OPTIMASI KADAR MOLASE DALAM MEDIUM EKSTRAK UBI...

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


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


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


Menyetujui,

Pembimbing I Pembimbing II

Irawan Sugoro, M.Si Megga Ratnasari Pikoli, M.Si NIP. 330 005 176 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 Penguji II

Dra Nani Radiastuti, M.Si Reno Fitri, M.Si NIP. 150 318 610

Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Ketua Program Studi Biologi

DR. Syopiansyah Jaya Putra, M.Sis DR. Lily Surayya Eka Putri, M.Env.Stud NIP. 150 317 956 NIP. 150 375 182

PERNYATAAN

DENGAN INI SAYA MENYATAKAN BAHWA SKRIPSI INI BENAR-

BENAR HASIL KARYA SENDIRI YANG BELUM PERNAH DIAJUKAN

SEBAGAI SKRIPSI ATAU KARYA ILMIAH PADA PERGURUAN TINGGI

ATAU LEMBAGA MANAPUN.



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.


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.

i

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

ii

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

iii

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

iv

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

v

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

1

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

2

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

3

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.

4

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 air-

lift skala 18 liter.

3. Mengetahui hubungan antara produksi biomassa isolat khamir R1 dan R2

dengan kadar protein dalam medium ekstrak ubi jalar pada fermentor air-

lift 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.

5

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

6

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.

7

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.

8

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).

9

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.

10

d. Khitin, yaitu suatu polimer linear dari N-asetilglukosamin dengan ikatan beta-

1,4. 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 komponen-

komponen 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 4-

4,5. Batas aktivitas air terendah untuk pertumbuhan khamir berkisar antara 0,88-

11

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 2C2H5OH + 2CO2 Glukosa 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).

12

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,

13

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).

14

Tabel 2.1. Kandungan Nutrien Molase (Kusumawardhani,2003).

Nutrien Prosentase (%) Agar 15-24

Sukrosa 30-40 Gula tereduksi (invert) 15-32

Protein Kasar 2-4,6 K2O 3-6,5 Na2O 0,5-3

Ca 0,5-4,7 Mg 0,5-1,7 Cu 0-0,4 Zn 0,1-1,5 P2O 0,01-0,3

2.5. 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).

15

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

16

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.

17

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.

18

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

19

(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

20

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 Penambahan kadar molase pada R1

Penambahan kadar molase pada R2

1 0 % 0 % 2 0,5 % 0,5 % 3 1 % 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.

21

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.

22

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.

Keterangan: Kn = laju konsumsi glukosa pada hari ke-n (g/l/hari)

Gn = kadar glukosa pada hari ke-n

t = waktu (hari)

Kn = (Gn-1) – (Gn) t

23

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:

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

% N = 100 (V1-V2) x 0,5603 W

24

mengandung 16 % nitrogen (Meyers, 2000).

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).

% P = 6,25 x % N

25

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

26

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).

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

0 1 2 3 4 5 6 7 8

Waktu (hari)

Bio

mas

sa (g

/l)

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 Air-lift Skala 18 Liter

27

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

0 1 2 3 4 5 6 7 8Waktu (hari)

Biom

assa

(g/l)

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 Air-lift 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

28

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.

29

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

Kadar Molase

Rata-rata Biomassa (g/l) tertinggi

Waktu (hari)

0 % 0,6250 ± 0,0490 2 0,5 % 0,7875 ± 0,1090 1 R1 1 % 0,7900 ± 0,0630 1 0 % 0,9500 ± 0 4

0,5 % 0,9500 ± 0 4 R2 1 % 1,2900 ± 0,0700 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

30

4,1

4,2

4,3

4,4

4,5

4,6

4,7

4,8

4,9

0 1 2 3 4 5 6 7 8Waktu (Hari)

pH

molase 0% molase 0,5%molase 1%

3,94

4,14,24,34,44,54,64,74,84,9

55,15,25,3

0 1 2 3 4 5 6 7 8Waktu (Hari)

pH

molase 0% molase 0,5%molase 1%

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

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.

31

Tabel 4.2. Kisaran Perubahan pH Medium Pertumbuhan Isolat Khamir R1 dan R2

Kisaran pH Kadar Molase Isolat khamir R1 Isolat khamir R2 0 % (kontrol) 4,20 – 4,84 4,14 - 4,90

0,5 % 4,27 – 4,47 4,09 - 4,23 1 % 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).

32

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).

33

A. Molase 0% (kontrol)

0

0,2

0,4

0,6

0,8

0 1 2 3 4 5 6 7 8Waktu (Hari)

Bio

mas

sa (g

/l)

0

50

100

150

200

Glu

kosa

(g/l)

biomassa (g/l) kadar glukosa (g/l)

B. Molase 0,5%

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

0 1 2 3 4 5 6 7 8Waktu (Hari)

Bio

mas

sa (g

/l)

0

50

100

150

200

Glu

kosa

(g/l)


C. Molase 1%

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

0 1 2 3 4 5 6 7 8Waktu (Hari)

Bio

mas

sa (g

/l)

0

50

100

150

200

Glu

kosa

(g/l)


Gambar 4.4. Biomassa Isolat Khamir R1 dan Kadar Glukosa Medium

34


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.

35


0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

0 1 2 3 4 5 6 7 8Waktu (Hari)

Bio

mas

sa (g

/l)

0

50

100

150

200

250

Glu

kosa

(g/l)


B. Molase 0,5%

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

0 1 2 3 4 5 6 7 8Waktu (Hari)

Bio

mas

sa (g

/l)

0

50

100

150

200

250

Glu

kosa

(g/l)


C. Molase 1%

00,20,40,60,8

11,21,4

0 1 2 3 4 5 6 7 8Waktu (Hari)

Bio

mas

sa (g

/l)

0

50

100

150

200

Glu

kosa

(g/l)


Gambar 4.5. Biomassa Isolat Khamir R2 dan Kadar Glukosa Medium

36

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 Kadar Molase Rata-rata laju konsumsi glukosa (g/l/hari)

0 % (kontrol) 9,48 0,5 % 6,32 R1 1 % 4,14

0 % (kontrol) 1,64 0,5 % 4,11 R2 1 % 11,08

37

4.3. Hubungan antara Produksi Biomassa Khamir dengan Kadar Protein

Medium


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).

38

A. Molase 0% (kontrol).

0

0,2

0,4

0,6

0,8

0 2 4 6Waktu (Hari)

Bio

mas

sa (g

/l)

0

0,05

0,1

0,15

0,2

Prot

ein

(%)

biomassa (g/l) kadar protein (%)

B. Molase 0,5%

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

0 2 4 6Waktu (Hari)

Bio

mas

sa (g

/l)

0

0,02

0,04

0,06

0,08

Prot

ein

(%)


C. Molase 1%

0

0,2

0,4

0,6

0,8

0 2 4 6Waktu (Hari)

Bio

mas

sa (g

/l)

0

0,02

0,04

0,06

0,08

0,1

Prot

ein

(%)

biomassa (g/l/) kadar protein (%)

Gambar 4.6. Biomassa Isolat Khamir R1 dan Kadar Protein Medium

39

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.


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.

40


0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

0 2 4 6Waktu (Hari)

Bio

mas

sa (g

/l)

0

0,02

0,04

0,06

0,08

0,1

Prot

ein

(%)


B. Molase 0,5%

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

0 2 4 6Waktu (Hari)

Bio

mas

sa (g

/l)

00,010,020,030,040,050,060,07

Prot

ein

(%)


C. Molase 1%

00,20,40,60,8

11,21,4

0 2 4 6Waktu (Hari)

Bio

mas

sa (g

/l)

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

Prot

ein

(%)

biomassa (g/l/) kadar protein (%)

Gambar 4.7. Biomassa Isolat Khamir R2 dan Kadar Protein Medium

41

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.

42

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.

43

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.

44

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.

45

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.mail-archive.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.

46

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.

47

Lampiran 1. Kerangka Berpikir

Populasi

manusia

meningkat

Kebutuhan daging

dan susu yang

berasal dari

ruminansia

meningkat

Upaya peningkatan

produksi dan

kualitas daging dan

susu ternak

Kebutuhan

daging dan

susu ternak

tercukupi

Efisiensi

pencernaan

ruminansia

meningkat Isolasi khamir R1

dan R2

Probiotik ternak

ruminansia

Optimasi kadar molase dalam

medium ekstrak ubi jalar untuk

pertumbuhan isolat khamir R1 dan R2

pada fermentor air-lift 18 liter.

48

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 18000 ml ekstrak ubi jalar; inkubasi pada suhu kamar, aerasi.

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.

Optimasi bahan medium: -Penambahan molase 0% -Penambahan molase 0,5 % -Penambahan molase 1 %

49

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)

50

C. Produksi biomassa khamir pada medium ekstrak ubi jalar dalam fermentor

air-lift 18 liter dengan penambahan kadar molase 0,5 %

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

B

A

E

D

C

51

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 Minimum Maximum

Lower Bound

Upper Bound

0 % 2 ,625000 ,0494975 ,0350000 ,180283 1,069717 ,5900 ,66000,5 % 2 ,787500 ,1096016 ,0775000 -,197231 1,772231 ,7100 ,86501 % 2 ,790000 ,0636396 ,0450000 ,218221 1,361779 ,7450 ,8350Total 6 ,734167 ,1041833 ,0425327 ,624833 ,843500 ,5900 ,8650

ANOVA BIOMASSA

Sum of

Squares df Mean Square F Sig. Between Groups ,036 2 ,018 2,897 ,199 Within Groups ,019 3 ,006 Total ,054 5

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.

52

B. Isolat Khamir R2

Descriptives BIOMASSA

N Mean Std.

Deviation Std. Error 95% Confidence Interval for Mean Minimum Maximum

Lower Bound

Upper Bound

0 % 2 ,950000 ,0000000 ,0000000 ,950000 ,950000 ,9500 ,95000,5 % 2 ,950000 ,0000000 ,0000000 ,950000 ,950000 ,9500 ,95001 % 2 1,290000 ,0707107 ,0500000 ,654690 1,925310 1,2400 1,3400Total 6 1,063333 ,1784003 ,0728316 ,876114 1,250553 ,9500 1,3400

ANOVA BIOMASSA

Sum of

Squares df Mean Square F Sig. Between Groups ,154 2 ,077 46,240 ,006 Within Groups ,005 3 ,002 Total ,159 5

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.

53

Post Hoc Tests

Multiple Comparisons

Dependent Variable: BIOMASSA Tukey HSD

95% Confidence Interval

(I) MOLASE (J) MOLASE

Mean Difference

(I-J) Std. Error Sig. Lower Bound Upper Bound 0,5 % ,000000 ,0408248 1,000 -,170595 ,1705950 % 1 % -,340000(*) ,0408248 ,007 -,510595 -,169405

0,5 % 0 % ,000000 ,0408248 1,000 -,170595 ,1705951 % -,340000(*) ,0408248 ,007 -,510595 -,169405

1 % 0 % ,340000(*) ,0408248 ,007 ,169405 ,5105950,5 % ,340000(*) ,0408248 ,007 ,169405 ,510595

* The mean difference is significant at the .05 level.

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%.

54

Lampiran 5. Data-data Hasil Pengukuran Isolat Khamir R1 dan R2

A. Biomassa

Waktu Rata-rata Biomassa Isolat Khamir R1 (g/l)

Rata-rata Biomassa Isolat Khamir R2 (g/l)

(hari) Kadar Penambahan Molase Kadar Penambahan Molase 0% 0,5% 1% 0% 0,5% 1%

0 0,2 0,21 0,24 0,19 0,21 0,21 1 0,51 0,7875 0,79 0,35 0,805 1,1075 2 0,625 0,7825 0,675 0,4 0,795 1,29 3 0,5575 0,655 0,6975 0,45 0,8025 1,1775 4 0,53 0,7575 0,62 0,95 0,95 0,95 5 0,555 0,815 0,645 0,89 0,89 0,89 6 0,545 0,7775 0,65 0,82 0,82 0,82 7 0,52 0,715 0,6725 0,3625 0,7375 0,9925 8 0,54 0,7825 0,6175 0,3375 0,7875 0,93

B. Kadar Glukosa Medium

Waktu Rata-rata Kadar Glukosa

Medium R1 (g/l) Rata-rata Kadar Glukosa

Medium R2 (g/l) (hari) Kadar Penambahan Molase Kadar Penambahan Molase

0% 0,5% 1% 0% 0,5% 1% 0 157,13 154,54 181,88 161,93 169,32 170,80 1 125,02 140,87 174,49 176,71 191,49 182,62 2 92,54 158,98 182,62 124,98 161,93 148,63 3 108,24 137,91 183,73 184,10 184,10 164,89 4 91,03 106,14 156,02 132,37 228,44 114,64 5 77,17 89,88 152,69 206,27 176,71 141,98 6 85,67 91,36 147,89 169,32 139,76 93,21 7 65,01 87,29 143,83 184,10 147,15 81,38 8 71,78 97,64 144,57 147,15 132,37 71,04

C. Kadar Protein Medium

Waktu Rata-rata Kadar Protein Medium

R1 (%) Rata-rata Kadar Protein Medium

R2 (%) (hari) Kadar Penambahan Molase Kadar Penambahan Molase

0% 0,5% 1% 0% 0,5% 1% 0 0,1509 0,0700 0,0766 0,0444 0,0503 0,06782 0,1072 0,0525 0,0656 0,0503 0,0459 0,06564 0,0656 0,0634 0,0809 0,0897 0,0613 0,07006 0,0634 0,0722 0,0722 0,0372 0,0634 0,4047

OPTIMASI KADAR MOLASE DALAM MEDIUM EKSTRAK UBI...

Documents

Transcript of OPTIMASI KADAR MOLASE DALAM MEDIUM EKSTRAK UBI...