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
2.1. Bahan dan Alat
Ekstrak 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.
2.2.
Tempat Penelitian
Penelitian dilakukan di
Laboratorium Pendidikan Biologi, Kampus III Paingan, Universitas Sanata Dharma,
Yogyakarta.
2.3.
Metode Penelitian
Penelitian 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 2012
|
600
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
nm
|
Eks.
Nanas
|
3,05
/ 4
|
Eks. Pisang
|
3,30 / 5
|
|||
660
nm
|
Eks.
Nanas
|
2,58
/ 4
|
||
Eks. Pisang
|
3,05 / 5
|
|||
3.
|
Selasa,
27 Maret 2012
|
600
nm
|
Eks.
Nanas
|
3,69
/ 4
|
Eks. Pisang
|
3,69 / 5
|
|||
660
nm
|
Eks.
Nanas
|
3,69
/ 4
|
||
Eks. Pisang
|
3,42 / 5
|
|||
4.
|
Rabu,
28 Maret 2012
|
600
nm
|
Eks.
Nanas
|
2,70
/ 3
|
Eks. Pisang
|
1,56 / 4
|
|||
660
nm
|
Eks.
Nanas
|
2,36
/ 3
|
||
Eks. Pisang
|
1,30 / 4
|
|||
5.
|
Jum’at,
30 Maret 2012
|
600
nm
|
Eks.
Nanas
|
1,21
/ 3
|
Eks. Pisang
|
1,94 / 4
|
|||
660
nm
|
Eks.
Nanas
|
1,05
/ 3
|
||
Eks. Pisang
|
1,56 / 4
|
|||
6.
|
Senin,
2 April 2012
|
600
nm
|
Eks.
Nanas
|
1,05
/ 3
|
Eks. Pisang
|
1,21 / 3
|
|||
660
nm
|
Eks.
Nanas
|
0,90
/ 3
|
||
Eks. Pisang
|
1,97 / 3
|
Gb 1. Kurva Kerapatan
Optik (OD) cairan Media Kultivasi pada λ 600 nm
Gb 2. Grafik pengamatan
pertumbuhan sel bakteri Acetobacter
xylinum pada ekstrak nanas dengan λ 660 nm
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 –
)
|
(X1 –
)2
|
(Y1 -
)
|
(Y1 -
)2
|
(X1 –
) (Y1 -
)
|
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
|
= 11,94
: 6 = 1,99
= 11,99
: 6 = 1,99
Tabel
2. Hasil perhitungan Statistik pada λ 660 nm
No
|
Nanas ( X1)
|
Pisang (Y1)
|
(X1 –
)
|
(X1 –
)2
|
(Y1 -
)
|
(Y1 -
)2
|
(X1 –
) (Y1 -
)
|
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
|
= 10,82
: 6 = 1,803
= 10,66
: 6 = 1,776
·
Analisis perhitungan
Data
-
Analisa data Tabel 2.
Ho :
=
0
Hi :
≠
0
α : 0,01
Df : N – 2 = 6 – 2 = 4
rcrit :
0,811
rxy =
rxy =
rxy = 0,882
rxy < rcrit
0,882 < 0,917 tidak significant
-
Analisa data Tabel 3.
Ho :
=
0
Hi :
≠
0
α : 0,01
Df : N – 2 = 6 – 2 = 4
rcrit :
0,917
rxy
=
rxy =
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/bitstream/123456789/5801/1/09E01977.pdf (diunduh pada tanggal 20 April 2012)
Prasetyo, Redy Joko. 2009. Pertumbuhan
Mikroba.
Terkait
http://www.inforedia.com/2009/12/pertumbuhan-mikroba.html (diunduh pada tanggal 20 April 2012)
Plantamor.com (terkait)
http://planet-sains.blogspot.com/2011/05/klasifikasi-pisang.html
