P~ne/iba" dan P~"g~mbanga" Ap/lkasi Iso/Of da" Radiasi, /999

PENGARUH IRADIASI NETRON CErA T TERHADAP PRODUKSIASAM SITRA T P ADA ASPERGILLU.\' NIGER

Lukman Urnar

Pusat Penelitiatl teknik Nuklir,BatldW1g

ABSTRAK

PENGARUH IRADIASI NETRON CEPAT TERHADAP PRODUKSI ASAM SITRAT PADAASPERGILLUS NIGER. Telah dipelajari pengaruh iradiasi netron cepat terhadap produksi asam sitrat, sisa gula,kadar total asarn dan keasaman (pH) supernatan A. niger setelah dilakukan fennentasi berdasarkan modiftkasi darimetoda Marier dan Boulet. Biakan mumi A. niger tire liar diisolasi dari bahan makanan. Suspensi biakan mumitersebut diiradiasi netron cepat di USIF (Uranium Sheilded Irradiation Facylities) , Reaktor TRIGA MARK II,PPlN-BATAN, Bandung pada dosis 0 (kontrol), 5, 10, IS dan 20 Gy. Hasil pengamatan menunjukkan OOhwairadiasi netron cepat menekan pertumbuhan koloni. DID (dosis yang menyebabkan tingkat kematian mencapai 900/0)A. niger tercapai pada dosis sekitar 22,S Gy.Peningkatan kadar asarn sitrat teljadi pada dosis 5 dan 10 Gy berturut-turut sebesar 20 dan 300/0, sedangkall pada dosis IS dan 20 Gy produksi asam menlU1ln masing-masing sebesar 12dan 29 %. Dengan demikian seleksi untuk mendapatkan strain-strain baru A. niger yang, lebih produktif daIammemproduksi asatn sitrat dapat dilakukan pada perlakuan antara dosis 5 -10 Gy.

ABSTRACK

THE INFLUENCES OF FAST NEUTRON IRRADIA nON ON THE PRODUCTIONS OF CITRICAcm OF .4SPERGILLUS NIGER. The influences of fast neutron irradiations on the productions of citric asid,glucose residues, total acid productions, aI1d acidities (pH) of supernatans after fennettted according to modificationmethode of Marier and Boulet, have been studied on a wild type of A. niger. SUSpet1sions of the f1.U1gi that isolatedfrom food material, were imldiated in USIF (Uraniwn Shielded Irradiation Facylities) in reactor oflRIGA MARKll, PPlN-BATAN, Bandw1g, at a doses of 0 (control), 5, 10, 15 and 20 Gy. The results of the experiment showedthat the colonies fonnation decreies significantly by all the doses of fast neutron irradiations, and at the dose of about22,5 Gy, the colonies fonnations decrased 90 % (DIG ). ll¥: doses of 5 and 10 Gy increased the citric acidproductions 20 and 30% respectively, while at the doses of 15 8Iki 20 Gy the productions of the acid decreised 12 and29% respectively. Those result showed that selections of new strains of A. niger tl1at have a high citric acidproductions could be selected between doses of 5 -10 Gy.

PENDAHULUAN Penelitian ini bertujuan untuk mempelajaripengaruh iradiasi netron cepat terlJadap pertumbuhan,perkembangbiakan, dan aktifitas enzim sitrat sintaetasepacta A. niger tipe liar dalam memproiduksi asam sitrat.

BAHAN DAN TATA KERJA

Asam sitrat dikenal sebagai senyawa kimia yangterdapat dalmn buah-bual1an bersamaan dengan vitatnin C(asam askorbat). Pertama kali asam sitrat diisolasi daribuah-buahan seperti jeruk, nanas, pir dan lain-lain. Saarini kebutul1an akaJ1 asam sitrat tidak lagi dapat dipenulu11anya dari sari bUal1. Oleh karella itu dipergunakan teknikfermentasi jamllf sebagai alternatif untuk produksi asmnsitrat. Beberapa jesis jamur pengllasil asarn sitrat a.l. ; A.niger. A. clavatus , Penicillium leuteum. P. citritum..Mucor piroiformis. dan Ustullina vulgaris. Dipilihnya A.niger dalmn penelitian ini karelta beberapa alasan teknisantara lain: mudal1 dalmn penanganaru1ya, llasil fennentasiasam sitrat relatif tinggi dml stabil slungg.1 prosespembuatannya lebih ekonomis (I).

Tenaga nuklir berupa iradiasi sinar pengion telallbanyak dil1wuaatkan dalam bidang biologi. Berbagaibentuk perubal1an yang diakibatkan oleh iradiasi dapatdilMnfaatkan untuk berbagai m.1ksud daD tujuan. Salahsatu di antaranya ialah kelnampuannya dalam menginduksimutasi pada organisme sasaran (2). Dengan demikianpenggun.1an iradiasi yang diikuti dengan metodologiseleksi yang tepat memungkinkan didapatkannya strain-strain banI dari A. niger dengan sifat-sifat yang

diharapkat1.

Bahan dan Alat. Bahan-ballan penelitian yangdigwlakan terdiri atas :-Isolat A. niger tipe liar yang diisolasi dari roti yang

terkontaminasi jarnur.-Media Sabouraud glucose agar (SGA) yang terdiri dari

glukosa. pepton daD agar.-Media toge agar yang terdiri dari ekstrnk loge, sukrosa.

dan agar.-Media fennentasi yang terdiri dari dari sukrosa.

~NOJ, KH2PO4 dan MgSO4 7H~-Reagen Nelson -Somogyi yang terdiri dari :

I. Pereaksi Nelson A ( Na2COJ anhidrat. KNa tartat,NaHCOJ .Na2S04 anhidrat dan air suling ).

2. Pereaksi Nelson B ( CuSO45H2O, H2SO4 pekar, danair suling ).

3. Pereaksi Nelson C ( Nelson A : Nelson B = 25 : 1 ).

-Hcl 0,1 N, KOH 0,1 N, NaOH 0.1 N chloramphenicol,asam sitrat monohidrat, asam asetat anhidrat, piridin.daD fenolf1alen.

291

Penelitian don Pengembangan Aplikasi lsotop don Radiasi. J 999

Sedangkan peralatan yang digunakan terdiri atas :peralatan gelas, pinset, sonde, mikropipet, neraca analitik,penangas air, haemositometer, mikroskop, lalninar airflow,pemusing, pH meter "orion"model 420 A, pengocokvortex dan Spektrophotometer "Jenway 6105 uv/vis.

kemudian dibiakkan pada medium agar toge di cawan petridan dieram pada subu karnar selama 5 -7 bari.

Jumlah koloni yang turnbub dari masing-rnasingperlakuan dan kontrol dihitung, kemudian dibuatpersentasenya dengan asumsi jumlah koloni kontroldianggap 100%.

Metode Penelitian

Penelitian Pendahuluan. Penelitian pendahuluandilakukan dengan metode diskriptif, untuk mengetahuiwaktu fennentasi optimal dari isolat A. niger dalammenghasilkan asam sitrat dan perubahan pH selamafennentasi. Penentuan waktu fennentasi optimaldilakukan dengan modifikasi dari metode Marier danBoulet (3). Hari di mana diperoleh jumlall asmn sitratyang tertinggi, ditetapkan sebagai hari pernanenan basilpada penelitian selanjutnya.

lnokulasi Pada Medium Fennentasi. Satu mlinokulum yang berupa suspensi sporn A. niger baik yangtelah diiradiasi maupun kontrol (konsentrasi sporn :!: 7.105) diinokulasikan kedalam tabung erlen-mayer 250 ml

yang berisi 70 ml medium fennentasi. Fennentasidilakukan selama 6 hari pada suhu kamar. di ataspengocok dengan kecepatan 50 rpm.

Panen dilakukan 6 hari setelah inokulasi dengancara menyaring medium fennentasi untuk memisahkancairan basil fennentasi dengan koloni A. niger yangterbentuk pada medium tersebut. Kemudian dilakukanpengukuran pH. kadar asam sitrat, kadar giukosa. dankadar total asam.

Penentuan Kadar Asam Sitrat. Ke dalam tabungreaksi dirnasukkan 1 ml contoh basil fermentasi dan 1 mlpiridin, dikocok sampai rata. Kemudian ditambahkan 5 mlasetat anhidrat dan dikocok dengan vortex sampai merata.Tabung akan terasa panas, dinginkan di udara terbuka ::I: 1jam, kemudian dilakukan pembacaan denganspektrofotometer pada panjang gelombang 410 nIn. Untukblanko perlakuan sarna, kecuali contoh diganti denganakuades. Perllitungan kadar asam sitrat contoh dilakukandengan menggunakan kurva standar dari asam sitrat.

Penentuan Kadar Glukosa. Satu ml contohdireaksikan dengan I ml pereaksi Nelson C, dididihkanselama 20 menit. Didinginkan, kemudian ditambahkan Imllarutan arsenomolibdat dan dikocok. Campuran reaksitersebut kemudian diencerkan sampai volume 10 mi.Serapannya dihitung pacta panjang gelombang 520 om.Penetuan kadar giukosa diperhitungkan berdasarkan kurvastandar dari giukosa.

Penelitian Utama. Rancangan yang digW1akandalam penelitian ini adalah Rancangan Acak Lengkap.Perlakuan yang diberikan pada objek penelitian (isolat A.niger) berupa iradiasi netron cepat dengan dosis 0 (sebagaikontrol), 5, 10, 15 daD 20 Gy. Masing-masing perlakuandilakukan daIaln tiga kali ulangan.

Parameter yang diukur yaitu :1. JUmlall koloni A. niger yang mampu tumbuh setelah

iradiasi dibandingkan dengan kontrol, perhitunganberdasarkan metode "Agar Plate Count" ( 4 ).

2. Keasaman (pH) supemak'ffi Imsil femnentasi A. niger,dilakuk.'ffi dengall menggmIakan pH meter,

3. Jumlall asam sitrat basil fennentasi A. niger, dihitungberdasarkan modifikasi dari metode Marier daD Boulet(3 ).

4. Sisa gula yang tidak digun.:1kan dalaIn fennentasi A.niger, dihitung berdasarkan metode Nelson- Somogyi

(3 ).5. Kadar total asam dalam medium fennentasi A. niger,

dilakukan dengan titrasi mengguilakan NaOH 0,1 N.

Analisis data dilakukaIl dengan menggunakanstatistik sidik ragaln, sedangkaIl untuk mengukUf adanyaperbedaan nilai rata-rata di antara perlakuan digunakan ujiberjarak dari Duncan.

Penentuan Kadar Total Asam. Sebanyak 5 mllarutan contoh dititrasi dengan larutan NaOH 0, I Ndengan menggunakan indikator fenolftalen 0,1 %. Titrasidihentikan pada waktu terjadi perubahan warna larutanmenjadi merah muda. Keasaman dinyatakan denganbanyaknya ml NaOH yang digunakan untuk titrasi.

Tata Kerja

Isolasi A.niger. A. niger diisolasi daTi makanan(roti), yang terkontaIninasi jamur, dibiakkan pada mediumSGA pada cawan petri dan dieram pada subu kamarselama 7 hari, kemudian dibuat biakan murni. Identifikasidilakukan secara makros daD mikroskopis berdasarkanbuku pandlk1ll dari Raper daD Fennell(5). Alexopoulus danMims, (6). Biakan murni dari A. niger kemudiandipelilk'lra dalam medium loge agar lniring.

BASIL DAN PEMBAHASAN

lrndiasi netron cepat memberikan pengamh yangsangat nyata terhadap viabilitas spora kapang A. nigerdalam hal kemampuannya membentuk koloni.PadaGambar 1 terlihat ballwa lnakin tinggi dosis iradiasiviabilitas sporn makin rendall, hal ini ditandai dengansemakin rendalmya kemampuan sporn tersebut dalammembentuk koloni. Dso yaitu dosis irndiasi netron cepatyang menekan viabilitas sporn A. niger sampai 50%tercapai pada dosis sekitar 12,5 Gy. Sedangkan D1o (dosisyang menekan viabilitas sporn A. niger sampai 90%)tercapai pada dosis yang lebih besar dari 20 Gy.

lradiasi Netron CeQat.. Suspensi spora dari biakanmurniA. niger (konsentrasi:t 7.105 ml-!) diiradiasi netroncepat pacta USIF (Uranium Shielded Irradiation Facility)Reaktor TRIGA MARK II, PPTN -BAT AN, dengan dosis0 (sebagai kontrol), 5, 10, 15 dan 20 Gy.

Suspensi spora hasil iradisi dan kontroldiencerkan 104 kali smnpai konsentrasi :t 70 sel mi-l.Dari tiap pengenceran diambil masing-rnasing I mllarutan

292

Pene/itian dan Pengemhangan Ap/ikasi lsotop don Radiasi. /999

120 Tabell. Pengaruh lradiasi Netron Cepat terhadap pHmedium, persentase Produksi Asam Sitrat, KadarTotal Asam, dan Gula yang terpakai selamaFermentasi oleh A. niger (O)

100c:0"6~CIVL::J.cE:JtQ)J..~

80

60

40

20

0

0 5 10Dosis Iradiasi ( Gy)

15 20

Gambar Pengaru11 lradiasi netron cepat terhadappertmnbullan koloni ( viabilitas ) A. niger

pacta dosis 15 daD 20 Gy, baik produksi asam sitratmaupun kadar total asam yang terdeteksi dari supematanbasil ferment.1si menjadi lebih rendah dari kontrol. Pactadosis 15 Gy penurunan produksi asam sitrat dan kadartotal asarn relatif sarna yaitu sekitar 10%, sedangkan pactadosis 20 Gy produksi asam sitrat turun hampir 300/0, daDkadar total asam turun sekitar 20%. Perubahan pH mediumdaD penggunaan guia pacta medium sampai akhirfermentasi sebanding dengan produksi asarn yangterdeteksi pacta supernatan basil fermentasi. Pactaperlakuan dengan dosis lOGy, gula yang terpakai olehisolat A. niger untuk fermentasi asam sitrat mencapai87,26%, pada dosis 20 Gy penggunaan gula hanyamencapai 63%. Sementara itu kemampuan isolat A. nigeryang tidak diiradiasi dalam memanfaatkan guia yangtersedia dalam medium fennentasi adalah sekitar 75%.Kadar guia awal pacta medium fermentasi adalah 60 mgnl-1I .

Dari basil uji pend.1l1uluan diketahui ballwaproduksi asam sitrat tertinggi dari isolat A. niger yangdigunakan dalam penelitian ini terjadi pada llari ke enamsetelah fennentasi (Gambar 2), dengan demikian untukpengalnatan selanjutnya pemanenan lmsil fennentasidilakukan pada lwi ke enam.

Pengarull iradiasi netron cepat terlmdapkemmnpuanA. niger dalanl memproduksi asam sitrat, danaspek-aspek lain yang berhubungan dengml produksi asamsitrat tersebut disajikan pada Tabell.

4

3.5

3

~.5E

! 2~..~.5c

Hasil pengamatan ini menunjukkan bahwairadiasi netron cepat dapat mempengamhi kinerja enzirnsitrat sintetase yang acta pacta individu A. niger daIammemproduksi asmn sitrat. Pengarnl\ iradiasi netron cepatsam~1i dengan dosis 10 Gy, tampaknya mampumeningkatkan aktifitas enzim sitrat sintetase dalammemanfaatkan pesediaan gula yang acta pacta medium,sehingga produksi asam sitrat meningkat. Sedangkan padadosis yang lebih tinggi dari 10 Gy, yaitu dosis 15 dan 20Gy terjadi kondisi yang sebaliknya yang mengakibatkanproduksi asam sitrat menurun. Hal ini sesuai denganpendapat Sommer (6) bahwa pada dosis tertentu iradiasisinar pengion dapat meningkatkan aktivitas metabolismefungi yang dapat menimbulkan perubahan -perubahanyang menguntungkan, dan pacta dosis yang relatif tinggidapat merusak susw\an enzim dan mengacaukan fungsienzim.

0.5

0

1 2 3 4 5 6Woklu ( Hari )

Gambar 2. Produksi Asam Sitrat selanlaFennentasi A. niger

Dari Tabel I terlilmt bahwa imdiasi netron cepatberpengarull nyata terhadap produksi a&1m sitrat. Padadosis 5 dan 10 Gy hasil fenuentasi a&llU sitrat meningkatsampai sekitar 20% dan 30% dibandingkan dengan kontrol(dosis 0 Gy). PeningkataJl ini diikuti denganmeningkatnya kadar total asam yang relatif lebih tinggiterutmua pada dosis 10 Gy yaitu sekitar 38%.Tingginyakadar total asam tersebut kemungkinan disebabkan karenaterbentuknya asam-asam organik lain seperti asam pirufat,asam lnalat, asam fumarat dan lainnya ( 5). Sebaliknya,

Untuk mendapatkan strnin-strain barn dari A.niger yang produktivitas asam sitratnya tinggi daD stabildiperlukan langkall-langkah penelitian yang lebih lanjutantara lain: Seleksi individual yang temrab, terntamapada populasi llasil perlakuan iradiasi pada dosis 5 dan 10Gy. Melakukan beberapa kali percobaan fermentasi dalamskala laboratoriwn terlladc1p strain-strnin terpilih, sebelum

293

Pene/ilian don Pengembangan Ap/ikasi IsolOp don Radiasi, /999

melangkall ke sekala industri. Menguasai teknik-teknikpemelil1aran strain produktif agar produktivitasnya tetapstabil.

DAFTARPUSTAKA

1. Prescott, S. G. and C. G. Dwm's. 1949. Industrial.Microbiology. Second Ed. New York: McGrnw-Hill. Book Company, Inc. (573 -579 ).

KESIMPULAN DAN SARAN2. Casarett, A. P. 1968. Radiation Biology. Practicer

Hall Inc. New York.

3. Mamiza. 1989. Pembuatan Asam Sitrat dari Tetesdengan Menggunakan A. niger TC. 2.711/6.Bogor: Fakultas Teknologi Pertanian IPB.

4. Garret, S. D. 1981. Soil Fungi and Soil Fertility.Oxford: Perganunon Press.

50 Raper, KoB., and Dol. Fennell. 1965. The GenusAspergillus. TIle Williams and Wilkins Co.,Baltimore.

1. lradiasi netron cepat berpengarul1 nyata terl1adapviabilitc'1s sporn A. niger dalam l1al kemampuannyamembentuk koloni, Dso tercapai pada dosis sekitar 12,5Gy dan D1o tercapai pada dosis sekitar 22,5 Gy.

2. lradiasi netron cepat mempengaruhi kinerja enzimsitrat sintetase dalam memproduksi asam sitrat.

3. Pengaruh iradiasi dapat bernpa peningkatan ataupenekanan aktivitas enzim dalam memanfaatkanpersediaan gula dalam mediwll selmna prosesfermentasi sellingga mempengarulli l1asil akllir.

4. Seleksi individu untuk mendapatkan strain-strain barnA. niger yang lebih produktif dalmll memproduksiasmll sitrat mempunyai peluang keberhasilml yangcukup besar pada perlakuan antara dosis 5 -lOGynetron cepat.

6. Alexopoulus, C.J., and C. W. Mims. 1979. IntroductoryMycology. Tllird Ed. John Wiley and SODS. NewYork, Chichester, Brisbane, Toronto, Singapore.

7. Soeka, Y.T.,E. Djadjasukma, daD D. D. Sastraatmadja.1993. Pengaruh lrndiasi Netron Terhadap ProduksiAsaro Sitrat oleh A. niger pada Media Dedak.Ap/ikasi Isotop dan Radiasi da/am BidangPertanian, Peternakan dan Bi%gi. (Risa/ahPertemuan I/miah, /992)

UCAPAN TERIMA KASm

Terilnakasih penulis UcapkaIl kepada SaudariVeronica Anastasia lnahasiswa FMlPA UNPAD ataspartisipasinya dalam penelitian ini. Ucapan yang sarnapenulis sampaik.'Ul kepada Drs. Irwansyah Loekman alaskoreksinya, juga kepada Usup Ekaputra dan EndangApandi alas bantuamlya selama penelitian ini berlangsung. 8. Sommer, N. 1973. The Effect of Ionizing Radiation on

Fungi. lAEA, Vienna, 17:73

294

Penelilian dan Pengembangan Aplikasi Is%p dan Radiasi, 1999

DISKUSI

LUKMAN UMAR MARIALINA

I. Dari seleksi strain iradiasi tersebut (dosis 5 -10 Or),apakah diuji ulang dalam aktivitasnya menghasilkanas. sitrat ? Karena kemungkinan besar akan teljadi"recovery" menjadi "Wild type".

2. Apakah dasar/alasan iradiasi dilakukan dengan neutroncepat bukan dengan UV karena umumnya untukmenghasilkan mutan mikroba digunakan sinar UV ?

~. Apakah iradiasi dengan neutron cepat inidimaksudkan untuk men-stimulasi A. niger? (agar lebihproduktif). Jika benar demikian seyogyanya juduldisesuaikan sehingga jelas tujuannya, dan tidak sekedarPengruh radiasi dan seterusnya.Bagaimana cara kalibrasi dosis perlu dicantumkan, agardiketahui ketelitiannya (dosis 5, 10, 15, 20 Gy cukuprendall).

LUKMAN UMAR.L UKMAN UMAR

Terima kasih alas sarnnnya. Percobaan ini bukanuntuk menstimuJasi A. niger, akan tetapi merupakan suatuupaya untuk menginduksi mutan-mutan sehingga memberipeluang yang lebih besar untuk menseleksi mutan-mutandengan sifat yang kita lwapkan.

ROSALINA S.

Bagairnanc'l dosirnetri untuk dosis yang rendallsekali ?

1. Memang kemungkinan terjadinya mutan "Recovery"menjadi tipe liar kembali akan selalu ada. Akan tetapihal tersebut dapat dicegah/diperlambat dengan teknik-teknik pemelilwaan yang tepat. Dalam penelitian inikami belum melakukan seleksi individual, namun basilpenelitian ini memberi gambaran bahwa seleksiindividual untuk mendapatkan Sb'ain A. niger yanglebih produktif/mempunyai peluang keberhasilan yangcukup besar pada perlakuan antarn dosis 5 -10 Gynetron cepat.

2. Alasan utamanya adalah memanfaatkan fasilitas yangada.

LUKMAN UMAR

Dosimetri pada USIF didasarkan pada basilkalibrasi penyerapan sinar eetron cepat denganmenggunakan sulfur pelet. Hasil kalibrasi terakllir yangtelah dilakukan kira-kira 1 detik = 1,35 Tad.

295