakuan tersebut. Hal ini dapat disebabkan protein yang
dikonsumsi tidak seluruhnya digunakan untuk pertumbuhan sel khamir misalnya
protein dipecah lalu digunakan untuk sintesis ATP yang dapat langsung
digunakan untuk aktivitas metabolisme khamir.
39
A. Molase 0% (kontrol)
0,1
0,8
0,08
0,6
0,06
0,4
0,04
0,2
0,02
0
Protein (%)
Biomassa (g/l)
1
0
0
2
4
6
Waktu (Hari)
biomassa (g/l)
kadar protein (%)
0,07
0,06
0,05
0,04
0,03
0,02
0,01
0
Biomassa (g/l)
1
0,8
0,6
0,4
0,2
0
0
Protein (%)
B. Molase 0,5%
2
4
6
Waktu (Hari)
biomassa (g/l)
kadar protein (%)
1,4
1,2
1
0,8
0,6
0,4
0,2
0
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
Protein (%)
Biomassa (g/l)
C. Molase 1%
0
0
2
4
6
Waktu (Hari)
biomassa (g/l/)
kadar protein (%)
Gambar 4.7. Biomassa Isolat Khamir R2 dan Kadar Protein Medium
40
Hubungan produksi biomassa dengan kadar protein medium baik pada
kultur isolat khamir R1 maupun R2, bersesuaian dengan hubungan produksi
biomassa dengan kadar glukosa medium. Hasil ini memperkuat pemilihan
penggunaan medium berdasarkan produksi biomassa maksimum, yaitu medium
ekstrak ubi jalar tanpa molase untuk produksi isolat khamir R1 dan dengan
penambahan molase 1% untuk produksi isolat khamir R2, dalam fermentor air-lift
18 liter.
41
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1.
Kesimpulan
Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan maka dapat disimpulkan
bahwa:
1. Produksi biomassa maksimum isolat khamir R1 tidak menunjukkan
perbedaan yang nyata pada setiap kadar penambahan molase (0%, 0,5%
dan 1%), sehingga tidak diperlukan penambahan molase dalam medium,
sedangkan produksi biomassa maksimum isolat khamir R2 menunjukkan
perbedaan yang nyata pada kadar penambahan molase 1%, sehingga kadar
penambahan molase 1% merupakan yang terbaik sebagai medium
produksi jika dibandingkan kontrol dan penambahan molase 0,5%.
2. Hubungan antara produksi biomassa isolat khamir R1 dengan kadar
glukosa medium adalah berbanding terbalik pada ketiga medium
perlakuan, sedangkan hubungan antara produksi biomassa isolat khamir
R2 dengan kadar glukosa medium adalah berbanding terbalik pada
medium dengan penambahan molase 1%.
3. Hubungan antara produksi biomassa isolat khamir R1 dengan kadar
protein medium adalah berbanding terbalik, sedangkan hubungan antara
produksi biomassa isolat khamir R2 dengan kadar protein medium adalah
berbanding lurus, semuanya terjadi pada ketiga medium perlakuan.
42
5.2.
Saran
Untuk lebih meningkatkan produksi biomassa isolat khamir R1 dalam
medium ekstrak ubi jalar pada fermentor air-lift 18 liter perlu dicari alternatif
tambahan sumber karbon lain.
43
DAFTAR PUSTAKA
Alshaikh, M.A., M.Y. Alsiadi, S.M. Zahran, H.H. Mogawer, and T.A.
Aalshowime. 2002. Effect of Feeding Yeast Cultural From Different
Sources on The Performance of Lactating Holstein Cows in Saudi Arabia.
Asian Aust. Journal Animal Sci. 15 (3):352-356.
Bridson, E.Y. 1998. The Oxoid Manual. 8th Edition. Oxoid Limited, London.
Dinkesjatim, 2006. http://www.dinkesjatim.go.id/berita-index. html. 12 Juli 12
2006, 2:43:54 WIB
Fuller, J. 1992. Probiotics, The Scientific Basic. Chapman & Hill, London.
Fardiaz, S. 1992. Mikrobiologi Pangan I. Gramedia, Jakarta.
Griffin, D.H. 1981. Fungal Physiology. A Wiley Interscience Publication, New
York.
Hatmono, H. 1997. Urea Molase Blok, Pakan Suplemen Ternak Ruminansia.
Trubus Agriwidya, Ungaran.
Hariyum, A. 1986. Pembuatan Protein Sel Tunggal. P.T. Waca Utama Pramesti
dan Pemda DKI Jakarta, Jakarta.
Hibbard, M.J. 2002. Mineralogy: A Geologist Point of View. McGraw-Hill, New
York..
Kusumawardhani, T. 2003. Pengaruh Penambahan Molase sebagai Aditif pada
Ensilase Campuran 55% Tebon Jagung (Zea mays) dan 45% Litter Broiler
terhadap Kecernaan dan Produksi Gas secara In Vitro. Skripsi. Jurusan
Nutrisi dan Makanan Ternak Fakultas Peternakan Universitas Brawijaya,
Malang.
Mc Donald.1996. Animal Nutrition. Fifth Edition. Edinburg.
Mc. Neil, B. and L.M. Harvey. 1990. Fermentation: A Practical Aproach. IRL
Press, New York.
Meyers, R.A. 2000. Encyclopedia of Analytical Chemistry: Aplications, Theory,
and Instrumentation. John Wiley & Sons Ltd., Chichester.
Nugroho, B. A. 2005. Strategi Jitu Memilih Metode Statistik Penelitian dengan
SPSS. Penerbit Andi, Yogyakarta.
Pelczar Jr., M.J. dan M.F. Pelczar. 1986. Dasar-Dasar Mikrobiologi.
Diterjemahkan oleh R.S. Hadioetomo, T. Imas, S.S. Tjitrosoepomo, S.L.
Angka. UI Press, Jakarta.
44
Rahayu, H.Y.A. 2006. Produksi Biomassa Isolat Khamir R1 dan R2 dalam Media
Ekstrak Singkong (Manihot utilissima) dan Ekstrak Ubi Jalar (Ipomoea
batatas) dengan Kultur Bertingkat. Skripsi. Jurusan Farmasi Fakultas
MIPA Institut Sains dan Teknologi Nasional, Jakarta.
Rahman, A. 1992. Teknologi Fermentasi. Arcan, Jakarta.
Rehm, H.J. and G. Reed. 1981. Biotechnology: Fundamentals of Biochemical
Engineering. 2. Verlag Chemie, Weinheim.
Santoso, S. 2003. Mengatasi Berbagai Masalah Statistik dengan SPSS Versi 11.5.
PT Elex Media Komputindo, Jakarta.
Siregar, J. 2006. Ubi Jalar Sumber Pangan Pokok Alternatif. http://www.mailarchive.com/[email protected] 12 Juli 2006, 2:43:50
WIB
Stanbury, P.F. and A. Whitaker. 1987. Principles of Fermentation Technology.
Pergamon Press, Toronto.
Sugoro, I. dan Pikoli, M. 2004a. Uji viabilitas Isolat khamir Bahan Probiotik
dalam Cairan Rumen Kerbau Steril. Jurnal Saintika. F-MIPA UIN Syarif
Hidayatullah Jakarta. No.1: 35-60, Jakarta.
Sugoro, I. dan Pikoli, M. 2004b. Isolasi dan seleksi Ragi Mutan dari Cairan
Kerbau sebagai Bahan Probiotik. Laporan Penelitian. PATIR-BATAN,
Jakarta.
Sugoro, I. dan Mellawati, J. 2005. Pengaruh penambahan Molase pada Medium
Ubi Jalar terhadap pertumbuhan Isolat Khamir R1 dan R110 untuk Bahan
Probiotik Ternak ruminansia. Jurnal Saintika. Fakultas Sains dan
Teknologi Jurusan MIPA. UIN Syarif Hidayatullah Jakarta. No. 2: 21-26,
Jakarta.
Sugoro, I. 2006. Seleksi dan Karakterisasi Isolat Khamir Sebagai Bahan Probiotik
Ternak Ruminansia dalam Cairan rumen Steril. Jurnal Pertanian
Gakuryoku (12): 1. Persada, Jakarta.
Susanto, H., T.P. Adhi, dan W. Suryo. 1992. Buku dan Monograf Rekayasa
Bioproses. PAU Bioteknologi ITB, Bandung.
Taurina, R. 2005. Optimasi Medium dan Faktor lingkungan Isolat Khamir R1 dan
R2 sebagai Bahan Probiotik Ternak Rumunansia. Skripsi. Jurusan Farmasi
Fakultas MIPA Institut Sains dan Teknologi Nasional, Jakarta.
Undari, W. 2007. Produksi Biomassa Sel Khamir R1 dan R2 Menggunakan
Substrat Ekstrak Ubi Jalar dan Ubi Kayu dalam Fermentor Tipe Air-Lift
Skala 18 Liter. Skripsi. Jurusan Biologi Fakultas MIPA Universitas Negeri
Sebelas Maret, Surakarta.
Walker, G.M. 1998. Yeast Physiology and Biotechnology. John Wiley & Sons
Ltd., Chichester.
45
Ward, O.P. 1989. Fermentation Biotechnology: Principles, Process, and
Products. Oxford University Press, Oxford.
Williamson, G. dan W.J. Payne. 1993. Pengantar Peternakan Di Daerah Tropis.
Edisi ke tiga. Gajah Mada University Press, Yogyakarta.
Zimmermann, F.K. and K.D. Entian. 1997. Yeast Sugar Metabolism:
Biochemistry, Genetics, Biotechnology and Aplication. Technomic Pub.
Co., Pennsylvania.
46
Lampiran 1. Kerangka Berpikir
Kebutuhan daging
Populasi
dan susu yang
manusia
berasal dari
meningkat
ruminansia
meningkat
Optimasi kadar molase dalam
medium ekstrak ubi jalar untuk
Upaya peningkatan
Kebutuhan
produksi dan
daging dan
kualitas daging dan
susu ternak
susu ternak
tercukupi
Probiotik ternak
Efisiensi
ruminansia
pencernaan
pertumbuhan isolat khamir R1 dan R2
pada fermentor air-lift 18 liter.
ruminansia
Isolasi khamir R1
meningkat
dan R2
47
Lampiran 2. Diagram Alur Percobaan
Kultur stok khamir
R1 & R2
Inokulasi ke PDA (agar miring); inkubasi 1 hari
Inokulasi 3 ose ke PDB 30 ml; inkubasi 1 hari pada suhu kamar, 120 rpm
Inokulasi 10% v/v (106 sel/ml) ke 30 ml ekstrak ubi jalar;
inkubasi 1 hari pada suhu kamar, 120 rpm
Inokulasi 10% v/v (106 sel/ml) ke 300 ml ekstrak ubi jalar;
inkubasi 1 hari pada suhu kamar, 120 rpm
Inokulasi 10% v/v (106 sel/ml) ke 1000 ml ekstrak ubi jalar;
inkubasi 2 hari pada suhu kamar, 120 rpm
Inokulasi 10% v/v (106 sel/ml) ke 18000 ml ekstrak ubi jalar;
inkubasi pada suhu kamar, aerasi.
Optimasi bahan medium:
-Penambahan molase 0%
-Penambahan molase 0,5 %
-Penambahan molase 1 %
Pengamatan pH, kadar glukosa, kadar Protein, dan biomassa pada
hari ke 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, dan 8.
Analisis statistik dengan uji ANOVA untuk menentukan kadar
molase terbaik berdasarkan produksi biomassa tertinggi dan uji
korelasi untuk analisis kadar glukosa dan nitrogen.
48
Lampiran 3. Foto Penelitian
A. Foto isolat khamir R1 dalam ekstrak ubi jalar (Perbesaran 1000x)
B. Foto isolat khamir R2 dalam ekstrak ubi jalar (Perbesaran 1000x)
49
C. Produksi biomassa khamir pada medium ekstrak ubi jalar dalam fermentor
air-lift 18 liter dengan penambahan kadar molase 0,5 %
A
C
B
D
E
Keterangan gambar: A = selang aerasi yang dihubungkan ke aerator
B = leher angsa yang berisi asam cuka
C = tempat pengambilan sampel yang ditutup dengan
kapas
D = suspensi sel
E = selang aerasi yang mengalirkan udara ke dalam
fermentor
50
Lampiran 4. Hasil Analisis Variansi untuk Produksi Biomassa Maksimum
A. Isolat Khamir R1
Descriptives
BIOMASSA
N
Mean
Std.
Deviation
Std. Error
95% Confidence Interval
for Mean
Lower
Upper
Bound
Bound
,180283
1,069717
0%
2
,625000
,0494975
,0350000
0,5 %
2
,787500
,1096016
,0775000
-,197231
1%
2
,790000
,0636396
,0450000
,218221
Total
6
,734167
,1041833
,0425327
,624833
Minimum
Maximum
,5900
,6600
1,772231
,7100
,8650
1,361779
,7450
,8350
,843500
,5900
,8650
ANOVA
BIOMASSA
Between Groups
Sum of
Squares
,036
df
2
Mean Square
,018
,006
Within Groups
,019
3
Total
,054
5
F
2,897
Sig.
,199
Ho = Rata-rata produksi biomassa maksimum isolat khamir R1 tidak
menunjukkan perbedaan yang nyata diantara ketiga perlakuan (molase 0%,
0,5% dan 1 %).
H1 =
Rata-rata produksi biomassa maksimum isolat khamir R1 menunjukkan
perbedaan yang nyata diantara ketiga perlakuan (molase 0%, 0,5% dan
1 %).
Pada tabel tampak bahwa probabilitas 0,199 > 0,05, maka Ho diterima
atau rata-rata produksi biomassa maksimum isolat khamir R1 diantara ketiga
perlakuan (molase 0%, 0,5% dan 1 %) tidak menunjukkan perbedaan yang nyata.
51
B. Isolat Khamir R2
Descriptives
BIOMASSA
0%
2
,950000
,0000000
,0000000
95% Confidence
Interval for Mean
Lower
Upper
Bound
Bound
,950000
,950000
0,5 %
2
,950000
,0000000
,0000000
,950000
,950000
,9500
,9500
1%
2
1,290000
,0707107
,0500000
,654690
1,925310
1,2400
1,3400
Total
6
1,063333
,1784003
,0728316
,876114
1,250553
,9500
1,3400
N
Mean
Std.
Deviation
Std. Error
Minimum
Maximum
,9500
,9500
ANOVA
BIOMASSA
Between Groups
Sum of
Squares
,154
df
2
Mean Square
,077
,002
Within Groups
,005
3
Total
,159
5
F
46,240
Sig.
,006
Ho = Rata-rata produksi biomassa maksimum isolat khamir R2 tidak
menunjukkan perbedaan yang nyata diantara ketiga perlakuan (molase 0%,
0,5% dan 1 %).
H1 =
Rata-rata produksi biomassa maksimum isolat khamir R2 menunjukkan
perbedaan yang nyata diantara ketiga perlakuan (molase 0%, 0,5% dan
1 %).
Pada tabel tampak bahwa probabilitas 0,006< 0,05, maka Ho ditolak atau
rata-rata produksi biomassa maksimum isolat khamir R1 diantara ketiga perlakuan
(molase 0%, 0,5% dan 1 %) menunjukkan perbedaan yang nyata.
52
Post Hoc Tests
Multiple Comparisons
Dependent Variable: BIOMASSA
Tukey HSD
95% Confidence Interval
Mean
Difference
(I-J)
,000000
-,340000(*)
Std. Error
,0408248
,0408248
Sig.
1,000
,007
Lower Bound
-,170595
-,510595
,000000
,0408248
1,000
-,170595
,170595
-,340000(*)
,0408248
1%
0%
,340000(*)
,0408248
0,5 %
,340000(*)
,0408248
* The mean difference is significant at the .05 level.
,007
,007
,007
-,510595
,169405
,169405
-,169405
,510595
,510595
(I) MOLASE
0%
(J) MOLASE
0,5 %
1%
0,5 %
0%
1%
Upper Bound
,170595
-,169405
Uji signifikasi perbedaan rata-rata antara molase 0% dan 0,5%
menunjukkan bahwa nilai probabilitas 1 > 0,05 maka, maka Ho diterima atau
produksi biomassa maksimum isolat khamir R2 tidak menunjukkan perbedaan
yang nyata antara molase 0% dan 0,5%.
Uji signifikasi perbedaan rata-rata antara molase 0% dan 1% menunjukkan
bahwa nilai probabilitas 0,007 < 0,05 maka, maka Ho ditolak atau produksi
biomassa maksimum isolat khamir R2 menunjukkan perbedaan yang nyata antara
molase 0% dan 1%.
Uji signifikasi perbedaan rata-rata antara molase 0,5% dan 1%
menunjukkan bahwa nilai probabilitas 0,007 < 0,05 maka, maka Ho ditolak atau
produksi biomassa maksimum isolat khamir R2 menunjukkan perbedaan yang
nyata antara molase 0,5% dan 1%.
53
Lampiran 5. Data-data Hasil Pengukuran Isolat Khamir R1 dan R2
A. Biomassa
Waktu
(hari)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Rata-rata Biomassa
Isolat Khamir R1 (g/l)
Kadar Penambahan Molase
0%
0,5%
1%
0,2
0,21
0,24
0,51
0,7875
0,79
0,625
0,7825
0,675
0,5575
0,655
0,6975
0,53
0,7575
0,62
0,555
0,815
0,645
0,545
0,7775
0,65
0,52
0,715
0,6725
0,54
0,7825
0,6175
Rata-rata Biomassa
Isolat Khamir R2 (g/l)
Kadar Penambahan Molase
0%
0,5%
1%
0,19
0,21
0,21
0,35
0,805
1,1075
0,4
0,795
1,29
0,45
0,8025
1,1775
0,95
0,95
0,95
0,89
0,89
0,89
0,82
0,82
0,82
0,3625
0,7375
0,9925
0,3375
0,7875
0,93
B. Kadar Glukosa Medium
Waktu
(hari)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Rata-rata Kadar Glukosa
Medium R1 (g/l)
Kadar Penambahan Molase
0%
0,5%
1%
157,13
154,54
181,88
125,02
140,87
174,49
92,54
158,98
182,62
108,24
137,91
183,73
91,03
106,14
156,02
77,17
89,88
152,69
85,67
91,36
147,89
65,01
87,29
143,83
71,78
97,64
144,57
Rata-rata Kadar Glukosa
Medium R2 (g/l)
Kadar Penambahan Molase
0%
0,5%
1%
161,93
169,32
170,80
176,71
191,49
182,62
124,98
161,93
148,63
184,10
184,10
164,89
132,37
228,44
114,64
206,27
176,71
141,98
169,32
139,76
93,21
184,10
147,15
81,38
147,15
132,37
71,04
C. Kadar Protein Medium
Waktu
(hari)
0
2
4
6
Rata-rata Kadar Protein Medium
R1 (%)
Kadar Penambahan Molase
0%
0,5%
1%
0,1509
0,0700
0,0766
0,1072
0,0525
0,0656
0,0656
0,0634
0,0809
0,0634
0,0722
0,0722
Rata-rata Kadar Protein Medium
R2 (%)
Kadar Penambahan Molase
0%
0,5%
1%
0,0444
0,0503
0,0678
0,0503
0,0459
0,0656
0,0897
0,0613
0,0700
0,0372
0,0634
0,4047
54
Download