Risalao Seminar Ilmiao Aplikasi Isotop dan Radiasi, 2006

PENINGKATAN SKALA PRODUKSI PROBIOTIK KHAMIR MUTAN DALAMMEDIUM TAPIOKA IRADIASI

M.R. PikolP, D. Mahclyah1clan I.Sugoro1.2lBiologiJurusan MIPA FST DIN Syarif Hidayatullah

2Pusat Aplikasi Teknologi Isotopdan Radiasi . BATAN

ABSTRAK

PENINGKATAN SKALA PRODUKSI ISOLAT MUTAN KHAMIR PROBIOTIK DALAMMEDIUM TAPIOKA IRADIASI. Peningkatan produksi ternak ruminansia dapat ditingkatkan melaluipemberian probiotik khamir. Produksi probiotik dapat dilakukan secara kultur bertahap. Khamir yangdigunakan adalah isolat khamir mutan RllO dan R210 hasil iradiasi sinar gamma yang memiliki kemampuanregenerasi tinggL Bahan dasar medium yang digunakan adalah tapioka hasil iradiasi sinar gamma 10 kGy.Tahapan percobaan terdiri dari produksi secara bertahap dengan volume 30, 300, 1000 dan 2000 ml dalammedium tapioka 1% (b/vl. Parameter yang diamati adalah pertumbuhan dan pH medium. HasH percobaanmenunjukkan bahwa pertumbuhan kedua isolat memiliki pola yang sarna dengan nilai korelasi 0,90 untuksetiap tahapan produksi dan secara urnurn produksinya dapat ditingkatkan secara bertahap. pH mediumselama masa inkubasi, kisarannya masih dalam batas pertumbuhan khamir, yaitu 4·5.

Key words: yeast probiotics, ruminant, scale up culture and irradiated tapioca.

ABSTRACT

PRODUCTION SCALE UP OF PROBIOTIC YEAST MUTANT ISOLATE IN TAPIOCAMEDIUM. The ruminant livestock products can be increased by suplementation of yeast probiotics. Theproduction of yeast probiotic can be conducted by scale up culture. The yeast probiotic used were mutantisolates RllO and R210 which resulted from irradiated of gamma ray and have the highest regeneration. Thebase media were used tapioca irradiated with doses of 10 kGy. The experiment has been conducted sequentlyin volume 30, 300, 1000 and 2000 ml of 1 % (w/v) tapioca medium. The parameters observed were growthpatterns and pH. The result showed that both of isolates had the same growth patterns with correlation 0,90for each production volume and the production could be increased by scale up culture. The pH of mediumwere in normal range for yeast growth, Le 4 - 5.

Kata kunci : probiotik khamir, ruminansia, kultur bertahap, dan tapioka radiasL

PENDAHULUAN

Kebutuhan akan daging dan susu yangberasal dari ternak ruminansia (sapi, kerbau, dankambing) terus meningkat sebanding denganmeningkatnya populasi manusia. Namun parapeternak sapi lokal memiliki ban yak kendaladalam meningkatkan produksi ternaknya. Diantara penyebabnya adalah rendahnya tingkatpertambahan bobot badan sapi dan panjangnyajarak beranak sapi, yang keduanya dipengaruhioleh efisiensi konversi nutrisi pakan menjadibahan yang dibutuhkan untuk pertumbuhan danperkembangbiakan ternak. Berbagai cara telahditempuh untuk mengatasi kendala-kendalatersebut. Perbaikan nutrisi dapat dilakukandengan teknik manipulasi pakan, misalnyamelalui pemberian suplemen pakan dalambent uk probiotik yang dapat meningkatkanproduksi dan kualitas daging dan susu (I).Suplemen probiotik ini dapat diintroduksikan kedalam pakan konsentrat (2).

Suplemen berupa jamur, khususnyakhamir, sering digunakan sebagai bahanprobiotik karena sangat mudah diisolasi darihabitatnya dan mudah pula untuk diproduksi.

Pada penelitian terdahulu telah dilakukan isolasikhamfr dari cairan rumen kerbau dan telah

dipilih isolat Rl dan R2 sebagai isolat yangmemiliki potensi sebagai bahan probiotik. Dalamrangka meningkatkan kemampuanpertumbuhannya, isolat Rl dan R2 diiradiasidengan sinar gamma. Berdasarkan proses seleksi,isolat khamir mutan RIlO dan R210 yangmerupakan hasil iradiasi sinar Gamma dengandosis 10 Gy, dipilih sebagai mutan yang terbaikyang memiliki kemampuan pertumbuhan yangtinggi (3).

Produksi probiotik khamir dalam skalabesar memerlukan medium dari bahan yangmurah dan mudah didapat, serta memilikikandungan karbohidrat yang tinggi. Di antarabahan yang memenuhi syarat tersebut adalahtapioka yang memiliki kandungan karbohidratlebih dari 80%. Tapioka harus disterilisasiterlebih dahulu sebelum digunakan sebagaibahan medium pertumbuhan khamir. Tapiokayang disterilisasi dengan autoklaf akanmembentuk koagulasi menjadi gel, sehinggakhamir tidak dapat tumbuh pada mediumterse but. Sterilisasi tapioka dapat ditempuhdengan cara iradiasi dan dalam bent uk kering (4).

131

Risalah Seminar Ilmiah Aplikasi Isotop dan Radiasi, 2006

gamma menyebabkan terjadinya pemutusanrantai polimer menjadi senyawa yang lebihsederhana sehingga mendukung pertumbuhankhamir. Dosis iradiasi untuk sterilisasi tapioka

yang terbaik sehingga mendukung pertumbuhanisolat khamir RllO dan R210 adalah 10 kGy (5).Berdasarkan hasil pengujian, penggunaan tapiokairadiasi dapat mendukung pertumbuhan isolatkhamir dalam skala 30 ml.

Dalam percobaan ini akan dilakukanproduksi khamir secara bertahap isolat khamirRllO dan R210 dengan medium tapioka iradiasi.Peningkatan volume secara bertahap ini akandijadikan dasar untuk produksi pada skala yanglebih besar.

BAHAN DAN METODE

iradiasi diinkubasi pada suhu ruang (25-30 0c)dengan agitasi 120 rpm. Selama diinkubasi, pHmedium diukur dan jumlah sel dihitung pada jamke . 0, 4, 8, 12, 18, 24, 32, 48, 72, dan 96. Kulturpada tahap 30 ml dibuat kembali sampai tercapaiwaktu dengan kecepatan pertumbuhan tertinggi,yang kemudian digunakan sebagai inokulumsebanyak 10% untuk membuat kultur 300 ml.Demikian pula untuk inokulum pada kultur 1000ml dan 2000 ml dibuat dari kultur volume yanglebih rendah sebelumnya. Parameter yang diukuradalah pertumbuhan sel dan pH medium.

Analisis Data.Data yang diperoleh dari penelitian Inl

diolah dengan menggunakan analisis korelasidengan bantuan program SPSS 11.0 (6).

HASIL DAN PEMBAHASAN

Gambar 1. Pertumbuhan (A) dan pH media (8) isolatkhamir R110 dan R210 dalam medium

tapioka iradiasi volume 30 ml pada suhuruang dan agitasi 120 rpm.

Pertumbuhan Isolat Khamir dalam MediumTapioka Iradiasi Volume 30 ml

Pertumbuhan isolat khamir R110 dan R210

dalam medium tapioka iradiasi 10 kGymemperlihatkan pola yang sarna (Gambar 1A).Hal ini didukung pula oleh nilai korelasinyasebesar 0,96 yang menyatakan adanya hubunganyang nyata. Pola yang sarna karena tidak

12 24 36 46 60 72 64 96

Waktu (harl)

.-+- R110"

....•..... R210'.

:__ R110I

__ R210'

///"""\'\~

J

36 46 60 72 64 96

Waktu ijam)

2412

6

i 5

6.5

4.5

4

o

5.5 ~-- . __ ._ ... u __

- 6~a;en 55&.~; 5

...•'".3 4.5

Bahan dan Alat.Bahan-bahan yang digunakan pada

penelitian ini adalah isolat khamir R110 danR210, medium Potato Dextrose Agar (PDA, Oxoid)untuk pemeliharaan isolat khamir, mediumPotato Dextrose Broth (PDB, Oxoid) untukpembuatan inokulum khamir, tapioka CapGunung Agung yang telah diiradiasi 10 kGy,asam laktat 10% dan akuades steril. Alat-alat

yang digunakan antara lain shaker, kamar hitungNeubauer (haemocytometer), pH-meter, sentrifus,desikator, timbangan analitik, ose dsb.

Pembuatan Medium Tapioka Iradiasi.Serbuk tapioka ditimbang seberat 50 g, lalu

dikemas dengan plastik polietilen. Selanjutnyaserbuk tapioka di dalam plastik diiradiasi dengansinar gamma 10 Gy dengan menggunakanIradiator IRPASENA PATIR BATAN. Medium

tapioka 1% yang digunakan dalam penelitian inidibuat dengan melarutkan 0,3 g serbuk tapiokayang telah diiradiasi ke dalam 30 ml akuadessteril (4).

Pembuatan KuItur Inokulum.Isolat khamir dalam medium PDA yang

berumur 1 hari diinokulasikan sebanyak 3 ose kedalam 30 ml medium PDB yang telahditambahkan dengan as am laktat 10% (0,33 ml).Setelah diinkubasi selama 1 hari di dalam shaker

pada suhu ruang (25-30°C) dan agitasi 120 rpm,jumlah sel kultur inokulum ini dihitung dengankamar hitung Neubauer (4).

Pembuatan Kurva Tumbuh Bertingkat.Peningkatan skala produksi biomassa isolat

khamir dilakukan secara bertahap denganvolume 30, 300, 1000 dan 2000 ml. Sebanyak10% v/v (106 sel/ml) kultur inokulum khamirdiinokulasikan ke dalam medium tapioka iradiasi10 kGy untuk membuat 30 ml kultur khamir.Kemudian kultur khamir dalam medium tapioka

132

Risalah Seminar llmiah Aplikasi fsotop dan Radiasi, 2006

Gambar 2. Pertumbuhan (AI dan pH media (BI isolat khamir

RllO dan R210 dalam medium tapioka iradiasi

volume 300 ml pada suhu ruang dan agitasi 120

rpm.

(Gambar 2B). Hal ini menunjukkan terjadinyasuatu proses fermentasi. Perubahan pH dalammedium tapioka iradiasi pada isolat khamir R110berkisar 5,5-5,44 dan pada isolat khamir R210berkisar 4,28-6,03.

Pertumbuhan Isolat Khamir dalam MediumTapioka Iradiasi Volume 1000 ml

Berdasarkan kurva pertumbuhan padaproduksi 300 ml, inokulum untuk mediumproduksi 1000 ml diperoleh dari mediumproduksi 300 ml berumur 4 jam karena setelahumur tersebut pertumbuhan akan mencapaikecepatan paling tinggi. Pertumbuhan pada isolatkhamir R110 dan R210 dalam medium tapiokairadiasi memperlihatkan pola pertumbuhan yangberbeda satu sarna lain (Gambar 3AI. Hal inidibuktikan dengan nilai korelasi yaitu -0,39,yang berarti bahwa hubungan antara isolatkhamir R110 dan R210 berbeda nyata.

Pertumbuhan isolat khamir R110 dalam

medium tapioka iradiasi memperlihatkan puncakpertumbuhan tertinggi pada jam ke-72 denganjumlah sel sebesar 8 x 106 sellml, yang didahuluidengan fase adaptasi yang cukup panjang;sedangkan puncak pertumbuhan isolat khamirR210 dicapai pada jam ke-24 dengan jumlah sel

Isolat khamir R110 dan R210 mengalamipola pertumbuhan diauksik, yang ditandaidengan adanya lebih dari satu fase eksponensial.Kedua isolat tampak memiliki fase eksponensialpertama sebelum jam ke-8, kedua sebelum jamke-32, bahkan rentang setelah jam ke-48 sampaijam ke-72 dapat dianggap sebagai faseeksponensial ketiga. Produksi sel isolat khamirR110 dan R210 terjadi pada jam ke-72 denganjumlah sel R110 sebesar 1,7 x 106 sel/ml danR210 sebesar 1,3 x 106 sellml. Pola pertumbuhandiauksik ini terjadi karena medium tapiokairadiasi mengandung senyawa-senyawa denganpanjang rantai yang berbeda-beda akibat radiasi,di mana monomer glukosa digunakan palingdahulu, kemudian senyawa yang lebih kompleksakan dipecah dan digunakan setelah glukosapertama habis (7).

Perubahan pH terjadi dalam mediumtapioka iradiasi pada isolat khamir R110 danR210 selama masa inkubasi (Gambar 1BI. Hal inimenunjukkan terjadinya suatu proses fermentasi.Perubahan pH dalam medium tapioka iradiasipada isolat khamir R110 berkisar 4,11-5,29, danpada isolat khamir R210 berkisar 4,03-5,24.Perubahan pH yang terjadi dalam mediumtersebut masih dalam batas pertumbuhan khamiryaitu 2,5-8,5 (8).

Pertumbuhan Isolat Khamir dalamMedium Tapioka Iradiasi Volume 300 mlBerdasarkan kurva pertumbuhan pada produksi30 ml, inokulum untuk medium produksi 300 mldiperoleh dari medium produksi 30 ml berumur24 jam karena setelah umur tersebutpertumbuhan akan mencapai kecepatan palingtinggi. Pertumbuhan isolat khamir R110 danR210 dalam medium tapioka iradiasimemperlihatkan pola yang hampir sarna (Gambar3). Hal ini didukung pula oleh nilai korelasinyasebesar 0,89 yang menyatakan adanya hubunganyang nyata.

Pada Gambar 2A tampak bahwapertumbuhan isolat khamir R110 dan R210hampir tidak menunjukan fase adaptasi. Haldisebabkan karena inokulum yang diberikanpada tahap ini telah teraktivasi pada tahapsebelumnya (30 ml). Puncak pertumbuhan padaisolat khamir R110 terjadi pada jam ke-32 denganjumlah sel sebesar 9,3 x 106 sellml, sedangkanpuncak pertumbuhan isolat khamir R210 terjadilebih lambat, yaitu pada jam ke-18, namundengan jumlah sel yang lebih tinggi, yaitu 1,1 X

107 sellml. Isolat R110 masih menunjukkan polapertumbuhan diauksik menyerupai pertumbuhanpada 30 ml, yaitu fase eksponensial pertamasebelum jam ke-8 dan kedua sebelum jam ke-32.

Perubahan pH dalam medium 300 ml jugamengalami fluktuasi selama masa inkubasi

7.2

7

~ 6.8••~ 6.6••

E 6.4:s

....,

'" 6.2o..J

6

5.8

o 4 8 12 16 20 24 28 32 36 40 44 48

Wak tu (jam)

65

6

~ 5.5

5

4.5

4

o 4 8 12 16 20 24 28 32 36 40 44 48

Waktu ijam)

'-+- R110!i

,-01.-. R210'I

-+- R110iI

-- R2W

133

Risalah Seminar Ilmiah Aplikasi Isotop dan Radiasi, 2006

sebesar 6.6 X 106 sel/ml. Jumlah sel tertinggi darikedua isolat lebih rendah dan lebih lambatdicapai daripada produksi pada volume 300 ml.Namun peningkatan pertumbuhan yang masihterjadi cukup untuk dijadikan dasar untukmeningkatkan skala menjadi 2000 ml.Proses fermentasi ditunjukkan pula oleh adanyaperubahan pH selama masa inkubasi (Gambar3B). Perubahan pH dalam medium tapiokairadiasi pad a isolat khamir R110 berkisar 5,46­5.59 dan pada isolat khamir R210 berkisar 4,74­5,69.

.-,I!

----1

korelasi sebesar 0,36. Nilai ini menunjukkanbahwa hubungan antara isolat khamir R110 danR210 dalam medium tapioka iradiasi memilikihubungan yang berbeda nyata.

-+-R110

__ R210

.-+-R110

-_ R210"

96

96

72

72

48

Waktu (hari)

48

Waktu (hari)

24

24

5.5

o

7.5

7

6.5

6

5.5

~ 54.5

4

3.5

3o

.§ 7a;en

~ 65E::>...•••6o

...J

-+- R110 ,

__ R210 ;

967248

Waktu (harl)

24

5.8

o

7

.§ 6.7a;w.<:.!!! 6.4 .­E::>

'"')'" 6.1o

...J

Pertumbuhan Isolat Khamir dalam MediumTapioka Iradiasi Volume 2000 ml

Berdasarkan kurva pertumbuhan padaproduksi 1000 ml, inokulum untuk mediumproduksi 2000 ml diperoleh dari mediumproduksi 1000 ml berumur 24 jam pada isolatRUO dan berumur 18 jam pada isolat R210karena setelah umur terse but pertumbuhan akanmencapai kecepatan paling tinggi. Pertumbuhanisolat khamir RUO dan R210 dalam medium

tapioka iradiasi memperlihatkan pola dankecepatan pertumbuhan yang berbeda satu sarnalain (Gambar 4AI. Hal ini dibuktikan dengan nilai

Pertumbuhan (A! dan pH media (B) isolatkhamir RllO dan R210 dalam medium tapiokairadiasi volume 1000 ml pada suhu ruang danagitasi120 rpm.

4

o

Gambar,f..

24 48

Waktu (hari)

72

:-+-R110

'-a-R210,

96

Gambar4. Pertumbuhan(A) dan pH media (BIisolatkhamirRllO dan R210 dalam medium tapioka iradiasivolume 2000 ml pada suhu ruang dan agitasi 120

rpm

Puncak pertumbuhan tertinggi pada isolatkhamir RUO dan R210 dalam medium tapiokairadiasi terjadi pada jam ke-72 dengan jumlah selR110 sebesar 9,3 x 106 sel/ml dan R210 sebesar1,8 x 106 sel/ml. Seperti pada volume 1000 mi.pertumbuhan isolat R110 didahului dengan faseadaptasi yang cukup panjang; sedangkan isolatR210 sebelum jam ke-24 dapat mencapai faseeksponensial. Isolat R210 kembali mengalamipola pertumbuhan diauksik, dengan jumlah seltertinggi dicapai pada puncak kedua; polapertumbuhan R210 pada volume 2000 ml inidapat dikatakan lebih baik daripada volumesebelumnya, hal ini menunjukkan bahwa isolatR210 memiliki potensi untuk dikembangkan atauditingkatkan produksinya menjadi skala produksiyang lebih besar.

Perubahan pH dalam medium tapiokairadiasi pada volume 2000 ml ini (Gambar 4BIjuga masih dalam kisaran pertumbuhan khamir,

134

yaitu berkisar 6,27-5,91 pada isolat khamir RllO,dan berkisar 5,34-5,91 pada isolat khamir R21O.

KESIMPULAN

Pertumbuhan isolat R110 pada volumemedium 1000 ml dan 2000 ml didahului denganfase adaptasi sekitar 24 jam, meskipun inokulumyang digunakan berasal dari kultur yang telahdiaktivasi pada tahap sebelumnya. Denganpeningkatan skala produksi secara bertingkat,isolat R210 memiliki fase adaptasi yang singkatselama 4 jam, bahkan dapat mencapai faseeksponensial lebih cepat pada volume 1000 mldan 2000 ml daripada volume yang lebih rendah,meskipun jumlah pertambahan sel yang mampuditingkatkan tidak sebesar pada volume 30 mldan 300 m!. Secara umum, produksi biomassaisolat khamir RllO dan R210 dalam medium

tapioka iradiasi dapat ditingkatkan secarabertahap sampai volume produksi 2000 ml danmemiliki potensi untuk ditingkatkan menjadivolume yang lebih besar lagi.

DAFf AR PUSTAKA

1. PARWATI I.A. Pengaruh PemberianProbiotik dan Laser Punktur dalam

Meningkatkan Bobot Badan Sapi Bali.Prosiding Seminar Nasional PeternakanVeteriner, Bogor : 137. (20001

f{jsalah Seminar Jlmiah Aplikasi /sofop dan RiJdi3si, 2006

2. HARY ANTO, B. Penggunaan Probiotik dalamPakan untuk Meningkatkan KualitasKarkas dan Daging Domba. ]. IlmuTernak & Veteriner Vol 5(41: 224-228.(2002)

3. SUGORO, I. DAN PIKOLI, M.R .. UjiViabilitas Isolat Khamir BahanProbiotik dalam Cairan Rumen Kerbau

Steril. Jurnal Saintika DIN SyarifHidayatullah, Jakarta: 35-60 (2004)

4. SUGORO, I. 2006. Seleksi dan Karakteristik

Isolat Khamir Sebagai Bahan ProbiotikTernak Ruminansia dalam Cairan

Rumen Steril.Jurnal Persada Vol.12 (1).5. RAHAYU, L.F., PIKOLI, M.R. DAN

SUGORO, I. Pengaruh TapiokaIradiasi terhadap PertumbuhanKhamir. Prosiding Seminar NasionalHimpunan Kimia Indonesia (2006)

6. HADIOETOMO, R.S., Mikrobiologi Dasardalam Praktek. Gramedia, Jakarta, h.70-71. (1985)

7. BROCK, T.D., MADIGAN, M.T.,MARTINKO, M.J. AND PARKER J.Biology of Microorganisms. PrenticeHall, New Jersey, p. 176.(19941

8. FARDIAZ, S. Fisiologi Fermentasi. PAU IPB,Bogor, h. 21. (1988)

135

Kisalal1 Seminar Ilmial1 Aplikasi Isotop dan Radiasi, 2txJ6

DISKUSI

WAHIDIN T. SASONGKO

Apakah penelitian saudara dengan tapiokasudah mewakili kondisi rumen ? apakah hal inibisa mewakili rumen.

M.R. PIKOLI

Memang belum karena ini dengan tapiokaadalah untuk produksi khamir sebagai inokulumuntuk diberikan ke dalam pakan. Meskipundiemikian temperatur produksi telah disesuaikandengan kondisi rumen, yaitu 39°C.

136

SUHARYONO

Dalam ternak ruminansia banyak mikrobayaitu protozoa, bakteri dan fungsi, belum melihatabstrak, produksi ternak dapat ditingkatkanmelalui pemberian probiotik khamir. Bagaimanaanda membedakan bawha khamir yangberpengaruh dalam produksi ternak. Padahalhasil litbang sebelum bila tidak dikombinasikandari protozoa, bakteri dan fungsi ternyata Fberpengaruh terhadap peningkatan protein danmikroba dalam rumen. Mohon penjelasan ?

M.R. PIKOLI

Produksi ternak yang diberi khamirdibandingkan dengan kontrol khamir memilikipengaruh langsung dan tidak langsung. Selainsecara langsung membantu fermentasi pakandalam rumen, secara tidak langsungmemproduksi bahan-bahan (submer N, vit,VFA/sumber karbon) yang dapat digunakan olehanggota ekosistem rumen lain.