36
4. PENGARUH FAKTOR FISIKOKIMIA TERHADAP PERTUMBUHAN BAKTERI DAN ATAU PEMBENTUKAN
PIGMEN
4.1 Pengaruh suhu terhadap pertumbuhan bakteri dan pembentukan
pigmen
Hasil identifikasi dari sampel bakteri yang diuji diduga kuat adalah Mesophilobacter sp. Lampiran 1. Hasil pengukuran konsentrasi sel bakteri dan
pigmen dengan menggunakan media marine broth ekstrak khamir, pepton, NaCl dan trace element pada suhu 25
o
C, 30
o
C dan 35
o
C dengan pH 7 dapat dilihat pada Lampiran 2. Kurva pertumbuhan sel bakteri dan pigmen pada suhu 25
o
C, 30
o
C dan 35
o
C disajikan pada Gambar 3. Dari Gambar 3 dapat dilihat bahwa pertumbuhan sel bakteri pada percobaan ini mengalami beberapa fase seperti yang
dinyatakan oleh Middlebeek et al. 1992
a
, yaitu fase adaptasi, fase logaritmik, fase stasioner dan akhirnya mengalami fase kematian.
Keterangan : s: sel bakteri p: pigmen
Gambar 3 Kurva pertumbuhan sel dan pembentukan pigmen oleh Mesophilobacter sp. pada suhu kultivasi 25
o
C, 30
o
C, dan 35
o
C dengan pH 7.
0,2 0,4
0,6 0,8
1 1,2
1,4 1,6
1,8 2
2,2
12 24
36 48
60 72
84 96
108 120
132 144
156 168
Ko n
sen tr
asi S
el O
D 540 n m
d an
Ko n
sen tr
asi P
ig m
en O
D 463 n
m
Waktu Kultivasi jam 25oC, pH 7s
30oC, pH 7s 35oC, pH 7s
25oC, pH 7p 30oC, pH 7p
35oC, pH 7p
37 Bakteri yang diikultivasi pada suhu 30
o
C dan 35
o
C segera menunjukkan peningkatan sel pertumbuhan pada masa inkubasi 3 jam, sedangkan bakteri yang
dikultivasi pada suhu 25
o
C mengalami peningkatan sel setelah 9 jam inkubasi. Hal ini menunjukkan bahwa medium pertumbuhan pada pH 7 dengan suhu 30
o
C dan 35
o
C merupakan lingkungan yang sesuai bagi Mesophilobacter sp. untuk bertumbuh dan memperbanyak sel.
Masa adaptasi yang panjang dapat merugikan suatu proses produksi, terutama produk yang merupakan hasil metabolit sekunder seperti pigmen.
Pigmen merupakan hasil metabolit sekunder yang pada umumnya dihasilkan atau dibentuk setelah fase logaritmik berakhir Sa’id, 1987. Namun ada juga beberapa
dari metabolit sekunder yang dibentuk bersamaan dengan fase logaritmik. Variasi terbentuknya metabolit sekunder ini menurut Bu’Lock et al., 1975 in Vining,
1986 dipengaruhi juga oleh nutrien yang digunakan dalam medium pertumbuhan, terutama dalam kultur tertutup. Pigmen yang dihasilkan pada percobaan ini adalah
pigmen warna orange yang mempunyai absorban maksimum pada λ 463 nm.
Secara deskriptif, berdasarkan hasil pengamatan kecepatan bakteri memasuki setiap fase pertumbuhan terlihat bahwa 30
o
C merupakan suhu inkubasi yang paling baik dibanding dengan suhu 25
o
C dan 35
o
C. Pada suhu 30
o
C dan 35
o
C, sel bakteri segera tumbuh dan memperbanyak sel hingga memasuki fase stasioner masing-masing setelah 24 jam dan 48 jam. Pada suhu 25
o
C bakteri memerlukan masa adaptasi yang panjang sebelum tumbuh, yaitu 9 jam. Setelah itu
baru memasuki fase logaritmik hingga 30 jam inkubasi. Fase stasioner dimasuki setelah 48 jam inkubasi.
Laju pertumbuhan sel spesifik µ yang diperoleh selama bakteri berada
pada fase logaritmik, pada suhu 25
o
C, 30
o
C dan 35
o
C secara berturut-turut adalah 0,19; 0,24 dan 0,06 jam
-1
. Nilai µ merupakan slope dari persamaan garis regresi
linier dari data konsentrasi sel ln OD 540 nm pada fase pertumbuhan eksponensial Blanch dan Clark, 1994. Berdasarkan nilai
µ sel dapat disimpulkan bahwa bakteri yang diinkubasi pada suhu 30
o
C mempunyai laju pertumbuhan sel spesifik
µ yang lebih tinggi dibanding dengan suhu 25
o
C dan 35
o
Laju pembentukan pigmen spesifik q
p
pada suhu 25 C.
o
C, 30
o
C dan 35
o
C secara berturut-turut adalah 0,01; 0,02 dan 0,003 jam
-1
. Nilai q
p
adalah merupakan
38 perbandingan antara konsentrasi pigmen dengan konsentrasi sel dan dikali dengan
laju spesifik pertumbuhan sel Blanch dan Clark, 1994. Berdasarkan nilai q
p
dapat disimpulkan juga bahwa bakteri yang diinkubasi pada suhu 30
o
C mempunyai laju pertumbuhan pigmen spesifik q
p
yang lebih tinggi dibanding dengan suhu 25
o
C dan 35
o
C. Contoh perhitungan µ dan q
p
disajikan pada Lampiran 3.
Rata-rata konsentrasi sel dan pigmen serta nilai µ dan q
p
hasil percobaan ini disajikan secara ringkas pada Tabel 8. Dari Tabel 8 dapat dilihat bahwa rata-rata
konsentrasi sel tertinggi adalah hasil inkubasi pada suhu 25
o
C sebesar 3,51 + 0,55 gl. Rata-rata konsentrasi pigmen yang diperoleh dari hasil
pengukuran OD 463 nm adalah sama untuk suhu 25
o
C dan 30
o
C yaitu 0,12. Akan tetapi nilai
µ dan q
p
terbesar adalah pada suhu 30
o
C, yaitu sebesar 0,24 dan 0,02 jam
-1
T .
Tabel 8 Hasil pengukuran beberapa variabel dari kultivasi Mesophilobacter sp. dalam media marine broth pada pH 7, suhu kultivasi berbeda
o
µ jam
C
-1
q
p
jam
-1
X OD 540 nm
BK gl
P intraseluler OD 463 nm
25 30
35 0,19
0,24 0,06
0,01 0,02
0,003 1,61 + 0,32
a
1,37 + 0,11
a
1,55 + 0,20 3,51 + 0,55
2,83 + 0,16 3,17 + 0,34
a
0,12 + 0,02
a
0,12 + 0,003
a
0,08 + 0,002
b
Keterangan : Nilai dengan superskrip a, b yang sama pada kolom yang sama, tidak berbeda nyata. T, suhu inkubasi;
µ
, laju spesifik pertumbuhan sel; q
p
, laju spesifik pembentukan pigmen; X, rata-rata konsentrasi sel pada fase
stasioner; BK, berat kering biomassa; P, rata-rata konsentrasi pigmen pada fase stasioner.
Hasil di atas menunjukkan bahwa suhu medium pertumbuhan merupakan faktor yang penting dalam pembentukan pigmen. Dari hasil analisis dengan
menggunakan Rancangan Acak Lengkap RAL, dapat disimpulkan bakteri Mesophilobacter sp. dapat tumbuh dengan baik dan tidak berbeda nyata pada
ketiga suhu yang dicobakan pada selang kepercayaan 95. Analisis konsentrasi pigmen yang dihasilkan pada ketiga suhu percobaan dengan RAL, terbukti bahwa
pigmen yang dihasilkan pada suhu kultivasi 30
o
C adalah sama dan tidak berbeda
39 nyata pada selang kepercayaan 95 dengan suhu 25
o
C. Hasil perhitungan statistika disajikan pada Lampiran 4.
Fang dan Cheng 1993 dalam penelitiannya mendapati bahwa suhu yang optimum dalam pertumbuhan massa sel Phaffia rhodozyma adalah 15
°C – 20°C, tetapi suhu optimum dalam pembentukan pigmen astaxanthin adalah 15
o
C. Sementara itu Lin 1973 in Lin dan Demain 1991, serta Lin dan Demain 1991
mendapati bahwa pertumbuhan yang optimum untuk Monascus sp. adalah suhu 37
°C, dilain pihak Yoshimura et al. 1975 menyatakan bahwa Monascus sp. dari strain yang lain lebih menyukai suhu yang lebih rendah, yaitu 25
°C. Johnson dan Lewis 1979, melaporkan bahwa suhu optimum bagi pertumbuhan dan
pembentukan pigmen dari P. rhodozyma adalah antara 20
o
C sampai 22
o
C. Pada ketiga suhu inkubasi terlihat bahwa pigmen terbentuk bersamaan
dengan pertumbuhan sel, walaupun dengan konsentrasi yang rendah yaitu 0,016 pada OD 463 nm. Kondisi ini memperjelas bahwa pigmen yang dihasilkan oleh
Mesophilobacter sp. pada medium pertumbuhan ini merupakan produk dari metabolit sekunder yang pembentukannya berasosiasi dengan pertumbuhannya
growth associated. Berdasarkan hasil analisis yang telah dilakukan dengan menggunakan RAL
ternyata pigmen yang dihasilkan pada suhu kultivasi 30
o
C adalah sama dan tidak berbeda nyata pada selang kepercayaan 95 dengan suhu 25
o
C, akan tetapi nilai laju pertumbuhan spesifik terhadap pertumbuhan sel bakteri dan pembentukan
pigmen pada suhu 30
o
C lebih tinggi dibanding suhu 25
o
C. Suhu 30
o
C kemudian dijadikan sebagai suhu yang optimum dan digunakan sebagai suhu kultivasi dalam
percobaan berikutnya.
4.2 Pengaruh pH terhadap pembentukan pigmen
Kategori