Laporan Akhir Praktikum UOB 1 Bioreaktor Kelompok 8

LAPORAN PRAKTIKUM UOB 1

MODUL 1: BIOREAKTOR KULTUS SEL

Disusun Oleh:

KELOMPOK 8

Clarissa (1206238974)

Jason G. Jonathan (1206238904)

Shella (1206238721)

Vifky Leondo (1206238665)

TEKNOLOGI BIOPROSES

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS INDONESIA

DEPOK

NOVEMBER, 2014

Laporan Akhir Praktikum UOB 1 Modul Bioreaktor Kultur Sel 2

KATA PENGANTAR

Puji syukur kami panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas rahmatNya

sehingga kami dapat menyelesaikan makalah dalam mata kuliah Industri

Oleokimia. Makalah Industri Oleokimia ini berisikan informasi-informasi yang

berkaitan dengan Fatty Alkohol dengan mengupas secara lebih mendalam

mengenai turunan dari fatty ioreac, metode yang digunakan untuk menghasilkan

fatty ioreac maupun senyawa turunannya, katalis yang biasa digunakan dengan

efek penggunaan katalis tersebut, serta mengenai salah satu contoh turunan fatty

ioreac seperti surfaktan dan FAME.

Akhir kata, kami ucapkan terima kasih kepada dosen kami, Dr.

Dianursanti S.T., M.T. dan Ir. Rita Arbianti M. Si. Yang telah membimbing kami

selama pembelajaran dalam mata kuliah Industri Oleokimia dan pembuatan

makalah ini, juga kepada pihak-pihak yang telah membantu dalam proses

pembuatan makalah ini, serta pihak-pihak yang telah kami jadikan referensi untuk

dapat lebih mengembangkan makalah ini. Semoga makalah ini dapat bermanfaat

bagi para pembaca, sekian ,dan selamat membaca.

Depok, 8 November 2014

Penulis


DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ......................................................................................... 2

DAFTAR ISI ........................................................................................................ 3

BAB I: PENDAHULUAN

Latar Belakang ............................................................................................ 4

Tujuan Penulisan ........................................................................................ 5

BAB II: TINJAUAN PUSTAKA

2.1. E.Coli (Escherichia coli) .................................................................... 6

2.2. Medium LB (Luria Bertani) ............................................................... 7

2.3. Kurva Pertumbuhan Bakteri Escherichia coli.................................... 8

2.4. Kultur Sel Bakteri .............................................................................. 9

2.5. Faktor – Faktor yang Mempengaruhi Pertumbuhan Sel Bakteri ....... 11

2.6. Mengukur Massa Sel .......................................................................... 12

BAB III: METODOLOGI PERCOBAAN

3.1. Waktu dan Tempat Percobaan ........................................................... 14

3.2. Material Percobaan............................................................................. 14

3.3. Metodologi Percobaan ....................................................................... 15

BAB IV: HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Data Pengamatan ................................................................................ 17

4.2. Pengolahan Data................................................................................. 18

4.3. Analisis Percobaan ............................................................................. 23

4.4. Analisis Hasil ..................................................................................... 28

4.5. Analisis Kesalahan ............................................................................. 32

4.6. Analisis Alat dan Bahan ..................................................................... 33

BAB V: PENUTUP

5.1. Kesimpulan ........................................................................................ 39

DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................... 40


BAB 1

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Bakteri sebagai salah satu mikroorganisme memiliki beberapa

manfaat penting bagi manusia, diantaranya adalah pada bidang pangan,

pengobatan, industry dan lain-lain. Pertumbuhan sel (bakteri) merupakan

pertambahan volume dan ukuran sel dan juga sebagai pertambahan

jumlah sel. Pertumbuhan bakteri biasanya mengikuti pola pada kurva

pertumbuhan sigmoid, dimana terdapat lima fase yang dilalui, yaitu fase

lag, fase eksponensial, fase stasioner dan fase kematian. Nutrisi sebagai

sumber makanan bakteri juga memiliki kaitan erat pada pertumbuhan

bakteri, hal ini dikarenakan, bakteri memiliki kondisi yang spesifik,

dimana kebutuhan nutrisinya berbeda-beda.

Kultur sel merupakan suatu teknik yang digunakan untuk

mengembang-biakan sel di luar tubuh (in-vitro). Contohnya medium yang

dipakai, telah diatur nutrisi apa saja yang akan diberikan untuk

mikroorganisme, selain itu apakah proses yang beelangsung aerob

ataupun anaerob dan yang lainnya. Kultur sel dilakukan secara aseptik.

Kultur sel banyak digunakan untuk berbagai aplikasi, maka dari itu

penting untuk diketahui cara – cara mngkultur yang efisien. Kultur sel

diterapkan juga untuk mengembangbiakan bakteri, karena pada kultur sel,

lingkungan tempat hidupnya dapat dikontrol dan diatur sehingga kondisi

fisiologis dari kultur relatif konstan. Untuk mendapatkan kultur yang

baik, maka diperlukan beberapa faktor-faktor yang mempengaruhi

pertumbuhan.

Kultur sel dapat dilakukan menggunakan bioreaktor. Bioreaktor

merupakan sebuah sistem yang dapat menyediakan lingkungan biologis

yang menunjang suatu reaksi biokimia. Alat ini digunakan untuk

mengolah proses dengan adanya mikroorganisme di dalamnya. Baik

untuk mengolah suatu bahan mentah menjadi bahan jadi menggunakan

mikroorganisme ataupun untuk mengkultur mikroorganisme itu sendiri.


Berdasarkan hal diataslah maka praktikan melakukan percobaan

bioreaktor.

1.2. Tujuan

Adapun tujuan dilakukannya percobaan Bioreaktor adalah sebagai

berikut:

1. Memahami metode yang digunakan untuk mengkultur sel

2. Mengetahui faktor-faktor yang mempengaruhi kultur sel

3. Mengetahui pola pertumbuhan bakteri

4. Menghitung kinetika pertumbuhan dari Escherichia coli pada kondisi

aerobik

5. Mengetahui hubungan antara nutrisi dan pertumbuhan Escherichia

coli


BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. E.Coli (Escherichia coli)

Escherichia coli biasanya disebut E.coli, adalah bakteri gram

negatif, anaerobik fakultatif dan berbentuk tangkai. Bakteri ini umumnya

ditemukan pada organ pencernaan organisme berdarah panas.

Kebanyakan jenis E.coli tidak berbahaya tetapi beberapa di antaranya

dapat menyebabkan keracunan makanan pada manusia.

Pertumbuhan dan perkembangbiakan Escherichia coli adalah

dengan pembelahan biner, di mana sel akan membelah secara simetris

membenuk dua sel anakan, atau secara asimetrik memproduksi endospora

tunggal yang dapat bertahan selama berdekade dan dapat tahan pada

kondisi lingkungan yang tidak sesuai seperti kondisi terlalu banyak

garam, Ph ekstrim, radiasi, dan keberdaan bahan – bahan pelarut.

Gambar 1. Pembelahan Biner

(Sumber: id.slideshare.net)

Beberapa keuntungan dari bakteri E. Coli yaitu menghasilkan

kolisin, yang dapat melindungi saluran pencernaan dari bakteri usus yang

patogenik, dipakai sebagai indikator untuk menguji adanya pencemaran


air oleh tinja. Di dalam lingkungan dan kehidupan kita, bakteri E. Coli

banyak dimanfaatkan diberbagai bidang, baik pertanian, peternakan,

kedokteran maupun dikalangan industri. Dengan berkembangnya ilmu

pengetahuan, E. Coli telah banyak diketahui baik sifat morfologi, fisiologi

maupun pemetaan DNA nya, sehingga bakteri ini dipakai untuk

menyimpan untaian DNA yang dianggap potensial, baik dari tanaman,

hewan maupun mikroorganisma dan sekaligus untuk perbanyakannya,

sehingga hal ini membuka kesempatan untuk mempelajari sifat dan

karakter dari mikroba lain yang tentunya memberikan dampak yang

positif untuk kemajuan di bidang kedokteran, pertanian maupun industri.

Pada bidang bioteknologi, E.Coli juga dapat digunakan sebagai host

untuk rekayasa genetika.

Gambar 2. Morfologi Escherichia coli

(Sumber: www.biotek.lipi.go.id)

2.2. Medium LB (Luria Bertani)

Medium LB (Luria Bertani) adalah media terdehidrasi yang

digunakan untuk memelihara dan menumbuhkan strain rekombinan

Escherichia coli dalam prosedur biologi molekuler. Medium LB (Luria

Bertani) menyediakan semua kebutuhan nutrisi dari strain rekombinan

Escherichia coli. Pepton menyediakan nitrogen dan karbon. Vitamin

(termasuk vitamin B) dan elemen tertentu diberikan oleh ekstrak ragi.

Sodium ion untuk transportasi dan keseimbangan osmotik disediakan oleh

natrium klorida. Ph pada medium adalah sekitar 7.0 ± 0.2. Komposisi dari

LB adalah Tryptone 10.0 g/L, Sodium Klorida 5.0 g/L, dan Yeast extract

5.0 g/L

http://www.biotek.lipi.go.id/


2.3. Kurva Pertumbuhan Bakteri Escherichia coli

Sama seperti bakteri umumnya, Escherichia coli berkembang

dengan pembelahan biner. Sehingga kehidupannya bisa diamati dan

digambarkan di dalam kurva pertumbuhan bakteri. Berikut ini adalah

kurva pertumbuhan bakteri Escherichia coli.

Pertumbuhan dapat didefinisikan sebagai pertambahan jumlah atau

volume serta ukuran sel. Pada organisme prokariot seperti bakteri,

pertumbuhan merupakan pertambahan volume dan ukuran sel dan juga

sebagai pertambahan jumlah sel. Pertumbuhan sel bakteri biasanya

mengikuti suatu pola pertumbuhan tertentu berupa kurva pertumbuhan

sigmoid. Perubahan kemiringan pada kurva tersebut menunjukkan transisi

dari satu fase perkembangan ke fase lainnya. Seperti yang ditunjukkan

pada gambar kurva, terdapat empat fase pertumbuhan yaitu fase lag, fase

log (eksponensial), fase stasioner, dan fase kematian (death phase).

Gambar 3. Kurva Pertumbuhan Bakteri.

(Sumber: id.slideshare.net)

Pertumbuhan dapat didefinisikan sebagai pertambahan jumlah atau

volume serta ukuran sel. Pada organisme prokariot seperti bakteri,

pertumbuhan merupakan pertambahan volume dan ukuran sel dan juga

sebagai pertambahan jumlah sel. Pertumbuhan sel bakteri biasanya

mengikuti suatu pola pertumbuhan tertentu berupa kurva pertumbuhan


sigmoid. Perubahan kemiringan pada kurva tersebut menunjukkan transisi

dari satu fase perkembangan ke fase lainnya. Seperti yang ditunjukkan

pada gambar kurva, terdapat empat fase pertumbuhan yaitu fase lag, fase

log (eksponensial), fase stasioner, dan fase kematian (death phase).

Fase lag merupakan fase dimana pertumbuhan bakteri masih

lambat karena bakteri masih menyesuaikan diri atau adaptasi dengan

lingkungan medianya. Fase ini, ditandai dengan peningkatan komponen

makromolekul, aktivitas metabolik, dan kerentanan terhadap zat kimia

dan faktor fisik. Fase lag merupakan fase yang penting karena pada fase

ini bakteri akan menyesuaikan diri dan mulai bertumbuh ke fase

selanjutnya.

Fase log (eksponensial) merupakan fase dimana pertumbuhan

bakteri berkembang dengan cepat mengikuti kurva logaritmik. Pada fase

ini pertumbuhan bakteri sangat dipengaruhi oleh sifat intrinsik dan

kondisi lingkungan dari media. Kondisi lingkungan yang paling

mempengaruhi pertumbuhan bakteri adalah jumlah nutrisi pada media

yang digunakan untuk menumbuhkan bakteri. Setelah melewati fase ini,

pertumbuhan bakteri akan mulai menurun.

Fase stasioner merupakan fase dimana bakteri mulai kekurangan

nutrisi karena pada fase ini jumlah bakeri yang hidup sama dengan jumlah

bakteri yang mati karena nutrisi pada media telah dikonsumsi semua. Fase

ini ditandai dengan garis lurus pada kurva pertumbuhan bakteri. Hal ini

disebabkan karena bakteri masih tetap membelah walaupun jumlah nutrisi

telah habis.

Fase kematian (Death phase) merupakan fase dimana bakteri sudah

kekurangan nutrisi dan kematian semakin besar karena nutrisi da energi

cadangan pada bakteri sudah benar-benar habis.

2.4. Kultur Sel Bakteri

Kultur sel bakteri adalah suatu proses penumbuhan bakteri pada

media secara in vitro untuk digunakan lebih lanjut. Media yang digunakan

pada umumnya berisi nutrisi (makanan) untuk pertumbuhan sel. Nutrisi


dapat berupa unsur hara, mineral, vitamin, dan hormon. Jumlah nutrisi

yang diberikan akan disesuaikan dengan jenis kultur sel yang dilakukan.

Pada percobaan ini praktikan menggunakan media Luria Bertani. Pada

kultur sel ada beberapa tahapan yaitu:

1. Tahapan Inisiasi Sel

Tahap ini merupakan tahapan awal untuk menginduksi sel-sel

meristematis dari eksplan yang akan dijadikan bahan dalam kultur sel.

Pada tahap ini, bakteri yang akan dikultur disiapkan dari sumbernya.

2. Tahapan Kultur Sel Primer

Sel-sel bakteri dari hasil tahapan inisiasi sel akan ditumbuhkan

pada media kultur sel. Tahapan ini bertujuan untuk mendapatkan

kondisi pertumbuhan sel yang optimal dan sesuai. Pada tahap ini

pertumbuhan sangat dipengaruhi oleh jenis dan komposisi dari

medium yang digunakan serta kondisi lingkungan dari media kultur

sel.

3. Tahap Sub Kultur Sel

Tahapan sub kultur sel bertujuan untuk meremajakan dan

memperbanyak sel – sel dalam kultur. Tahapan ini dilakukan pada

saat sel-sel sudah pada fase stasioner (pertumbuhan tetap) dan

dilakukan dengan cara mengambil sebagian sel kultur, lalu

dipindahkan ke dalam medium baru dengan komposisi yang sama.

Proses sub kultur dapat dilakukan beberapa kali sesuai dengan jumlah

sel yang diinginkan.

4. Tahap Kultur Lini Sel (Cell Lines)

Tahapan ini merupakan tahapan untuk menumbuhkan lini

(galur) sel secara mandiri (independent). Lini sel dapat disimpan

dalam waktu lama (tahunan) dengan teknik kriopreservasi (beku

dingin) dan dapat ditumbuhkan atau diaktifkan lagi sesuai dengan

kebutuhan.

5. Kultur Sel Strain (Strain Cell)

Sel strain dapat berupa sel hasil seleksi in vitro mutasi gen

ataupun rekayasa genetk. Sel strain ini akan menjadi materi atau


bahan untuk proses scale up untuk produksi tertentu. Untuk proses ini

dapat digunakan alat bioreactor.

6. Tahap Pemanenan Sel

Pemanenan sel dilakukan saat fase pertumbuhan optimal

(eksponensial)

2.5. Faktor – Faktor yang Mempengaruhi Pertumbuhan Sel Bakteri

1. Suhu

Pertumbuhan mikroba memerlukan kisaran suhu tertentu.

Kisaran suhu pertumbuhan dibagi menjadi suhu minimum, suhu

optimum, dan suhu maksimum. Suhu minimum adalah suhu terendah

tetapi mikroba masih dapat hidup. Suhu optimum adalah suhu paling

baik untuk pertumbuhan mikroba. Suhu maksimum adalah suhu

tertinggi untuk kehidupan mikroba. Pada E.Coli, suhu optimumnya

adalah 370C, suhu minimum 7

0C-8

0C, dan suhu maksimumnya adalah

460C. Kematian thermal (TDT) pada E.Coli adalah 20-30 menit pada

suhu 570C.

2. Ph

Setiap mikroorganisme memiliki karakteristik Ph paling ideal

untuk pertumbuhannya. Kebanyakan organisme tumbuh pada Ph

sekitar 7 dan sedikit yang dapat tumbuh pada Ph dibawah 4 atau

tingkat keasaman yang tinggi. Pada E.Coli, Ph optimum adalah 6-7.

3. Kandungan Air

Setiap mikroba memerlukan kandungan air bebas tertentu

untuk hidupnya, biasanya diukur dengan parameter aw (water activity)

atau kelembaban relatif. Mikroba umumnya dapat tumbuh pada aw

0,998-0,6. Bakteri umumnya memerlukan aw sebesar 0,90-0,999.

4. Nutrisi

Jika sel kekurangan nutrisi atau substrat yang dibutuhkan untuk

pertumbuhannya, maka laju pertumbuhan sel akan terhambat.

Beberapa senyawa seperti fenol dan etanol dapat menghambat laju

pertumbuhan bakteri. Fenol dan etanol bersifat racun bagi bakteri.


5. Dissolve Oxygene (DO)

Dissolve oxygene merupakan nilai oksigen terlarut di dalam

medium cair yang dipengaruhi oleh karakteristik dari oksigen itu

sendiri. Nilai DO akan menurun seiring dengan naiknya suhu dan

banyaknya mineral yang terlarut dalam medium cair.

2.6. Mengukur Massa Sel

Parameter pertumbuhan dapat dihitung dengan mengamati

pertumbuhan massa sel. Untuk mengukur massa sel dapat dilakukan 2

macam metode: Metode kering dan metode basah.

2.6.1. Metode basah

Pada metode basah, volume sampel kultur dari fermentor

diambil dan disentrifugasi. Setelah disentrifugasi, pellet tersebut

ditimbang dan akan di dapatkan berat basah.

2.6.2. Metode Kering

Metode kering adalah metode yang lebih akurat untuk

mengukur berat sel karena tidak dipengaruhi oleh berat medium.

Metode ini setelah melakukan sentrifugasi pada sampel, supernatan

yang terbentuk dipisahkan. Kemudian supernatan dipanaskan

dalam oven sehingga seluruh liquid yang terkandung menguap dan

tinggal berat kering yang tersisa.

Untuk menghitung berat basah dan berat kering dapat

digunakan persamaan:

Berat Basah = Berat microtube dengan massa basah bakteri – Berat

kosong microtube (1)

Berat Kering = Berat microtube dengan massa kering bakteri –

Berat kosong microtube (2)

Perhitungan untuk mendapatkan massa basah bakteri dalam

keseluruhan kultur dalam ioreactor:

(3)


Perhitungan untuk mendapatkan massa kering bakteri

dalam keseluruhan kultur dalam ioreactor:

(4)

Perhitungan yang dapat dilakukan untuk mendapatkan nilai

presentase massa kering terhadap massa keseluruhan kultur:

. (5)

Nilai OD600 dapat dikonversi menjadi jumlah sel bakteri

Escherichia coli pada sampel. Perhitungan untuk mendapatkan

jumlah sel bakteri dalam sampel dapat memanfaatkan pesamaan

garis berikut ini:

Y = 8X x 108

(6)

,dimana Y adalah jumlah sel bakteri dan X adalah nilai

OD600 dari sampel yang digunakan. Pada persamaan garis ini,

dinyatakan bahwa terdapat 8 x 108 sel/ml, jika nilai OD600 pada

spektrofotometer bernilai 1 (Biochrom Ltd,).


BAB 3

METODOLOGI PERCOBAAN

3.1. Waktu Dan Tempat Percobaan

Praktikum ini dilaksanakan pada hari dan tanggal Jumat, 7

November 2014 pukul 08.00 WIB di Laboratorium Bioproses

Departemen Teknik Kimia Universitas Indonesia.

3.2. Material Percobaan

Alat yang digunakan dalam percobaan ini adalah:

1. Bioreaktor

2. Autoklaf

3. Beaker glass 250 ml

4. Static incubator

5. Cawan petri untuk kultur bakteri (plate)

6. Tusuk gigi steril

7. Stirred fermentor

8. Spektrofotometer

9. Kuvet

10. Sentrifuge

11. Tabung sentrifugasi Falcon

12. Pipet mikro

13. Microtube

14. Spektrofotometer

Sedangkan bahan yang digunakan dalam percobaan ini adalah:

1. Escherichia coli

2. Medium LB agar

3. Medium LB cair

4. Aquadest

5. Glukosa

6. Kapsul enzim PGO

7. Larutan o-dianisidin dihidroklorida


3.3. Metodologi Percobaan

Diagram Alir Percobaan:

Gambar 4. Diagram Alir Percobaan

Prosedur percobaan yang dilakukan adalah sebagai berikut.

1. Persiapan Medium kultivasi

500 mL dan 1.5 mL medium Luria Bertani (LB) cair yang sudah jadi

dengan komposisi per liternya adalah 10g pepton. 5g ekstrak yeast dan 5g

NaCl. Kemudian mensterilisasi medium tersebut menggunakan autoklaf

dengan suhu 1210C dan tekanan 2 atm selama 15 menit.

2. Persiapan pre culture

Melakukan peremajaan bakteri yang telah diinokulasi di medium agar,

dengan cara mengambil bakteri dengan tusuk gigi steril dan menyebarkan di

medium LB cair 1.5 mL dan menginkubasi pada suhu 370C selama 18 jam.

3. Kultur Bakteri dalam Fermentor Berpengaduk

Menambahkan medium cair dengan tetrasikin sebelum memasukan pre

culture kedalam 250 mL medium cair, sampai konsentrasi tetrasiklin menjadi

5µg/mL. Kultivasi dimulai dengan memasukkan 1.5 mL pre culture ke dalam

Persiapan Medium

Kultivasi

Persiapan pre culture

Kultur Bakteri dalam

Fermentor Berpengaduk

Pemanenan Sel


medium LB cair yang telah disterilisasi dan mengandung tetrasiklin. Kultur sel

dilakukan pada suhu 370C. Laju aerasi divariasikan antara 0.5-2 v/v/m dan

kecepatan agitasi 200 rpm sampai nilai OD600 mencapai 0.4 kemudian

ditambahkan lagi tetrasiklin sehingga konsentrasi tetrasiklin menjadi 5 µg/mL.

Kultur sel dilanjutkan kembali pada suhu 370C dengan kecepatan shaker 200

rpm selama 1.5 jam. Setelah itu kultur sel diberhentikan.

4. Pemanenan sel

Memanen sel dengan melakukan sentrifugasi 5000 x g selama 20

menit. Hasil panen sel disimpan di dalam pendingin -200C. Selanjutnya

mentukan berat basah dan berat kering sel yang dihasilkan.


BAB 4

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Data Pengamatan

Data pengamatan yang didapatkan pada percobaan modul

Bioreaktor ini dilakukan dengan menggunakan spektrofotometer pada

panjang gelombang 600 nm. Berikut ini adalah data pengamatan nilai

Optical Density pada panjang gelombang 600 nm atau OD600 terhadap

waktu pertumbuhan bakteri Escherichia coli:

Tabel 1. Data Pengamatan Hubungan Waktu dengan OD600

No. Waktu dalam

Menit

Optical Density atau

OD

pH

1. 60 0.163 6.94

2. 120 0.228 6.94

3. 180 0.767 6.88

4. 210 1.133 6.68

5. 220 1.399 6.59

6. 230 1.587 6.46

7. 240 1.498 6.32

Selanjutnya dilakukan penimbangan massa kosong microtube,

massa microtube dengan massa basah bakteri, dan massa microtube

dengan massa kering bakteri. Berikut adalah data pengamatan yang

didapatkan:


Tabel 2. Data Pengamatan Berat Kosong Microtube, Berat Microtube dengan

Massa Basah Bakteri dan Berat Microtube dengan Massa Kering Bakteri

Nomor

Microtube

Berat Kosong

Microtube

Berat Microtube

dengan Massa

Basah

Berat Microtube

dengan Massa

Kering

1. 0.9981 1.0117 0.9988

2. 1.0002 1.0174 1.0062

3. 1.0054 1.0364 1.0062

4. 0.9997 1.0253 1.0003

5. 0.997 1.0483 0.9992

6. 0.9984 1.0324 0.9988

7. 1.0121 1.0372 1.0137

8. 0.995 1.0108 0.9957

9. 0.9967 1.0301 0.998

10. 1.002 1.0381 1.0044

11. 1.0176 1.0254 1.0197

12. 1 1.0161 1.0028

4.2. Pengolahan Data

4.2.1. Grafik Pertumbuhan Escherichia coli

Data yang telah didapat pada percobaan yang mengandung

hubungan antara waktu dengan besarnya Optical Density pada panjang

gelombang 600 nm atau OD600, diplot di dalam suatu grafik yang akan

menggambarkan hubungan antara 2 buah variable tersebut. Kurva yang

didapat merupakan kurva pertumbuhan bakteri Escherichia coli, dimana

sumbu y pada kurva merupakan nilai OD600, sedangkan sumbu x pada

kurva merupakan waktu dalam satuan menit. Berikut adalah grafik yang

didapat berdasarkan data pengamatan:


Gambar 5. Kurva Pertumbuhan Escherichia coli

4.2.2. Perhitungan Massa Basah dan Massa Kering dalam Gram

Data pengamatan yang didapatkan praktikan merupakan data berat

kosong microtube (dinotasikan dengan A), berat microtube dengan massa

basah bakteri (dinotasikan dengan B), dan berat microtube dengan massa

kering bakteri (dinotasikan dengan C). Dari ketiga buah variabel data yang

didapatkan, praktikan dapat menghitung berat basah dan berat kering

bakteri hasil kultur yang dilakukan pada percobaan modul ini dengan

menggunakan persamaan berikut:

Berat Basah = B - A (1)

Berat Kering = C - A (2)

, dimana berat basah dan berat kering dalam satuan gram. Berikut ini

adalah hasil perhitungan yang menggunakan persamaan 1 dan 2:

Nomor

Microtube

Berat

Kosong

Microtube

Berat

Microtube

dengan

Massa Basah

Berat

Microtube

dengan Massa

Kering

Berat atau

Massa

Basah

Bakteri

Berat atau

Massa

Kering

Bakteri

1 0.9981 1.0117 0.9988 0.0136 0.0007

2 1.0002 1.0174 1.0062 0.0172 0.006

3 1.0054 1.0364 1.0062 0.031 0.0008

4 0.9997 1.0253 1.0003 0.0256 0.0006

5 0.997 1.0483 0.9992 0.0513 0.0022

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

0 50 100 150 200 250 300

OD

60

0

Waktu dalam Menit

Kurva Pertumbuhan Escherichia coli


6 0.9984 1.0324 0.9988 0.034 0.0004

7 1.0121 1.0372 1.0137 0.0251 0.0016

8 0.995 1.0108 0.9957 0.0158 0.0007

9 0.9967 1.0301 0.998 0.0334 0.0013

10 1.002 1.0381 1.0044 0.0361 0.0024

11 1.0176 1.0254 1.0197 0.0078 0.0021

12 1 1.0161 1.0028 0.0161 0.0028

Rata-Rata 1.00185 0.02558 0.0018

Dari pengolahan data yang dilakukan untuk mendapatkan massa

basah dan massa kering bakteri dari 12 microtube yang digunakan,

didapatkan bahwa rata-rata massa basah dari bakteri hasil kultur yang

dilakukan adalah 0.02558 gram, sedangkan rata-rata massa kering dari

bakteri adalah 0,0018 gram.

4.2.3. Perhitungan Massa Basah dan Massa Kering dalam Sampel

Untuk mendapatkan massa basah secara keseluruhan dalam sampel

hasil kultur yang dilakukan, dapat ditentukan dengan menggunakan

perbandingan massa basah pada microtube dengan massa basah dalam

keseluruhan sampel kultur, dimana volume kultur dalam microtube

diasumsikan sebesar 1.5 mililiter dan volume kultur keseluruhan dalam

bioreaktor adalah sebesar 250 mililiter. Metode perhitungan dengan

menggunakan perbandingan ini dapat dilakukan, jika diasumsikan bakteri

tersebar secara merata di dalam media cair Luria Bertani. Asumsi ini

didukung oleh adanya proses agitasi atau pengadukan, sehingga jumlah

massa basah dalam 1.5 mililiter kultur pada microtube dapat mewakili

jumlah massa basah dalam 250 mililiter kultur dalam bioreaktor. Berikut

adalah perhitungan untuk mendapatkan massa basah bakteri dalam

keseluruhan kultur dalam bioreaktor:


Perhitungan serupa juga dapat dilakukan untuk mendapatkan

massa kering bakteri hasil kultur secara keseluruhan dalam 250 mililiter

media cair Luria Bertani. Berikut ini adalah perhitungan untuk

mendapatkan massa kering bakteri dalam keseluruhan kultur dalam

bioreaktor:

4.2.4. Perhitungan Presentase Massa Kering dalam Sampel

Berikut ini adalah perhitungan yang dapat dilakukan untuk

mendapatkan nilai presentase massa kering terhadap massa keseluruhan

kultur:

.

(3)

Pada perhitungan sebelumnya didapatkan bahwa massa basah

bakteri dalam keseluruhan kultur adalah 4.263 gram, sedangkan massa

kering bakteri adalah sebesar gram, sehingga perhitungan yang dilakukan

dengan menggunakan persamaan 3 adalah sebagai berikut ini:

Nilai presentase massa kering bakteri hasil kultur adalah sebesar

7.0373 %.

4.2.5. Perhitungan Jumlah Bakteri berdasarkan Nilai OD600

Nilai OD600 yang didapatkan dengan menggunakan instrumen

spektrofotometer dapat dikonversi menjadi jumlah sel bakteri Escherichia

coli dalam sampel. Perhitungan untuk mendapatkan jumlah sel bakteri

dalam sampel dapat memanfaatkan pesamaan garis berikut ini:

Y = 8X x 108

(4)


,dimana Y menyatakan jumlah sel bakteri dan X merupakan nilai OD600

sampel yang digunakan. Persamaan garis ini juga menyatakan bahwa

terdapat 8 x 108 sel/ml, jika nilai OD600 yang terbaca bernilai 1 (Biochrom

Ltd,). Berikut ini adalah data hasil pengolahan dengan menggunakan

persamaan 4:

Tabel 3. Penentuan Jumlah Sel Bakteri dengan Menggunakan Nilai OD600

No.

Waktu

dalam

Menit

Optical

Density

atau OD

Jumlah Sel

1 60 0.163 1.304 x 108

2 120 0.228 1.824 x 108

3 180 0.767 6.136 x 108

4 210 1.133 9.064 x 108

5 220 1.399 1.119 x 109

6 230 1.587 1.27 x 109

7 240 1.498 1.198 x 109

Berikut ini adalah grafik yang menyatakan hubungan OD600

dengan jumlah sel, dimana sumbu y merupakan jumlah sel dan sumbu x

merupakan nilai OD600:

Gambar 6. Grafik Hubungan Jumlah Sel Bakteri Escherichia coli terhadap Nilai OD600

0

200000000

400000000

600000000

800000000

1E+09

1.2E+09

1.4E+09

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8

Jum

lah

Sel

(se

l/m

l)

OD600

Grafik Hubungan Jumlah Sel Bakteri dengan Nilai OD600


4.3. Analisis Percobaan

Percobaan bioreactor kultur sel secara umum bertujuan untuk

mengetahui pola pertumbuhan dari bakteri serta memahami faktor-faktor

yang mempengaruhi kultur sel. Berdasarkan prosedur yang disediakan

pada modul praktikum, langkah pertama yang praktikan lakukan adalah

mempersiapkan medium kultivasi, dengan medium kultivasi yang

digunakan adalah Luria Bertani (LB). Namun, prosedur pertama ini tidak

dilakukan oleh praktikan, tetapi medium telah terlebih dahulu disiapkan

oleh asisten laboratorium sebelum praktikum dimulai. Hal ini dilakukan

agar bakteri Escherichia coli dapat beradaptasi terlebih dahulu dengan

medium bakteri yang digunakan.

Medium LB yang digunakan berada di dalam fasa cair, dimana

media kultur dalam fasa cair memberikan beberapa keuntungan dan

kelebihan. Keuntungan dari media kultur dalam fasa cair adalah sel/

bakteri yang dikultur akan lebih mudah menyerap nutrisi yang terdapat

dalam media dengan nutrisi pada media akan terdistribusi secara merata,

serta memiliki aerasi sel yang lebih baik dibandingkan dengan media-

media kultur pada fasa lain. Sedangkan kelemahan dari media kultur

dengan fasa cair adalah memiliki tingkat kontaminasi yang lebih tinggi

dibandingkan dengan media kultur pada fasa lain. Oleh karena itu, media

kutur LB pada tahap preparasi disterilisasi terlebih dahulu dengan

menggunakan autoklaf pada suhu 121oC dan tekanan 2 atm selama 15

menit untuk mensterilisasi media dan menghindari adanya kontaminan

pada media yang dapat menggangu laju pertumbuhan bakteri. Medium

kultivasi yang telah disiapkan sebelumnya ketika praktikan akan memulai

praktikum bewarna kuning keruh, yang mengindikasikan adanya

kontaminan pada medium tersebut, walaupun pada kadar yang relatif

rendah.

Prosedur berikutnya adalah melakukan kalibrasi alat biofermentor.

Kalibrasi yang dilakukan praktikan adalah mengatur beberapa faktor yang

dapat mempengaruhi pertumbuhan bakteri Escherichia coli yang

diantaranya adalah suhu 37o C, pH 7, laju agitasi 200 rpm, dan kecepatan


aerasi sebesar 0,5 liter/menit. Pengaturan kalibrasi dilakukan dengan cara

menekan tombol-tombol yang sudah tersedia pada biofermentor. Nilai-

nilai suhu, pH, laju agitasi, dan laju aerasi di atas merupakan kondisi

optimum untuk pertumbuhan bakteri. Penentuan kecepatan aerasi dan laju

agitasi yang tepat akan berpengaruh terhadap pertumbuhan optimum dari

bakteri. Kecepatan aerasi sendiri memberikan pengaruh nyata terhadap

jumlah pertumbuhan bakteri nantinya, tetapi tidak berpengaruh nyata

terhadap perubahan nilai pH medium. Hal itu disebabkan karena kecepatan

aerasi yang sesuai sangat diperlukan untuk memaksimalkan proses

pertumbuhan bakteri, karena konsentrasi oksigen terlarut mempengaruhi

pertumbuhan sel mikroba. Jika konsentrasi oksigen terlarut terlalu tinggi

atau terlalu rendah, maka akan oksigen yang terlarut akan mungkin dapat

meracuni bakteri, sehingga pertumbuhan bakteri menjadi tidak normal

(Andry Prasetyo Putro, 2002).

Proses aerasi tidak terlepas dari proses pengadukan (agitasi).

Hembusan udara dari suatu kompresor ke dalam suatu larutan medium

selain memberikan aerasi juga pengadukan. Pengadukan ini kadang-

kadang ditambah dengan pengadukan mekanik untuk meningkatkan

kecepatan pemindahan oksigen dari fase gas ke sel bakteri, sehingga

diketahui bahwa proses aerasi dan agitasi tersebut selain untuk memenuhi

kebutuhan oksigen juga untuk menjaga mikroorganisme tetap tersuspensi

dan larutan medium tetap homogen. Tingkat agitasi mempunyai pengaruh

yang nyata terhadap efisiensi transfer oksigen di dalam fermentasi dengan

pengadukan mekanik. Agitasi sangat membantu proses transfer oksigen di

dalam fermentor dengan cara sebagai berikut.

Agitasi menyebabkan ukuran gelembung udara menjadi lebih kecil

sehingga luas permukaan untuk terjadinya transfer oksigen menjadi

lebih besar.

Agitasi menyebabkan waktu tinggal gelembung udara di medium

menjadi lebih lama.

Agitasi mencegah bergabungnya kembali gelembung-gelembung udara

yang sudah ada.


Agitasi memperkecil tebal lapisan film pada permukaan antar fase gas

dan cairan karena sifat alir fluida yang menjadi tubulen.

pH dikalibrasi dan ditentukan pada pH 7 dikarenakan bakteri Escherichia

coli dapat tumbuh pada kisaran pH 2,71 hingga pH 8,45, dengan

pertumbuhan maksimum diperoleh pada kisaran pH 6,0 hingga pH 7 (K.

A. Presser, 1997).

Setelah biofermentor selesai dikalibrasikan, medium Luria Bertani

(LB) kemudian dimasukkan ke dalam bioreaktor berpengaduk

(Continuous Strirred Tank Bioreactor), dimana di antara tabung

elrenmenyer tempat media Luria Bertani (LB) dan tabung bioreaktor

tersebut, terhubung suatu perangkat yang berfungsi untuk mengalirkan

media tumbuh ke dalam tabung bioreaktor. Penggunaan CSTBR dalam

praktikum kali ini bertujuan untuk mengoptimalkan sistem bioproses yang

ada sehingga dapat memaksimalkan pertumbuhan dari bakteri (Gargouri

B. et al, 2011). Perangkat penghubung yang ada tersebut telah diatur oleh

asisten sehingga waktu yang dibutuhkan untuk memindahkan 250 mL

media Luria Bertani (LB) ke dalam tabung bioreaktor adalah 60 menit (1

jam). Praktikan kemudian menyiapkan sepuluh microtube untuk

disterilisasi dengan oven dengan suhu 105o

C selama 1 jam 30 menit,

seiring dengan menunggu pemindahan selesai. Microtube ini nantinya

akan digunakan untuk memperoleh berat basah dan berat kering dengan

menggunkan metode sentrifugasi pada prosedur terakhir. Oleh karena itu,

setelah steriliasi dilakukan, masing-masing microtube diukur massanya

dengan menggunakan neraca digital.

Setelah waktu 1 jam terlah berlalu dan media Luria Bertani telah

selesai dipindahkan, praktikan kemudian memasukkan kultur bakteri

Escherichia coli ke dalam tabung bioreaktor dalam alat biofermentor.

Kultur bakteri yang dimasukkan adalah medium kultivasi 1,5 mL yang

telah disiapkan asisten sehari sebelumnya. Injeksi bakteri Escherichia coli

dilakukan dengan menggunakan mikropipet. Setelah dimasukkan, sistem

agitasi otomatis biofermentor dinyalakan kembali, dimana hal ini

bertujuan agar bakteri dan nutrisi dalam medium dapat tersebar merata.


Laju agitasi yang digunakan harus diperhatikan serta diatur terlebih dahulu

dengan nilai 200 rpm sehingga sel-sel bakteri tidak rusak dan mati. Laju

agitasi yang terlalu tinggi dapat menghancurkan sel-sel bakteri. Selama

pengadukan ini, perlu diketahui pula bahwa pengaliran udara ke dalam

biofermentor juga tetap berjalan. Hal ini dilakukan karena bakteri

Escherichia coli merupakan bakteri anaerob fakultatif, dimana bakteri

anaerob merupakan bakteri yang dapat tumbuh meskipun berada dalam

lingkungan tanpa oksigenn, namun akan lebih memilih untuk hidup pada

lingkungan yang memiliki oksigen (Yanti Kristy, 2014). Oleh karena itu,

bakteri ini membutuhkan oksigen untuk proses respirasi. Oksigen juga

dapat digunakan dan dibutuhkan oleh bakteri anaerob untuk pertumbuhan,

kelangsungan hidup, dan bereproduksi (Anonim, 2014). Pengadukan atau

agitasi kemudian dilakukan selama 1 jam.

Praktikan kemudian mengambil sampel untuk melakukan

pengukuran terhadap optical density (OD) setiap selesai pengadukan oleh

biofermentor selama 1 jam dengan menggunakan spektrofotometer pada

panjang gelombang 600 nm. Spektrofotometer terlebih dahulu dikalibrasi

dengan menggunakan larutan media Luria Bertani yang masih murni

sebagai larutan awal. Kalibrasi sendiri bertujuan agar alat spektrofotometer

dapat digunakan dengan baik (menghasilkan data yang valid) dan awet

Pengukuran OD600 akan dilakukan dalam rentang satu jam sekali dengan

pengambilan data minimal 6 data selama nilai OD600 yang diperoleh masih

lebih kecil dari 0,8. Pengambilan data sebanyak enam kali dimaksudkan

agar data yang diambil diperkirakan telah mencapai tahap pertumbuhan

bakteri yang stasioner (stationary phase) Apabila nilai OD600 telah

mencapai titik 0,8, praktikan akan menambahkan senyawa Xylose

sebanyak 5 mL ke dalam tabung bioreaktor besama dengan bakteri

Escherichia coli dan media luria bertani. Penambahan xylose bermaksud

untuk sebagai sumber nutrisi, karena pada saat nilai OD600 0,8

menunjukkan bahwa kuantitas bakteri sudah cukup banyak sehingga

membutuhkan nutrisi tambahan untuk tetap dapat tumbuh dengan baik.

Setelah mencapai titik nilai OD600 lebih dari 0,8, pengukuran OD600


berikutnya dilakukan dalam rentang 10 menit seperti yang terlihat pada

tabel hasil pengamatan. Perlu diketahui, bahwa pada prosedur seharusnya

dilakukan penambaha IPTG (Isopropil Thiogalaktosida) pada larutan/

sampel bakteri Eschericia coli, yang bertujuan untuk menginduksi

produksi enzim dari bakteri. Penambahan IPTG seharusnya dilakukan

untuk melihat karakterisasi pertumbuhan bakteri (jumlah koloni) pada

sampel.

Pada pengambilan data ketujuh atau pada menit ke 240,

pengambilan data dihentikan karena nilai OD600 yang ada menunjukkan

penurunan. Penurunan nilai nilai OD600 menunjukkan bahwa pertumbuhan

bakteri telah mencapai tahapan kematian bakteri (death phase). Tahapan

death phase dalam pengamatan sendiri dapat terjadi dikarenakan beberapa

hal, yakni sebagai berikut:

Kurangnya nutrisi yang terdapat di dalam bioreactor karena tingkat

populasi bakteri yang terlalu tinggi (jumlah bakteri melebihi jumlah

nutrisi yang ada)

Terdapat bakteri asing/kontaminan yang menyebabkan laju

pertumbuhan bakteri terganggu.

Adanya kompetisi dalam memperebutkan nutrisi, sehingga bakteri

yang kurang baik pertumbuhannya akan kalah dalam berkompetisi

dan akhirnya mati.

Pada tahap yang lebih lanjut, microtube yang telah sterilisasi pada

suhu 105o

C selama 60 menit disiapkan kembali untuk melakukan

sentrifugasi sampel (campuran xylose + Luria Bertani + bakteri

Escherichia coli). Sentrifugasi dilakukan dengan menggunakan alat

sentrifugator. Sentrifugasi dilakukan selama 20 menit dengan kecepatan

5000x g. Durasi dan kecepatan tersebut diperlukan karena dalam

percobaan ini yang ingin diperoleh endapannya adalah bakteri Escherichia

coli. Supernatan pada masing-masing microtube hasil sentrifugasi

dikeluarkan (dibuang) dengan menggunakan mikropipet sehingga

substansi yang tersisa pada dasar microtube hanya tertinggal bakteri

Escherichia coli. Masing-masing microtube tersebut lalu ditimbang


dengan menggunakan neraca digital. Berat basah merupakan selisih berat

microtube kosong (telah ditimbang pada langkah sebelumya) dengan

microtube yang berisi endapan bakteri Escherichia coli. Untuk berat

kering, pertama-tama seluruh microtube dimasukkan kedalam oven,

sehingga kandungan media cair luria bertani yang masih tersisa bersama

endapan dapat benar-benar hilang (menguap). Pengovenan dilakukan

selama 40 menit dengan suhu 70 oC. Setelah itu kembali menimbang

masing-masing microtube dan selisih berat dengan microtube saat kosong

adalah berat keringnya. Perlu diketahui pula bahwa pada saat

penimbangan berat kering, bakteri Escherichia coli telah mati oleh karena

oleh suhu yang dikenakan pada saat pengovenan. Di sisi lain, sisa

campuran bakteri tidak langsung dibuang begitu saja melainkan harus

dikenakan proses autoklaf terlebih dahulu untuk mematikan bakteri yang

ada. Hal ini harus dilakukan untuk mencegah terjadinya pencemaran yang

dapat disebabkan oleh baktei Escherichia coli.

4.4. Analisis Hasil

Nilai OD600 yang diperoleh dalam percobaan menunjukkan jumlah

bakteri. Hasil nilai OD600 yang telah di plot ke dalam grafik juga dapat

memberikan informasi kepada praktikan mengenai fasa-fasa pertumbuhan

bakteri, seperti yang dapat terlihat pada grafik 1. Ketika pengukuran

OD600 pertama dan kedua, spektrofotometer menunjukkan angka 0,163

dan 0,228. Hal ini menunjukkan bahwa kondisi pertumbuhan bakteri

masih pada fase lag. Pada pengukuran OD600 ketiga, spektrofotometer

menunjukkan angka 0,767. Perubahan yang cukup drastis ini

menunjukkan bahwa kondisi bakteri mulai berada pada fase eksponensial.

Pada pengukuran OD600 keempat, spektrofotometer menunjukkan angka

1,133. Hal ini menunjukkan bahwa kondisi bakteri mulai memasuki fase

stasioner (dilihat dari peningkatan nilai OD600 yang tidak drastis seperti

sebelumnya). Pada pengukuran OD600 yang kelima dan keenam,

spektrofotometer menunjukkan angka masing-masing 1,399 dan 1,587.

Peningkatan yang tidak drastis ini menunjukkan bahwa bakteri berada

pada fase stasioner. Sementara itu, pada pengukuran OD600 yang ketujuh/


terakhir, spektrofotometer menunjukkan angka 1,498, yang

mengindikasikan bahwa fasa pertumbuhan bakteri telah memasuki fase

kematian (death phase).

Dari hasil percobaan, dapat terlihat bahwa nilai pH, memiliki trend

menurun dari awal percobaan hingga menit ke-240. Penuruan pH yang

drastis terjadi pada OD600 0,767 menuju nilai 1,133. Hal ini menunjukkan

bahwa aktivitas metabolit dari bakteri yang menghasilkan produk

metabolit sekunder dapat memungkinkan terjadinya penurunan pH pada

lingkungan sekitar, dimana dalam hal ini adalah medium cair Luria

Bertani (LB). Meskipun begitu, perubahan pH tidak menunjukkan

perubahan yang drastis dikarenakan penurunan pH sebesae 0,62 terjadi

selama 240 menit (4 jam).

Pada akhir percobaan menit ke-240, praktikan kemudian

mengambil sampel 10 microtube untuk mengetahui massa kering dari

sampel medium yang diambil dan menghasilkan nilai rata-rata massa

kering sebesar 0,0018 gram. Dari nilai massa kering ini, seharusnya dapat

diketahui perkiraan jumlah sel dengan melihat pada literatur massa

bakteri Escheria coli. Massa kering diketahui dari pengurangan massa

kering dalam microtube dengan massa microtube kosong. Sementara itu,

massa basah dari bakteri Escheria coli diketahui memiliki nilai rata-rata

massa sebesar 0,02558 gram.

Pola pertumbuhan sel dapat diketahui secara tidak langsung dengan

melihat pola OD600 (Optical Density pada gelombang 600 nm).

Pengukuran Optical Density ini dapat mengukur seberapa banyak sel

yang terkandung dalam suatu larutan. Materi yang terkandung dalam

larutan tentu tidak hanya sel bakteri, namun juga berupa zat-zat yang

terdapat dalam medium. Namun dengan fakta bahwa ukuran sel bakteri

yang jauh lebih besar daripada zat-zat lain yang hanya seukuran molekul,

maka nilai OD600 ini jelas paling dipengaruhi oleh jumlah sel bakteri yang

terdapat dalam larutan yang diukur. Lagipula nilai OD600 yang juga

dipengaruhi oleh materi-materi lain dalam larutan yang sama tidak akan

mengganggu tujuan dari percobaan ini, yaitu mengetahui pola


pertumbuhan sel bakteri. Dengan asumsi larutan medium benar-benar

homogen, maka tanpa ataupun dengan adanya materi lain selain sel, pola

pertumbuhan sel akan tetaplah menunjukkan hasil yang sama, hanya nilai

mutlak OD600 yang akan berubah.

Grafik menunjukkan laju pertumbuhan bakteri berdasarkan nilai

pengukuran dengan OD600 dan korelasinya dengan waktu. Dari grafik

hasil pengukuran dengan OD600, dapat dilihat bahwa bakteri Escheria coli

berkembang sesuai dengan grafik literatur. Dari grafik yang terbentuk,

terdapat tiga tahap pertumbuhan bakteri yang terlihat, yaitu:

1. Fase Lag (adaptasi)

Pada fase ini, sesuai dengan teori pertumbuhan sel, bakteri akan

melakukan adaptasi dengan medium yang baru. Fase lag pada hasil

percobaan ini, berlangsung ketika bakteri mulai dimasukkan ke dalam

medium hingga menit ke-120. Hasil percobaan menunjukkan bakteri

telah melakukan pembelahan pada fase ini, hanya pada kecepatan yang

lebih rendah daripada fase selanjutnya.

2. Fase Log/Eksponensial

Fase log dari hasil percobaan terlihat pada menit 120 hingga 210.

Pertumbuhan sel pada fase ini terlihat paling cepat ketimbang fase lain

hasil percobaan. Pada fase ini, bakteri telah berhasil beradaptasi

dengan medium dan lingkungan yang baru, sehingga dapat melakukan

pertumbuhan selanjutnya dengan kecepatan yang lebih. Terjadinya fase

ini juga menunjukkan bahwa medium dan lingkungan yang

dipersiapkan ternyata sesuai untuk pertumbuhan bakteri Escheria coli.

3. Fase Stasioner

Dapat dilihat dari menit ke-210 hingga menit ke-230 bahwa grafik

cenderung membentuk garis stabil atau fase stasioner. Sebenarnya fase

ini belum mutlak tahap stasioner, tetapi bukan juga fase log. Fase

stasioner seharusnya ditunjukkan dengan laju pertumbuhan sel yang

benar-benar mendatar, namun sebagaimana yang terlihat pada grafik,

masih terjadi pertumbuhan sel. Namun fase ini juga bukan fase log,

karena fase log seharusnya ditunjukkan oleh pertumbuhan yang


meningkat secara eksponensial, sedangkan perlambatan pertumbuhan

telah terjadi pada tahapan ini. Fase ini lebih tepat dikatakan peralihan

antara fase log dan stasioner, kultur bakteri pada fase ini sedang

menuju pada tahapan fase stasioner.

4. Death Phase

Fase ini dapat terlihat pada grafik pertumbuhan dari menit ke-230

hingga menit ke-240 dan seterusnya. Fase ini dapat terlihat dari mulai

menunjukkannya penurunan kurva. Tahapan death phase sendiri

seperti yang telah dibahas pada analisis percobaan dapat terjadi

dikarenakan beberapa hal, yakni sebagai berikut:

Kurangnya nutrisi yang terdapat di dalam bioreactor karena tingkat

populasi bakteri yang terlalu tinggi (jumlah bakteri melebihi jumlah

nutrisi yang ada)

Terdapat bakteri asing/kontaminan yang menyebabkan laju

pertumbuhan bakteri terganggu.

Adanya kompetisi dalam memperebutkan nutrisi, sehingga bakteri

yang kurang baik pertumbuhannya akan kalah dalam berkompetisi dan

akhirnya mati.

Gambar 7. Grafik literature pertumbuhan sel

(sumber: http://classes.midlandstech.com/carterp/Courses/bio225/chap06/06-

14_BacteriaGrowth_1.jpg, diakses pada tanggal 12 November 2014 pk 9.33 PM)


Jika dibandingkan antara grafik hasil percobaan dengan grafik

literatur di atas, maka dapat dilihat bahwa grafik hasil percobaan sudah

cenderung mirip dengan grafik literatur.

4.5. Analisis Kesalahan

Dalam percobaan modul Bioreaktor yang dilakukan oleh praktikan,

terdapat kesalahan secara metodelogi yang terjadi, yaitu memegang

mikropipet, bioreaktor, selang keluaran sampel pada bioreaktor dan

peralatan lainnya dalam proses kultur tanpa menggunakan sarung tangan.

Kesalahan yang dilakukan ini dapat meningkatkan risiko kontaminasi

kultur sehingga dapat mempengaruhi pertumbuhan bakteri dan nilai

OD600 hasil pembacaan oleh instrumen spektrofotometer. Walaupun

demikian, hal tersebut tidak memberikan pengaruh yang signifikan

dimana hal ini terlihat dari gambaran grafik yang didapatkan pada bagian

Pengolahan Data yang sesuai dengan teori yang ada. Faktor yang

menyebabkan konsistensi dalam hasil penggambaran grafik yang

didapatkan, dipengaruhi oleh sistem tertutup pada bioreaktor, sehingga

selama masa kultur dalam bioreaktor, media dan sel tidak mengalami

kontaminasi. Kontaminasi pada media kultur dan sel terjadi pada waktu

yang sangat singkat dibandingkan dengan waktu kultur dalam bioreaktor,

sehingga kontaminasi yang terjadi tidak mempengaruhi hasil secara

signifikan.

Selain kesalahan dalam prosedur, terdapat juga potensi kesalahan

terhadap alat yang digunakan. Kuvet atau wadah yang digunakan untuk

pembacaan nilai OD dengan menggunakan instrumen spektrofotometer

terbuat dari kaca, jika kuvet kaca yang digunakan tidak bersih dalam arti

terdapat baretan halus maupun terdapat sidik jari praktikan, maka nilai

OD yang terbaca pada spektrofotometer akan menyimpang dari nilai yang

sebenarnya. Hal lainnya yang dapat menimbulkan terjadinya kesalahan

pembacaan adalah terlalu tingginya nilai OD dari sampel, karena semakin

tinggi nilai OD pada sampel maka pengukuran OD akan menjadi semakin

kurang sensitif dan menghasilkan pembacaan yang keliru. Permasalahan


ini dapat diatasi dengan cara menggencerkan sampel kultur sampai pada

nilai tertentu sebelum dilakukan penggukuran nilai OD menggunakan

spektrofotometer, dimana nilai OD yang sebenarnya dapat dicari dengan

mengalikan nilai OD yang didapat dengan faktor pengenceran (sesuai

dengan volume yang ditambahkan untuk mengencerkan sampel kultur).

4.6. Analisis Alat dan Bahan

4.6.1. Alat

Peralatan yang digunakan dalam praktikum kali ini dapat

dilihat pada tabel berikut.

No. Alat Gambar Keterangan

1. Autoklaf

Gambar 8. Autoklaf

(sumber: www.fairdealtraders.com,

diakses pada tanggal 12 November

2014 pk 9.38 PM)

Autoklaf digunakan

untuk mematikan sel

bakteri. Namun karena

autoklaf tidak tersedia di

dalam laboratorium,

praktikan melakukan cara

manual dengan

menggunakan wadah

panci biasa yang diisi air.

2. Erlenmeyer

Gambar 9. Autoklaf

(sumber: www.aliexpress.com, diakses

pada tanggal 12 November 2014 pk

9.40 PM)

Erlenmeyer dalam

percobaan ini digunakan

sebagai wadah sementara

untuk memindahkan

sampel dari biofermentor

ke kuvet dan microtube.


3. Timbangan digital

Gambar 10. Timbangan Digital

(sumber: voer.edu.vn, diakses pada

tanggal 12 November 2014 pk 9.41

PM)

Timbangan digital

digunakan untuk

mengukur massa

microtube, sel basah dan

sel kering yang diperoleh

dari hasil percobaan.

4. Microtube

Gambar 11. Microtube

(sumber: www.avena-medica.com,


2014 pk 9.38 PM)

Microtube digunakan

sebagai wadah sampel

untuk sentrifugasi.

5. Pipet mikro

Gambar 12. Pipet Mikro

(sumber www.labor.com.tr, diakses


9.45 PM)

Pipet mikro digunakan

untuk memindahkan

sampel dari erlenmeyer

ke kuvet dan microtube,

serta untuk mengambil

supernatant dari hasil

sentrifuge.


6. Sentrifuge

Gambar 13. Sentrifuge

(sumber: newton.no, diakses pada


PM)

Sentrifuge digunakan

untuk memisahkan sel

dan larutan supernatant.

7. Kuvet

Gambar 14. Kuvet

(sumber: udorganik.indonetwork.net,


2014 pk 9.44 PM)

Kuvet digunakan sebagai

wadah bagi sampel untuk

spektrofotometri.

8. Spektrofotometer

Gambar 15. Spektrofotometer

(sumber: http://www.prezi.com,


2014 pk 9.38 PM)

Spektrofotometer

digunakan untuk

mengukur nilai OD

sampel.


9. Biofermentor

Gambar 16. Biofermentor

(sumber:http://sites.tech.uh.edu,


2014 pk 9.45 PM)

Biofermentor digunakan

sebagai wadah untuk

mengalirkan medium LB,

mencampurkan xylose

dan mengaduk bakteri.

Alat ini diatur pada pH 7,

suhu 370C dan laju aerasi

0,5 v/v/m.

10. Oven

Gambar 17. Oven

(sumber: www.aliexpress.com, diakses


9.46 PM)

Oven digunakan untuk

mengeringkan microtube

pada awal percobaan,

serta untuk mengeringkan

sel basah yang diperoleh

dari hasil sentrifugasi.

11. Desikator

Gambar 18. Desikator

(sumber: www.coleparmer.com,


2014 pk 9.57 PM)

Desikator digunakan

untuk mengabsorpsi uap

air yang terbentuk di

dinding microtube setelah

di oven.


4.6.2. Bahan

Bahan-bahan yang digunakan dalam praktikum kali ini

dapat dilihat pada tabel berikut.

No. Alat Gambar Keterangan

1. Luria Bertani

Gambar 19. Luria Bertani

(sumber:

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/

commons/b/b8/Laboratoorne_s%C3%

B6%C3%B6de_%22LB%22_ehk_%22

lysogeny_broth%22_on_sobiv_bakterit

e_kasvatamiseks..JPG, diakses pada


PM)

Luria Bertani (LB)

merupakan media cair

yang kaya akan nutrisi

yang digunakan sebagai

medium pertumbuhan

bakteri. Secara umum

kandungan yang terdapat

dalam LB adalah sebagai

berikut.

Peptida

Vitamins

Trace elements

(misalkan: nitrogen,

sulfur, magnesium)

Mineral

2. Bakteri Eschericiaa coli

Gambar 20. Bakteri Eschericia coli

(sumber:

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/

commons/3/32/EscherichiaColi_NIAI

D.jpg, diakses pada tanggal 12

November 2014 pk 10.03 PM)

Bakteri Escheria coli

merupakan bakteri yang

dikultur dalam percobaan

ini, dan digunakan untuk

mengamati kurva

pertumbuhan bakterinya.


3. Xylose

Gambar 21. Xylose

(sumber: http://extractpowder.biz/wp-

content/uploads/2011/01/D_Xylose.jpg

, diakses pada tanggal 12 November

2014 pk 10.04 PM)

Xylose merupakan

pemanis/ gula yang

berfungsi sebagai nutrisi

tambahan bagi bakteri.


BAB 5

PENUTUP

5.1. Kesimpulan

Kultur sel merupakan teknik perbanyakan sel pada kondisi dan lingkungan

tertentu, pada umumnya bersifat aseptis atau ditumbuhkan secara steril.

Dinamika pertumbuhan sel dapat dipetakan dalam kurva pertumbuhan

bakteri, yang dibuat dengan memplotkan peningkatan jumlah sel terhadap

waktu. Kurva pertumbuhan mikroorganisme dapat digunakan untuk

menggambarkan tahap-tahap dari siklus pertumbuhannya.

Pertumbuhan sel tidak terjadi secara linier, tetapi terdapat beberapa fase

yaitu fase lag, fase log, fase stasioner dan fase kematian.

Faktor – faktor yang mempengaruhi proses kultur sel adalah : jenis media

yang digunakan, suhu, pH, kandungan air, nutrisi, dan DO (Dissolve

Oxygen)

Percobaan ini dilakukan dalam 4 tahapan yaitu :

a. Persiapan media kultur

b. Persiapan pre kultur

c. Kultur bakteri dalam fermentor berpengaduk

d. Pemanenan sel

Pada percobaan kali in pola pertumbuhan sel dapat diketahui secara tidak

langsung dengan melihat pola OD600 (Optical Density pada gelombang

600 nm) menggunakan alat spektrofotometer

Pada menit ke 60-120 bakteri E.Coli mengalami fase lag dimana bakteri

tersebut masih menyesuaikan diri atau beradaptasi terhadap media.

Pada menit ke 120 bakteri E.Coli mulai mengalami fase eksponensial.

Pada menit ke 240 bakteri mulai mengalami death phase yang ditandai

dengan berkurangnya nilai OD600.

Massa basah bakteri keseluruhan adalah sebesar 4.263 gram

Massa kering bakteri keseluruhan adalah sebesar 0.3 gram


DAFTAR PUSTAKA

Anonim, 2014. Modul Praktikum Unit Operasi Bioproses I. Depok: Departemen

Teknik Kimia Universitas Indonesia.

Freshney, R. Ian. 2006. Basic Principles of Cell Culture. New Jesery: John Wiley

& Sons, Inc.

Kusnadi, 2010. Pertumbuhan Bakteri. [pdf]

http://file.upi.edu/Direktori/FPMIPA/JUR._PEND._BIOLOGI/196805091

94031KUSNADI/BUKU_COMMON_TEXT_MIKROBIOLOGI,_Kusnad

i,dkk/BAB_IV_PERTUMB.BAKTERI.pdf, diakses pada tanggal 13

November 2014 pukul 9.34 AM.

Melliawati, 2009. Escherichia coli dalam Kehidupan Manusia.[pdf]

http://www.biotek.lipi.go.id/images/stories/biotrends/vol4no1/EcoliR.Mell

iawati1014.pdf, diakses pada tanggal 13 November 2014 pukul 8.93 AM.

Presser, K. A, T. Ross, and D. A. Ratkowsky. 1998. Modelling the Growth Limits

(Growth/No Growth Interface) of Escherichia coli as a Function of

Temperature, pH, Lactic Acid Concentration, and Water Activity. [pdf]

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC106229/, diakses pada

tanggal 13 November 2014 pukul 10.10 AM.

Sumarsih, 2007. Lingkungan Pertumbuhan Mikroba. [pdf]

http://sumarsih07.files.wordpress.com/2008/11/ii-lingkungan-

pertumbuhan-mikroba.pdf, diakses pada tanggal 13 November 2014 pukul

10.10 AM.

Laporan Akhir Praktikum UOB 1 Bioreaktor Kelompok 8

Documents

Transcript of Laporan Akhir Praktikum UOB 1 Bioreaktor Kelompok 8