perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user i
PENGARUH KONSENTRASI SUKROSA TERHADAP PERTUMBUHAN
KHAMIR ROTI Saccharomyces cerevisiae PADA MEDIA BEKATUL DALAM
PRODUKSI PROTEIN SEL TUNGGAL
Skripsi
Untuk memenuhi sebagian persyaratan
guna memperoleh gelar Sarjana Sains
Oleh:
Erna Masithoh
NIM M0408102
JURUSAN BIOLOGI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
2012
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user ii
Halaman Persetujuan Pembimbing
SKRIPSI
PENGARUH KONSENTRASI SUKROSA TERHADAP PERTUMBUHAN
KHAMIR ROTI Saccharomyces cerevisiae PADA MEDIA BEKATUL DALAM
PRODUKSI PROTEIN SEL TUNGGAL
Oleh:
Erna Masithoh
NIM. M0408102
Telah disetujui oleh Tim Pembimbing
Tanda Tangan
Pembimbing I : Tjahjadi Purwoko, M. Si.
NIP. 19701130 200003 1 002 ........................
Pembimbing II : Dr. Ari Susilowati, M.Si
NIP196904 28 199702 2 006 ........................
Surakarta, Juli 2012
Mengetahui,
Ketua Jurusan Biologi
Dr. Agung Budiharjo, M.Si.
NIP. 19680823 200003 1 001
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user iii
PENGESAHAN
SKRIPSI
PENGARUH KONSENTRASI SUKROSA TERHADAP PERTUMBUHAN KHAMIR ROTI Saccharomyces cerevisiae PADA MEDIA BEKATUL DALAM
PRODUKSI PROTEIN SEL TUNGGAL
Oleh: Erna Masithoh
NIM. M0408102
Telah dipertahankan di depan Tim Penguji pada tanggal …………….
dan dinyatakan telah memenuhi syarat Surakarta, Juli 2012
Penguji I
Dr. Ratna Setyaningsih, M.Si. NIP. 196607 14 199903 2 001
Penguji II
Dr. Sunarto, M. S. NIP. 19540605 199103 1 002
Penguji III
Dr. Ari Susilowati, M. Si. NIP. 196904 28 199702 2 006
Penguji IV
Tjahjadi Purwoko, M.Si NIP. 19701130 200003 1 002
Mengesahkan Dekan
FMIPA UNS
Prof.Ir. Ari Handono Ramelan, M.Sc.(Hons)., Ph.D.
NIP. 19610223 198601 1 001
Mengetahui Ketua Jurusan Biologi
Dr. Agung Budiharjo, M.Si. NIP. 19680823 200003 1 001
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user iv
PERNYATAAN
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi ini adalah hasil penelitian saya sendiri
dan tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan
di suatu perguruan tinggi, serta tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis
atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali secara tertulis diacu dalam naskah ini dan
disebutkan dalam daftar pustaka. Apabila di kemudian hari ditemukan adanya unsur
penjiplakan maka gelar kesarjanaan yang telah diperoleh dapat ditinjau dan /atau
dicabut.
Surakarta, 26 Juni 2012
Erna Masithoh NIM. M0408102
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user v
PENGARUH KONSENTRASI SUKROSA TERHADAP PERTUMBUHAN KHAMIR ROTI Saccharomyces cerevisiae PADA MEDIA BEKATUL DALAM
PRODUKSI PROTEIN SEL TUNGGAL
Erna Masithoh M0408102
Abstrak
Protein merupakan komponen utama dari semua sel tubuh yang berperan penting dalam perkembangan sel otak, memelihara dan mengganti sel yang rusak. Saat ini, kebutuhan protein semakin meningkat termasuk kebutuhan protein bagi hewan. Salah satu alternatif untuk memenuhi kebutuhan protein yaitu dengan mengembangkan sumber protein lain, yaitu protein sel tunggal (PST). Bekatul dapat digunakan untuk media pembuatan PST menggunakan khamir roti Saccharomyces cerevisiae melalui fermentasi. Untuk memaksimalkan hasil fermentasi perlu ditambahkan unsur karbon seperti sukrosa yang berfungsi sebagai sumber energi dan sumber karbon. Penggunaan konsentrasi sukrosa yang sesuai akan berpengaruh baik terhadap pertumbuhan S. cerevisiae dalam media bekatul. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh konsentrasi sukrosa terhadap pertumbuhan khamir roti S. cerevisiae serta mengetahui besarnya konsentrasi sukrosa yang digunakan untuk menghasilkan kadar protein khamir roti S. cerevisiae paling tinggi pada media bekatul dalam produksi PST. Pertumbuhan sel dihitung dengan menggunakan hemasitometer, sedangkan kadar protein S. cerevisiae diukur dengan metode Lowry menggunakan spektrofotometer pada λ 590 nm. Data penelitian yaitu berupa pengukuran pertumbuhan sel, berat kering sel, kandungan protein sel S. cerevisiae dan pengukuran pH dianalisi menggunakan Analysis of Variance (ANAVA). Beda nyata pada masing-masing perlakuan diukur dengan uji Duncan Multiple Range Test (DMRT) pada taraf signifikan 5%. Hasil penelitian menunjukkan bahwa konsentasi sukrosa berpengaruh signifkan terhadap pertumbuhan dan kadar protein khamir roti S. cerevisiae. Konsentrasi sukrosa 0,5; 1,5; 2,5; 3,5 dan 4,5% berpengaruh terhadap pertumbuhan khamir roti S. cerevisiae pada media bekatul dalam produksi PST., semakin tinggi konsentrasi sukrosa dari 0,5-3,5% pertumbuhan khamir roti S. cerevisiae meningkat, namun pada konsentrasi sukrosa 4,5% pertumbuhan S. cerevisiae menurun. Konsentrasi sukrosa 3,5% dalam waktu inkubasi 72 jam menghasilkan pertumbuhan dan kadar protein sel optimum yaitu sebesar 39,7% dibanding konsentrasi sukrosa 0,5;1,5; 2,5; 4,5% dan kontrol. Kata kunci: Bekatul, Pertumbuhan, S.cerevisiae, Sukrosa, Protein Sel Tunggal.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user vi
EFFECT OF SUCROSE CONCENTRATION ON GROWTH OF BAKER'S YEAST Saccaromyces cerevisiae IN BRAN MEDIA FOR PRODUCTION OF
SINGLE CELL PROTEIN
Erna Masithoh M0408102
Abstract
Protein is a major component of body cells that important in the development of brain cells, maintain and replace damaged cells. Currently, increased protein is needed including proteins to animal. One alternative to suplay the needs of protein is to develop another protein sources, such as single cell protein (SCP). Bran can be used for the manufacture of SCP media using baker's yeast Saccharomyces cerevisiae by fermentation. To maximize the yield of fermentation, it should be added the element carbon like sucrose that serves as an energy source. Appropriate use of sucrose would be good on growth of S. cerevisiae in bran media. The aim of this research were to determine the effect of sucrose concentration on the growth of baker's yeast S. cerevisiae and to know amount of the concentration of sucrose used to produce the optimum protein levels of baker's yeast S. cerevisiae in the bran media for SCP production.
The growth of cell was calculated by hemasitometer and protein level of S. cerevisiae was measured by Lowry method using a spectrophotometer at λ 590 nm. The research data include measurement of cell growth, dry biomassa, protein content of S. cerevisiae and pH were analyzed using Analysis of Variance (ANAVA), to determine the effect of treatment on the parameters measured. The real difference between the treatment, test was continued by Duncan's Multiple Range Test (DMRT) at 5% significant level. The results showed that the effect of sucrose concentrations ws significant on growth and protein content of baker's yeast S. cerevisiae. Sucrose concentration 0,5; 1,5; 2,5; 3,5 and 4,5% effected on growth of baker's yeast S. cerevisiae in the bran media for SCP production, the growth of S. cerevisiae increased in sucrose concentration 0,5-3,5% and decreased in 4,5%. Sucrose 3,5% in the incubation of 72 hours produced the optimum protein content of 39.7% compared to sucrose 0,5;1,5; 2,5; 4,5% and control.
Keywords: Bran, Growth, S.cerevisiae, Sucrose, Single Cell Protein.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user vii
MOTTO
“ Allah tidak membebani seseorang melainkan sesuai dengan kesanggupannya…”
(QS. Al Baqarah {2} 286)
“Expect the best. Prepare for the worst. Capitalize on what comes”
(Zig Ziglar)
“Trust is like a vase.. once it's broken, though you can fix it the vase will never be
same again.”
(Weasel Idiot)
"Don't judge a book by its cover"
(Desperate Housewives)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user viii
PERSEMBAHAN
Dengan penuh kasih, karya ini kupersembahkan
untuk
Bapak Khabibi dan Ibuku tercinta atas doa, dukungan,
dan cinta yang tidak pernah terputus
Adikku Benny Dwi Hermawan senantiasa memberi doa
dan semangat
Pakde Muhammad Abu Na’im yang senantiasa menjaga
dan menyayangiku
Mas Indra yang telah menjadi kakak dan sahabat
terbaik dihidupku
Teman-temanku Biologi 2008
Dan almamaterku tercinta
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user ix
KATA PENGANTAR
Pertama-tama penulis memanjatkan puji syukur ke hadirat Allah SWT yang
senantiasa melimpahkan kasih, rahmat serta hidayah-Nya sehingga penulis dapat
menyelesaikan penelitian dan penyusunan skripsi dengan judul: “Pengaruh
Konsentrasi Sukrosa terhadap Pertumbuhan Khamir Roti S. cerevisiae pada Media
Bekatul dalam Produksi Protein Sel Tunggal”. Penyusunan skripsi ini merupakan
salah satu syarat untuk memperoleh gelar kesarjanaan strata 1 (S1) di Jurusan
Biologi, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Sebelas
Maret, Surakarta.
Selama melakukan penelitian dan penyusunan skripsi, penulis telah
mendapatkan banyak masukan dan dukungan dari berbagai pihak yang sangat
membantu dan bermanfaat dalam penyelesaian skripsi ini. Oleh karena itu pada
kesempatan yang berbahagia ini penulis ingin mengucapkan terima kasih yang
sebesar-besarnya kepada :
Prof. Ir. Ari Handono Ramelan, M.Sc.(Hons)., Ph.D.selaku Dekan Fakultas
Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Sebelas Maret, Surakarta yang
telah memberikan dukungan dan dorongan baik secara langsung maupun tidak
langsung.
Dr. Agung Budiharjo, M.Si., selaku Ketua Jurusan Biologi, Fakultas
Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Sebelas Maret, Surakarta yang
telah memberikan izin dan dukungannya selama penelitian.
Tjahjadi Purwoko, M.Si., selaku Dosen Pembimbing I yang telah memberikan
saran dan bimbingannya dari awal penelitian hingga terselesaikannya penyusunan
skripsi ini.
Dr. Ari Susilowati, M.Si., selaku Dosen Pembimbing II yang telah
memberikan saran dan bimbingan dari awal hingga terselesaikannya penyusunan
skripsi ini.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user x
Dr. Ratna Setyaningsih, M.Si selaku Dosen Penelaah I yang telah
memberikan bimbingan serta dukungan baik secara moril maupun materiil.
Dr. Sunarto M.Si selaku Dosen Penelaah II yang telah memberikan saran dan
dukungan hingga terselesaikannya penyusunan skripsi ini.
Estu Retnaningtyas N., S.TP., selaku Pembimbing Akademik beserta dosen-
dosen di Jurusan Biologi, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam,
Universitas Sebelas Maret, Surakarta yang telah mendidik dan memberikan dorongan
baik moril maupun spiritual sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini.
Mas Munir selaku pengurus Jurusan serta Mas Adnan, Mbak Atik, dan Mbak
Nina selaku laboran yang telah membantu kelancaran penelitian ini.
Ais, Rara, Mas Budi, Esti, Ane, Asti dan Neti yang selalu memberi dukungan
dan semangat serta semua pihak yang telah membantu dalam penyelesaian skripsi ini
yang tidak dapat disebutkan satu persatu.
Penulis menyadari sepenuhnya bahwa dalam melakukan penelitian hingga
penyusunan skripsi ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu masukan yang
berupa saran dan kritik yang bersifat membangun sangat penulis harapkan. Semoga
skripsi ini dapat bermanfaat bagi kita semua dan pihak-pihak yang berkepentingan.
Surakarta, Juli 2012
Penyusun
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user xi
DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN JUDUL ............................................................................................. i
HALAMAN PERSETUJUAN PEMBIMBING .................................................. ii
PENGESAHAN .................................................................................................. iii
PERNYATAAN .................................................................................................. iv
ABSTRAK ........................................................................................................... v
ABSTRACT ........................................................................................................ vi
MOTTO ............................................................................................................. vii
PERSEMBAHAN ............................................................................................. viii
KATA PENGANTAR ........................................................................................ ix
DAFTAR ISI ....................................................................................................... xi
DAFTAR TABEL ............................................................................................. xiv
DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... xv
DAFTAR LAMPIRAN ..................................................................................... xvi
DAFTAR SINGKATAN ................................................................................. xvii
BAB I. PENDAHULUAN ................................................................................... 1
A. Latar Belakang .................................................................................... 1
B. Perumusan Masalah ............................................................................. 3
C. Tujuan Penelitian ................................................................................. 4
D. Manfaat Penelitian............................................................................... 4
BAB II. LANDASAN TEORI ............................................................................. 5
A. Tinjauan Pustaka ................................................................................. 5
1. Protein ............................................................................................ 5
2. Protein Sel Tunggal ........................................................................ 6
3. Fermentasi ..................................................................................... 7
4. Saccharomyces cerevisiae ............................................................. 8
5. Sukrosa sebagai Sumber Karbon ................................................. 10
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user xii
6. Khamir Roti ................................................................... 11
7. Bekatul ......................................................................................... 12
7. Pertumbuhan Mikroorganisme .................................................... 13
8. Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Pertumbuhan
S. cerevisiae .................................................................................. 14
B. Kerangka Pemikiran .......................................................................... 17
BAB III. METODE PENELITIAN.................................................................... 19
A. Waktu dan Tempat Penelitian ........................................................... 19
B. Alat dan Bahan .................................................................................. 19
1. Alat ............................................................................................... 19
2. Bahan............................................................................................ 20
C. Rancangan Percobaan ........................................................................ 20
D. Cara Kerja ......................................................................................... 20
1. Pembuatan Medium Bekatul
dengan Variasi Konsentrasi Sukrosa ........................................... 20
2. Penumbuhan S. cerevisiae dari Khamir Roti ............................... 21
3. Pengukuran pH Medium .............................................................. 21
4. Perhitungan Jumlah Sel S. cerevisiae........................................... 21
5. Pembuatan Serbuk Sel S. cerevisiae ........................................... 22
6. Analisis Kadar Protein dengan Metode Lowry ............................ 22
7. Pembuatan Kurva Standar Larutan Protein .................................. 22
8. Analisis Protein Sampel ............................................................... 22
E. Analisis Data ...................................................................................... 23
BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN .......................................................... 24
A. Pertumbuhan Sel S. cerevisiae ........................................................... 24
B. Berat Kering Sel ............................................................................... 28
C. Kadar Protein Sel S. cerevisiae .......................................................... 32
D. pH Medium ........................................................................................ 36
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user xiii
BAB V. PENUTUP ............................................................................................ 40
A. Kesimpulan ...................................................................................... 40
B. Saran ................................................................................................. 40
DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................ 41
LAMPIRAN ....................................................................................................... 45
RIWAYAT HIDUP PENULIS .......................................................................... 57
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user xiv
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 1. Komposisi Sel S. cerevisiae ................................................................. 10
Tabel 2. Pertumbuhan Sel S. cerevisiae (x107 sel/ml) pada Medium Bekatul
dengan Penambahan Variasi Konsentrasi Sukrosa
selama 0-96 Jam Pertumbuhan dalam Produksi PST .......................... 25
Tabel 3. Berat Kering Sel S. cerevisiae (g) pada Medium Bekatul
dengan Penambahan Variasi Konsentrasi Sukrosa
selama 0-96 Jam Pertumbuhan dalam Produksi PST .......................... 29
Tabel 4. Kadar Protein Sel S. cerevisiae (%) pada Medium Bekatul
dengan Penambahan Variasi Konsentrasi Sukrosa
Selama 24-96 Jam Pertumbuhan dalam produksi PST ....................... 33
Tabel 5. pH Medium selama Fermentasi Bekatul dengan
Penambahan Variasi Konsentrasi Sukrosa
selama 0-96 Jam Pertumbuhan dalam Produksi PST .......................... 36
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user xv
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 1.Khamir Saccharomyces cerevisiae (SEM) .......................................... 9
Gambar 2. Struktur Ikatan Kimia Sukrosa ......................................................... 11
Gambar 3. Kerangka Pemikiran ......................................................................... 18
Gambar 4. Sel S. cerevisiae pada Medium Bekatul
dengan Penambahan Variasi Konsentrasi Sukrosa
Perbesaran 400x .............................................................................. 24
Gambar 5. Pertumbuhan Sel S. cerevisiae selama Fermentasi pada
Medium Bekatul dengan Penambahan Variasi Konsentrasi
Sukrosa selama 0-96 Jam Pertumbuhan dalam Produksi PST ......... 27
Gambar 6. Berat Kering Sel S. cerevisiae (g) selama Fermentasi pada
Medium Bekatul dengan Penambahan Variasi Konsentrasi
Sukrosa selama 0-96 Jam Pertumbuhan dalam Produksi PST ......... 30
Gambar 7. Sel Kering S. cerevisiae .................................................................. 32
Gambar 8. Kadar Protein Sel S. cerevisiae (%) selama Fermentasi pada
Medium Bekatul dengan Penambahan Variasi Konsentrasi
Sukrosa selama 24-96 Jam Pertumbuhan dalam Produksi PST ....... 35
Gambar 9. pH Medium selama Fermentasi dalam Medium
Bekatul-Sukrosa oleh S. cerevisiae selama 24-96 Jam
Pertumbuhan dalam Produksi PST .................................................. 38
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user xvi
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran 1. Pembuatan Kurva Standar BSA .................................................... 45
Lampiran 2. Hasil Analisi Statistik tentang Pengaruh
Konsentrasi Sukrosa terhadap Jumlah Sel
S. cerevisiae pada Media Bekatul dalam Produksi PST ............... 46
Lampiran 3. Hasil Analisi Statistik tentang Pengaruh
Konsentrasi Sukrosa terhadap Berat Kering Sel
S. cerevisiae pada Media Bekatul dalam Produksi PST ............... 48
Lampiran 4. Hasil Analisi Statistik tentang Pengaruh
Konsentrasi Sukrosa terhadap Kadar Protein Sel
S. cerevisiae pada Media Bekatul dalam Produksi PST ............... 50
Lampiran 5. Hasil Analisi Statistik tentang Pengaruh
Konsentrasi Sukrosa Perubahan pH Medium dalam
Produksi PST ................................................................................. 52
Lampiran 6. Medium Bekatu-Sukrosa untuk Fermentasi
S. cerevisiae dalam Produksi Protein Sel Tunggal ....................... 54
Lampiran 7. Gambar Sel S. cerevisiae (perbesaran 400x) ................................. 55
Lampiran 8. Analisis Kadar Protein dengan Metode Lowry ............................. 56
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user xvii
DAFTAR SINGKATAN
Singkatan Kepanjangan PST Protein Sel Tunggal C Karbon H Hidrogen O Oksigen N Nitrogen S Sulfur P Phospor SCP Single Cell Protein Cu Copper CO2 Karbon Dioksida C6H12O6 Glukosa H2O Air
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
1
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Protein penting dalam proses kehidupan terutama bagi pertumbuhan dan
perkembangan tubuh karena merupakan makromolekul penyusun sel yang berperan
dalam menentukan ukuran dan struktur sel, komponen utama dari sistem
komunikasi antar sel serta sebagai katalis berbagai reaksi biokimia di dalam sel.
Protein antara lain berperan penting dalam perkembangan sel otak, memelihara dan
mengganti sel yang rusak. Saat dibutuhkan, protein akan dikatabolis untuk
menghasilkan energi (Khan et al., 2009).
Hormon di dalam tubuh sbagian besar berupa protein yang membantu dalam
meregulasi atau mengontrol berbagai fungsi sel, seperti metabolisme sampai
reproduksi. Peranan ini tidak tergantikan oleh zat nutrisi lainnya seperti karbohidrat,
lemak dan vitamin. Saat ini dan masa mendatang, kebutuhan protein semakin
meningkat termasuk kebutuhan protein oleh hewan, karena hewan tidak dapat
mensintesis protein secara langsung dalam tubuh, jadi hewan harus memperolehnya
dari tumbuhan atau dari hewan lain pemakan tumbuhan (Khan et al., 2009).
Salah satu cara yang bisa digunakan untuk memenuhi kebutuhan protein yaitu
dengan mengembangkan sumber protein alternatif seperti PST (Protein Sel Tunggal).
PST merupakan biomassa kering yang berasal dari mikroorganisme seperti khamir,
jamur, alga dan bakteri. Keuntungan PST dibandingkan produk protein lain adalah
produktivitasnya tinggi, proses pembuatannya relatif cepat dan substrat yang
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
2
digunakan mudah untuk didapatkan. Potensi penggunaan bekatul sebagai sumber
protein untuk pakan ternak di Indonesia sangat besar karena Indonesia merupakan
negara agraris. Bekatul merupakan hasil penyosohan kedua ukuran halus dari proses
penggilingan padi yang masih mengandung beberapa nutrien seperti karbohidrat,
protein, lemak dan vitamin. Kandungan nutrien dalam bekatul dapat mendukung
pertumbuhan mikroorganisme sehingga dapat meningkatkan jumlah selnya. Salah
satu cara yang dapat digunakan untuk memaksimalkan pemanfaatan nutrien dalam
bekatul yaitu dengan fermentasi. Kandungan nutrien dalam bekatul seperti
karbohidrat dan protein akan dipecah menjadi molekul yang lebih sederhana untuk
digunakan sebagai sumber energi bagi mikroorganisme dalam mengubah substrat
menjadi produk yang diinginkan (Pratiwi dkk., 2011).
Mikroba yang sering digunakan dalam fermentasi adalah Saccharomyces
cerevisiae yang termasuk khamir kelas ascomycetes yang banyak mengandung
sejumlah besar protein, karbohidrat, dan lemak sehingga dapat dikonsumsi oleh
manusia dan hewan guna melengkapi kebutuhan nutrien sehari-hari. S. cerevisiae
juga mengandung vitamin, khususnya vitamin B komplek (Tjokrodikoesoemo, 1986;
Amaria dkk., 2001). S. cerevisiae sangat mudah ditumbuhkan pada berbagai medium
asalkan terdapat sumber energi, karbon, nitrogen, hidrogen, oksigen, sulfur, kalsium,
vitamin, mineral serta air (Wibowo, 1990; Amaria dkk., 2001). Telah banyak
penelitian yang melaporkan penggunaan S. cerevisiae dalam berbagai proses
pengolahan limbah, salah satunya pengolahan limbah tahu cair-air kelapa dalam
produksi PST (Protein Sel Tunggal). Menurut Purwitasari (2004) variasi komposisi
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
3
media limbah tahu cair-air kelapa sebagai media tumbuh S. cerevisiae berpengaruh
terhadap kadar protein sel S. cerevisiae.
Dalam penelitian ini digunakan sukrosa sebagai sumber karbon karena
sukrosa tersusun atas glukosa dan ftruktosa. Menurut Huna (2007) suplemen glukosa
berpengaruh terhadap produk PST Rhizopus sp. dalam media air kelapa. Glukosa
digunakan sebagai sumber energi dan sumber karbon untuk membentuk material
penyusun sel baru.
Penelitian ini berbasis pada pemanfaatan bekatul sebagai sumber N, H dan O
untuk media tumbuh S. cerevisiae dengan variasi sukrosa sebagai sumber karbon
sehingga dapat diketahui perbedaan kadar protein yang dihasilkan dari proses
fermentasi bekatul dalam produksi PST. Dengan variasi sukrosa tersebut diharapkan
dapat memaksimalkan produksi PST melalui proses fermentasi. Hasil PST yang
diperoleh nantinya diharapkan dapat digunakan sebagai makanan tambahan pada
pakan ternak sehingga menghasilkan pakan yang kaya akan protein.
B. Perumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang di atas maka dirumuskan permasalahan sebagai
berikut :
1. Adakah pengaruh konsentrasi sukrosa terhadap pertumbuhan khamir roti S.
cerevisiae pada media bekatul dalam produksi PST?
2. Berapa konsentrasi sukrosa yang digunakan untuk menghasilkan kadar protein
khamir roti S. cerevisiae optimum pada media bekatul dalam produksi PST?
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
4
C. Tujuan Penelitian
Tujuan Penelitian ini adalah:
1. Mengetahui pengaruh konsentrasi sukrosa terhadap terhadap pertumbuhan khamir
roti S. cerevisiae pada media bekatul dalam produksi PST.
2. Mengetahui besarnya konsentrasi sukrosa yang digunakan untuk menghasilkan
kadar protein khamir roti S. cerevisiae optimum pada media bekatul dalam
produksi PST.
D. Manfaat Penelitian
Manfaat yang diharapkan dari penelitian ini adalah :
1. Dapat menambah informasi ilmiah kepada penulis dan masyarakat luas mengenai
pengaruh konsentrasi sukrosa terhadap pertumbuhan khamir roti S. cerevisiae
pada media bekatul dalam produksi PST.
2. Untuk kajian lebih lanjut, penelitian ini diharapkan dapat memberikan kontribusi
dalam mengoptimalkan pemanfaatan bekatul sebagai substrat fermentasi untuk
meningkatkan kandungan kadar protein dalam produksi PST.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
5
BAB II
LANDASAN TEORI
A. Tinjauan Pustaka
1. Protein
Protein merupakan suatu senyawa organik dengan jumlah molekul yang
sangat besar, susunannya sangat kompleks serta tersusun dari rangkaian asam-asam
amino. Ikatan utama asam amino yang satu dengan yang lain terjadi karena adanya
ikatan peptida, sehingga protein sering disebut polipeptida. Protein terdiri dari unsur-
unsur karbon (C), hidrogen (H), oksigen (O), dan nitrogen (N) serta kadang-kadang
dijumpai belerang (S) dan fosfor (P). Protein memiliki peran yang sangat penting
bagi fungsi dan struktur sel makhluk hidup. Selain itu, protein juga sangat penting
untuk menjaga otot, massa tulang, dan untuk menjaga sistem kekebalan serta
mencegah kelelahan (Murray, 2000).
Secara umum protein tersusun oleh 20 macam asam amino. Setiap molekul
asam amino mengandung paling sedikit satu gugus asam amino (NH2) dan sekurang-
kurangnya satu gugus asam karboksil (COOH). Berdasarkan bentuknya, protein dapat
dibedakan menjadi protein globular yang ditandai dengan rantai polipeptida yang
penuh lipatan dan berbelit dan protein fibrosa yang dihubungkan oleh ikatan
disulfida. Berdasarkan sumbernya dapat dibedakan menjadi protein nabati dan
protein hewani. Fungsi protein antara lain yaitu sebagai zat pembangun, pengganti
sel-sel yang rusak, sebagai zat pengemulsi, penghasil energi, pembentuk enzim dan
sebagai bufer untuk mempertahankan pH tubuh (Indah, 2007).
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
6
2. Protein Sel Tunggal (PST)
Menurut Ofodile (2011) PST adalah sel kering yang berasal dari
mikroorganisme seperti khamir, bakteri, jamur dan alga yang tumbuh pada medium
yang mengandung sumber karbon. Dalam jumlah besar PST dimanfaatkan manusia
sebagai suplemen makanan atau pakan ternak. Penggunaan mikroorganisme dalam
produksi PST memberikan banyak keuntungan meskipun hanya menggunakan
metode konvensional. Keuntungan penggunaan mikrorganisme dalam produksi PST
yaitu mikroorganisme mempunyai siklus hidup yang pendek, substratnya mudah
diperoleh, tidak tergantung musim dan tidak memerlukan lahan yang luas. Menurut
Kristinah dalam Pawignya (2011) protein kasar yang terkandung dalam khamir
berkisar 55-60% dan asam nukleat berkisar 15%, jamur memiliki kandungan
protein kasar berkisar antara 50- 55% dan alga kandungan protein kasarnya 60
%.
PST merupakan salah satu alternatif untuk pemenuhan kebutuhan protein di
masa depan karena mempunyai komposisi kandungan asam amino esensial yang
dibutuhkan manusia dan hewan (Kuswardani dan Wijajaseputra, 1998). Menurut
Tjokroadikoesoemo (1986) serta Gaman dan Sherrington (1992) syarat-syarat
mikroorganisme yang dapat digunakan untuk PST adalah: dapat tumbuh dan
berkembang biak dengan cepat di dalam medium yang mengandung tidak terlalu
banyak nutrien, mudah dicerna, mudah dipanen, dan disimpan, mempunyai kadar
protein berkisar antara 35% sampai 70% dari berat kering dan kaya akan vitamin
serta mineral, tidak patogen dan tidak mengandung hasil metabolisme yang toksik.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
7
Kelebihan PST menurut Muljono dalam Ofodile et al. (2011) dan Wuryadi
(1992) adalah: PST bernilai gizi tinggi sebab mempunyai kadar protein, vitamin, dan
lemak cukup tinggi serta memiliki kandungan asam amino yang lengkap. Produksi
PST dapat menggunakan berbagai macam medium seperti limbah industri pangan,
produksi PST dapat dilakukan secara kontinyu, tidak tergantung pada iklim dan tidak
membutuhkan lahan yang luas, tidak menimbulkan limbah, dan proses
produksinya cepat.
Khamir lebih banyak dipakai karena lebih menguntungkan sebagai sumber
PST dibanding mikroorganisme lain, karena khamir tumbuh paling cepat dan paling
efisien (1-3 jam) dalam konversi zat nitrogen menjadi protein. Selain itu, khamir juga
merupakan sumber yang paling menjanjikan dalam produksi PST karena dalam
produksinya material yang digunakan relatif murah, mudah dipanen karena memiliki
ukuran sel yang besar dan jumlah asam nukleat yang dihasilkan sedikit. Dilaporkan
bahwa protein dari mikroorganisme mengandung sejumlah asam amino yang lebih
banyak dibanding protein kedelai (Bacha, 2011).
Menurut Pawignya (2011) Jenis khamir yang dapat digunakan untuk
pembuatan PST antara lain: S. cereviceae, Kluyveromyces lactis, Candida utilis dan
Kluyveromyces marxianus.
3. Fermentasi
Fermentasi mempunyai pengertian suatu proses terjadinya perubahan kimia
pada suatu substrat organik melalui aktivitas enzim yang dihasilkan oleh
mikroorganisme. Fermentasi merupakan kegiatan mikroorganisme pada bahan
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
8
pangan sehingga dihasilkan produk yang dikehendaki. Fermentasi dapat dilakukan
menggunakan kultur alami, kultur tunggal ataupun kultur campuran.
Mikroorganisme yang umumnya terlibat dalam fermentasi adalah bakteri, khamir
dan kapang (Hidayat, 2007).
Pada proses fermentasi terjadi pemecahan karbohidrat, asam amino dan
lemak dalam substrat dengan bantuan enzim yang dihasilkan mikroorganisme
tertentu menjadi asam organik, karbon dioksida dan zat-zat lainnya. Proses
fermentasi dapat menyebabkan perubahan sifat fisika dan kimia bahan pangan yang
difermentasi, yang meliputi: kadar pati, kadar alkohol, total asam dan pH
(Winarno, 2002).
Menurut Pawignya (2011) faktor yang perlu diperhatikan dalam proses
fermentasi adalah : kebutuhan nutrisi bagi pertumbuhan mikroorganisme, pH
medium, temperatur, aerasi, dan waktu fermentasi. Dalam produksi PST, sumber
karbon seperti glukosa dalam kondisi aerob digunakan sebagai energi untuk
meningkatkan biomassa sel, sedangkan saat kondisi anaerob sumber gula akan diubah
menjadi etanol dan CO2 . Persamaan reaksi pembuatan PST pada proses
fermentasi adalah sebagai berikut :
C6H12O6 + Sumber N+ ¾ O2 + Mikroorganisme Massa sel baru (PST) + C2H5OH
+ CO2 + H2O
4. Saccharomyces cerevisiae
S. cerevisiae merupakan salah satu jenis khamir yang paling banyak
digunakan dalam industri makanan. Khamir ini mempunyai bentuk sel oval (Gambar
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
9
1) dan sistem reproduksi berupa pertunasan multilateral. Tunas tersebut muncul
disekitar ujung sel. Sel S. cerevisiae dapat membentuk 9 sampai 43 tunas per sel
dengan rata-rata 24 tunas per sel dan paling banyak terdapat pada kedua ujung sel
yang memanjang. Sporanya berbentuk bulat atau oval dengan permukaan halus
(Fardiaz, 1992).
Gambar 1. Khamir Saccharomyces cereviseae (SEM)
S. cerevisiae mempunyai dinding sel yang tersusun atas glukan, mannan,
protein, khitin, dan lipid. S. cerevisiae memiliki membran sel yang terdiri dari
lipoprotein dan enzim-enzim yang diperlukan untuk sintesis sebagian komponen
dinding sel (Amaria dkk., 2001). S. cerevisiae juga banyak mengandung vitamin,
khususnya vitamin B kompleks dan mineral-mineral, sehingga sangat baik
dikonsumsi sebagai suplemen makanan bagi manusia dan hewan
(Tjokroadikoesoemo, 1986; Fardiaz, 1992). Adapun komposisi sel S. cerevisiae dapat
dilihat pada Tabel 1.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
10
Tabel 1. Komposisi sel Saccharomyces cerevisiae
Komponen Jumlah (% berat kering)
Protein 39,0
Lemak 8,0
Abu 6,0
Polisakarida 34,1
Disakarida 5,0
Asam Nukleat 10,8
5. Sukrosa Sebagai Sumber Karbon
Gula merupakan sumber karbon yang berperan penting pada pertumbuhan
mikroorganisme, di samping itu gula juga digunakan untuk membentuk material
penyusun sel baru bagi mikroorganisme. Menurut Huna (2007) glukosa dalam proses
fermentasi air kelapa dalam produksi PST mampu meningkatkan pertumbuhan
Rhizopus sp. Peningkatan pertumbuhan Rhizopus diakibatkan oleh adanya
penambahan biomasssa Rhizopus dalam media air kelapa, sehingga meningkatkan
produksi PST. Konsentrasi glukosa yang mampu mengoptimalkan produksi PST
tertinggi yaitu sebesar 7%.
Sukrosa mampu memaksimalkan proses fermentasi baik itu oleh bakteri,
khamir dan kapang (Nurhayati, 2010). Sukrosa atau yang dikenal sebagai gula dapur
tersusun atas ikatan D-glukosa dan D-fruktosa. Suatu ikatan glikosidik antara C-1
anomerik dari α-D-glukosa dan C-2 anomerik dari β-D- fruktosa menghubungkan
kedua monosakarida melalui suatu jembatan oksigen pada Gambar 2 (Stumpt, 1980).
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
11
Glukosa Fruktosa
Gambar 2. Struktur Ikatan Kimia Sukrosa
6. Khamir Roti
Khamir adalah jamur uniselular yang beberapa jenis spesiesnya umum
digunakan untuk membuat roti dan fermentasi minuman beralkohol. Khamir biasanya
ditambahkan ke dalam suatu substrat sehingga substrat tersebut berubah/mengalami
fermentasi oleh aktivitas sel khamir. Dalam proses fermentasi, khamir memanfaatkan
nutrisi di dalam substrat untuk menghasilkan energi yang digunakan untuk proses
pertumbuhan yaitu dengan mengubah senyawa-senyawa kompleks yang terkandung
di dalam substrat. Mikoorganisme seperti khamir memperoleh energi dalam bentuk
ATP, yang berasal dari pemecahan komponen organik, hal ini merupakan
keanekaragaman metabolik yang digunakan oleh suatu mikroorganisme untuk
menghasilkan dan menggunakan energi dari substratnya. Sebagian khamir
menggunakan gula sebagai sumber karbon dan sebagai sumber energi, namun ada
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
12
beberapa khamir tertentu yang dapat memanfaatkan sumber karbon yang non
konvensional. Dalam hal metabolisme nitrogen, kebanyakan khamir melakukan
asimilasi sumber nitrogen sederhana untuk biosintesis asam amino dan protein
(Ostergaard, 2000).
7. Bekatul
Bekatul merupakan produk sampingan dari proses penggilingan padi.
Menurut Hadipernata (2007) bekatul adalah lapisan sebelah dalam dari butiran
padi, termasuk sebagian kecil endosperm berpati. Pemanfaatan bekatul padi dewasa
ini lebih banyak ditujukan sebagai pakan ternak. Kandungan nutrien bekatul antara
lain berupa protein 12-19,75; karbohidrat 34,1-52,3; lemak 15-19,75; abu 6,6-9,9; dan
serat kasar 7-11,4%. Bekatul juga mengandung riboflavin 1,8, niasin 282, peridoksin
200, asam pantotenat 330 asam fosfat 1,9 µg/g serta thiamin 1,84 dan inositol 4,54
mg/g. Bekatul juga mengandung asam lemak tidak jenuh dan oryzanol.
Tingginya kadar nutrien dalam bekatul, membuat produk hasil samping
pertanian ini banyak dimanfaatkan sebagai substrat khususnya dalam proses
fermentasi, seperti pengkayaan asam lemak tak jenuh bekatul oleh Aspergillus terreus
(Nurul dkk., 2010) dan fermentasi tepung dedak menggunakan ragi tape S. cerevisiae
untuk peningkatan nutrisi pakan ikan (Pratiwi, 2011). Ketersedian nutrien dalam
bekatul akan memaksimalkan pertumbuhan dan kerja dari mikroorganisme baik itu
khamir, bakteri maupun alga dalam mengurai substrat ini menjadi sebuah produk
yang bernilai tinggi.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
13
8. Pertumbuhan Mikroorganisme
Pertumbuhan mikroorganisme menurut Fardiaz (1992) adalah pertambahan
secara teratur semua komponen di dalam sel hidup. Pada organisme uniseluler seperti
khamir, pertumbuhan adalah pertambahan jumlah sel yang berarti juga pertambahan
jumlah mikroorganisme. Fase- fase pertumbuhan mikroorganisme adalah sebagai
berikut :
a. Fase Adaptasi
Mikroorganisme saat dipindahkan ke dalam medium baru, mula-mula akan
mengalami fase adapatsi untuk menyesuaikan dengan substrat dan kondisi
lingkungan di sekitarnya. Fase ini dipengaruhi oleh medium, lingkungan
pertumbuhan, dan jumlah inokulum
b. Fase Pertumbuhan Awal
Fase pertumbuhan awal mikroorganisme ditandai dengan sel membelah
dengan kecepatan yang rendah karena baru memulai menyesuaikan diri.
c. Fase Pertumbuhan Logaritmik
Fase pertumbuhan logaritmik, mikroorganisme membelah dengan cepat yang
dipengaruhi oleh medium tempat tumbuhnya seperti pH dan nutrien, juga
kondisi lingkungan termasuk suhu dan kelembapan udara.
d. Fase Pertumbuhan Lambat
Pertumbuhan populasi mikroorganisme diperlambat karena nutrisi di dalam
medium sudah sangat berkurang dan adanya hasil- hasil metabolisme yang
mungkin beracun atau dapat menghambat pertumbuhan mikroorganisme.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
14
e. Fas Pertumbuhan Tetap (Statis)
Fase pertumbuhan tetap ditandai dengan jumlah populasi sel tetap karena
jumlah sel yang tumbuh sama dengan jumlah sel yang mati.
f. Fase Menuju Kematian atau Fase Kematian
Sebagian populasi mikroorganisme mulai mengalami kematian karena nutrien
di dalam medium sudah habis dan energi cadangan di dalam sel habis.
9. Faktor- Faktor yang Mempengaruhi Pertumbuhan S. cerevisiae
Menurut Black (2002) banyak faktor yang dapat mempengaruhi pertumbuhan
mikroorganisme dalam proses fermentasi untuk menghasilkan sebuah produk,
diantaranya adalah:
a. Konsentrasi substrat
Substrat merupakan sumber nutrien utama bagi
mikroorganisme. Nutrien-nutrien baru dapat dimanfaatkan sesudah
mikroorganisme mengeksresi enzim-enzim ekstraselular yang dapat
mengurai senyawa-senyawa kompleks dari substrat tersebut menjadi
senyawa- senyawa yang lebih sederhana.
b. Sumber nitrogen
Sumber nitrogen berperan dalam pembentukan protein,
pembentukan asam nukleat dan asam-asam amino dalam
mikroorganisme. Menurut Shahzad (2011), sumber-sumber nitrogen
yang banyak digunakan bagi pertumbuhan mikroorganisme yaitu
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
15
seperti: Amonium dihidrogen fosfat, ammonium nitrat, ammonium
sulfat, dan urea. pembentukan asam nukleat dan asam-asam amino.
c. Suhu
Suhu mempengaruhi pertumbuhan mikroorganisme. Setiap
spesies mempunyai rentang suhu yang ditentukan oleh sensitivitas
sistem enzim terhadap panas. Suhu optimum yang dapat menunjang
pertumbuhan S. cerevisiae yaitu berkisar antara 28o-30o C.
d. Derajat keasaman (pH)
Pengaruh pH terhadap pertumbuhan tidak kalah pentingnya
dari pengaruh suhu yang meliputi pH minimum, pH optimum, dan pH
maksimum. Selama pertumbuhan mikroorgaanisme, pH medium dapat
berubah, naik atau turun, tergantung pada komposisi medium yang
diuraikan. Bila menginginkan pH konstan selama pertumbuhan harus
diberikan larutan penyangga atau bufer yang sesuai dengan media dan
jenis mikroorganisme. S. cerevisiae tumbuh baik pada pH 4,8.
e. Kebutuhan oksigen
Oksigen tidak mutlak diperlukan mikroorganisme karena ada
juga kelompok yang tidak memerlukan oksigen bahkan oksigen
merupakan racun bagi pertumbuhan. Khamir merupakan
mikroorganisme yang bersifat fakultatif anaerob yaitu dapat tumbuh
dengan baik apabila terdapat cukup oksigen. Selama fermentasi
berlangsung, khamir memerlukan sedikit oksigen yaitu sekitar 0,05-
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
16
0,10 mmHg tekanan oksigen. Jumlah oksigen yang lebih tinggi dapat
merangsang pertumbuhan sel khamir sehingga biomassa sel meningkat
(Daulay dan Rahman, 1992).
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
17
B. Kerangka Pemikiran
Pada saat ini dan masa mendatang kebutuhan protein akan semakin
meningkat termasuk kebutuhan protein oleh hewan sebagai pakan ternak, sehingga
perlu adanya upaya untuk menemukan sumber protein alternatif sebagai pemenuhan
kebutuhan. PST (Protein Sel Tunggal) merupakan salah satu alternatif untuk
pemenuhan kebutuhan protein di masa depan karena tidak saja mengandung protein,
karbohidrat, lemak, vitamin, mineral, dan zat- zat penting lain, sehingga perlu
dikembangkan sebagai sumber nutrisi yang pembuatannya relatif murah, cepat, bahan
dasarnya mudah didapat dan tidak memerlukan lahan yang luas.
S. cerevisiae telah banyak digunakan dalam fermentasi limbah tahu, air
kelapa, dan limbah kulit nanas dalam produksi PST. Penggunaaan bekatul dan
sukrosa sebagai media tumbuh S. cerevisiae diharapkan mampu meningkatkan
pertumbuhan sel dalam produksi PST. Hasil PST ini nantinya dapat digunakan
sebagai makanan tambahan untuk pakan ternak yang kaya akan protein. Kerangka
pemikiran dapat dilihat pada Gambar 3.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
18
Gambar 3. Kerangka Pemikiran
Kebutuhan protein oleh hewan meningkat
Sumber karbon, energi
dan nitrogen
Media pertumbuhan khamir roti
S. cerevisiae sebagai inokulum
Diperlukan sumber protein alternatif untuk
memenuhi kebutuhan
Pemanfaatan bekatul
-Unsur H, N, O dan
C
Penambahan sukrosa
Fermentasi
Pembuatan Protein Sel Tunggal (PST)
Peningkatan kadar protein
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
19
BAB III
METODE PENELITIAN
A. Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian dilaksanakan pada bulan Desember 2011-Maret 2012, di
Laboratorium Biologi Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas
Sebelas Maret Surakarta.
B. Bahan dan Alat
1. Alat
Alat yang digunakan dalam pembuatan media bekatul-sukrosa antara lain:
gelas beker, pengaduk, botol selai, aluminium foil, kertas payung, tali rafia dan
autoklaf.
Penumbuhan S. cerevisiae dari khamir roti menggunakan: timbangan analitik,
inkubator, LAF (Laminar Air Flow), Bunsen, korek api. Pengukuran pH medium
yaitu dengan menggunakan pH meter
Perhitungan jumlah sel S. cerevisiae menggunakan: hemasitometer,
mikroskop cahaya, digital counter.
Pembuatan serbuk sel S. cerevisiae menggunakan: sentrifugasi, tabung
sentrifugasi 45 ml, kertas saring Whatman no. 40, oven, neraca analitik.
Pengukuran kadar protein sel antara lain menggunakan: spektrofotometri
UV/VIS, gelas ukur, erlenmeyer, gelas beker, tabung reaksi, mortar dan rak tabung
reaksi.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
20
2. Bahan
Bahan yang dipakai untuk dalam penelitian ini antara lain: bekatul, aquades
steril, sukrosa dengan konsentrasi 0,5; 1,5; 2,5; 3,5 dan 4,5%, khamir roti Fermipan
NaOH 0,5 N, CuSO4, H2O, Na2CO3, K-Na-Tartrat, Folin ciocateau dan Bovine
Serum Albumin (BSA).
C. Rancangan Percobaan
Penelitian ini menggunakan Rancangan Acak Lengkap (RAL) dengan 2 faktor
yaitu lama inkubasi 0, 24, 48, 72, 96 jam dan konsentrasi sukrosa dengan 6 variasi
konsentrasi yaitu:
Mo: perlakuan dengan konsentrasi sukrosa 0% sebagai kontrol
M1: perlakuan dengan konsentrasi sukrosa 0,5%
M2: perlakuan dengan konsentrasi sukrosa 1,5%
M3: perlakuan dengan konsentrasi sukrosa 2,5%
M4: perlakuan dengan konsentrasi sukrosa 3,5%
M5: perlakuan dengan konsentrasi sukrosa 4,5%
D. Cara Kerja
1. Pembuatan Medium Bekatul dengan Variasi Konsentrasi Sukrosa
Sebanyak 10 gram bekatul dicampurkan dengan aquades dengan volume 100
ml. Pada masing-masing bubur bekatul ditambahkan sukrosa dengan variasi
konsentrasi 0,5; 11,5; 2,5; 3,5 dan 4,5%. Semua bahan dimasukkan dalam botol selai
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
21
dan diaduk hingga homogen. Botol selai ditutup dengan aluminium foil dan kertas
payung kemudian disterilkan dengan autoklaf pada suhu 121oC selama 15 menit.
Selanjutnya medium didinginkan dan siap diinokulasi.
2. Penumbuhan S. cerevisiae dari Khamir Roti
Sebanyak 0.5 gr starter khamir roti Fermipan ditambahkan pada masing-
masing medium dalam botol. Selanjutnya, medium diinkubasi di dalam inkubator
pada suhu 29oC selama 24 jam.
3. Pengukuran pH Medium
Pengukukuran pH medium bekatul dengan penambahan variasi konsentrasi
sukrosa dilakukan pada 0, 24, 48, 72, dan 96 jam dengan menggunakan pH meter.
4. Perhitungan Pertumbuhan Sel S. cerevisiae
Perhitungan sel S. cerevisiae dilakukan setiap 0 sampai 96 jam dengan
menggunakan hemasitometer pada mikroskop cahaya sehingga diperoleh jumlah sel/
ml, dengan rumus:
Jumlah sel/ml = A
80 x 25 x 10-5 x 10-3
= A x 5 x 104 sel/ml
A = Jumlah sel dalam 80 kotak kecil
80 = Jumlah kotak kecil yang dihitung
25 x 10-5 = Volume kotak kecil
10-3 = Angka pengali untuk merubah dalam satuan ml
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
22
5. Pembuatan Serbuk S. cerevisiae
Sampel bekatul diambil 200 ml, kemudian dimasukkan ke dalam tabung
sentrifugasi dan di sentrifugasi dengan kecepatan 2000 rpm selama 10 menit
sebanyak 2 kali. Sel S. cerevisiae yang telah terpisah dari bekatul diambil dan
disaring dengan kertas Whatman no.40. Selanjutnya sel dicuci menggunakan aquades
dan dikeringkan pada suhu 50- 60oC dalam oven selama 3 hari. Setelah kering,
dilakukan pengerusan sel menggunakan mortar.
6. Analisis Kadar Protein dengan Metode Lowry
Kadar protein diukur dengan metode Lowry menggunakan spektrofotometer.
Komposisi reagen Lowry ditunjukkan pada Lampiran 8 (Sudarmadji dkk, 1984).
7. Kurva Standar Larutan Protein
Kurva standar dibuat dari larutan BSA 0,3 mg/ml sebanyak: 0,2; 0,4; 0,6; 0,8;
1,0 ml yang masing-masing diencerkan dengan aquades sebanyak: 0,8; 0,6; 0,4; 0,2
dan 0 ml, sehingga diperoleh larutan BSA dengan konsentrasi 0,06; 0,12; 0,18; 0,24
mg/ml dan 0,3 mg/ml. Kemudian larutan dimasukkan ke dalam tabung reaksi.
Larutan BSA diukur absorbansinya dengan menggunakan spektrofotometer pada
λ590 nm sehingga diperoleh grafik linear yang digunakan sebagai kurva standar
larutan protein.
8. Analisis Protein Sampel
Setengah gram serbuk sel dihaluskan, ditambah aquades sampai volume 100
ml. Larutan disaring dan ditambah 100 ml aquades. Kemudian larutan diambil 1 ml
ditambah 1 ml Lowry D, digojok dengan vortex didiamkan 5 menit pada suhu kamar.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
23
Selanjutnya, ditambah 3 ml Lowry E, digojog dengan vortex, dan didiamkan selama
45 menit pada suhu kamar. Absorbansi diukur dengan spektrofotometer pada λ590
nm.
E. Analisis Data
Data yang dihasilkan dalam penelitian yaitu berupa pertumbuhan sel S.
cerevisiae, kandungan protein S. cerevisiae, dan pengukuran pH dianalisis
menggunakan Analysis of Variance (ANAVA), untuk mengetahui pengaruh
perlakuan terhadap parameter yang diukur. Beda nyata di antara perlakuan
dilanjutkan dengan uji Duncan Multiple Range Test (DMRT) pada taraf signifikan
5%.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
24
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
Protein Sel Tunggal (PST) merupakan biomassa berbasis ektrak protein yang
berasal dari mikroorganisme seperti khamir, bakteri, alga dan jamur yang dihasilkan
dalam jumlah besar, yang baik untuk dikonsumsi manusia ataupun hewan. Salah satu
jenis mikroorganisme yang menjanjikan dalam produksi PST adalah S. cerevisiae.
Menurut Bacha (2011) persentase kandungan protein, asam amino esensial dari S.
cerevisiae lebih tinggi dibanding dengan protein kedelai.
1. Pertumbuhan Sel S. cerevisiae
Kenaikan jumlah atau massa sel yang terjadi pada waktu tertentu menandai
adanya pertumbuhan suatu mikroorganisme. Diketahui bahwa setelah inkubasi 4 hari
pada suhu 29o C jumlah sel S. cerevisiae dalam medium bekatul dengan penambahan
variasi konsentrasi sukrosa meningkat pada hari pertama dan mengalami penurunan
setelah hari ke-3. Secara morfologi sel S. cerevisiae berbentuk oval seperti
ditampilkan pada Gambar 4.
Gambar 4. Sel S. cerevisiae dalam Medium Bekatul dengan Penambahan Variasi Konsentrasi Sukrosa Perbesaran 400x.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
25
Sel yang dihasilkan selama proses fermentasi dipengaruhi oleh konsentrasi
sukrosa dan lama fermentasi. Kedua variabel tersebut berpengaruh secara signifikan
terhadap pertumbuhan sel S. cerevisiae.
Tabel 2. Pertumbuhan Sel S. cerevisiae (x107 sel/ml) pada Media Bekatul dengan Penambahan Variasi Konsentrasi Sukrosa dalam Produksi PST.
Medium
Bekatul-%Sukrosa
Rata-Rata Jumlah Sel (x 107 sel/ml) Jam Ke-
0 24 48 72 96
Kontrol 1,26ap 1,23ap 2,18bp 3,37dp 3,09cp
0,5% 1,57ap 1,70ap 1,98bp 3,64dp 3,07cp
1,5% 1,93aq 1,73aq 2,83bq 3,66dq 2,82cq
2,5% 2,15ar 2,01ar 3,15br 3,69dr 3,20cr
3,5% 2,34as 2,13as 3,17bs 4,74ds 3,25cs
4,5% 2,12aq 2,22aq 2,47bq 3,63dq 2,33cq
Keterangan: a-d : Menunjukkan perbedaan signifikan (p<0,05) pada huruf berbeda dan pada baris sama p-s : Menunjukkan perbedaan signifikan (p<0,05) pada huruf berbeda dan pada kolom sama.
Diketahui bahwa konsentrasi sukrosa 3,5% menunjukkan perbedaan
signifikan dalam meningkatkan pertumbuhan sel S. cerevisiae, medium tersebut
mampu dimaksimalkan oleh S. cerevisiae untuk proses pertumbuhan dibandingkan
dengan medium kontrol, 0,5; 1,5 ; 2,5 dan 4,5%. Pertumbuhan S. cerevisiae optimum
pada medium yang mengandung sukrosa 3,5% yaitu sebesar 7,98 x 107 sel/ml pada
waktu inkubasi 72 jam seperti pada Tabel 2. Menurut Moat (1979), sumber gula
sederhana seperti glukosa dan fruktosa sangat penting bagi S. cerevisiae pada masa
awal pertumbuhannya. Semakin besar konsentrasi sukrosa pertumbuhan sel semakin
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
26
naik sampai 3,5% dan mengalami penurunan pada sukrosa 4,5% seperti pada
Lampiran 3. Selain penambahan sukrosa, bekatul juga berperan sebagai peningkatan
konsentrasi gula dalam medium. Kandungan karbohidrat yang cukup tinggi dalam
bekatul yaitu mencapai 34,1% akan dipecah menjadi glukosa oleh sel khamir
sehingga akan meningkatkan kandungan gula dalam medium (Hadipenata, 2007).
Konsentrasi substrat yang terlalu tinggi, maka akan diperlukan waktu
fermentasi yang lebih lama, serta semakin banyak sisa gula yang tidak digunakan.
Selain itu, kadar gula yang tinggi justru menjadi inhibitor dalam proses fermentasi.
Hal tersebut berkaitan dengan tekanan osmosis dalam media fermentasi.
Mikroorganisme bersifat homeostatis artinya mikroorganisme akan mencari
kesetimbangan tekanan osmosis lingkungannya dengan kadar gula yang berbeda.
Semakin tinggi kadar gula maka, akan semakin besar tekanan osmosis terhadap sel.
Kepekatan yang lebih tinggi di luar sel akan mengakibatkan terjadi osmosis yaitu
cairan di luar sel akan masuk ke dalam sel sehingga bisa menimbukan kematian sel
(Atiyeh, 2003).
Selain variasi konsentrasi sukrosa, jumlah sel S. cerevisiae juga dipengaruhi
oleh lamanya waktu inkubasi. Diketahui bahwa inkubasi 0, 48, 72 dan 96 jam
menunjukkan perbedaan signifikan. Waktu inkubasi 72 jam dengan konsentrasi
sukrosa 3,5% merupakan waktu inkubasi optimal dalam meningkatkan pertumbuhan
sel S. cerevisiae. Selama proses inkubasi, pertumbuhan sel S. cerevisiae meningkat
sampai inkubasi 72 jam dan mengalami penurunan pada 96 jam. Menurut Walker
dalam Thontowi (2007), pertumbuhan khamir optimum terjadi pada hari ketiga,
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
27
karena khamir secara optimal mampu memanfaatkan nutrisi di dalam medium
pertumbuhan sehingga proses pembelahan dan aktivitas fermentasi sel S. cerevisiae
berjalan dengan baik. Pada waktu inkubasi jam 0, 24 sampai 48 jam terjadi
peningkatan jumlah sel namun masih tergolong rendah, hal ini disebabkan oleh
aktivitas khamir yang rendah dan waktu inkubasi yang relatif singkat.
Semakin lama waktu fermentasi, laju pertumbuhan khamir menurun setelah
inkubasi 72 jam seperti terlihat pada Gambar 5.
Gambar 5. Pertumbuhan Sel S. cerevisiae selama Fermentasi pada Media Bekatul dengan Penambahan Variasi Konsentrasi Sukrosa selama 0-96 Jam Pertumbuhan dalam Produksi PST.
Penurunan populasi khamir terjadi pada inkubasi 96 jam disebabkan oleh
berkurangnya nutrisi penting dalam media, hal ini terjadi karena mikroorganisme
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
28
telah memanfaatkan senyawa yang terkandung dalam media untuk kebutuhan
metabolismenya. Selain itu pada waktu inkubasi 96 jam, S. cerevisiae telah
memasuki fase stasioner yang ditandai dengan jumlah mikroba yang hidup sebanding
dengan yang mati, dengan demikian semakin berkurangnya nutrisi dalam medium,
jumlah sel akan semakin menurun dengan bertambahnya waktu. Faktor lain yang
menyebabkan berkurangnya jumlah sel S. cerevisiae yaitu terakumulasinya metabolit
hasil fermentasi. Menurut Wignyanto (2001) etanol hasil metabolisme S. cerevisiae
dapat menghambat pertumbuhan dan menyebabkan kematian sel S. cerevisiae.
Bekatul dan sukrosa digunakan sebagai sumber nutrisi bagi pertumbuhan S.
cerevisiae dalam proses fermentasi. Menurut Hasanah (2009), selama proses
fermentasi S. cerevisiae menghidrolisis sukrosa menjadi glukosa dan fruktosa dengan
bantuan enzim zymase yang digunakan sebagai sumber karbon utama yang diserap
melalui proses transfer aktif, kemudian dimetabolisme untuk menghasilkan energi
dan mensintesis bahan pembentuk sel sehingga meningkatkan produksi biomassa sel.
Penurunan jumlah sel selama inkubasi, menandai akhir dari proses pertumbuhan sel.
2. Berat Kering Sel S. cerevisiae
Berat kering merupakan salah satu metode perhitungan massa sel yang
dilakukan dengan cara memisahan sel dari substrat dengan cara disentrifugasi,
mencuci sel dengan aquades kemudian dikeringkan (Purwoko, 2007).
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
29
Tabel 3. Berat Kering Sel S. cerevisiae (g) pada Media Bekatul dengan Penambahan Variasi Konsentrasi Sukrosa selama 0-96 Jam Pertumbuhan dalam Produksi PST.
Medium
Bekatul-%Sukrosa
Rata-Rata Berat Kering Sel (g) Jam Ke-
0 24 48 72 96
kontrol 0,5ap 1,21bp 1,31bp 1,42cp 1,16bp
0,5% 0,5ap 1,29bp 1,33bp 1,47cp 1,35bp
1,5% 0,5aq 1,41bq 1,48bq 1,65cq 1,61bq
2,5% 0,5ar 1,76br 1,81br 1,85cr 1,79br
3,5% 0,5ar 1,79br 1,91br 1,99cr 1,79br
4,5% 0,5ar 1,75br 1,85br 1,90cr 1,81br
Keterangan: a-c : Menunjukkan perbedaan signifikan (p<0,05) pada huruf berbeda dan pada baris sama p-r : Menunjukkan perbedaan signifikan (p<0,05) pada huruf berbeda dan pada kolom sama
Konsentrasi sukrosa dan lama fermentasi berpengaruh secara signifikan
terhadap berat kering sel yang dihasilkan dalam proses fermentasi seperti terlihat pada
Tabel 3. Berat kering sel dalam medium bekatul dengan penambahan variasi
konsentrasi sukrosa 2,5 ; 3,5 dan 4,5% tidak berbeda signifikan meskipun terjadi
kenaikan berat kering pada medium dengan konsentrasi sukrosa 2,5% dan penurunan
pada medium dengan konsentrasi sukrosa 4,5%. Berat kering sel optimum yaitu pada
medium bekatul dengan penambahan variasi konsentrasi sukrosa 3,5% yaitu sebesar
1,99 g sedangkan berat kering sel terendah terdapat dalam medium kontrol yaitu
sebesar 1,21 g.
Peningkatan berat kering sel S. cerevisiae sangat ditentukan oleh kecepatan
pertumbuhan dan kemampuan sel dalam memanfaatkan sumber nutrisi di dalam
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
30
substrat. Semakin baik nutrisi dalam substrat dimanfaatkan oleh sel khamir
mengakibatkan pertumbuhan sel semakin cepat sehingga meningkatkan jumlah sel
selama waktu inkubasi. Pertumbuhan suatu mikroorganisme dapat ditinjau dari dua
segi, yaitu pertumbuhan sel secara individu karena adanya penambahan volume sel
dan pertumbuhan kelompok sebagai satu populasi akibat dari adanya pertumbuhan
individu dari satu sel menjadi dua, dari dua menjadi empat hingga berjumlah banyak.
Menurut Purwoko (2007), pertumbuhan pada khamir, bakteri maupun jamur dapat
didefinisikan sebagai pertumbuhan berat sel. Karena berat sel relatif sama pada setiap
siklus sel, maka pertumbuhan dapat di artikan sebagai pertambahan jumlah sel.
Gambar 6. Berat Kering Sel S. cerevisiae selama Fermentasi pada Media Bekatul dengan Penambahan Variasi Konsentrasi Sukrosa selama 0-96 Jam Pertumbuhan dalam Produksi PST.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
31
Selain konsentrasi sukrosa dalam medium, waktu inkubasi juga berpengaruh
terhadap berat kering sel khamir. Waktu inkubasi 24, 72 dan 96 jam berbeda
signifikan terhadap berat kering sel. Semakin lama waktu inkubasi, berat kering sel
yang dihasilkan meningkat sampai inkubasi 72 jam, namun memasuki 96 jam berat
kering sel menurun. Berat kering sel yang dihasilkan selama proses fermentasi
ditentukan oleh jumlah sel yang tumbuh. Semakin banyak jumlah sel yang dihasilkan,
maka berat kering sel juga meningkat. Dalam produksi PST ini, inkubasi 72 jam
dapat mengoptimalkan pertumbuhan sel khamir karena sel membelah dengan cepat
dan konstan mengikuti kurva logaritmik yang ditandai dengan jumlah sel hidup lebih
tinggi dibandingkan dengan jumlah sel yang mati, sehingga meningkatkan hasil berat
kering sel seperti ditampilkan pada Gambar 6.
Menurut Purwitasari (2004) jumlah sel S. cerevisiae dalam medium limbah
tahu-air kelapa dan YEPD, berat kering sel optimum pada inkubasi jam 72 jam yaitu
mencapai 1,01 gr. Hal ini dikarenakan pada waktu inkubasi jam 72 jam masih
tersedianya nutrisi di dalam substrat dalam jumlah yang berlebih untuk
dimanfaatkan S. cerevisiae bagi pertumbuhannya. S. cerevisiae memanfaatkan nutrisi
dalam medium untuk metabolisme sel terutama digunakan untuk sintesis komponen
sel. Sintesis komponen sel tersebut ditandai dengan meningkatnya berat kering sel.
Berat kering sel S. cerevisiae hasil fermentasi berbentuk serbuk seperti pada gambar
7.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
32
Gambar 7. Serbuk Sel S.cerevisiae
3. Kadar Protein Sel S. cerevisiae
Analisis kadar protein dilakukan untuk mengetahui penyerapan nutrisi selama
proses fermentasi oleh sel khamir. Pengukuran kadar protein menggunakan metode
Lowry. Metode Lowry digunakan untuk menghitung jumlah protein terlarut yang
merupakan oligopeptida dan mudah diserap oleh sistem pencernaan. Prinsip kerja dari
metode ini adalah reduksi Cu2+ (Lowry B) menjadi Cu+ oleh tirosin, triptofan, dan
sistein yang terdapat dalam protein. Ion Cu+ bersama dengan fosfotungstat dan
fosfomolibdat (Lowry E) membentuk warna biru, sehingga dapat menyerap cahaya
(Alexander dan Griffiths, 1992). Pengaruh konsentrasi sukrosa dan lama fermentasi
terhadap kadar protein S. cerevisiae ditampilkan pada Tabel 4.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
33
Tabel 4. Kadar Protein S. cerevisiae (%) pada Media Bekatul dengan Penambahan Variasi Konsentrasi Sukrosa selama 24-96 Jam Pertumbuhan dalam Produksi PST.
Medium
Bekatul-%Sukrosa
Rata-Rata Kadar Protein Sel (%)
Jam Ke-
24 48 72 96
kontrol 29,7bp 32,9bp 33,1cp 29,2ap
0,5% 34,5bq 34,8bq 36,3cq 30,5aq
1,5% 37,3br 37,6br 37,8cr 31,6ar
2,5% 37,5bs 37,7bs 39,2cs 36,0as
3,5% 39,3bt 39,5bt 39,7ct 36,5at
4,5% 38,6bs 38,6bs 39,7cs 37,4as
a-c : Menunjukkan perbedaan signifikan (p<0,05) pada huruf berbeda dan pada baris sama p-t : Menunjukkan perbedaan signifikan (p<0,05) pada huruf berbeda dan pada kolom sama
Fermentasi S. cerevisiae dengan variasi konsentrasi dan lama inkubasi 24, 72
dan 96 jam berpengaruh secara signifikan terhadap kadar protein sel. Diketahui
bahwa medium dengan konsentrasi sukrosa 3,5% menghasilkan kadar protein paling
optimum yaitu sebesar 39,7% pada waktu inkubasi jam 72 jam, serta kadar protein
terendah terdapat pada medium kontrol yaitu sebesar 33,1% pada waktu inkubasi 72
jam.
S. cerevisiae merupakan jenis khamir yang sangat mudah tumbuh dalam
medium yang mengandung gula, namun khamir ini memiliki batas toleran terhadap
sumber karbon pada medium pertumbuhannya, sumber karbon yang terlalu rendah
dan tinggi akan menghambat pertumbuhan dan metabolisme sel, sehingga akan
mempengaruhi pembentukan komponen dinding selnya. Menurut Kusmiati dkk.
(2007), peningkatan kandungan protein sel S. cerevisiae sebanding dengan
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
34
peningkatan konsentrasi molase yang mengandung glukosa, dalam penelitiannya
menyebutkan bahwa kadar protein tertinggi dihasilkan oleh sel dalam medium molase
yang mengandung glukosa sebesar 1-4% dibandingkan dalam medium yang
mengandung glukosa 6-8%.
Dalam penelitian ini medium dengan konsentrasi sukrosa 3,5% memberikan
hasil lebih baik jika dibandingkan dengan medium dengan konsentrasi sukrosa 2,5%.
Sintesis protein oleh S. cerevisiae selain memanfaatkan sumber N dalam bekatul,
ternyata S. cerevisiae juga mampu mengoptimalkan sumber karbon berupa sukrosa di
dalam media fermentasi sebesar 3,5% sebagai sumber energi untuk pembentukan
struktur dan fungsi sel serta sebagai komponen utama dinding sel. Menurut Rosma
(2005) peningkatan biomassa sel dan protein bergantung pada sumber karbon yang
tersedia dalam substrat. Jika sumber karbon terpenuhi secara optimum maka
pembentukan dinding selnya akan baik dan meningkatkan kandungan protein sel.
S. cerevisiae merupakan jenis khamir yang dinding selnya mengandung
protein yang terikat dengan gula sebagai glikoprotein dan manoprotein, serta
mengandung manan, kitin dan polisakarida jenis β-1,3-glukan dan β-1,6-glukan
yang berfungsi memperkuat struktur sel dan sebagai cadangan makanan. Sumber
karbon diperoleh dari pemecahan sukrosa dan karbohidrat dalam bekatul, sedangkan
sumber nitrogen dalam substrat berasal dari pemecahan protein dalam bekatul.
Menurut Hadipenata (2007), bekatul mengandung protein 12-19,75%, protein inilah
yang akan dipecah oleh S. cerevisiae untuk dimanfaatkan sebagai sumber N.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
35
Amonium hasil pemecahan protein bekatul merupakan komponen penting dalam
metabolism nitrogen S. cerevisiae.
Inkubasi 24 jam sampai 72 jam menunjukkan adanya kenaikan kadar protein
sel mencapai 39,7%, namun memasuki inkubasi 96 jam kadar protein sel menurun.
Menurut Thontowi (2007), adanya penyerapan sel terhadap sumber karbon dan
nitrogen menyebabkan kandungan karbon dan protein di dalam media semakin
berkurang dengan lamanya proses fermentasi, sehingga menyebabkan sintesis protein
di dalam sel menurun seperti ditampilkan pada Gambar 8.
Gambar 8. Kadar Protein selama Fermentasi pada Media Bekatul dengan Penambahan Variasi Konsentrasi Sukrosa selama 0-96 Jam Pertumbuhan dalam Produksi PST.
Menurut Kratochvilova dalam Rosma (2005) dalam medium yang
mengandung glukosa, khamir ditemukan mampu mengakumulasi suksinat secara
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
36
intraseluler melalui difusi asam karboksilat dari medium. Asam suksinat berfungsi
untuk menjembatani sintesis komponen sel yang penting termasuk protein intra sel.
4. pH Medium
pH (Potential of Hydrogen) menyatakan konsentrasi ion H+ dalam larutan
(Milbrant,2007). pH medium merupakan salah satu syarat bagi pertumbuhan
mikroorganisme karena masing-masing mikroorganisme seperti khamir memiliki
kisaran pH tertentu untuk mendukung pertumbuhannya.
Tabel 5. pH Medium selama Fermentasi Bekatul dengan Penambahan Variasi Konsentrasi Sukrosa selama 0-96 Jam Pertumbuhan dalam Produksi PST.
Medium
Bekatul-%Sukrosa
Rata-rata pH Jam Ke-
0 24 48 72 96
kontrol 5,01ct 4,98dt 4,87ct 4,72bt 4,55at
0,5% 4,82cs 4,79ds 4,71cs 4,60bs 4,48as
1,5% 4,78cr 4,74dr 4,58cr 4,56br 4,29ar
2,5% 4,65cq 4,56dq 4,44cq 4,26bq 4,23aq
3,5% 4,53cp 4,33dp 4,25cp 4,22bp 4,23ap
4,5% 4,49cp 4,40dp 4,29cp 4,15bp 4,20ap
Keterangan: a-d : Menunjukkan perbedaan signifikan (p<0,05) pada huruf berbeda dan pada baris sama. p-t : Menunjukkan perbedaan signifikan (p<0,05) pada huruf berbeda dan pada kolom sama.
Fermentasi S.cerevisiae dalam medium bekatul dengan penambahan variasi
konsentrasi sukrosa berlangsung selama 96 jam. Selama fermentasi terjadi perubahan
pH medium karena pengaruh konsentrasi sukrosa dam lama fermentasi. Medium
kontrol, sukrosa 0,5;1,5 ; 2,5 dan 3,5% berbeda signifikan terhadap perubahan pH
medium. Namun, perubahan pH selama fermentasi oleh S.cerevisiae masih berada
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
37
dalam kisaran pH untuk pertumbuhan S. cerevisiae yaitu yaitu 4,20-4,98 seperti
terlihat pada Tabel 5. Jean dalam Pawignya (2011) menyatakan bahwa pH untuk
pertumbuhan S. cerevisiae berkisar antara 3,5-5,5 dengan suhu inkubasi berkisar 25o-
30oC .
Selama proses fermentasi terjadi penurunan pH medium, hal ini disebabkan
karena S. cerevisiae selama fermentasi mampu menghasilkan CO2 dan metabolit
sekunder seperti asam-asam organik. Amerine dalam Wignyanto (2001) menyatakan
bahwa perubahan pH selama fermentasi oleh S. cerevisiae disebabkan karena dalam
aktivitasnya, sel khamir selain menghasilkan etanol sebagai metabolit primer dan
juga menghasilkan asam-asam organik seperti asam malat, asam sitrat, asam
asetat, asam tartarat sasam laktat, asam butirat dan asam propionat sebagai hasil
sampingan. Asam-asam inilah yang berperan dalam menurunkan pH medium.
Selain konsentrasi gula dalam medium, faktor lain yang memperngaruhi
perubahan pH medium yaitu lama inkubasi. Inkubasi jam 24 dan 48 jam tidak
menunjukkan perbedaan signifikan, namun keduanya berbeda signifikan pada waktu
inkubasi 72 dan 96 jam. Semakin lama waktu inkubasi maka akan semakin banyak
hasil metabolisme sel berupa asam-asam organik sehingga membuat nilai pH medium
semakin menurun seperti terlihat pada Gambar 9.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
38
Gambar 9. pH Media selama Fermentasi Bekatul dengan Penambahan Variasi Konsentrasi Sukrosa selama 0-96 Jam Pertumbuhan dalam Produksi PST.
S. cerevisiae merupakan salah satu jenis khamir yang umum digunakan dalam
produksi PST, dan telah banyak dimanfaatkan baik itu untuk suplemen makanan bagi
manusia maupun hewan. Dalam bidang peternakan, PST dapat digunakan sebagai
sumplemen tambahan pada pakan ternak, menurut Shahzad (2011) PST dapat
menggantikan hampir 30% protein dari tepung kedelai dalam pakan pada proses
perkembangan dan penambahan berat badan anak ayam broiler tanpa menganggu
proses perkembangan ayam.
Selain itu, PST merupaka cara yang paling menjanjikan dalam mengatasi
peningkatan akan kebutuhan pangan terutama di negara-negara berkembang karena
ancaman kelaparan dan kekurangan gizi karena peningkatan jumlah penduduk yang
pesat. PST merupakan cara mudah untuk memenuhi kebutuhan pangan, karena
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
39
merupakan protein non-konvensional yang telah diteliti memiliki kandungan protein
yang tinggi baik secara kuantitatif maupun kualitatif dibandingkan dengan protein
kedelai. Selain itu dalam produksinya tidak diperlukan substrat yang mahal sehingga
bisa menekan ongkos produksi (Bacha et al., 2011).
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
40
BAB V
PENUTUP
A. Kesimpulan
1. Konsentrasi sukrosa 0,5; 1,5; 2,5; 3,5 dan 4,5% berpengaruh terhadap
pertumbuhan khamir roti S. cerevisiae pada media bekatul dalam produksi
PST, semakin tinggi konsentrasi sukrosa dari 0,5-3,5% pertumbuhan khamir
roti S. cerevisiae meningkat, namun pada konsentrasi sukrosa 4,5%
pertumbuhan S. cerevisiae menurun.
2. Konsentrasi sukrosa 3,5% dan lama fermentasi 72 jam mampu menghasilkan
kadar protein sel paling optimal yaitu sebesar 39,7% pada media bekatul
dalam produksi PST.
B. Saran
1. Perlu diadakan uji lanjutan untuk mengetahui kandungan nutria lain dalam
khamir roti S. cerevisiae seperti kandungan vitamin, lemak dan asam nukleat.
2. Penelitian ini bisa memberikan referensi dalam pengembangan produksi PST
yang nantinya mampu digunakan untuk memecahkan masalah kekurangan
protein baik itu untuk manusia maupun hewan.
Top Related