BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Pertumbuhan Biomassa Isolat Khamir R1 dan R2
Pola pertumbuhan biomassa isolat khamir R1 dan R2 memiliki pola yang hampir sama, yaitu tidak menunjukkan adanya fase adaptasi atau pertumbuhan khamir langsung masuk ke fase eksponensial (Gambar 4.1 dan 4.2). Hal ini terjadi karena isolat khamir, baik R1 maupun R2, ditumbuhkan dalam medium utama pertumbuhan yang sama (ekstrak ubi jalar) secara bertahap dari volume yang lebih kecil. Sel yang ditempatkan dalam medium dan lingkungan pertumbuhan yang sama seperti medium dan lingkungan sebelumnya, mungkin tidak memerlukan fase adaptasi (Fardiaz, 1992).
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 Waktu (hari) B iom as sa ( g /l )
molase 0% molase 0,5% molase 1%
Gambar 4.1. Pola Pertumbuhan Biomassa Isolat khamir R1 dalam Medium Ekstrak Ubi Jalar dengan Variasi Kadar Molase pada Fermentor Air-lift Skala 18 Liter
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 0 1 2 3 4 5 6 7 8 Waktu (hari) B iom as sa ( g/ l)
molase 0% molase 0,5% molase 1%
Gambar 4.2. Pola Pertumbuhan Biomassa Isolat khamir R2 dalam Medium Ekstrak Ubi Jalar dengan Variasi Kadar Molase pada Fermentor Air-lift Skala 18 Liter
Produksi biomassa kedua isolat langsung meningkat dengan cepat dalam medium perlakuan (molase 0,5% dan 1%). Pada hari pertama inkubasi isolat khamir R1 telah mencapai produksi biomassa maksimumnya dalam kedua medium perlakuan, sedangkan dalam medium kontrol (molase 0%) produksi biomassa maksimum baru dapat dicapai pada hari ke-2. Demikian pula pada isolat khamir R2, pada hari pertama telah mengalami peningkatan yang pesat dalam kedua medium perlakuan, meskipun belum mencapai maksimum. Hal ini menunjukkan bahwa penambahan molase mempercepat tercapainya fase eksponensial. Gula invert yang terkandung dalam molase, memungkinkan khamir untuk langsung menggunakan gula tersebut sebagai sumber karbonnya tanpa diperlukan proses pemecahan terlebih dahulu. Setelah mencapai fase eksponensial, seluruh perlakuan menunjukkan terjadinya penurunan produksi biomassa di hari
berikutnya. Kemudian pada hari selanjutnya terjadi kenaikan dan penurunan produksi biomassa yang polanya berbeda-beda pada masing-masing perlakuan.
Produksi biomassa isolat khamir R1 yang tinggi kembali terjadi pada hari ke-5 dalam medium dengan penambahan kadar molase 0,5%, bahkan nilainya lebih tinggi dibandingkan hari pertama. Fase ini disebut pertumbuhan diauksik. Fenomena ini dapat terjadi ketika khamir ditumbuhkan pada substrat yang mengandung dua sumber karbon yang digunakan secara bergantian (Walker, 1998).
Seperti halnya isolat khamir R1, produksi biomassa isolat khamir R2 telah mengalami kenaikan yang pesat sejak awal inkubasi dalam kedua medium perlakuan, sedangkan dalam medium kontrol kenaikan produksi biomassa tidak begitu nyata sampai hari ke-3. Meskipun kenaikan produksi biomassa dalam medium molase 0,5% telah terjadi sejak awal inkubasi, produksi biomassa tertinggi baru tercapai pada hari ke-4. Berbeda dengan perlakuan lainnya, pertumbuhan isolat khamir R2 dalam medium dengan penambahan kadar molase 1% langsung memasuki fase eksponensial yang sangat pesat dan mencapai biomassa maksimumnya pada hari ke-2. Hal ini menunjukkan adanya pengaruh penambahan molase 1% dalam medium terhadap kemampuan isolat khamir R2 untuk mencapai produksi biomassa maksimumnya dengan lebih cepat. Kenaikan produksi biomassa kembali terjadi pada hari ke-7 dalam medium dengan penambahan kadar molase 1%, namun nilainya tidak lebih tinggi dibandingkan pada hari ke-2.
Selanjutnya produksi biomassa maksimum isolat khamir R1 dan R2 yang diamati dari pola pertumbuhan (Gambar 4.1 dan 4.2) dibandingkan untuk menentukan perlakuan mana yang terbaik. Produksi biomassa maksimum ditampilkan pada Tabel 4.1.
Tabel 4.1. Produksi Biomassa Maksimum Isolat Khamir R1 dan R2 Isolat khamir Kadar Molase Rata-rata Biomassa (g/l) tertinggi Waktu (hari) 0 % 0,6250 ± 0,0490 2 0,5 % 0,7875 ± 0,1090 1 R1 1 % 0,7900 ± 0,0630 1 0 % 0,9500 ± 0 4 0,5 % 0,9500 ± 0 4 R2 1 % 1,2900 ± 0,0700 2
Produksi biomassa maksimum isolat khamir R1 pada perlakuan penambahan molase tampak lebih tinggi dibandingkan kontrol, namun hasil uji statistik tidak menunjukkan perbedaan yang nyata (Lampiran 4A). Hal ini berarti penambahan kadar molase sebanyak 0,5% maupun 1% ke dalam medium ekstrak ubi jalar skala 18 liter tidak memberikan pengaruh yang signifikan terhadap pertumbuhan isolat khamir R1.
Hasil uji statistik produksi biomassa maksimum isolat khamir R2 menunjukkan perbedaan yang nyata antara biomassa yang dihasilkan dalam medium yang ditambahkan molase 1%, baik dengan medium kontrol maupun dengan medium yang ditambahkan molase sebanyak 0,5% (Lampiran 4B dan 4C). Hal ini berarti penambahan kadar molase 1% ke dalam medium ekstrak ubi jalar skala 18 liter memberikan pengaruh yang signifikan berupa peningkatan produksi biomassa maksimum isolat khamir R2. Hal ini juga menunjukkan bahwa isolat khamir R2 menggunakan gula invert yang terkandung dalam molase secara efisien
4,1 4,2 4,3 4,4 4,5 4,6 4,7 4,8 4,9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 Waktu (Hari) pH molase 0% molase 0,5% molase 1% 3,9 4 4,1 4,2 4,3 4,4 4,5 4,6 4,7 4,8 4,9 5 5,1 5,2 5,3 0 1 2 3 4 5 6 7 8 Waktu (Hari) pH molase 0% molase 0,5% molase 1%
untuk produksi biomassa. Kemampuan isolat khamir R2 untuk menghasilkan biomassa maksimum lebih lambat dibandingkan dengan isolat khamir R1, namun produksi biomassa yang dihasilkan oleh isolat khamir R2 relatif lebih tinggi dibandingkan oleh isolat khamir R1.
Terjadinya metabolisme penggunaan medium selama pertumbuhan kedua isolat khamir didukung oleh hasil pengukuran pH medium kultur. Hasil pengukuran pH medium pertumbuhan kedua isolat khamir dituangkan dalam bentuk kurva pH (Gambar 4.3).
A. Isolat khamir R1 B. Isolat khamir R2
Gambar 4.3. Kurva Perubahan pH Medium Pertumbuhan Isolat Khamir R1 dan R2.
pH medium, baik dalam medium kontrol maupun perlakuan, pada umumnya mengalami penurunan selama pertumbuhan khamir. Kisaran perubahan pH medium dapat dilihat pada Tabel 4.2.
Tabel 4.2. Kisaran Perubahan pH Medium Pertumbuhan Isolat Khamir R1 dan R2 Kisaran pH
Kadar Molase
Isolat khamir R1 Isolat khamir R2
0 % (kontrol) 4,20 – 4,84 4,14 - 4,90
0,5 % 4,27 – 4,47 4,09 - 4,23
1 % 4,14 – 4,36 3,94 – 5,00
Tingkat pertumbuhan S. cerevisiae biasanya sedikit dipengaruhi oleh perubahan pH antara 3,5 – 7,5. Namun pertumbuhannya mengalami penurunan pada pH dibawah 3,5 dan hampir terhenti di bawah pH 2 atau di atas pH 8 (Zimmermann dan Entian, 1997). Kisaran perubahan pH pada Tabel 4.2 menunjukkan bahwa kisaran pH tersebut berada dalam kisaran yang dapat mendukung pertumbuhan khamir.
Penurunan pH disebabkan produksi asam-asam seperti asam laktat dan asam piruvat hasil fermentasi gula oleh khamir secara aerob (Walker, 1998). VFA (volatile fatty acids) yang dihasilkan khamir juga dapat menurunkan pH medium. Selain itu penurunan pH juga karena terbentuknya asam dengan dihasilkannya CO2 yang terbentuk dari perombakan glukosa yang tersedia melalui proses respirasi. Terlarutnya CO2 dalam air akan menghasilkan ion bikarbonat dan ion hidrogen. Tambahan ion hidrogen dihasilkan dan konsentrasi total H+ menjadi lebih besar dari konsentrasi OH-. Larutan menjadi asam karena asam karbonat (H2CO3 = HCO3 + H+) dibentuk oleh reaksi karbon dioksida dengan air (Hibbard, 2002).
4.2. Hubungan antara Produksi Biomassa Khamir dengan Kadar Glukosa