DARI KURVA P PG-PS MA DALAM Diaju Memp Bri UN PERTUMBU ADUKISMO M PROSES kan Untuk M peroleh Gela Program igitta Melati NIM FAKUL NIVERSITA YO UHAN Sacc O YOGYAK FERMENT SKRIPSI Memenuhi S ar Sarjana F m Studi Ilmu Oleh : Iswahyulian M : 0581140 LTAS FARM AS SANATA GYAKART 2009 charomyces KARTA YA TASI ALKO alah Satu Sy armasi (S.Fa Farmasi nti Ongirwal 29 MASI A DHARMA TA cerevisiae ANG BERPE OHOL yarat arm.) lu A ERAN PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
72
Embed
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIrepository.usd.ac.id/16957/2/058114029_Full.pdf · 2018. 1. 29. · Kurva pertumbuhan dibuat dengan memplotkan waktu inkubasi sebagai sumbu
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
DARI
KURVA P
PG-PS MA
DALAM
DiajuMemp
Bri
UN
PERTUMBU
ADUKISMO
M PROSES
kan Untuk Mperoleh Gela
Program
igitta Melati
NIM
FAKUL
NIVERSITA
YO
UHAN Sacc
O YOGYAK
FERMENT
SKRIPSI
Memenuhi Sar Sarjana F
m Studi Ilmu
Oleh :
Iswahyulian
M : 0581140
LTAS FARM
AS SANATA
GYAKART
2009
charomyces
KARTA YA
TASI ALKO
alah Satu Syarmasi (S.FaFarmasi
nti Ongirwal
29
MASI
A DHARMA
TA
cerevisiae
ANG BERPE
OHOL
yarat arm.)
lu
A
ERAN
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
DARI
KURVA P
PG-PS MA
DALAM
DiajuMemp
Bri
UN
PERTUMBU
ADUKISMO
M PROSES
kan Untuk Mperoleh Gela
Program
igitta Melati
NIM
FAKUL
NIVERSITA
YO
ii
UHAN Sacc
O YOGYAK
FERMENT
SKRIPSI
Memenuhi Sar Sarjana F
m Studi Ilmu
Oleh :
Iswahyulian
M : 0581140
LTAS FARM
AS SANATA
GYAKART
2009
charomyces
KARTA YA
TASI ALKO
alah Satu Syarmasi (S.FaFarmasi
nti Ongirwal
29
MASI
A DHARMA
TA
cerevisiae
ANG BERPE
OHOL
yarat arm.)
lu
A
ERAN
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
iii
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
iv
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
v
IMAN MEMBUAT SEGALA SESUATU MUNGKIN
KASIH MEMBUAT SEGALA SESUATU MUDAH
HARAPAN MEMBUAT SEGALA SESUATU BERJALAN
Kupersembahkan untuk:
Mama tercinta Papa di surga
Teman-temanku Serta almamaterku
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
vi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
vi
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yesus atas kasih dan
perlindungan-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penelitian dan
penyusunan skripsi yang berjudul Kurva Pertumbuhan Saccharomyces
cerevisiae Dari PG-PS Madukismo Yogyakarta Yang Berperan Dalam
Proses Fermentasi Alkohol. Skripsi ini disusun untuk memenuhi salah satu
syarat dalam memperoleh gelar Sarjana Farmasi (S. Farm) Program Studi Ilmu
Farmasi Fakultas Farmasi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.
Dalam menyelesaikan penelitian dan penyusunan skripsi ini penulis telah
mendapatkan bantuan dan dukungan materiil serta spiritual dari berbagai pihak.
Pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan banyak terimakasih kepada:
1. Rita Suhadi, M.Si., Apt selaku Dekan Fakultas Farmasi Universitas Sanata
Dharma Yogyakarta
2. Maria Dwi Budi Jumpowati, S.Si selaku dosen pembimbing yang dengan
kesabaran telah memberikan bimbingan, saran dan kritik sejak penyusunan
proposal hingga terselesainya naskah skripsi ini
3. Christine Patramurti, M.Si., Apt selaku dosen penguji yang telah meluangkan
waktu dan memberikan masukan, saran dan kritik yang membangun
4. Ig. Y Kristio Budiasmoro, M.Si selaku dosen penguji yang telah meluangkan
waktu dan memberikan masukan, saran dan kritik yang membangun bagi
penulis
5. Nixon Fernando Joel, terima kasih atas perhatian, kesabaran, nasehat dan
pengorbanan yang sangat berarti bagi penulis
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
vii
6. Rekan tim Alkohol (Prima, Ermin, Yuna, Reni, Pipit, Angel) yang telah
mendukung dan memberi semangat selama proses penelitian dan penyusunan
skripsi ini. Terima kasih atas kebersamaan kita dalam suka dan duka
7. Teman-teman UKKA atas semangat dan canda tawa kalian
9. Segenap staf laboran lantai III atas kerjasama dan bantuan yang diberikan
10. Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu per satu yang telah membantu
dalam penyusunan skripsi ini.
Penulis menyadari bahwa penelitian dan penyusunan skripsi ini masih
memiliki kekurangan dan jauh dari kesempurnaan. Oleh karena itu, penulis
mengharapkan saran dan kritik yang membangun dari semua pihak. Semoga
skripsi yang telah penulis susun ini memberikan manfaat.
Penulis
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
viii
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
ix
INTISARI
Pertumbuhan mikrobia pada umumnya akan mengikuti kurva pertumbuhan normal bila berada pada kondisi lingkungan dan substrat yang ideal (meliputi suhu, pH, sumber oksigen, tekanan osmotik dan lain-lain). Metabolit primer adalah hasil metabolisme yang dihasilkan selama masa pertumbuhan mikrobia, salah satunya yaitu alkohol yang merupakan metabolit primer dari Saccharomyces cerevisiae dalam kondisi anaerob. PG-PS Madukismo Yogyakarta memanfaatkan limbah pabrik gula yaitu molase (tetes tebu) yang dapat berfungsi sebagai media bagi pertumbuhan dan media fermentasi S. cerevisiae untuk menghasilkan alkohol.
Untuk meningkatkan kualitas produksi alkohol dapat dilakukan dengan mengetahui kurva pertumbuhan S. cerevisiae pada kondisi lingkungan yang dilakukan di PG-PS Madukismo (pH pertumbuhan 4,8; suhu pertumbuhan 30o C; konsentrasi substrat pertumbuhan 16o brix) sehingga hasil produksi alkohol dapat dioptimalkan.
Penelitian ini adalah penelitian non eksperimental dengan rancangan penelitian deskriptif. Tahap penelitian ini dilakukan dengan mengukur OD (Optical Density) S. cerevisiae selama 115 jam inkubasi menggunakan metode turbidimetri. Kurva pertumbuhan dibuat dengan memplotkan waktu inkubasi sebagai sumbu X dan OD sebagai sumbuY.
Kurva Pertumbuhan S. cerevisiae dari PG-PS Madukismo meliputi lag fase pada waktu inkubasi 0 hingga 3 jam, fase eksponensial pada waktu inkubasi ke 3 hingga 24 jam, fase stasioner pada waktu inkubasi 24 hingga 97 jam dan fase kematian setelah inkubasi jam ke 97. Dari kurva yang diperoleh, proses pembibitan dapat dilakukan selama 24 hingga 97 jam di mana pada waktu tersebut jumlah S. cerevisiae maksimal dan dapat dilakukan tahap selanjutnya yaitu proses fermentasi alkohol sehingga hasil produksi alkohol dapat dioptimalkan.
Kata kunci: Saccharomyces cerevisiae, molase, kurva pertumbuhan, fermentasi,
alkohol, OD (Optical Density), turbidimetri
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
x
ABSTRACT
Generally, the microbial growth will follow the normal growth curve if it is existing in the ideal environment (temperature, pH, oxygen sources, osmotic pressure etc). During the growth phase, microbe will produce primary metabolite, one of them is alcohol that is the result of the metabolism of yeast Saccharomyces cerevisiae in anaerob condition and produce during eksponensial and stationary phase. Madukismo Rubbing Alcohol Factory of Yogyakarta uses sugar factory wastes named molasses (sugar cane’s extract), which can be functioned as the media for the S. cerevisiae’s growth dan fermentation to produce alcohol.
Increasing the alcohol production quality can be done by checking the S. cerevisiae’s growth curve in the environment condition conducted in Madukismo sugar factory (growth pH 4,8; growth temperature 30oC; 16obrix sugar concentration), so the production can be optimized.
The model of this research was non experimental research with descriptive research construction. This research phase was conducted by measuring the S. cerevisiae OD’s (Optical Density) in certain incubation time (115 hour) so that the whole growth phase could be observed, using turbidity method. Growth curve of S. cerevisiae’s was made by plotting incubation time as X axis with the OD as Y axis.
S. cerevisiae’s growth curve from Madukismo Rubbing Alcohol Factory of Yogyakarta, consisted of lag phase on 0-3 hours of incubation, eksponential phase on 3-24 hours of incubation, stationary phase on 24-97 hours of incubation dan death phase after 97 hours of incubation. From obtained curve, seeding process could be done during 24 till 97 hours where about the number of S. cerevisiae maximal and could be conducted by next step that was alcohol ferment so that yield of the alcohol could produced optimally.
Gambar 3. Saccharomyces cerevisiae dengan menggunakan mikroskop electron. Keterangan gambar: 1. sel induk, 2. spora, 3. budding (Wheals, 1995)
Saccharomyces cerevisiae merupakan yeast yang bersifat oksidatif dan
fermentatif. Dengan adanya oksigen S. cerevisiae akan mengoksidasi gula
menjadi karbondioksida dan air. Tetapi pada kondisi anaerob, S. cerevisiae dapat
mengubah sistem metabolismenya dari jalur oksidatif menjadi jalur fermentatif
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
10
yaitu memecah gula (glukosa) menjadi alkohol dan gas karbon dioksida melalui
jalur glikolisis (Alcamo, 1997; Fardiaz, 1992).
Menurut Campbell, Reece dan Mitchell (1999), glikolisis berarti
menguraikan gula. Glukosa (gula berkarbon enam) diuraikan menjadi dua
molekul gula berkarbon tiga kemudian dioksidasi, dan atom sisanya disusun ulang
membentuk dua molekul piruvat. Proses glikolisis hingga terbentuknya alkohol
terjadi di dalam sitoplasma
Gambar 4 . Proses glikolisis glukosa
(Anonim, 2007)
Akhir dari proses glikolisis per satu molekul glukosa dihasilkan dua
molekul piruvat, dua molekul ATP dan dua molekul NADH. Piruvat sebagai
produk akhir glikolisis melepaskan CO2 dan berubah menjadi asetaldehid.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
11
Asetaldehid kemudian direduksi oleh NADH menjadi alkohol. Ini meregenerasi
pasokan NAD+ yang dibutuhkan untuk glikolisis (Campbell et al,1999). Alkohol
yang dihasilkan akan maksimal bila terdapat jumlah sel yeast yang maksimal pula
karena produksi alkohol akan sebanding dengan pertambahan jumlah yeast
(Tortora et al, 2002)
S. cerevisiae telah lama digunakan dalam industri minuman beralkohol
dan bidang pangan. S. cerevisiae sesuai untuk digunakan dalam industri
fermentasi karena memenuhi syarat-syarat antara lain: cepat berkembang biak,
tahan terhadap suhu tinggi, mempunyai sifat yang stabil dan cepat beradaptasi
terhadap media yang difermentasi (Alcamo, 1997; Harahap, 2003; Hidayat dkk,
2006).
Faktor-faktor yang mempengaruhi pertumbuhan S. cerevisiae antara lain
(Nester et al, 2001) :
1. Nutrien
Nitrogen untuk sintesis protein didapatkan dari ion amonium, sedangkan
beberapa dapat menggunakan nitrat dan nitrit yang didapatkan dari penambahan
pupuk yang mengandung nitrogen seperti ZA, urea, pepton dan lain-lain. Sumber
karbon, hidrogen dan oksigen terdapat pada karbohidrat, kebutuhan sulfur dapat
dipenuhi oleh adanya sulfat di dalam medium. Mineral lain yang dibutuhkan yeast
adalah kalium, magnesium, natrium dan kalsium. Untuk pertumbuhan di dalam
medium sintetik, dibutuhkan unsur kelumit, berupa boron, coper, zink, mangan,
besi, iodium dan molibdenum.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
12
2. Keasaman (pH)
Untuk fermentasi alkoholis, memerlukan media dalam suasana asam,
yaitu antara pH 4 – 5.
3. Suhu
Suhu optimum untuk pengembangbiakan S. cerevisiae adalah 30o C.
4. Udara
Fermentasi alkohol berlangsung secara anaerob. Namun demikian udara
dibutuhkan dalam proses pembibitan sebelum fermentasi untuk
pengembangbiakan sel yeast.
Selain faktor-faktor yang disebutkan oleh Nester et al (2001), menurut
Tortora et al (2002) terdapat faktor lain yang dapat mempengaruhi pertumbuhan
mikrobia yaitu tekanan osmotik. Bila mikrobia berada pada larutan yang
hipertonis maka akan menghambat pertumbuhan karena menyebabkan terjadinya
plasmolisis.
D. Kurva Pertumbuhan Saccharomyces cerevisiae
Saccharomyces cerevisiae umumnya melakukan proses reproduksi
dengan cara pertunasan multipolar atau melalui pembentukan askospora.
Askospora dapat terbentuk setelah terjadi konjugasi atau berasal dari sel diploid.
Askospora yang berjumlah satu hingga empat per askus biasanya berbentuk bulat
atau oval. Waktu yang diperlukan untuk bereproduksi menghasilkan dua sel
anakan disebut waktu generasi. Waktu generasi tidak selalu tetap tetapi tergantung
pada faktor-faktor dalam medium, spesies, dan umur. Selama tumbuh, komponen-
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
13
komponen sel seperti protein, RNA dan sebagainya akan bertambah sampai siap
membelah. Konsentrasi komponen-komponen sel, seperti RNA, enzim, metabolit-
metabolit dan sebagainya pada masing-masing sel anakan akan identik dengan sel
induk. Namun demikian dalam perkembangannya akan dipengaruhi oleh
lingkungan sehingga dimungkinkan terjadi perbedaan (Tortora et al, 2002).
Yeast yang dimasukkan dalam media baru pada umumnya tidak segera
memperbanyak diri, tetapi akan memerlukan waktu untuk penyesuaian dalam
medium. Bila pada waktu-waktu tertentu jumlah sel yeast dihitung dan dibuat
kurva hubungan antara log jumlah sel dan waktu, maka akan diperoleh suatu
grafik yang menunjukkan kurva pertumbuhan (Błażejak, Duszkiewicz-Reinhard,
Gniewosz, Rostkowska-Demner, Domurad, 2002):
Gambar 5. Kurva pertumbuhan S. cerevisiae waktu inkubasi vs log jumlah sel pada medium
Yeast Pepton Dextrose (YPD) (Błażejak et al, 2002)
Kurva pertumbuhan juga dapat dibuat dengan menghubungkan antara
waktu inkubasi dengan OD (Optical Density), antara waktu inkubasi dengan
biomassa (berat kering), serta antara nilai OD dengan jumlah sel hidup (Acourene
et al, 2007; Lay, 1994).
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
14
Gambar 6. Kurva pertumbuhan beberapa strain S. cerevisiae waktu inkubasi vs OD.
Keterangan : SDB (strain yang diisolasi dari Degla-Beida), SDN (strain yang diisolasi dari Deglet-Nour), STB (strain yang diisolasi dari Tanboutch), ATTCC1102 (strain yang diambil dari industrial bakery yeast). (Acourene et al, 2007).
Menurut Willey, Sherwood, Woolverton (2008) dan Talaro et al (2008)
secara umum kurva pertumbuhan yeast meliputi beberapa fase yaitu:
1. Lag fase
Pada fase ini yeast baru menyesuaikan diri dengan lingkungan baru.
Berbagai macam enzim dan zat perantara dibentuk sehingga keadaannya
memungkinkan pertumbuhan sel lebih lanjut.
2. Fase eksponensial
Pada fase ini yeast memperbanyak diri dengan kecepatan paling tinggi
dengan waktu generasi pendek dan konstan. Pada fase ini metabolisme yang
terjadi paling pesat sehingga sintesis bahan sel berlangsung dengan cepat.
Keadaan ini akan berlangsung terus sampai salah satu atau beberapa nutrien habis
atau telah terjadi penimbunan metabolit yang bersifat racun yang menyebabkan
terhambatnya pertumbuhan.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
15
3. Fase stasioner
Pada fase ini kecepatan untuk memperbanyak diri berkurang dan jumlah
sel mati bertambah karena adanya penurunan kadar nutrien dan meningkatnya
penimbunan zat-zat racun yang menghambat kecepatan pembelahan sel. Pada fase
ini jumlah sel yang dihasilkan sama dengan jumlah sel yang mati.
Pada fase eksponensial dan fase stasioner ini, bila yeast (S. cerevisiae)
diberi perlakuan anaerob maka akan mengubah jalur metabolisme menjadi
fermentatif untuk menghasilkan alkohol (Tortora et al, 2002).
4. Fase kematian
Pada fase ini kecepatan kematian terus meningkat sehingga jumlah sel
akan menurun cepat.
Dari hasil penelitian yang telah dilakukan oleh Błażejak et al (2002),
S. cerevisiae dalam media YPD (Yeast Pepton Dextrose) mengalami pertambahan
jumlah yang sangat signifikan pada periode sebelum 24 jam waktu inkubasi
(Gambar 5). Dan waktu inkubasi pada jam ke 24 dijadikan sebagai akhir fase
eksponensial oleh Błażejak et al (2002). Sedangkan penelitian yang dilakukan
oleh Acourene et al (2007), waktu yang dibutuhkan selama lag fase dan waktu di
mana fase eksponensial berakhir antara beberapa strain S. cerevisiae yang
diteliti hasilnya berbeda-beda (Gambar 6). Menurut Tortora et al (2002),
alkohol yang dihasilkan oleh S. cerevisiae merupakan hasil metabolit primer yaitu
senyawa yang dihasilkan sepanjang fase pertumbuhan yaitu fase eksponensial dan
fase stasioner (Gambar 7). S. cerevisiae dan jumlah alkohol yang dihasilkan
sebanding dengan pertambahan jumlah S. cerevisiae. Berdasarkan hal tersebut
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
16
maka waktu di mana produksi alkohol berlangsung juga bervariasi berdasarkan
kurva pertumbuhan masing-masing yeast mencapai fase eksponensial dan fase
stasioner.
Pada umumnya senyawa metabolit primer digunakan untuk membentuk
makromolekul atau dikonversikan menjadi koenzim senyawa antara seperti asam
amino, vitamin, asam organik dan enzim (Tortora et al, 2002).
Gambar 7. Produksi metabolit primer (etanol) sebanding dengan pertambahan jumlah yeast (Tortora et al, 2002)
E. Perhitungan Jumlah Yeast
Menurut Fardiaz (1994) pengukuran jumlah yeast dapat dilakukan
dengan beberapa cara yaitu:
1. Perhitungan jumlah sel (hitungan mikroskopik; hitungan cawan; MPN (Most
Propable Number))
2. Perhitungan massa sel secara langsung (Volumetrik; Gravimetri; Kekeruhan
(turbidimetri))
3. Perhitungan massa sel secara tidak langsung (analisis komponen sel protein,
DNA; analisis produk katabolisme; analisis konsumsi nutrien)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
17
Sedangkan menurut Nester et al (2001) pengukuran jumlah yeast dapat
dilakukan dengan:
1. Perhitungan sel secara langsung (menggunakan bantuan mikroskop atau alat
penghitung sel (coulter counter))
2. Perhitungan sel hidup (hitungan cawan, dengan membran filtrasi dan MPN)
3. Perhitungan biomassa (turbidimetri, perhitungan berat total)
4. Perhitungan produk-produk yang dihasilkan (CO2)
Perhitungan secara mikroskopik dilakukan dengan pertolongan kotak
skala dimana dalam setiap ukuran skala seluas 1 mm2 terdapat 25 kotak dengan
luas 0,04 mm2 dan tiap kotak tersebut terdapat 16 kotak kecil. Jumlah sel yang
terdapat dalam kotak kecil dapat dihitung dan dapat dihitung pula rata-rata dalam
kotak besar. Hitungan dengan metode ini memiliki beberapa kelemahan di
antaranya tidak dapat membedakan antara sel hidup dengan sel mati sehingga
keduanya dapat terhitung, sel yang sangat kecil kadang tidak terlihat sehingga
tidak terhitung, tidak dapat digunakan untuk menghitung jumlah sel yang terdapat
dalam ekstrak makanan karena dapat mengganggu penglihatan (Fardiaz, 1992).
Hitungan cawan dilakukan dengan menumbuhkan yeast pada media agar
sehingga yeast akan berkembangbiak dan membentuk koloni-koloni. Keuntungan
menggunakan metode ini adalah hanya sel yang masih hidup yang dihitung,
sedangkan kelemahan metode ini adalah hasil perhitungan tidak menunjukkan
jumlah sel yang sebenarnya karena sel yang berdekatan mungkin membentuk satu
koloni, media dan kondisi inkubasi yang berbeda mungkin menghasilkan nilai
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
18
yang berbeda, memerlukan persiapan dan waktu inkubasi cukup lama sehingga
pertumbuhan koloni dapat dihitung (Fardiaz, 1992).
Perhitungan jumlah sel menggunakan instrumen elektronik yang disebut
coulter counter yang dapat menghitung sel dalam suspensi yang dialirkan pada
tube dan akan dideteksi jumlah sel yang melewati sensor yang dapat ditangkap
oleh detektor (Nester et al, 2001).
Metode MPN, menggunakan media cair dalam tabung reaksi, dimana
perhitungan dilakukan berdasarkan jumlah tabung yang positif ditumbuhi
mikrobia setelah inkubasi pada waktu dan suhu tertentu (Fardiaz, 1992).
F. Turbidimetri
Metode turbidimetri biasa digunakan dalam analisis agen-agen biologi.
Pada metode ini aktivitas agen biologi ditentukan dengan mengukur kekeruhan
yang dihasilkan oleh agen tersebut. Seperti pada suspensi antibiotik, makin keruh
larutan maka makin tinggi pertumbuhan mikrobia dan makin rendah aktivitas
antibiotik.
Pengukuran kerapatan optik menggunakan turbidimetri ini sama seperti
pada metode kolorimetri (Lay, 1994). Kolorimetri adalah suatu teknik pengukuran
cahaya yang diabsorbsi oleh zat berwarna baik warna yang terbentuk dari asal
maupun akibat reaksi dengan zat lain penentuan fotometri dilakukan dalam daerah
sinar tampak yaitu dengan panjang gelombang 400 nm – 800 nm. (Khopkar, 1990;
Roth, Baschke, 1994).
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
19
Metode Kolorimetri melibatkan perbandingan intensitas warna secara
visual artinya warna dari larutan senyawa yang tidak diketahui atau senyawa
yang diteliti dibandingkan dengan warna dari satu standar ataupun beberapa seri
standar (Butz, Nobel, 1961).
Gelombang cahaya yang melewati suspensi biakan dan banyaknya
cahaya yang ditransmisikan setelah melewati suspensi akan menghasilkan suatu
nilai absorbansi yang dalam istilah mikrobiologi disebut dengan OD (Optical
Density atau kerapatan optik). Nilai OD akan sebanding dengan jumlah biakan
dalam sampel dan dapat digunakan untuk menduga jumlah biakan dalam sampel.
Makin besar nilai OD makin keruh suspensi biakan dan makin banyak jumlah
biakan dalam suspensi (Lay, 1994). Jenkins, Kneevel, Digangi (1967) juga
menyatakan hal yang sama yaitu kekeruhan akan sebanding dengan konsentrasi
jumlah biakan dalam suspensi. Metode ini juga memiliki kelemahan yaitu
membutuhkan jumlah sel 10 juta hingga 100 juta sel per mililiter agar kekeruhan
suspensi dapat dibaca pada spektrofotometer (Tortora et al, 2002)
Kerapatan optik suatu suspensi tidak langsung menunjukkan jumlah sel
dalam suatu populasi, namun menunjukkan jumlah cahaya yang disebar oleh
populasi tersebut. Untuk memperoleh jumlah mikrobia, maka nilai kerapatan optik
(harus disetarakan terlebih dahulu dengan jumlah mikrobia dalam colony forming
units (CFU/ml). Jumlah mikrobia ditentukan dengan cara menghitung mikrobia
hidup. Setelah diperoleh nilai ini, selanjutnya dibuat suatu kurva dengan sumbu X
sebagai jumlah hidup dan sumbu Y sebagai nilai OD sehingga selanjutnya dapat
ditentukan fase-fase pertumbuhan mikrobia (Lay, 1994). Sedangkan menurut
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
20
Acourene et al (2007), kurva pertumbuhan dapat dibuat dengan mengetahui nilai
OD yang didapat dari pengukuran setiap 2 jam selama masa inkubasi dalam
media. Kurva dibuat dengan sumbu X sebagai waktu inkubasi dan sumbu Y
sebagai nilai OD sehingga dapat ditentukan lag fase, fase eksponensial, fase
stasioner dan fase kematian.
G. Keterangan Empiris
Kurva pertumbuhan S. cerevisiae dapat diketahui dengan memplotkan
fungsi waktu terhadap OD S. cerevisiae dari hasil perhitungan menggunakan
metode turbidimetri dengan instrumen spektrofotometer. Kurva pertumbuhan
meliputi fase-fase pertumbuhan yaitu lag fase, fase eksponensial, fase stationer
dan fase kematian. Dari kurva pertumbuhan tersebut maka dapat diketahui waktu
terjadinya proses fermentasi alkohol.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
21
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
A. Jenis dan Rancangan Penelitian
Jenis penelitian ini merupakan penelitian noneksperimental dengan
rancangan deskriptif. Penelitian dilaksanakan di Laboratorium Mikrobiologi
Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.
B. Variabel dan Definisi Operasional
1. Variabel
a. Variabel bebas: waktu inkubasi S. cerevisiae
b. Variabel tergantung: OD (Optical Density) λmax = 620 nm
c. Variabel pengacau terkendali : pH pertumbuhan 4,8; suhu pertumbuhan
Waktu inkubasi 0 (jam) adalah pengukuran yang dilakukan sesaat setelah
inokulasi S.cerevisiae ke dalam medium. Nilai rata-rata OD didapatkan dari rata-
rata OD 6 erlenmeyer yang berisi suspensi S.cerevisiae dari PG-PS Madukismo
dan 6 erlenmeyer berisi suspensi S.cerevisiae ATCC 3015.
Dari Tabel III dan IV kemudian dapat dibuat kurva pertumbuhan
S.cerevisiae sebagai berikut:
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
34
Gambar 8. Kurva pertumbuhan S. cerevisiae dari PG-PS Madukismo Yogyakarta
Gambar 9. Kurva pertumbuhan S. cerevisiae ATCC 3015
Tabel III dan Gambar 8 menunjukkan pertumbuhan S.cerevisiae dari PG-
PS Madukismo selama inkubasi 115 jam. Dari tabel dan gambar tersebut, pada
jam-jam awal inkubasi yaitu inkubasi jam ke 0 hingga waktu inkubasi jam ke 3
terjadi kenaikan dan penurunan nilai OD. Hal ini menunjukan bahwa
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
35
pertumbuhan pada awal waktu inkubasi belum stabil. Hal serupa juga ditunjukkan
oleh S.cerevisiae ATCC 3015 (Tabel IV dan Gambar 9) yang pada masa awal
inkubasi mengalami kenaikan dan penurunan nilai OD. Pertumbuhan yang belum
stabil ini dapat terjadi akibat adanya perbedaan tekanan osmotik antara cairan di
dalam yeast dengan suspensi media. Menurut Tortora et al (2002), bila mikrobia
berada pada larutan yang hipertonis (kaya akan solute) maka akan terjadi
plasmolisis yaitu cairan di dalam sel akan keluar dari dalam sel menembus
membran plasma menuju ke cairan yang memiliki kadar solute lebih tinggi
sehingga sel akan mati.
Di samping adanya ketidakstabilan pertumbuhan S.cerevisiae pada awal
inkubasi yang dapat disebabkan karena terjadi perbedaan tekanan osmosis di
dalam dan di luar sel, pada waktu ini peningkatan jumlah sel juga belum nampak.
Waktu inilah diperkirakan berlangsungnya fase adaptasi atau lag fase. Pada fase
ini yeast akan menyesuaikan diri dengan lingkungan baru, mensintesis berbagai
macam enzim serta DNA sehingga keadaannya akan siap untuk pertumbuhan dan
perbanyakkan jumlah sel (Willey et al, 2008; Talaro et al, 2008).
Penelitian yang dilakukan oleh Błażejak et al (2002) S. cerevisiae dalam
media YPD (Yeast Peptone Dextrose) mengalami pertambahan jumlah yang
sangat signifikan pada periode sebelum 24 jam atau mengalami fase eksponensial
sebelum 24 jam dan waktu inkubasi pada jam ke 24 tersebut dijadikan sebagai
akhir fase eksponensial untuk memasuki fase stasioner, tetapi S. cerevisiae ATCC
3015 menunjukkan hasil yang berbeda untuk waktu terjadinya fase eksponensial
dan awal fase stasioner. Seperti hasil penelitian oleh Acourene et al (2007), di
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
36
mana waktu yang dibutuhkan selama lag fase dan waktu di mana fase
eksponensial berakhir antara satu strain S. cerevisiae dengan yang lain berbeda-
beda, S. cerevisiae ATCC 3015 mengalami fase eksponensial hingga inkubasi
jam ke 48 dan mengalami awal fase stationer pada inkubasi jam ke 48. Tetapi S.
cerevisiae dari PG-PS Madukismo memiliki pola yang sama dengan hasil
penelitian Błażejak et al (2002). Dari Tabel III dan Gambar 8 dapat dilihat bahwa
fase eksponensial berakhir setelah 24 jam inkubasi yang berarti bahwa fase
stationer dimulai pada jam ke 24 setelah inkubasi. Hal ini dapat ditentukan dari
nilai OD dari inkubasi jam ke 24 yang merupakan nilai dua kali lipat dari nilai OD
inkubasi jam ke 19.
Peningkatan nilai OD menjadi dua kali lipat dari nilai OD mula-mula
menandakan terjadinya proses penggandaan diri. Nilai OD akan sebanding dengan
jumlah biakan dalam suspensi sampel dan dapat digunakan untuk menduga
jumlah biakan dalam sampel. Makin besar nilai OD makin keruh suspensi biakan
dan makin banyak jumlah biakan dalam suspensi (Lay, 1994).
Fase eksponensial sendiri menurut Willey et al (2008) dan Talaro (2008),
merupakan fase di mana yeast akan memperbanyak diri dengan kecepatan paling
tinggi dengan waktu generasi pendek dan konstan. Pada fase ini metabolisme
yang terjadi paling pesat sehingga sintesis bahan sel berlangsung dengan cepat.
Hal ini dapat dipengaruhi oleh beberapa faktor di antaranya ketersediaan nutrien
yang cukup, adanya aerasi atau oksigen, serta pH dan suhu yang ideal sehingga
yeast dapat meningkatkan kapasitasnya dalam mensintesis protein untuk faktor
tumbuh.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
37
Fase stasioner pada S. cerevisiae dari PG-PS Madukismo berlangsung
dari inkubasi jam ke 24 hingga jam ke 97 dan S. cerevisiae ATCC 3015
berlangsung dari waktu inkubasi jam ke 48 hingga jam ke 97. Fase stasioner yaitu
fase di mana kecepatan untuk memperbanyak diri berkurang karena adanya
penurunan kadar nutrien dan jumlah sel yang dihasilkan sama dengan jumlah sel
yang mati (Willey et al, 2008; Talaro, 2008). Fase stasioner ini ditunjukkan oleh
nilai OD yang cenderung stabil pada rentang waktu inkubasi jam ke 24 hingga 97
pada S. cerevisiae dari PG-PS Madukismo dan jam ke 48 hingga 97 pada S.
cerevisiae ATCC 3015.
Fase kematian terjadi pada inkubasi setelah jam ke 97. Hal ini nampak
pada kedua strain S. cerevisiae (dari PG-PS Madukismo dan ATCC 3015). Fase
kematian, di mana pada fase ini kecepatan kematian terus meningkat sehingga
jumlah sel akan menurun cepat sedangkan kecepatan pembelahan sel menjadi
semakin menurun sehingga jumlah sel hidup menurun dengan cepat. Hal ini
terjadi karena nutrien yang tersedia telah habis sehingga yeast tidak dapat hidup
(Willey et al, 2008 dan Talaro, 2008).
Secara umum, Kurva pertumbuhan yang ditunjukkan oleh S. cerevisiae
ATCC 3015 lebih stabil dibandingkan S. cerevisiae dari PG-PS Madukismo bila
dilihat dari nilai OD yang terukur, S. cerevisiae dari PG-PS Madukismo
menampakkan nilai OD yang cenderung naik dan turun sepanjang fase stationer.
Hal ini dapat dipengaruhi oleh beberapa faktor antara lain kemurnian strain S.
cerevisiae ATCC 3015 yang lebih unggul dibandingkan S . cerevisiae dari PG-PS
Madukismo.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
38
Tahap selanjutnya setelah pembibitan S. cerevisiae yang dilakukan dalam
industri adalah tahap fermentasi alkohol yang berlangsung secara anaerob.
Menurut Tortora et al (2002), fermentasi oleh S. cerevisiae yang menghasilkan
metabolit yaitu alkohol dikategorikan sebagai metabolit primer karena dibentuk
sepanjang masa pertumbuhan sel S. cerevisiae. Jumlah alkohol yang dihasilkan
akan sebanding dengan pertambahan jumlah S. cerevisiae. Sehingga makin
banyak jumlah S. cerevisiae maka akan makin banyak pula jumlah alkohol yang
dihasilkan.
PG-PS Madukismo menggunakan waktu pembibitan selama 2 hari (48
jam inkubasi) sebelum melanjutkan proses fermentasi untuk menghasilkan
alkohol. Hal ini dilakukan untuk mendapatkan jumlah sel S. cerevisiae terbanyak
yang ada dalam suspensi biakan. Hal ini juga sesuai dengan kurva pertumbuhan
S. cerevisiae yang telah diteliti di mana S. cerevisiae berada dalam jumlah yang
maksimal selama berada dalam fase stationer yaitu sejak 24 jam inkubasi hingga
sebelum mencapai waktu 97 jam inkubasi.
Proses fermentasi alkohol dilakukan setelah pembibitan dengan
menggunakan jumlah S. cerevisiae terbanyak karena pada proses metabolisme
secara anaerob, pertumbuhan jumlah sel S. cerevisiae tidak sebanyak yang terjadi
bila metabolisme terjadi secara aerob. Selain itu pada kondisi anaerob yeast akan
lebih banyak melakukan metabolisme untuk menghasilkan produk (alkohol) dari
pada metabolisme untuk pertumbuhan dan pertambahan jumlah sel.
Dengan menggunakan suspensi biakan yang telah memiliki jumlah sel
S. cerevisiae terbanyak maka diharapkan metabolisme yang terjadi selama
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
39
fermentasi untuk menghasilkan alkohol juga maksimal tetapi tentu saja didukung
oleh faktor-faktor lingkungan untuk fermentasi yang juga sesuai seperti: suhu
fermentasi, pH media fermentasi dan ketersediaan nutrisi.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
40
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
A. Kesimpulan
Dari penelitian yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa: Kurva
Pertumbuhan S. cerevisiae dari PG-PS Madukismo meliputi lag fase pada waktu
inkubasi 0 hingga 3 jam, fase eksponensial pada waktu inkubasi ke 3 hingga 24
jam, fase stasioner pada waktu inkubasi 24 hingga 97 jam dan fase kematian
setelah inkubasi jam ke 97. Berdasarkan kurva yang telah diperoleh, proses
pembibitan dapat dilakukan selama 24 hingga 97 jam di mana pada waktu
tersebut, jumlah S. cerevisiae maksimal dan dapat dilakukan tahap selanjutnya
yaitu proses fermentasi alkohol sehingga hasil produksi alkohol dapat
dioptimalkan.
B. Saran
Optimalisasi kondisi pertumbuhan Saccharomyces cerevisiae (meliputi
pH, suhu pertumbuhan, perbandingan konsentrasi substrat-inokulum) dari PG-PS
Madukismo perlu dilakukan sebelum proses produksi fermentasi.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
41
DAFTAR PUSTAKA
Acourene, S., Khalid, A.Kh., Bacha, A., Tama, M., Taleb, B., 2007, Optimization
of Bakery Yeast Production Cultivated on Musts Dates, Journal of Applied Sciences Research, 3 (10), 964-971
Alcamo, E.I., 1997, Fundamental of Microbiology, Edisi 5, 442-444, Addison
Wesley Longman Inc., Canada Anonim, 1984, PT Madu baru - PG PS Madukismo, 10-11, Yogyakarta Anonim,2007,Glucose,http://faculty.clinton.edu/faculty/donald.johnston/D%20Sp
ring%202007/Lab/Lab/Biochemical%20activities%20of%20bacteria/lactose%20to%20glucose.JPG, diakses tanggal 20 Desember 2008
Baker, S., Nicklin, J., Khan, N., Killington, R., 2006, Microbiology, 71,
Taylor&Francis Group, New York Balia, R.L., 2004, Potensi dan Prospek Yeast (khamir) Dalam Meningkatkan
Diversifikasi Pangan di Indonesia, Pidato Pengukuhan Jabatan Guru Besar Tetap dalam Ilmu Mutu Pangan pada Fakultas Peternakan Universitas Padjadjaran, 8-15, Departemen Pendidikan Nasional Universitas Padjadjaran, Bandung
Błażejak, S., Duszkiewicz-Reinhard, W., Gniewosz, M., Rostkowska-Demner, E., Domurad, E., 2002, The Study of Saccharomyces Cerevisiae Brewery Yeast Strain Capacity of Binding With Magnesium In Dynamic Conditions, Electronic Junal of Polish Agricultural Universities, 5(2), http://www.ejpau.media.pl/volume5/issue2/food/art-03.html, diakses tanggal 29 Oktober 2008
Butz, H., Nobels, H.J., 1961, Instrumental Methodes for the Analysis of Food Additives, 109, Interscience Publisher, New York
Campbell, N.A., Reece, J.B., dan Mitchell, L.G., 1999, Biologi, jilid I, 163-175,
2001, Microbiology A Human Perspective, 90-95, 100-107, Mc Graw-Hill Companies Inc., New York
Nurdyastuti, 2005, Teknologi Proses Produksi Bio-etanol,
http://www.geocities.com/markal_bppt/publish/biofbbm/biindy.pdf, diakses tanggal 13 Juli 2008
Priani, N., 2003, Metabolisme Bakteri, 4-6, Universitas Sumatra Utara, Medan Puspitasari, R., 2008, Kualitas Molase Sebagai Bahan Baku Produksi Alkohol
Pabrik Spiritus Madukismo Yogyakarta, Skripsi, Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta