Profil Fermentasi Batch Skala Laboratorium.

1,18 gl dan untuk konsentrasi substrat glukosa 30 gl terbentuk sel sebanyak 1,17 gl. Fermentasi mulai tidak efektif pada substrat glukosa 50 gl karena hanya menghasilkan berat sel kering sebanyak 1 gl. Pada fermentasi batch rata-rata glukosa terkonsumsi secara cepat hingga jam ke 12. Konsumsi glukosa pada fermentasi produksi probiotik dari isolat Latobacillus plantarum JR64 penghasil omega-6 atau asam linoleat juga terjadi secara cepat hingga jam ke 12. Adapun pada fermentasi dengan substrat glukosa 30 gl konsumsi glukosa terjadi secara cepat hingga jam ke 15, sedangkan pada konsentrasi glukosa 40 gl terjadi hingga jam 12. Hal ini diperkirakan jumlah starter memberikan pengaruh terhadap kecepatan di dalam mengkonsumsi subtrat glukosa yang digunakan sebagai pertumbuhan sel. Jumlah sel yang diinokulasikan pada fermentasi substrat glukosa 20 gl dan 40 gl lebih banyak dibandingkan pada substrat 30 gl. Dari Gambar 13 hubungan antara waktu fermentasi dengan konsumsi glukosa S, jumlah sel X dan konsentrasi asam linoleat P terlihat bahwa pertumbuhan Latobacillus plantarum JR64 pada fermentasi batch, dapat dikelompokkan menjadi empat zona pertumbuhan yaitu fase awal lag phase yang diikuti dengan fase eksponensial atau fase logaritmik, fase stasioner dan fase menurun fase kematian. Fase awal merupakan Gambar 13. Kurva hubungan antara waktu fermentasi dengan konsumsi glukosa, pembentukan sel, asam laktat dan asam linoleat pada substrat glukosa GL-20. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 3 6 9 12 15 18 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 Ni tr o ge n g L G luk os a g l Ju ml ah S el L o g cf u ml A sa m lin o le at m g l A sa m la k ta t gl Waktu Jam Simbol : + : Glukosa, ■ : Jumlah Sel, ▲: Asam Laktat, X : Asam Linoleat, ● : Nitrogen 54 periode adaptasi mikroorganisme terhadap lingkungannya. Pada fase ini terjadi sintesis enzim oleh mikroorganisme yang diperlukan dalam proses metabolisme dan selama periode ini tidak terjadi perbanyakan sel. Oleh karena itu pada fase lag, jumlah biomassa X= Xo bernilai konstan dan laju pertumbuhan sel pada fase ini dxdt = 0, demikian pula dengan laju pertumbuhan spasifik μ = 0. Profil fermentasi dengan menggunakan substrat glukosa dengan konsentrasi awal 30 gl seperti ditunjukkan pada Gambar 14. Profil pembentukan produk asam linoleat omega-6 dan asam laktat berasosiasi dengan konsumsi substrat. Di dalam penelitian Hwang et al., 2011 dinyatakan bahwa asam laktat terbentuk secara maksimal ketika fermentasi berjalan selama 8 jam dan produksi asam laktat berjalan secara konstan hingga fermentasi jam ke 16. Fermentasi dihentikan pada jam ke 28 karena konsentrasi asam laktat yang terbentuk semakin menurun yang kemungkinan terkonsumsi oleh isolat Lactobacillus plantarum LP02. Pada fermentasi dengan isolat Lactobacillus plantarum JR64 pembentukan produk terbaik antara jam ke 21 hingga jam ke 24. Pada konsentrasi glukosa 20 gl pembentukan asam linoleat dianggap lebih efisien pada fermentasi jam ke 21. Gambar 14. Kurva hubungan antara waktu fermentasi dengan konsumsi glukosa, pembentukan sel, asam laktat dan asam linoleat pada substrat glukosa GL-30. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 N itr og en g l G luk os a g l Ju m lah S el L og cf u ml A sa m li no le at m gl A sa m la kta t gl Waktu Jam Simbol : + : Glukosa, ■ : Jumlah Sel, ▲: Asam Laktat, X : Asam Linoleat, ● : Nitrogen 55 Pada Gambar 15 ditunjukkan profil fermentasi pada konsentrasi substrat 40 gl. Konsumsi glukosa terjadi sangat cepat hingga jam ke 12, Lactobacillus plantarum JR64 telah mengkonsumsi 27,5 gl. Besarnya glukosa yang terkonsumsi diperkirakan berhubungan erat dengan jumlah sel yang diinokulasikan untuk fermentasi. Namun dengan kenaikan konsentrasi glukosa terjadi penurunan pembentukan produk asam linoleat dan asam laktat sehingga fermentasi dinilai kurang efisien jika digunakan konsentrasi glukosa yang lebih tinggi. Kenaikan konsentrasi glukosa akan meningkatkan viskositas media fermentasi, sehingga menurunkan kelarutan oksigen. Oksigen dalam sel berfungsi sebagai acceptor elektron dari NADH nicotinamide adenine dinucleotide dalam proses respirasi atau elektron transport chain yang menghasilkan ATPs dan NAD. ATPs merupakan senyawa penyimpan energi yang diperlukan untuk proses biosintesis sedangkan NAD diperlukan untuk siklus Krebs Shuler dan Kargi, 1992. Gambar 15. Kurva hubungan antara waktu fermentasi dengan konsumsi glukosa, pembentukan sel, asam laktat dan asam linoleat pada substrat glukosa GL-40 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 N it rogen g l G lukos a g l Ju m la h Sel L og c fu m l A sam li nol ea t m g l As am la ka t g l Waktu Jam Simbol : + : Glukosa, ■ : Jumlah Sel, ▲: Asam Laktat, X : Asam Linoleat, ● : Nitrogen 56

4.3.2. Laju pertumbuhan Spesifik maksimum µ Skala Laboratorium

Penentuan nilai nominal laju pertumbuhan spesifik μ dapat dihitung dengan cara membuat kurva hubungan antara waktu fermentasi dengan Ln Xavg 1 -Xavg. Dalam hal ini Xavg adalah nilai dari jumlah biomassa pada waktu t dibagi dengan berat biomassa maksimum. Dari data hasil penelitian pertumbuhan sel Lactobacillus plantarum JR64 pada konsentrasi glukosa 20 gl mempunyai Xmax = 2,32 gl dan untuk konsentrasi glukosa 30 gl diperoleh Xmax : 2,78 gl, sedangkan untuk konsentrasi glukosa 40 gl mempunyai Xmax : 2,37 gl. Pada Gambar 16 ditunjukkan kurva hubungan antara waktu fermentasi dengan Ln Xavg 1 -Xavg pada substrat glukosa 20 gl yang diperoleh persamaan regresi Y = 0,301 x – 2,56 sehingga dari persamaan tersebut dapat dihitung nilai laju pertumbuhan spesifik maksimum μ max sebesar : 0,301 Jam -1 yang merupakan slope dari persamaan garis lurus. Dengan cara yang sama maka nilai laju pertumbuhan spesifik pada substrat glukosa 30 gl dan 40 gl dapat dibuat persamaan garis regresinya. Hasil penyusunan garis regresi diperoleh persamaan Y = 0,296 x – 2,41 untuk substrat glukosa 30 gl seperti yang ditunjukkan pada Gambar 17 dengan nilai laju pertumbuhan spesifik maksimum µ max Gambar 16. Kurva hubungan antara waktu fermentasi dengan Ln Xavg 1 - Xavg pada media glukosa 20 GL-20 Y = 0,301x - 2,560 R² = 0,947 -4,0 -3,0 -2,0 -1,0 0,0 1,0 2,0 3,0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 Ln X t X m ax 1 -X t X m ax Waktu jam 57 0,296 Jam -1 . Sedangkan pada Gambar 18 merupakan garis regresi untuk substrat glukosa 40 gl dengan nilai laju pertumbuhan spesifik maksimum µ max 0,310 Jam -1 . Gambar 17. Kurva hubungan antara waktu fermentasi dengan Ln Xavg 1 -Xavg pada media glukosa 30 GL-30 Y = 0,296x - 2,410 R² = 0,938 -4,0 -3,0 -2,0 -1,0 0,0 1,0 2,0 3,0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 Ln X t X m ax 1- X t X m ax Waktu jam Y = 0,310x - 2,428 R² = 0,887 -4,0 -3,0 -2,0 -1,0 0,0 1,0 2,0 3,0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 Ln X t X m ax 1 -X t X m ax Waktu jam Gambar 18. Kurva hubungan antara waktu fermentasi dengan Ln Xavg 1 - Xavg pada media glukosa 40 GL-40 58