KINETIKA PERTUMBUHAN MIKROBAPROSES FERMENTASI : PROSES YG MEMANFAATKAN KEMAMPUAN MIKROORGANISME UNTUK MENGHASILKAN METABOLIT PRIMER DAN SEKUNDER DLM SUATU LINGKUNGAN YG DIKENDALIKAN

Masalah utama proses fermentasi adalah pertumbuhan mikrobaFaktor-faktor yg mempengaruhi pertumbuhan :Faktor intraselulerStrukturMetabolismeGenetikFaktor ekstraselulerSemua kondisi lingkungan

Persamaan dasar pertumbuhan mikroba, disusun atas dasar :Mikroba berkembang dg proses pembelahanKondisi awal yg ideal dipertahankanLaju pertumbuhan sel meningkat dg waktu dan peningkatan populasi berlangsung secara eksponensialXt = populasi ssd waktu pertumbuhanX0 = pupulasi awaltd = waktu penggandaan kultur

Waktu penggandaan kultur ( td ) adalah waktu yg dibutuhkan untuk menghasilkan satu generasi dg ukuran populasi 2 X lipat ukuran populasi awalUntuk lingkungan yang mantap besar td tetapBila t = td makaXt = 2 X0t = 3 td makaXt = 23 X0 = 8 X0

ln Xt = ln X0 + (t/td) ln 2= ln X0 + (0,693) (t/td) ..(A)

Persamaan pertumbuhan dasarUntuk waktu pertumbuhan yg kecil = laju pertumbuhan spesifik (intrinsik)

ln Xt = ln X0 + t .(B)Persamaan A = BJadi = (0,693) / td

Untuk t = td,Xt = 2 X0ln Xt = ln X0 + tln (2 X0) = ln X0 + tdln 2 = td = (ln 2) / td = (0,693) / td

tln Xln Xt = ln X0 + tSlope = Tg = = (ln 2) / td

Pertumbuhan mikroba dlm lingkungan dg nutrisi terbatasPertumbuhan mikroba menurun sbg akibat :Penyusutan makananTerjadi produk inhibisiPola pertumbuhan mikroorganismeMonod (1949) mengamati ada 6 fase Fase lag (adaptasi)Mikroorganisme menyesuaikan diri dg lingkungan = 0

Fase percepatan meningkatFase eksponensial (log) paling tinggi dan tetapFase penurunan menurun, disebabkan oleh penyusutan konsentrasi substrat, terbentuk metabolit beracunFase stasionerNutrisi habisAda penimbunan metabolit beracunLaju pertumbuhan = laju kematianFase kematianLaju kematian sel tinggiSel mengalami lisis

123456ln X+-

PENENTUAN KONSENTRASI BIOMASSAPengukuran berat kering dan berat basahSel dlm media-SentrifugasiSel-dicuci, lisis dihindariSel bersihditimbangBerat basah-oven 105 2 oC, sampai berat tetapBerat kering

Pengukuran komponen selKandungan nitrogen dg metode KjeldahlKandungan protein dg metode Biuret / LowryKandungan DNA dg metode KolorimetriPenyebaran cahayaSuspensi mikroba akan menyebarkan cahaya dan suspensi akan tampak keruh jika indeks bias mikroba berbeda dg indeks bias medialog ( I0 / It ) = A X lOD = A X lBila A dan l tetap, maka OD XX = konsentrasi mikroba

PENGARUH FAKTOR LINGKUNGAN TERHADAP PROSES FERMENTASIPengaruh temperaturPengaruh pHSelama proses fermentasi terjadi perubahan pHpH < 9, NH3 ada dlm bentuk +NH4+NH4 selR-NH2 + H+( pH lingkungan turun)

NO3-selH+RNH2( pH lingkungan naik ) bahan organikdeaminasiRNH2( pH lingkungan naik ) SubstratselAs organik( pH lingkungan turun )

Pengaruh konsentrasi tinggi nutrienKarena osmolisis}Penghambatan substrat terjadi bila :[ Glukosa ] 350 g/L[ NaCl ] 40 g/L , (sering digunakan untuk mengawetkan makanan)[ fenol ] 1 g/L[ formaldehid ] 1 g/L[ metanol ] 1 g/L[ S ]

Pers laju pertumbuhan ditinjau dari kons biomassaPers laju pertumbuhan ditinjau dari kons substrat yg mengalami penyusutan (Monod)Bila = m , maka S = Ks , (Ks = konstante kejenuhan substrat )

m mSKSPerolehan pertumbuhan, YX = Kons biomassa, S = Kons substrat

Bila X0 = Kons awal biomassaS0 = Kons awal substratMaka bertambahnya kons biomassa, X = X X0 dan berkurangnya kons substrat, S = S0 S, sehingga:X X0 = Y ( S0 S )Untuk S 0 , maka X = XmXm X0 = Y S0 , dan Xm = X0 + Y S0XmS0Slope = tg = YX0

S 0Pemanfaatan substrat dlm kultur mikrobaPirt (1975)S X tS = q X tq = laju pemanfaatan substrat spesifikt 0

Hubungan antara q, dan Y