II. TINJAUAN PUSTAKA
2.5 Pertumbuhan Bakteri ( Growth Cells )
2.5.3. Sumber Carbon ( )
Pada kultivasi bakteri dalam suatu medium yang pH awalnya disesuaikan pada kadar 7, maka kemungkinan pH ini akan berubah akibat adanya senyawa asam atau basa yang dihasilkan selama pertumbuhannya. Hal ini menyebabkan penghambatan pada pertumbuhan suatu organisme untuk seterusnya. Pergeseran pH dapat dihambat dengan menggunakan larutan penyangga yaitu suatu kombinasi garam-garam fosfat seperti dan , digunakan secara luas dalam media bakteriologis untuk tujuan ini (Konishi et al., 1997 ). Tabel 2.2 memperlihatkan beberapa jenis bakteri dan ketahanannya dalam beberapa kadar pH.
Tabel 2.2 pH minimum, optimal, dan maksimum untuk pertumbuhan beberapa spesies bakteri.
Bakteri
Kisaran pH untuk Pertumbuhan
Batas bawah Optimal Batas atas
Thiobacillus thiooxidans 0,5 2,0-3,5 6,0 Acetobacter aceti 4,0-4,5 5,4-6,3 7,0-8,0 Stophylococcus aureus 4,2 7,0-7,5 9,3 Azotobacter sp. 5,5 7,0-7,5 8,5 Chlorobium limicola 6,0 6,8 7,0 Thermus aquaticus 6,0 7,5-7,8 9,5
Sumber: Konishi et al. (1997)
Beberapa bakteri pendegradasi sulfur yang telah ditemukan memiliki pH media awal optimal pada kisaran pH 6,5 – 7. Berbagai bakteri tersebut antara lain,
Sphingomonas Subarctica T7b (Gunam et al, 2006), Isolat strain KWN5 (Supatha
et al, 2010) dan isolat strain RIPI-22 (Rashtchi, 2004).
2.5.3. Sumber Carbon ( )
Kebanyakan dari bakteri menggunakan karbon sebagai sumber energinya, dan banyak juga yang memanfaatkan karbon sebagai salah satu pembangun
21
komponen untuk mensintesa sel (Black, 2012). Energi ini terbentuk dari proses glikolisis, fermentasi, dan siklus krebs yang terjadi selama pertumbuhan sel (Black, 2012). Berikut akan dijelaskan beberapa sumber karbon yang banyak digunakan beberapa peneliti untuk mengoptimalkan pertumbuhan dari berbagai bakeri pendegradasi sulfur yang telah berhasil ditemukannya.
2.5.3.1. Glukosa
Salah satu sumber karbon sebagai energi adalah glukosa. Glukosa adalah salah satu senywa yanang membentuk karbohidrat termasuk golongan monosakarida, yang hanya mengadung satu pasang kelompok aldehida atau keton (Myers, 2003). Formula molekul dari glukosa adalan C6H12O6, juga digunakan sebagai sintesis asam amino dan komponen pembentuk dari makhluk hidup (Laberge, 2008).
Glukosa juga disebut dextrosa yang banyak juga terdapat di sirup jagung. Sebagai salah satu senyawa utama yang dibutuhkan makhluk hidup untuk sumber energi, glukosa dapat ditemukan dalam getah tumbuhan dan aliran darah manusia (Anonim, 2015d). Pada bakteri, gukosa berperan sebagai salah satu reaksi biokimia yang sangat kompleks, dimana terjadi reaksi oksidasi yaitu :
Reaksi di atas menciptakan energi dari oksidasi glukosa pada makhluk hidup. Pada Gambar 2.8 menunjukan rantai kimia dari glukosa dan fruktosa. Glukosa berperan penting dalam pertumbuhan bakteri pendegradasi sulfur Strain
Paenibacillus (Ishi et al, 1997) dan bakteri strain Sphingomonas (White et al, 1996), mampu memanfaatkan dengan baik glukosa sebagai sumber karbon pertumbuhannya.
22
2.5.3.2. Sukrosa
Sukrosa adalah salah satu jenis gula yang jangkauan distribusi terluas dan mudah diproduksi dengan kuantitas yang sangat besar. Sembilan puluh simbilan persen sukrosa berasal dari gula tebu (Saccharum offcinarum,). Dari beberapa wilayah yang berbeda, sukrosa juga didapatkan dari berbagai tipe tanaman (~1% dari seluruh produksi), seperti tanaman kurma (Phoenix sylvestris), tanaman kelapa (Cocos nucifera), tanaman lontar (Borassus flabellifera), dan lain-lain (ICMSF, 2005).
Gambar 2.8 Rantai Hidrokarbon glukosa dan fruktosa (Anonim, 2015) Rumus molekul dari sukrosa sendiri adalah seperti yang
ditunjukkan oleh Gambar 2.9 Berat molekul yang dimiliki sukrosa adalah sebesar 342.29648 g/mol dan titik didih berada pada suhu 187,5°C dengan bentuk berwarna putih dan berupa padatan (anonnim, 2015). Sulfolobus acidocaldarius
diketahui mampu tumbuh baik dan memiliki aktivitas desulfurisasi yang cukup tinggi dengan sukrosa sebagai sumber karbon pertumbuhannya (Ju dan Padmesh, 1998).
23
2.5.3.3. Gliserol
Gliserol adalah senyawa kimia yang terbuntuk dari tiga molekul karbon dengan 3 alkohol fungsional grup yang terdapat juga di triglycerides. Gliserol termasuk juga komponen pokok dari seluruh asam lemak yang ada pada makanan dan tubuh. Asam lemak sendiri mengandung panjang rantai karbon sebanyak 12 s.d 24 karbon atom. (Labarge, 2008). Struktur kimia dari gliserol dapat dilihat pada Gambar 2.10 Gliserol pertama kali ditemukan oleh Scheele pada tahun 1779, dengan memanaskan campuran minyak zaitun (olive oil) dan litharge, kemudian membilasnya dengan air. Bilasan dengan air tersebut, menghasilkan suatu larutan berasa manis, yang disebutnya sebagai “the sweet principle of fats”. Sejak 1784, Scheele membuktikan bahwa substansi yang sama dapat diperoleh dari minyak nabati dan lemak hewan seperti lard dan butter. Pada tahun 1811, Chevreul memberi nama hasil temuan ini dengan sebutan gliserin, yang berasal dari bahasa Yunani yaitu glyceros, yang berarti manis. Kemudian pada 1823, Chevreul mendapatkan paten untuk pertama kalinya atas manufaktur gliserin, yang kemudian berkembang menjadi industri lemak dan sabun (Swern, 2000).
24
Gliserol telah digunakan oleh beberapa peneliti sebagai sumber karbon pertumbuhan bakteri pendegradasi sulfur dalam proses BDS. Bakteri-bakteri yang mampu memanfaatkan gliserol untuk tumbuh dan mendegradasi sulfur aromatik jenis DBT diantaranya, bakter Rhodococcus sp. strain MUT23 (Etemadifar et al., 2008) dan bakteri Rhodococcus sp. strain X7B (Ping et al., 2002).
2.5.3.4 Asam sitrat
Asam sitrat atau citric acid berasal dari bahasa latin citrus, pohon sitrus, dengan buah yang dihasilkan adalah lemon. Asam yang pertama kali dihasilkan dari isolasi dari perasan lemon oleh seorang peneliti dari swedia, Carl Scheele pada tahun 1784. Konsep dari pengaruh pembuatan asam sitrat sebagai produksi yang berguna berasal dari penelitian yang dilakukan Pasteur tentang fermentasi. Berbagai stari atau mikroorganisme yang mampu menghasilkan asam sitrat antara lain Aspergillus sp., Acremonium sp., dan lain-lain (Kristiansen, 2002).
Gambar 2.10 Struktur kimia dari Gliserol pada Triglyceride (Labarge, 2008) Asam sitrat banyak digunakan pada bahan tambahan makanan dan minuman. Penggunaanya tergantung tiga jenis kegunaan yaitu: keasaman, rasa, dan pembentuk garam. Struktur kimia dari asam sitrat sendiri adalah
2-hydroxy-25
1,2,3-propanetricarboxylic acid. Asam sitrat juga membentuk dari jajaran garam logam termasuk copper, iron, magnesium, manganese, dan kandungan lain yang sangat complex (Kristiansen, 2002). Struktur kimia dari As. Sitrat bias dilihat pada Gambar.2.11.
Gambar 2.11 Struktur kimia Asam Sitrat (sumber: Anonim, 2015)
Beberapa bakteri menghasilkan asam sitrat sebagai hasil fermentasi juga mampu memanfaatkan asam sitrat sebagai sumber karbon. Menurut Siddik et al
(2008), bakteri Bacillus subtilis B112 mampu memanfaatkan berbagai jenis asam organik pada media pertumbuhan starin tersebut yang salah satunya adalah asam sitrat.