Pengaruh pH terhadap pembentukan pigmen

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

pH medium diduga merupakan salah satu faktor yang mempengaruhi pembentukan produk seperti pigmen. Semua bakteri laut mempunyai kisaran pH tertentu untuk tumbuh dengan baik. Kebanyakan lingkungan perairan memiliki pH pada kisaran antara 5 dan 9 dan umumnya pH optimum mikroorganisme berada pada kisaran ini Middelbeek dan de Haas, 1992. 40 Konsentrasi sel dan pigmen yang diperoleh dari medium pertumbuhan yang terdiri dari ekstrak khamir, pepton, NaCl dan trace element; pH percobaan 5, 7 dan 9; dan diinkubasi pada suhu 30 o Gambar 4 Kurva pertumbuhan sel dan pembentukan pigmen oleh Mesophilobacter sp. pada media pertumbuhan dengan pH 5, 7 dan 9 suhu 30 C dapat dilihat pada Lampiran 2. Gambar 4 memperlihatkan bahwa pada medium pertumbuhan dengan pH 5 memerlukan masa adaptasi yang panjang yaitu 48 jam. Penyebab utama hal ini terutama adalah karena bakteri Mesophilobacter sp. diisolasi dari terumbu karang laut yang mempunyai kisaran pH 7,5 – 8,5 Austin, 1988. Meskipun memerlukan adaptasi yang lebih lama, namun bakteri menunjukkan peningkatan jumlah konsentrasi sel yang lebih tinggi yaitu dari konsentrasi 0,05 pada jam pengamatan 48 menjadi 3,0 pada jam pengamatan 96. Pengamatan pertumbuhan sel bakteri pada pH 7 dan 9 menunjukkan bahwa jumlah konsentrasi sel pada pH 7 dan 9 tersebut berturut- turut mencapai maksimum pada 1,5 dan 1,74. Bakteri yang diinokulasi pada medium pertumbuhan dengan pH 7 dan 9 tidak mengalami fase adaptasi tetapi segera memasuki fase logaritmik. Terlihat bakteri segera menunjukkan peningkatan konsentrasi yang cepat hingga 24 jam masa inkubasi. Setelah itu pada kedua kondisi pH, bakteri memasuki fase stasioner hingga akhir pengamatan. o C. 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 2 2,2 2,4 2,6 2,8 3 3,2 12 24 36 48 60 72 84 96 108 120 132 144 156 168 Ko n sen tr asi sel O D 540 n m d an Ko n sen tr asi P ig m en O D 463 n m Waktu Kultivasi jam 30oC, pH 5s 30oC, pH 7s 30oC, pH 9s 30oC, pH 7p 30oC, pH 9p 41 Selama pengamatan terlihat bahwa Mesophbilobacter sp. yang diinokulasi pada pH 5 tidak menghasilkan pigmen. Tetapi terjadi perubahan pada medium pertumbuhan menjadi sangat kental dan membentuk gel-gel. Perubahan kekentalan ini akibat usaha dari Mesophbilobacter sp. untuk beradaptasi dengan lingkungan yang ekstrim baginya agar dapat tetap hidup dan tumbuh dengan cara mengeluarkan lapisan lendir Volk dan Wheeler, 1984. Dari perubahan medium serta beberapa percobaan di laboratorium, dapat disimpulkan bahwa Mesophbilobacter sp. yang dikultivasi pada pH 5 menghasilkan polisakarida dalam jumlah yang cukup tinggi. Kesimpulan tersebut ditunjang oleh Sutherland 1990 juga mengatakan bahwa pada medium cair, kultur yang menghasilkan polisakarida akan menjadi sangat kental, bahkan kadang-kadang memadat seperti gel. Laju spesifik pertumbuhan sel µ bakteri yang diinokulasi pada pH 9 mempunyai nilai yang lebih tinggi dibanding dengan perlakuan lainnya; nilainya mencapai 0,42 jam -1 . Laju spesifik pembentukan pigmen q p tertinggi juga didapatkan dari medium dengan pH 9, dengan nilai sebesar 0,17 jam -1 Hasil di atas menunjukkan bahwa pH medium pertumbuhan merupakan faktor yang penting dalam pembentukan pigmen. Analisis konsentrasi pigmen pada fase stasioner dengan RAL memperlihatkan bahwa pigmen yang dihasilkan pada pH 9 lebih tinggi dibanding dengan pH 7 dan berbeda nyata pada selang kepercayaan 95. Juga dapat disimpulkan konsentrasi sel pada pH 5 lebih tinggi dibanding dengan pH 7 dan 9 serta berbeda nyata pada selang kepercayaan 95. Hasil perhitungan statistika disajikan pada Lampiran 4. Jadi walaupun konsentrasi sel tertinggi diperoleh dari medium dengan pH 5, tetapi konsentrasi pigmen tertinggi diperoleh dari medium dengan pH 9. Belum diperoleh bandingan . Dapat dilihat bahwa q p yang terbesar adalah dari pH 9. 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 9. Dari Tabel 9 dapat dilihat bahwa rata-rata konsentrasi sel tertinggi adalah pada pH 5 sebesar 4,84 + 0,96 gl. Rata-rata konsentrasi pigmen tertinggi yang diperoleh dari hasil pengukuran OD 463 nm adalah pH 9 yaitu 0,14 + 0,006. 42 literatur bakteri laut lainnya untuk penelitian pigmen dan pertumbuhannya. Tetapi Johnson dan Lewis 1979 menemukan pH optimum bagi mikroorganisme lainnya yaitu kapang Phaffia rhodozyma adalah berbeda, dimana mikroorganisme tersebut memproduksi sel maksimum dan kecepatan pertumbuhannya tertinggi terdapat pada pH 4,5. Tabel 9 Hasil pengukuran beberapa variabel dari kultivasi Mesophilobacter sp. dalam media marine broth pada pH percobaan 5, 7, dan 9; suhu kultivasi 30 o pH C µ jam -1 q p jam -1 X OD 540 nm BK gl P intraseluler OD 463 nm 5 7 9 0,15 0,24 0,42 - 0,02 0,04 2,38 + 0,56 a 1,13 + 0,06 b 1,48 + 0,12 4,84 + 0,96 2,68 + 0,11 3,24 + 0,31 b - 0,10 + 0,004 a 0,14 + 0,006 b Keterangan : Nilai dengan superskrip a, b yang sama pada kolom yang sama, tidak berbeda nyata. 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; - , tidak menghasilkan pigmen. Dari Gambar 4 pada percobaan pH dapat dilihat bahwa pigmen terbentuk bersamaan dengan pertumbuhan sel, sama dengan yang terjadi pada percobaan suhu. Berdasarkan hasil analisis yang telah dilakukan baik secara deskriptif maupun dengan menggunakan RAL dan nilai laju spesifik terhadap pertumbuhan sel bakteri dan pembentukan pigmen diperoleh pH optimum bagi pembentukan pigmen adalah pada pH 9. Kemudian suhu 30 o C dan pH 9 dijadikan sebagai suhu dan pH yang optimum dan digunakan dalam percobaan berikutnya. 4.3 Pengaruh cahaya terhadap pertumbuhan bakteri dan pembentukan pigmen Hasil kultivasi bakteri Mesophilobacter sp. dalam media kompleks dengan pH 9 dan suhu kultivasi 30 o Gambar 5 memperlihatkan secara deskriptif pertumbuhan Mesophilobacter sp. yang dikultivasi dengan pemberian cahaya 4700 Wm C yang disertai dengan perlakuan cahaya disajikan pada Lampiran 1. Pertumbuhan bakteri ini dapat lebih jelas dilihat pada Gambar 5. -2 relatif sama dengan yang dikultivasi tanpa pemberian cahaya 4700 Wm -2 erlenmeyer tempat 43 pertumbuhan ditutup dengan aluminium foil. Waktu yang diperlukan untuk memasuki setiap fase pertumbuhan juga relatif sama. Gambar 5 memperlihatkan bahwa Mesophilobacter sp. tidak mengalami fase adaptasi, tetapi segera masuk fase logaritmik setelah diinokulasikan ke dalam medium pertumbuhan hingga 15 jam masa inkubasi. Dari 15 jam hingga 24 jam inkubasi, Mesophilobacter sp. berada pada fase pertumbuhan lambat. Kemudian bakteri memasuki fase pertumbuhan stasioner hingga waktu pengamatan berakhir. Keterangan : S: konsenrasi sel P: konsentrasi pigmen A: perlakuan cahaya 4700 Wm -2 B: perlakuan cahaya 12500 Wm -2 Gambar 5 Kurva pertumbuhan sel dan pembentukan pigmen oleh Mesophilobacter sp. pada suhu 30 o Mesophilobacter sp. yang dikultivasi dengan penambahan cahaya dengan intensitas 12500 Wm C, pH 9 yang disertai dengan perlakuan cahaya. -2 maupun yang ditutup dengan aluminium foil, mempunyai pola pertumbuhan yang relatif sama. Pada perlakuan ini, Mesophilobacter sp. juga segera berada pada fase logaritmik hingga 18 jam masa inkubasi. Dari 18 jam hingga 30 jam inkubasi bakteri ada dalam fase pertumbuhan lambat. Setelah itu masuk pada fase pertumbuhan stasioner hingga pengamatan berakhir. 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 2 12 24 36 48 60 72 84 96 108 120 132 144 156 168 Ko n sen tr asi S el d an Ko n sen tr asi P ig m en Waktu Kultivasi jam OD 540 nm,SA OD 463 nm,PA OD 258 nm,PA OD 232 nm,PA OD 540 nm,SB OD 463 nm,PB OD 258 nm,PB OD 232 nm,PB 44 Secara deskriptif, pertumbuhan Mesophilobacter sp. yang dikultivasi disertai dengan penambahan cahaya 4700 Wm -2 dan 12500 Wm -2 terlihat bahwa konsentrasi sel dari Mesophilobacter sp. yang disertai dengan penambahan cahaya 4700 Wm -2 lebih tinggi dibanding dengan hasil yang disertai dengan penambahan cahaya 12500 Wm -2 . Laju spesifik pertumbuhan sel µ yang dihitung selama bakteri berada pada fase logaritmik dapat dilihat bahwa µ Mesophilobacter sp. yang disertai penambahan cahaya 4700Wm -2 dan 12500 Wm -2 berturut-turut adalah 0,44 dan 0,46 jam -1 , sedangkan nilai µ Mesophilobacter sp. pada suhu 30 o C tanpa penambahan cahaya adalah 0,42 jam -1 . Dapat dilihat bahwa nilai µ Mesophilobacter sp. antara ketiga perlakuan tersebut tidak berbeda jauh, walaupun perlakuan penambahan cahaya 12500 Wm -2 sedikit lebih tinggi dibanding dengan penambahan cahaya 4700 Wm -2 dan tanpa disertai penambahan cahaya suhu 30 o C. Laju spesifik pembentukan pigmen q p dengan penambahan cahaya 4700 Wm -2 dan 12500 Wm -2 berturut-turut adalah 0,01 dan 0,009 jam -1 , sedangkan nilai q p pada suhu 30 o C tanpa penambahan cahaya adalah 0,04 Tabel 10. Terlihat bahwa pada pertumbuhan Mesophilobacter sp. yang diberi penambahan cahaya 12500 Wm -2 mempunyai nilai µ yang lebih tinggi. Diduga peristiwa ini ada hubungannya dengan terjadinya sedikit peningkatan suhu dengan adanya penambahan cahaya, sehingga menyebabkan gerakan molekul yang relatif cepat dan energi yang dihasilkan dari tabrakan antar molekul menjadikan reaksi berjalan lebih cepat Atlas, 1989. Akan tetapi nilai q p tertinggi adalah pada suhu 30 o Rata-rata konsentrasi sel dan pigmen serta nilai hasil percobaan selama fase stasioner disajikan secara ringkas pada Tabel 10. Dari Tabel 10 dapat dilihat bahwa rata-rata konsentrasi sel dan pigmen tertinggi adalah 3,24 + 0,31 gl dan 0,14 + 0,006 yang merupakan hasil kultivasi pada suhu 30 C tanpa penambahan cahaya. Contoh perhitungan µ dan q p disajikan pada Lampiran 3. o C. Jadi dapat disimpulkan bahwa konsentrasi sel dan pigmen yang dihasilkan oleh Mesophilobacter sp. tidak dipengaruhi oleh cahaya, karena tanpa penambahan 45 cahaya hasil pigmen yang terbentuk lebih tinggi dibanding dengan penambahan cahaya. Tabel 10 Hasil pengukuran beberapa variabel dari kultivasi Mesophilobacter sp. dalam media marine broth dengan pH 9, suhu kultivasi 30 o Cahaya C serta perlakuan cahaya µ jam -1 q p jam -1 X OD 540 nm BK gl P intraseluler OD 463 nm 30 o C 4700 Wm -2 4700 Wm -2 12500 Wm -2 12500 Wm 0,42 0,44 0,44 0,46 0,46 -2 0,04 0,02 0,01 0,02 0,009 1,49 + 0,12 a 1,38 + 0,06 cd 1,33 + 0,17 d 1,20 + 0,05 b 1,03 + 0,12 3,24 + 0,31 3,11 + 0,10 3,04 + 0,28 2,81 + 0,08 2,52 + 0,20 c 0,14 + 0,006 a 0,06 + 0,009 c 0,03 + 0,003 e 0,04 + 0,008 b 0,02 + 0,003 d Keterangan : Nilai dengan superskrip a, b, c yang sama pada kolom yang sama, tidak berbeda nyata. µ , laju spesifik pertumbuhan sel; q p , laju spesifik pembentukan pigmen; X, rata-rata konsentrasi sel pada fase stasioner; BK, berat kering sel; P, rata-rata konsentrasi pigmen pada fase stasioner Hasil pengukuran konsentrasi pigmen selama kultivasi disajikan pada Lampiran 5. Warna akhir pigmen yang dihasilkan pada penelitian ini adalah orange yang mempunyai absorban maksimum pada tiga panjang gelombang yaitu λ 232 nm, 258 nm dan 463 nm. Pembentukan pigmen dengan pemberian cahaya 4700 Wm -2 dan 12500 Wm -2 pada ketiga panjang gelombang ini lebih jelas disajikan pada Gambar 5. Hasil analisis sidik ragam terhadap pertumbuhan sel dan pembentukan pigmen pada fase stasioner terlihat bahwa perlakuan cahaya berpengaruh nyata p0,05 perhitungan disajikan pada Lampiran 10. Pengujian dilanjutkan dengan uji BNT, dengan hasil bahwa suhu 30 o C tanpa penambahan cahaya memberikan hasil terbaik dan berbeda nyata p0,05 dalam pertumbuhan Mesophilobacter sp. dan juga dalam pembentukan pigmennya dibanding dengan perlakuan penambahan cahaya 4700 Wm -2 dan 12500 Wm -2 . Secara keseluruhan dapat disimpulkan bahwa hasil pertumbuhan sel pada suhu 30 o C , pH 9 dan tanpa disertai dengan penambahan cahaya lebih baik dibanding dengan perlakuan yang lain. 46

4.4 Pengaruh salinitas terhadap pertumbuhan bakteri dan pembentukan