Download - Jurnal.eks.Bio Fix
Perbandingan Pertumbuhan Bakteri Acetobacter xylinum selama Fermentasi pada Ekstrak Nanas dan Pisang dengan
Metode Spektrofotometri
TEGAR YUDHA RESTUTI, YOHANA NATALIA PADMASARI, YULI DASMIYATI
Program Studi Pendidikan Biologi, Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan, Universitas Sanata Dharma Yogyakarta
Abstrak
Kandungan yang ada dalam nanas dan pisang ternyata mampu menjadikan nanas dan pisang sebagai media untuk biakan bakteri, terutama bakteri Acetobacter xylinum. Acetobacter xylinum sudah lama digunakan dalam fermentasi sebagai proses pembuatan nata de coco dari air kelapa, namun sekarang ini banyak dibuat nata de coco dari pisang dan nanas juga. Pada penelitian ini akan dibandingkan apakah ada perbedaan pertumbuhan bakteri Acetobacter xylinum pada ekstrak nanas dan pisang selama fermentasi secara tidak langsung, dimana kita lihat struktur dari nanas dan pisang itu berbeda. Dengan cara ekstrak nanas dan pisang sebanyak 300 ml masing-masing dimasukkan kedalam elenmeyer, ditutup rapat dan disimpan dalam ruang steril. Dengan metode spektrofotometri, setiap 2 hari sekali selama 10 hari masing-masing ekstrak nanas dan pisang sebanyak 5ml dimasukkan kedalam kuvet kaca dan diukur dengan menggunakan spektrofotometer pada panjang gelombang 600 nm dan 660 nm. Angka yang diperoleh dari setiap pengukuran dimasukkan dalam rumus absorbansi. Setelah data penelitian diolah dengan statistik didapatkan hasil bahwa ternyata tidak ada perbedaan yang significant terhadap pertumbuhan bakteri Acetobacter xylinum selama fermentasi pada ekstrak nanas dan pisang.
Kata kunci : Acetobacter xylinum, Nanas (Ananas comosus), Pisang (Musa paradisiaca), Spektrofotometri
I. PENDAHULUAN
Nanas dan Pisang merupakan
dua jenis buah-buahan yang sudah
tidak asing lagi dan sanat mudah
dijumpai diberbagai daerah. Selain
karena harganya yang terjangkau
dan mudah ditemukan, rasanya
enak, kandungan didalamnya
kedua buah tersebut banyak
berguna bagi tubuh dan tentu bisa
di ekstrak untuk dijadikan media
dalam menumbuhkan mikroba.
Yang dalam hal ini adalah bakteri,
bakteri yang akan diamati
pertumbuhannya adalah bakteri
Acetobacter xylinum.
Acetobacter xylinum bersifat
Gram negatif, tidak membentuk
endospora, hidup bersifat aerob
obligat, tidak melakukan
fermentasi alkohol, berbentuk
bulat lonjong sampai batang
pendek (Hot et al, 1974; Moat,
1986 dan Forng et al, 1989),
tumbuuh pada pH 3 sampai 4,5
dan suhu 25-30°C, dapat
mengoksidasi etanol dan
menghasilkan asam asetat. Secara
fisik bekteri Acetobacter xylinum
mampu mengoksidasi glukosa
menjadi polimer yang panjang
yang disebut selulosa. Selulosa ini
berupa serat-serat putih yang
terbentuk secara bertahap dari
lapisan tipis pada awal fermentasi
hingga mencapai ketebalan 12 mm
pada akhir fermentasi. Kemudian
disebut sebagai nata yang termasuk
metabolit sekunder selain itu dapat
menghasilkan asam asetat, air dan
energi sebagai metabolit primer.
Salah satu cara untuk
mengidentifikasi adanya bakteri
Acetobacter xylinum adalah
dengan mengamati adanya lapisan
nata pada suatu substrat yang
terdiri dari selulosa mengapung
pada permukaan larutan. Bakteri
Acetobacter xylinum memiliki
kemampuan untuk memproduksi
biofilm selulosa (nata).
Terbentuknya biofilm ini
merupakan hasil metabolisme
Acetobacter xylinum yang
prosesnya dikendalikan oleh
plasmidnya (Rezaee et al, 2005).
Nata merupakan selulosa
berbentuk padat berwarna
transparan, bertekstur kenyal
dengan kandungan air 98%,
umumnya dikonsumsi sebagai
makanan ringan. Biomassa nata
berasal dari pertumbuhan
Acetobacter xylinum pada proses
fermentasi pada media yang
mengandung gula dan asam.
Selulosa bakteri adalah
selulosa yang diproduksi oleh
mikroba terutama bakteri dari
galur Acetobacter. Selulosa
bakteri memiliki karakteristik
yang lebih menguntungkan
dibanding selulosa dari tanaman.
Karakteristik tersebut antara lain
kemurniannya tinggi, dapat
terurai, seratnya halus
(berdiameter 0.1 µm atau 300
kaIi lebih kecil dibanding serat
kayu), kekuatan tarik mekaniknya
bagus, kapasitas pengikatan
airnya yang tinggi dan derajat
kristalinitasnya yang tinggi (Ross
et al., 1991).
Oleh karena kelebihannya,
selulosa bakteri digunakan
sebagai bahan baku industri
(Johnson et al., 1990; Yamanaka
et al., 1989; Tahara et at., 2000).
Dalam percobaan ini kami
menggunakan media nanas dan
pisang, karena nanas dan pisang
mengandung gula dan asam,
sehingga dapat digunakan sebagai
media biakan murni bajteri
Acetobacter xylinum. Dalam ini
kami akan membandingkan
pertumbuhan dari bakteri
Acetobacter xylinum pada ekstrak
nanas dan ekstrak pisang selama
proses fermentasi. Karena struktur
dan kandungan nutrisi dari nanas
dan pisang berbeda, dimana
struktur nanas agak kasar dan
berserat sedangkan struktur pisang
halus lembut maka dimungkinkan
adanya perbedaan pertumbuhan
bakteri pada media nanas dan
pisang.
Pengukuran pertumbuhan
bakteri ini akan dilakukan secara
tidak langsung, dengan mengukur
turbiditas cairan medium.
Turbiditas dapat diukur
menggunakan alat photometer
(penerusan cahaya), semakin pekat
atau semakin banyak populasi
mikroba maka cahaya yang
diteruskan semakin sedikit.
Dengan metode spektrofotometri
yang menggunaknakan alat
spektrofotometer (optical
density/OD). Unit photometer atau
OD ini prposional dengan massa
sel dan juga jumlah sel, sehingga
cara ini dapat digunakan untuk
memperkirakan jumlah atau massa
suatu sel secara tidak langsung.
Penelitian ini bertujuan
untuk mengetahui apakah ada
perbedaan pertumbuhan bakteri
Acetobacter xylinum selama proses
fermentasi pada ekstrak nanas dan
pisang. Dimana Pertumbuhan
didefinisikan sebagai pertambahan
kuantitas konstituen seluler dan
struktur organisme yang dapat
dinyatakan dengan ukuran, diikuti
pertambahan jumlah, pertambahan
ukuran sel, pertambahan berat atau
massa dan parameter lain. Sebagai
hasil pertambahan ukuran dan
pembelahan sel atau pertambahan
jumlah sel maka terjadi
pertumbuhan populasi mikroba
(Sofa, 2008).
II. BAHAN DAN METODE
II.1. Bahan dan AlatEkstrak Nanas, Ekstrak
Pisang, Aquades, dan Alkohol 96%.
Alat yang digunakan terdiri dari labu elenmeyer 500 ml dan 1000 ml, gelas bekker 500 ml, gelas ukur 500 ml, tabung reaksi + rak, corong kaca, pengaduk panjang, pH-meter, pipet tetes, Blender, saringan, pisau, autoklaf, Laminar air flow beserta perlengkapannya (bunsen, jarum ose,dll), dan spektrofotometer.
II.2. Tempat PenelitianPenelitian dilakukan di
Laboratorium Pendidikan Biologi, Kampus III Paingan, Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta.
II.3. Metode PenelitianPenelitian dilakukan
dalam 3 tahap, yaitu tahap sterilisasi alat, tahap pembuatan ekstrak, dan tahap spektrofotometri.
Karena objek penelitian berupa bakteri, maka setiap alat dan pekerjaan harus dilakukan dalam keadaan steril agar tidak terkontaminasi.
Sterilisasi alat. Gelas ukur, Gelas beker dan Labu Elenmeyer di sterilkan dengan udara panas kering (dry heat) menggunakan alat autoklaf. Sedangkan untuk alat-alat seperti saringan, pengaduk, pipet, pisau, blender, corong kaca, tabung reaksi, kuvet kaca pada spektrofotometer, dll. Disterilkan menggunakan alkohol 96%.
Pembuatan ekstrak. Untuk ekstrak nanas dan pisang cara pembuatannya sama. Bahan (nanas dan pisang) dikupas bersih, dicuci bersih, kemudian dihaluskan. Dicampur dengan Aquades dan disaring, ekstrak/air yang didapat dimasukkan kedalam elenmeyer dan ditutup rapat untuk di fermentasikan. Simpan di Laminar air flow agar tidak terkontaminasi.
Pertumbuhan sel bakteri Acetobacter xylinum termasuk pertumbuhan secara teratur, semua komponen di dalam sel hidup.
Acetobacter xylinum mengalami 7 fase pembelahan sel. Untuk mengamati pertumbuhan sel bakteri tersebut digunakan metode Spektrofotometri atau Analisis Optical density/OD.
Analisis OD (densitasi optik). Densitasi optik media kultivasi diukur menggunakan spektrofotometer pada panjang gelombang 600 dan 660 nm (Masaoka et aI., 1993).
Pengambilan sampel dilakukan selama 10 hari. Hari pertama sampel diambil untuk mengamati fase adaptasi bakteri. Hari ke-2 sampel diambil untuk mengamati fase pertumbuhan awal. Untuk hari ke-3 sampai hari ke-10 sampel diambil setiap 2 hari sekali untuk mengamati fase-fase pertumbuhan bakteri yang lain.
III. HASIL DAN PEMBAHASAN
Penentuan parameter pertumbuhan bakteri menggunakan ekstrak nanas dan pisang sebagai media biakan bakteri Acetobacter xylinum. Media tersebut digunakan untuk pertumbuhan sel dan produksi selulosa bakteri. Panjang gelombang yang digunakan untuk pengukuran kecepatan pertumbuhan bakteri optimum adalah 600 nm dan 660 nm (Masaoka et aI., 1993).
Pertumbuhan sel dicirikan dengan waktu yang dibutuhkan untuk menggandakan massa atau jumlah sel. Pengamatan terhadap pertumbuhan sel pada tahap ini terdiri dari pengamatan kerapatan optik (optical density) pada cairan media kultivasi. Hasil pengamatan kerapatan optik cairan pada media kultivasi (optical density) dapat dilihat pada Tabel 1, Gambar 1 dan Gambar 2.
Tabel 1. Hasil Pengukuran Spektrofotometri pada Ekstrak Nanas dan Pisang
No Hari / tanggal λ Sampel Hasil / pH
1. Senin, 26 Maret 2012600 nm
Eks. Nanas 1,55 / 4
Eks. Pisang 1,93 / 5
660 nm Eks. Nanas 1,55 / 4
Eks. Pisang 1,87 / 5
2. Selasa, 27 Maret 2012
600 nmEks. Nanas 3,05 / 4
Eks. Pisang 3,30 / 5
660 nmEks. Nanas 2,58 / 4
Eks. Pisang 3,05 / 5
3. Selasa, 27 Maret 2012
600 nmEks. Nanas 3,69 / 4
Eks. Pisang 3,69 / 5
660 nmEks. Nanas 3,69 / 4
Eks. Pisang 3,42 / 5
4. Rabu, 28 Maret 2012
600 nmEks. Nanas 2,70 / 3
Eks. Pisang 1,56 / 4
660 nmEks. Nanas 2,36 / 3
Eks. Pisang 1,30 / 4
5. Jum’at, 30 Maret 2012
600 nmEks. Nanas 1,21 / 3
Eks. Pisang 1,94 / 4
660 nmEks. Nanas 1,05 / 3
Eks. Pisang 1,56 / 4
6. Senin, 2 April 2012
600 nmEks. Nanas 1,05 / 3
Eks. Pisang 1,21 / 3
660 nmEks. Nanas 0,90 / 3
Eks. Pisang 1,97 / 3
Gb 1. Kurva Kerapatan Optik (OD) cairan Media Kultivasi pada λ 600 nm
0 1 2 3 4 5 6 7 80
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
nanaspisang
Gb 2. Grafik pengamatan pertumbuhan sel bakteri Acetobacter xylinum pada
ekstrak nanas dengan λ 660 nm
0 1 2 3 4 5 6 7 80
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
nanaspisang
Kurva kerapatan
optik (OD) pada Gambar 1
dan Gambar 2
menunjukkan fase adaptasi
terjadi dari hari ke-0
sampai hari ke-1. Hal ini
terlihat dari kekeruhan
cairan kultivasi yang
stabil. Pada hari ke-2
masuk fase pertumbuhan
awal dimana pada fase ini
terjadi sintesis enzim oleh
sel yang diperlukan untuk
metabolisme (Suryani dan
Mangunwidjaja, 2000).
Setelah fase
adaptasi dan pertumbuhan
awal, pertumbuhan sel
bakteri Acetobacter
xylinum memasuki fase
eksponensial pada
pengamatan hari ke-3. Hal
ini terlihat dari peningkatan
kekeruhan cairan kultivasi
yang tinggi. Pada fase
eksponensial ini bakteri
mengeluarkan enzim
ekstraseluler polimerase
sebanyak-banyaknya, untuk
menyusun polimer glukosa
menjadi selulosa.
Pada hari ke-4
kekeruhan cairan
berkurang, ini menandakan
bahwa pertumbuhan sel
telah memasuki fase
stasioner. Dimana dalam
fase ini jumlah sel yang
tumbuh relatif sama dengan
jumlah sel yang mati. Pada
fase ini sel akan tidak tahan
terhadap kondisi
lingkungan yang ekstrim,
karena kandungan nutrisi
yang semakin berkurang.
Matrik nata lebih banyak
banyak diproduksi pada
fase ini.
Kekeruhan cairan
kultivasi akan berkurang
semakin cepat pada hari ke-
5, bakteri memasuki fase
menuju kematian. Pada
fase ini bakteri mulai
mengalami kematian
karena nutrisi telah habis
dan sel kehilangan banyak
energi cadangan.
Dan pada hari ke-6
sampai seterusnya
pertumbuhan sel bakteri
memasuki fase kematian.
Fase kematian disebabkan
karena ketahanan hidup sel
menurun akibat akumulasi
berbagai produk metabolit
dan inhibitor, sehingga
terjadi lisis dan bakteri
melepaskan komponen
yang terdapat didalamnya
(Nurwantoro, 1977).
Kemudian data
pada Tabel 1, diolah
menggunakan statistik
untuk mengetahui apakah
ada perbedaan
pertumbuhan bakteri
Acetobacter xylinum pada
nanas dan pisang. Setelah
diolah menggunakan
statistik didapatkan hasil
seperti pada Tabel 2 dan
Tabel 3.
Tabel 2. Hasil Perhitungan Statistik pada λ 600 nm
No Nanas ( X1) Pisang (Y1) (X1 – X ) (X1 – X )2 (Y1 - Y ) (Y1 - Y )2 (X1 – X ) (Y1 - Y )
1. 0,24 0,29 -1,75 3,062 -1,70 2,890 2,975
2. 3,05 3,30 0,71 0,504 0,96 0,921 0,681
3. 3,69 3,69 1,35 1,822 1,35 1,822 1,822
4. 2,70 1,56 0,36 0,129 -0,78 0,608 -0,280
5. 1,21 1,94 -1,13 1,276 -0,40 0,160 0,452
6. 1,05 1,21 -1,29 1,664 -1,13 1,276 1,457
∑ = 11,94 ∑ = 11,99 ∑ = 8,457 ∑ = 7,677 ∑ = 7,107
X = 11,94 : 6 = 1,99
Y = 11,99 : 6 = 1,99
Tabel 2. Hasil perhitungan Statistik pada λ 660 nm
No Nanas ( X1) Pisang (Y1) (X1 – X ) (X1 – X )2 (Y1 - Y ) (Y1 - Y )2 (X1 – X ) (Y1 - Y )
1. 0,24 0,36 -1,56 2,433 -1.41 1,988 2.199
2. 2,58 3,05 0,47 0,220 0,99 0,980 0,465
3. 3,69 3,42 1,58 2,490 1,36 1,840 2,148
4. 2,36 1,30 0,25 0,062 -0,76 0,577 -0,190
5. 1,05 1,56 -1,06 1,123 -0,50 0,250 0,530
6. 0,90 0,97 -1,21 1,464 -1,09 1,188 1,318
∑ = 10,82 ∑ = 10,66 ∑ = 7,792 ∑ = 6,823 ∑ = 6,470
X = 10,82 : 6 = 1,803
Y = 10,66 : 6 = 1,776
Analisis perhitungan Data
- Analisa data Tabel 2.
Ho : ρ xy = 0
Hi : ρ xy ≠ 0
α : 0,01
Df : N – 2 = 6 – 2 = 4
rcrit : 0,811
rxy = ∑ ( x i−X )( y i−Ῡ ¿)
√∑ ( xi−X )2( y i−Ῡ )2¿
rxy = 7,1078,057
rxy = 0,882
rxy < rcrit
0,882 < 0,917 tidak significant
- Analisa data Tabel 3.
Ho : ρ xy = 0
Hi : ρ xy ≠ 0
α : 0,01
Df : N – 2 = 6 – 2 = 4
rcrit : 0,917
rxy =
∑ ( x i−X )( y i−Ῡ ¿)
√∑ ( xi−X )2( y i−Ῡ )2¿
rxy = 6,4707,290
rxy = 0,887
rxy < rcrit
0,887 < 0,917 tidak significant
Dari perhitungan data dengan
statistik didapatkan bahwa pada
panjang gelombang 600 dan 660
nm untuk esktrak pisang dan
ekstrak nanas dihasilkan bahwa
“tidak significant”. Hal ini berarti,
tidak ada perbedaan yang
significant atau perbedaan yang
berarti untuk pertumbuhan bakteri
Acetobacter xylinum pada ekstrak
nanas dan ekstrak pisang. Struktur
dari nanas dan pisang yang kasar
berserat dan halus tidak
mempengaruhi pertumbuhan
bakteri Acetobacter xylinum
selama proses fermentasi.
IV. KESIMPULAN
Dari hasil diatas, dapat
disimpulkan bahwa :
1. Bakteri Acetobacter
xylinum mengalami
beberapa fase selama
pertumbuhan, yaitu fase
adaptasi, fase pertumbuhan
awal, fase eksponensial,
fase pertumbuhan
diperlambat, fase stasioner,
fase menuju kematian dan
fase kematian
2. Tidak ada perbedaan yang
significant antara ekstrak
nanas dan ekstrak pisang
sebagai media tumbuh
bakteri
3. Struktur buah nanas yang
berserat dan pisang yang
halus tidak mempengaruhi
pertumbuhan dari bakteri
Acetobacter xylinum
V. DAFTAR PUSTAKA
Ajizah, Aulia. 2004.
SENSITIVITAS SALMONELLA
TYPHIMURIUM TERHADAP
EKSTRAK DAUN PSIDIUM
GUAJAVA L. . Pendidikan
biologi : FKIP Universitas
Lambung Mangkurat
Estu muh. Dwi A. 2009.
Bakteri Acetobacter xylinum.
Terkait
http://estuelektro.wordpress.com
/2009/12/19/bakteri-acetobacter-
xylinum/ (diunduh pada tanggal
20 April 2012)
Laily, Noer dkk. 2004.
Kinetika fermentasi produksi
selulosa bakteri acetobacter sp.
Pada kultur kocok. Fakultas
Teknik Pertanian : Institut
Pertanian Bogor
Nainggolan, Jusman. 2009.
Kajian pertumbuhan bakteri
acetobacter sp. Dalam kombucha-
rosela merah pada kadar gula
dan lama fermentasi yang
berbeda. Biologi: Universitas
Sumatera Utara Medan
Terkait
http://repository.usu.ac.id/bitstre
am/123456789/5801/1/09E01977.
pdf (diunduh pada tanggal 20
April 2012)
Prasetyo, Redy Joko. 2009.
Pertumbuhan Mikroba.
Terkait
http://www.inforedia.com/2009/1
2/pertumbuhan-mikroba.html
(diunduh pada tanggal 20 April
2012)
Plantamor.com (terkait)
http://planet-
sains.blogspot.com/2011/05/klasif
ikasi-pisang.html
http://www.plantamor.com/
index.php?plant=95 (diunduh
pada tanggal 20 April 2012)
VI. LAMPIRAN
Gb 3. Sterilisasi Alat – alat
Gb 4. Penghalusan Nanas
Gb 5. Penghalusan Pisang
Gb 6. Pembuatan Ekstrak nanas
Gb 7. Pembuatan ekstrak pisang
Gb 8. Hasil ekstrak nanas (kanan) dan ekstrak pisang (kiri)
Gb. 9. Pengambilan sampel untuk pengukuran pada spektrofotometer
Gb 10. Pencucian kuvet dengan alkohol 96%
Gb 11. Pengukuran pada spektrofotometer
Gb 12. Fermentasi ekstrak nanas dan ekstrak pisang
Terbentuk lapisan Nata