KINETIKA PERTUMBUHAN MIKROBA

Fermentasi dpt dilakukan secara batch, fed-batch, dan kontinyu tgt pd produk yg dihasilkan proses kinetika batch, fed-batch, dan kontinyu

1. KULTUR BATCH sistem kultur tertutup kandungan nutrien awal tertentu, inokulum berkembang melalui fase-fase pertumbuhan lag, eksponensial, stasioner, dan kematian

Proses perkembangan kultur :periode setelah inokulasi tidak ada pertumbuhan fase lag atau fase adaptasi pd industri fase lag yg panjang dihindari dpt dg menggunakan inokulum yg sesuai

periode setelah adaptasi periode dimana laju pertumbuhan sel meningkat, sel tumbuh pd laju pertumbuhan maksimum dan konstan fase log atau eksponensial :

dx/dt = x

xkonsentrasi biomassatwaktu (jam) laju pertumbuhan spesifik (jam-1)

atau :

xt = xo et

xo konsentrasi biomassa awal xt konsentrasi biomassa setelah waktu t jam e dasar logaritma natural

ln xt = ln xo + t

Selama fase eksponensial organisme tumbuh pd laju pertumbuhan spesifik maksimum max

Selama masa pertumbuhan eksponensial tjd konsumsi nutrien oleh kultur, dan ekskresi produk-produk mikroba yg bersifat mempengaruhi pertumbuhan mikroba laju pertumbuhan menurun berhenti karena limitasi nutrien esensiil, limitasi produk toksik atau kombinasi keduanya

Limitasi pertumbuhan : pd hubungan konsentrasi substrat dg konsentrasi biomassa :meningkatnya substrat meningkatkan total biomassa pd fase stasioner x = Y(SR - s) utk menghitung biomassa yg dihasilkan dr sejumlah substrat

x konsentrasi biomassa yg dihasilkanY koefisien hasilSR konsentrasi substrat awals konsentrasi substrat sisa

saat pertumbuhan berhenti s = 0

saat peningkatan konsentrasi substrat awal tdk dpt lagi meningkatkan pertumbuhan (biomassa) toxin limited

Turunnya laju pertumbuhan dan berhentinya pertumbuhan karena berkurangnya substrat hubungan antara dan substrat pembatas pertumbuhan sisa :

= max s / Ks + s

Ks konstanta penggunaan substrat konsentrasi substrat saat = max mrpk ukuran afinitas organisme thd substrat

Nilai Ks besar afinitas thd substrat kecilNilai Ks kecil afinitas thd substrat besar

periode setelah fase pertumbuhan log fase pertumbuhan stasioner fase dimana laju pertumbuhan bergerak ke 0

BuLock :fase pertumbuhan tropofase fase eksponentialfase pertumbuhan idiofase fase stasioner fase dimana dihasilkan metabolit sekunder

Pembentukan produk :Growth-linked product metabolit primernon-growth-linked product metabolit sekunder

Pembentukan growth-linked product :dp/dt = qpx

p konsentrasi produk qp laju pembentukan produk spesifik

Pembentukan produk juga berhubungan dg pembentukan biomassa :dp/dx = Yp/x

Yp/x hasil produk berdasarkan substrat yg dikonsumsi

dp/dt = Yp/x . dx/dt dx/dt = xdp/dt = Yp/x . x dp/dt = qpxqp = Yp/x .

Bila pembentukan produk berasosiasi dg pertumbuhan maka laju pembentukan produk spesifik meningkat dg meningkatnya laju pertumbuhan

Bila pembentukan produk tdk bersosiasi dg pertumbuhan maka laju pembentukan produk spesifik tetap konstan pd kisaran laju pertumbuhan yg lebar atau dpt bervariasi

Batch culture dpt utk menghasilkan biomassa, metabolit primer, dan metabolit sekunderutk produksi biomassa kondisi pengkulturan hrs mendukung pertumbuhan populasi maksimumutk produksi metabolit primer kondisi mendukung fase eksponential dan ekskresi produkutk produksi metabolit sekunder kondisi mengurangi fase eksponential dan memanjangkan fase stasioner atau mengurangi laju pertumbuhan pd fase log shg menghasilkan pembentukan metabolit sekunder lbh awal