12
E. KINETIKA FERMENTASI
Pertumbuhan mikrobial ditandai dengan peningkatan jumlah dan massa sel, sedangkan kecepatan pertumbuhan tergantung pada lingkungan fisik dan
kimianya Reed dan Rehm, 1983. Kinetika fermentasi mempelajari perkembangbiakan mikroba yang ditunjukkan oleh kenaikan konsentrasi biomassa
karena konsumsi substrat. Pada saat yang bersamaan dihasilkan produk, baik metabolit primer maupun sekunder Mangunwidjaja dan Suryani, 1994.
Menurut Bailey dan Olis 1991 fermentasi media cair dapat dilakukan dengan tiga cara yaitu fermentasi sistem tertutup batch, fermentasi semi
sinambung fed batch, dan sistem sinambung continous. Pada fermentasi curah pemanenan dilakukan setelah fermentasi berakhir dan tidak dilakukan lagi
penambahan komponen substrat selama fermentasi berlangsung. Fermentasi secara curah, pertumbuhan mikroba secara umum mengikuti
pola seperti berikut. Fase lag merupakan masa penyesuaian mikroba sejak inokulum diinokulasi ke dalam media fermentasi. Pada fase lag terjadi
pertumbuhan lambat dimana sel mempersiapkan diri mengalami pembelahan sehingga peningkatan jumlah sel berjalan lambat. Cepat atau lambatnya fase lag
tergantung kepada kualitas, kuantitas, dan umur kultur yang dinokulasikan Moat,1988.
Fase eksponensial terjadi pertumbuhan cepat dimana jumlah sel bertambah secara eksponensial terhadap waktu. Menurut Reed dan Rehm 1983 pada fase
eksponensial kondisi lingkungan berubah karena substrat dan nutrien dikonsumsi sementara metabolik dihasilkan.
Saat substrat mendekati habis dan terjadi penumpukan produk-produk penghambat maka terjadi penurunan laju pertumbuhan. Pada fase stasioner
konsentrasi biomassa mencapai maksimum. Setelah fase tersebut terjadi fase kematian yang ditandai dengan penurunan jumlah individu yang hidup Bailey
dan Olis, 1991. Saat keadaan lingkungan tetentu pertumbuhan mikrobial dapat dinyatakan
dengan persamaan berikut
13 dx = μx-αx
dt Keterangan :
x : konsentrasi sel t : waktu fermentasi
μ : laju pertumbuhan spesifik
α : laju lisis sel yang menghambat pertumbuhan
Pada kondisi yang sesuai maka penurunan massa sel sangat kecil sehingga α
dapat diabaikan sehingga persamaan diatas menjadi; dx= μx
dt Integrasi dari persamaan 2 untuk menghasilkan nilai peningkatan massa sel
pada suatu selang waktu tertentu adalah;
x1
∫
x2
dx =
t1
∫
t2
μ dt
x akan diperoleh persamaan;
ln x
2
= μ ∆t atau ln x
2
= ln x
1
+ μ ∆t
laju pertumbuhan spesifik μ bersifat tidak konstan tergantung pada kondisi lingkungan fisik kimianya. Nilai maksimum μ
maks
dicapai pada kondisi pasokan substrat dan nutrien masih berlebih serta konsentrasi zat-zat metabolik
yang menghambat pertumbuhan masih rendah. Menurut Wang et al. 1979, koefisien hasil sel hidup terhadap sumber
karbon dinyatakan sebagai Yxs, Koefisien konversi nutrien dalam substrat menjadi produk pada periode tertentu dinyatakan sebagai Yps. Sedangkan
koefisien produk terhadap jumlah sel hidup dinyatakan sebagai Ypx. Perhitungan yang biasa digunakan untuk proses pembentukan produk yang berasosiasi dengan
pertumbuhan sel adalah sebagai berikut Yxs =
∆X Yps = ∆P Ypx = ∆P ∆S
∆S ∆X
Parameter-paremeter diatas perlu diketahui agar pada fermentasi skala yang lebih besar dapat ditentukan jumlah substrat yang diperlukan untuk
menghasilkan jumlah produk dan biomassa yang tertentu. Informasi tersebut digunakan untuk meningkatkan efisensi fermentasi.
14
III. METODOLOGI
A. BAHAN DAN ALAT 1.
