lap bio baru
TRANSCRIPT
KINETIKA PERTUMBUHAN
Saccharomyces cereviseae
Diajukan untuk memenuhi laporan Praktikum Bioproses
Pembimbing :Dra. Nancy Siti Djenar
Penyusun : Endah Yunita Sari (091411008)
Fitri Laila Amatullah (091411009)
Ghani Ripandi Utomo (091411010)
Giftiani Citra (091411011)
Gin Gin (091411012)
Iis Eka Ariestania (091411014)
Imas Maesaroh (091411015)
Kelas : 2A
Kelompok : 2
Tanggal praktikum : 11 November 2010
Tanggal penyerahan : 25 November 2010
POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
TEKNIK KIMIA
2010
BAB I
PENDAHULUAN
I.1 Tujuan
1. Mampu terampil dalam pembuatan kultur mikroba, indokulum/starter, teknik
aseptik dengan benar.
2. Mampu melakukan sampling pengukuran populasi sel secara periodik dengan
benar.
3. Mampu melakukan evaluasi populasi mikroba dengan berbagai teknik (berat sel
kering, spektrofotometri, kurva baku) dengan benar.
4. Mampu menerapkan hubungan antara jumlah sel (X) dengan waktu (t) dengan
benar.
5. Mampu mengkaji fasa – fasa pertumbuhan mikroba dengan benar.
6. Mendapatkan nilai laju pertumbuhan spesifik (µ) dengan menggunakan grafik ln
X terhadap t dengan benar.
I.2 Dasar Teori
Pertumbuhan ragi/ khamir
Ragi/khamir termasuk fungi dan biasanya membagi diri melalui tunas.
Kekecualian terjadi pada ragi sendiri yang tumbuh dengan fisi atau membentuk hifa dan
membentuk tunas di atas sel inang. Kemudian tunas ini tumbuh sampai besarnya
mendekati sel inang. Pada saat tersebut, tunas memisahkan diri membentuk anak sel.
Berbeda dengan pembelahan bakteri, di sini dapat dibedakan secara fisik antara sel inang
dan sel anak karena pada sel inang masih tertinggal bekas tunas untuk setiap sel anak
yang terbentuk. Pada kondisi optimal, ragi membelah dalam waktu 45 menit, tetapi yang
umum adalah dalam waktu 90 – 120 menit.
Sel
anak
Parut tunas sel induk
Bercabang
Saccharomyces cerevisiae sebagai contoh khamir yang digunakan di industri
Spesies yang paling umum digunakan dalam industri makanan adalah
Saccharomyces cerevisiae, misalnya dalam pembuatan roti dan produksi alkohol, anggur,
brem, gliserol, dan enzim invertase. Dalam industri alkohol dan anggur digunakan khamir
yang disebut khamir permukaan (top yeast), yaitu khamir yang bersifat fermentatif kuat
Pertumbuhan Ragi/ Khamir
Pertumbuhan miselia
dan tumbuh dengan cepat pada suhu 200C sampai 150C. Karena sel – sel tidak
menggerombol serta tumbuh dan memproduksi karbon dioksida secara lambat, sel – sel
akan mengumpul pada dasar tabung. Salah satu contoh khamir dasar adalah khamir yang
digunakan dalam industri bir.
Saccharomyces cerevisiae var ellipsoideus adalah galur yang memproduksi
alkohol dalam jumlah tinggi sehingga sering digunakan dalam produksi alkohol, anggur,
dan minuman keras.
Faktor – faktor yang mempengaruhi pertumbuhan mikroba
1. Nutrien
Nutrien berfungsi sebagai sumber energi (sumber karbon) dan bahan pembentuk
komponen sel baik protein, asam – asam nukleat/lipid. Nutrien dikelompokkan
menjadi makronutrien yaitu nutrien yang dibutuhkan dengan konsentrasi lebih dari
10-4M, contohnya C, H, N, O, S, P, Mg2+, dan K+; mikronutrien (trace element) yaitu
nutrien yang dibutuhkan dengan konsentrasi kurang dari 10-4M, contohnya Fe, Mn,Ni,
Na, dan Cl. Disamping itu, mikroba juga membutuhkan vitamin sebagai koenzim,
hormone untuk mengatur metabolism, dan asam – asam amino.
2. Air (kelembaban)
Air sangat diperlukan untuk pertumbuhan dan perkembangan mikroba. Air tidak
hanya merupakan komponen utama dari plasma sel mikroba, tetapi air pula untuk
pelarut makanan sebelum makanan itu dapat diserap oleh sel. Kekeringan dapat
mematikan mikroba.
3. Suhu
Untuk setiap jenis mikroba terdapat suhu minimum, optimum dan maksimum
bagi pertumbuhannya. Suhu rendah dapat menghentikan pertumbuhan mikroba, tetapi
bila mikroba tersebut kemudian dipindahkan pada suhu yang sesuai untuk
pertumbuhannya, maka pertumbuhannya akan segera dimulai lagi. Suhu tinggi lebih
banyak merusak pertumbuhan mikroba dari pada suhu rendah. Tidak ada satupun
mikroba yang berada dalam bentuk vegetatif yang tahan pendidihan dalam beberapa
jam.
Berdasarkan pada suhu optimum pertumbuhannya, mikroba dikelompokkan
sebagai berikut yaitu mikroba termofilik, mesofilik, dan psikrotrofik. Mikroba
termofilik mempunyai suhu pertumbuhan minimal di atas 45°C, biasanya 55°C,
contohnya adalah bakteri Lactobacillus thermophillus. Mikroba mesofilik mempunyai
suhu pertumbuhan optimal antara 15 – 45 °C, dan mikroba psikrotrofik mempunyai
suhu pertumbuhan optimal di bawah 20°C.
4. pH
Setiap jenis mikroba mempunyai pH tertentu dimana ia dapat tumbuh dengan
cepat. Oleh karena itu, dalam pembuatan makanan untuk mikroba (medium atau
pembenihan), pH harus diatur seteliti mungkin, sehingga pHnya sesuai bagi mikroba
yang ditanamkan. Diantara bakteri ada juga yang tahan terhadap keasaman yang
tinggi, bakteri tersebut digolongkan ke dalam bakteri yang achiduri. Sering digunakan
buffer untuk mengontrol pH medium.
5. Oksigen
Mikroba yang hidupnya harus dalam suasana yang ada oksigen bebas, disebut
aerob. Sedangkan yang tidak dapat hidup apabila dalam oksigen bebas, tetapi oksigen
yang diperlukan didapat dari persenyawaan yang mengandung oksigen dinamankan
anaerob. Disamping kedua golongan tadi ada golongan yang bisa hidup pada dua
keadaan tersebut di atas yaitu disebut mikroba fakultatif. Mikroba – mikroba yang
tidak dapat hidup sama sekali apabila ada oksigen atau tidak dapat hidup tanpa
oksigen, berturut – turut disebut golongan mikroba yang obligat anaerob dan obligat
aerob.
6. Cahaya
Kebanyakan mikroba dapat dirusak oleh cahaya tak langsung dari matahari dan
dalam waktu beberapa jam saja dapat dimatikan oleh cahaya langsung yang
mengenainya. Sinar – sinar violet, ultra violet, dan biru sangat kuat daya mematikan
terhadap mikroba.
7. Osmosa
Sel – sel mikroba dibalut oleh suatu membran yang semipermiabel, karena
membran ini dengan bebas dapat melewatkan air masuk ke dalam sel, demikian pula
sebaliknya. Akan tetapi, terhadap zat – zat yang larut di dalam cairan dimana sel – sel
itu terdapat membran tadi mempunyai kesanggupan untuk menahan, hal ini
menunjukkan bahwa sel – sel itu merupakan suatu unit osmosis yang kecil yang
responsif terhadap perubahan – perubahan pada cairan dalam lingkungannya.
Apabila sel – sel mikroba ditempatkan pada cairan dengan konsentrasi zat – zat
terlarut yang berbeda beda,maka akan terjadi perubahan – perubahan. Dalam cairan
hipertonis, yaitu cairan dengan konsentrasi zat terlarut yang tinggi, maka akan terjadi
kecenderungan bahwa air akan keluar dari dalam sel, sehingga sel itu akan
mengkerut. Bila perbedaan antara konsentrasi di luar dan di dalam sel itu besar sekali
pengkerutan akan terus berlangsung sehingga akhirnya sel tadi mati, keadaan itu
disebut plasmolisis. Akan tetapi, jika perbedaannya tidak begitu besar, maka sel akan
mengadakan penyesuaian terhadap larutan hipertonis untuk mencapai kembali
keadaan turgor dan pertumbuhannya dapat berlangsng lagi. Apabila sel itu
dimasukkan dalam larutan dengan kkonsentrasi zat – zat terlarut yang rendah atau
dalam aquades, maka air akan memasuki sel. Sel akan mengembang dan pecah yang
disebut dengan plasmotysis. Larutan yang tidak menimbulkan pengkerutan pada sel
atau tidak menyebabkan pecahnya sel disebut larutan yang isotonis.
8. Faktor- faktor kimia
Manusia di dalam usahanya untuk membebaskan diri dari kegiatan mikroba,
meramu zat- zat yang dapat meracuni mikroba. Zat- zat yang hanya menghambat
pertumbuhan mikroba dengan tidak membunuhnya disebut zat mikrostatik. Zat yang
dapat membunuh mikroba disebut desinfektan, germisida atau mikrosida.
Di Indonesia sendiri, jamur ini telah melekat dalam kehidupan sehari – hari.
Nenek moyang kita dan hingga saat ini kita sendiri menggunakannya dalam pembuatan
makanan dan minuman, seperti tempe, tape dan tuak.
Saat ini, biomassa tanaman adalah biofuel yang paling banyak dikembangkan
karena harganya yang murah dan persediaannya yang mudah didapat. Sayangnya, salah
satu penghambat justru adalah langkanya low – cost teknologi dalam pengolahan
tanaman menjadi etanol. Tentu saja tidak sembarang jamur ragi dipakai melainkan
beberapa strain Saccharomyces cerevisiae yang telah direkayasa daur metabolismenya
secara genetika dapat menghasilkan etanol secara efektif dan efisien.
Krisis energi dalam bentuk minyak bumi diperkirakan akan terjadi sehubungan
dengan prediksi bahwa produksi minyak dunia akan memuncak dalam waktu 25 tahun
mendatang dan selanjutnya menurun secara drastic. Bagi Negara berkembang seperti
Indonesia, pekerjaan rumah yang utama adalah bagaimana memanfaatkan sumber daya
hayati jamur dan khamir terutama Saccharomyces cerevisiae sehingga dapat
mengembangkan ilmu sekaligus memajukan ekonomi berbasiskan ilmu pengetahuan ini.
Beberapa peneliti Indonesia dengan kredibilitas tinggi di beberapa perguruan tinggi telah
mengembang biakan ratusan jenis jamur terutama Saccharomyces cerevisiae. Langkah
selanjutnya adalah bagaimana kekayaan ini dimanfaatkan seoptimal mungkin, baik di
bidang sains dasar maupun di bidang bioekonomi.
BAB II
BAHAN, ALAT, DAN LANGKAH KERJA
2.1 Bahan dan Alat
2.1.1 Bahan
1. 70 ml inokulum ragi Saccharomyces cereviseae yang telah diaktifkan
selama 24 jam, suhu 340C di dalam shaker incubator
2. 550 ml media cair/ kaldu nutrien streril (gyeb)
2.1.2 Alat
1. Pipet steril 10 ml
2. Erlenmeyer/ reaktor 750 ml
3. Erlenmeyer 250 ml
4. Beaker glass 500 ml
5. Kuvet spektrofotometer
6. Spektrofometer Genesys 20
7. Pembakar spiritus
8. Shaker incubator
2.2 Flowchart Kerja
2.2.2. Pembuatan media pertumbuhan mikroba
Pencampuran scecara aseptik
Inokulum Aktif 70 ml
Substrat GYEB 550ml
Media pertumbuhan mikroba
2.2.3. Pembuatan Kurva Pertumbuhan Mikroba dengan metode
Spektrofotometri
2.2.3.1. Pembuatan kurva baku antara absorbansi (A) terhadap
berat sel kering X (mg/ml)
Membuat kurva baku antara absorbansi terhadap berat sel kering
dengan menggunakan data berikut :
Absorbansi (A) Berat sel kering (X)
0,06 0,4
0,18 1,09
0,28 1,81
0,39 2,50
0,57 3,72
0,83 5,31
0,92 5,89
1,08 6,90
1,21 7,79
1,34 8,48
2.2.3.2. Pembuatan Kurva Pertumbuhan Mikroba dengan
metode Spektrofotometri
Menghidupkan alat spektrofotometer memanaskannya selama 30 menit
Media pertumbuhan mikroba saat t=0 (menit) larutan blanko GYEB
Menset panjang gelombang maksimum pada 600nm
Spektrofotometer
Media pertumbuhan mikroba
Menginkubasikan media pertumbuhan mikroba selama 20 menit
Media pertumbuhan mikroba saat t=20 (menit) larutan blanko GYEB Spektrofotometer
Nilai absorbansi media pertumbuhan mikroba
saat t=0menit
Nilai absorbansi media pertumbuhan mikroba
saat t=20menitMenginkubasikan media pertumbuhan mikroba selama 20 menit
Media pertumbuhan mikroba saat t=n (menit) larutan blanko GYEB Spektrofotometer
Nilai absorbansi media pertumbuhan mikroba
saat t=n menitMenghentikan pengukuran saat fasa diketahuinya yaitu fasa kematian
Data absorbansi media pertumbuhan mikroba
hingga n menit
Data absorbansi media pertumbuhan mikroba
hingga n menit
Memplotkan seluruh data A ke dalam kurva baku sehingga diperoleh nilai berat sel kering X
Memplotkan seluruh data berat sel kering X terhadap waktu sehingga diperoleh fasa-fasa
pertumbuhan mikroba
Mengubah nilai X ke ln X sehingga diperoleh hubungan antara lnX dengan t
Membuat grafik antara ln X terhadap t sehingga diperoleh µ
Laju pertumbuhan
spesifik
BAB III
DATA PENGAMATAN DAN PENGOLAHAN DATA
3.1 Data Pengamatan
3.1.1 Kurva Baku
AX
(mg/ml)
0,06 0,40
0,18 1,09
0,28 1,81
0,39 2,50
0,57 3,72
0,83 5,31
0,92 5,89
1,08 6,90
1,21 7,79
1,34 8,48
Tabel 1
Grafik 1
3.1.2 Pengukuran absorbansi Saccharomyces cerevisiae pada rentang waktu 20
menit
t
(menit)A
t
(menit)A
0 0.18 220 0.285
40 0.183 240 0.316
60 0.183 260 0.339
80 0.183 280 0.343
100 0.183 300 0.343
120 0.186 320 0.34
140 0.221 340 0.347
160 0.242 500 0.341
180 0.264 520 0.271
200 0.267
Tabel 2
Dengan persamaan garis yang didapatkan dari kurva baku, maka dapat dicari nilai berat sel kering (X) untuk setiap
rentang waktu 20 menit.
AX
(mg/ml)
t
(menit)
ln X
(mg/ml)A
X
(mg/ml)t (menit)
ln X
(mg/ml)
0.18 1.137255 0 0.128617 0.285 1.823529 220 0.600774
0.183 1.156863 40 0.145712 0.316 2.026144 240 0.706134
0.183 1.156863 60 0.145712 0.339 2.176471 260 0.777705
0.183 1.156863 80 0.145712 0.343 2.202614 280 0.789645
0.183 1.156863 100 0.145712 0.343 2.202614 300 0.789645
0.186 1.176471 120 0.162519 0.34 2.183007 320 0.780703
0.221 1.405229 140 0.3402 0.347 2.228758 340 0.801445
0.242 1.542484 160 0.433394 0.341 2.189542 500 0.783693
0.264 1.686275 180 0.522522 0.271 1.732026 520 0.549292
0.267 1.705882 200 0.534082
Tabel 3
y=0.153x+0.006
Kurva Pertumbuhan Saccharomyces cerevisiae
Grafik Laju Pertumbuhan Spesifik
BAB IV
PEMBAHASAN
µ = slope
µ = 0,003 menit-1
Untuk mengetahui konsentrasi sel Saccharomyces cerevisiae tiap satuan waktu digunakan
metoda perhitungan langsung konsentrasi sel secara spektrofotometri, yaitu dengan menghitung
absorbansi media pertumbuhan mikroba dengan spektrofotometer Genesys. λmaks =600 nm,
karena pada panjang gelombang tesebut dianggap tidak ada pengaruh dari pigmen mikroba.
Selain itu, syarat komponen media tidak boleh menyerap sinar pada panjang gelombang yang
digunakan. Sebagai blanko digunakan media pertumbuhan GYEB murni tanpa Saccharomyces
cerevisiae.
Saccharomyces cerevisiae merupakan mikroba anaerob sehingga selama proses tidak
diperlukan aerasi.
Volume GYEB yang digunakan adalah sebanyak 550 ml dan volume inokulumnya sebanyak
70 ml atau 13% dari volume GYEB. Idealnya, perbandingan antara volume inokulum dengan
volume medianya adalah 5 – 15%.
Pembuatan kurva pertumbuhan Saccharomyces cerevisiae dilakukan untuk mengkaji fasa – fasa
pada pertumbuhan Saccharomyces cerevisiae. Berikut adalah kurva pertumbuhan Saccharomyces
cerevisiae:
Kurva Pertumbuhan Saccharomyces cerevisiae
Keterangan:
a : Fasa perlambatan (Lag phase)
b: Fasa percepatan (Acceleration phase)
c : Fasa eksponensial (Log phase)
d : Fasa perlambatan (Deceleration phase)
e : Fasa kematian (Death phase)
Adapun tahap-tahap pertumbuhan Saccharomyces cerevisiae adalah sebagai berikut :
a. Fasa Adaptasi
Pada fasa ini sebagian besar Saccharomyces cerevisiae terlebih dahulu menyesuaikan diri
(adaptasi) dengan lingkungan barunya dan belum mengadakan perbanyakan sel ( ). Pada
fase ini mikroba merombak substrat menjadi nutrisi untuk pertumbuhannya. Jika ditemukan
senyawa kompleks yang tidak dikenalinya, mikroba akan memproduksi enzim untuk merombak
senyawa tersebut (Casselman, 2005). Saccharomyces cerevisiae termasuk ragi yang mudah
beradaptasi, ditunjukan dengan singkatnya waktu yang dibutuhkan untuk beradaptasi, yaitu
selama 1 jam 40 menit.
b. Fasa Percepatan (Acceleration phase)
Pada fasa ini mulai terjadi sedikit peningkatan jumlah sel dalam waktu singkat (rapid growth).
Waktu percepatan yang dibutuhkan yaitu selama 20 menit.
c. Fasa Eksponensial (Lag Phase)
Pada fasa ini Saccharomyces cerevisiae telah dapat menyesuaikan diri dengan lingkungannya.
Pembelahan sel terjadi sangat cepat secara eksponensial (doubling of cell/ t). Dalam kondisi
kultur yang optimum, sel mengalami reaksi metabolisme yang maksimum. Fasa eksponensial ini
berlangsung selama 2 jam. Hal ini menunjukkan bahwa kultur telah berada dalam kondisi aktif
dan proses aktivasi yang dilakukan sebelumnya berjalan dengan baik.
d. Fasa Perlambatan
Pada fasa ini laju pertumbuhan mengalami perlambatan atau . Fasa ini berlangsung
selama 20 meniit.
e. Fasa Stasioner
Selama fasa ini kecepatan pertumbuhan adalah nol. Meskipun demikian, tidak berarti tidak
terjadi pertumbuhan sel. Konsentrasi biomassa pada fasa ini berada dalam keadaan maksimum,
yaitu berlangsung selama 240 menit. Hasil metabolisme pada fasa ini adalah metabolit
sekunder, yang merupakan inhibitor dan bersifat racun. Pada fasa ini nutrien mulai habis
sehingga asupan nutirisi bagi Saccharomyces cerevisiae berkurang. Berkurangya nutrien ini
menyebabkan adanya persaingan antar mikroba yang mengakibatkan semakin cepatnya
kematian.
f. Fasa Kematian
Pada fasa ini semua aktifitas kehidupan Saccharomyces cerevisiae terhenti, karena sudah tidak
ada lagi energi untuk melakukan metabolisme. Fasa ini berlangsung mulai dari menit ke – 500.
Media pertumbuhan yang tersisa setelah percobaan selesai dilakukan adalah sebanyak 490 ml
atau 79% dari volume media pertumbuhan awal. Sedangkan, volume yang tersisa idealnya
adalah 75% dari volume awalnya.
Faktor – faktor yang mempengaruhi pertumbuhan Saccharomyces cerevisiae
1. Nuntrien
Nutrien yang digunakan sebagai media pertumbuhan Saccharomyces cerevisiae pada
praktikum ini adalah GYEB (Glukosa, Yeast Extract, Beads). GYEB mengandung 9.5 x 10-3 %
pepton, 4.75 x 10-3% yeast extract, 0.95% aquades, 0.019% glukosa, dan 0.017% agar – agar.
GYEB merupakan nutrien yang cocok bagi pertumbuhan Saccharomyces cerevisia. Hal ini
ditunjukkan dengan baiknya pertumbuhan Saccharomyces cerevisiae yang dapat dilihat dari
kurva pertumbuhan .
2. Suhu
Suhu yang digunakan selama inkubasi adalah 300C. Pada suhu ini Saccharomyces
cerevisiae tumbuh baik karena menurut literatur, suhu optimum Saccharomyces cerevisiae
adalah 28-32oC.
3. Pengadukan
Proses pengadukan berpengaruh terhadap homogenitas sehingga Saccharomyces
cerevisiae tersebar dengan merata.
Kesimpulan
1. Media yang cocok untuk pertumbuhan Saccharomyces cerevisiae adalah media GYEB dengan komposisi 9,5x10-3% pepton, 4,75x10-3% yeast extract, 0,95% aquadest, 0,019% glukosa, 0,017% agar-agar
2. Saccharomyces cerevisiae merupakan khamir yang bersifat anaerob3. Laju Saccharomyces cerevisiae memiliki suhu pertumbuhan optimum 36oC