Uji Fermentasi Gula

I.         PENDAHULUAN

A.      Latar Belakang

Mikroorganisme membentuk energi dari nutrien melalui dua cara yaitu dengan cara transfer elektron di membran sel dan transfer elektron di sitoplasma. Sumber elektron pada transfer elektron di sitoplasma berupa senyawa organik. Proses transfor elektron tersebut merupakan bagian dari proses metabolisme sel. Proses metabolisme sel dalam kondisi tertentu melibatkan proses fermentasi.

Fermentasi adalah pemanfaatan senyawa organik untuk pembentukan energi melaui transfer elektron di sitoplasma. Fermentasi di defenisikan sebagai pembentukan energi melalui fosforilasi substrat. Fermentasi sebenarnya proses yang tidak memerlukan oksigen. Mikroorganisme melakukan fermentasi yang berbeda-beda, tergantung dari kemampuan sel-selnya dalam memfermentasi beberapa jenis gula.

Mikroorganisme memiliki kemampuan dalam memfermentasi gula yang berbeda-beda. Kemampuan tersebut tidak lepas dari kemampuan mikroorganisme tersebut dalam memproduksi enzim spesifik untuk memfermentasi gula-gula tersebut. Gula-gula yang mampu difermentasi oleh kelompok mikroba yaitu antara lain glukosa, fruktosa, laktosa dan sukrosa. Tujuan dari fermentasi tersebut yaitu untuk pemenuhan energi yang akan digunakan untuk pertumbuhan. Oleh karena itu dilakukan praktikum Uji Fermentasi Gula pada beberapa jenis bakteri.

B.       Rumusan Masalah

Rumusan masalah pada praktikum ini adalah sebagai berikut:

1.      Bagaimana metode uji fermentasi gula pada mikroba ?

2.      Bagaimana aktivitas mikroba terhadap uji fermentasi gula ?

C.      Tujuan Praktikum

Tujuan yang ingin dicapai dari praktikum ini adalah sebagai berikut:

1.      Untuk mengetahui metode uji fermentasi gula pada mikroba.

2.      Untuk mengetahui aktivitas mikroba terhadap uji fermentasi gula.

D.       Manfaat Praktikum

Manfaat yang di dapat pada praktikum ini adalah sebagai berikut:

1.      Dapat mengetahui metode uji fermentasi gula pada mikroba.

2.      Dapat mengetahui aktivitas mikroba terhadap uji fermentasi gula.

II.      TINJAUAN PUSTAKA

A.    Karbohidrat dan Monomernya

Karbohidrat merupakan kelompok senyawa yang mengandung unsur C, H, dam O. Senyawa-senyawa karbohidrat memiliki sifat pereduksi karena adanya gugus karbonil dalam bentuk aldehid atau keton. Berdasarkan gugus gulanya, karbohidrat dibedakan atas tiga golongan yaitu monosakarida, disakarida dan polisakarida. Monosakarida merupakan karbohidrat yang memiliki satu gugus gula, gula yang tergolong dalam monosakarida yaitu glukosa, fruktosa dan galaktosa. Disakarida yaitu karbohidrat yang memiliki dua gugus gula dan gula yang tergolong disakarida yaitu laktosa, sukrosa sedangkan polisakarida yaitu karbohidrat yang memiliki banyak gugus gula seperti pati dan glikogen (Ngili, 2013).

Monomer karbohidrat seperti golongan monosakarida dan disakarida dapat di fermentasi oleh mikroorganisme dengan melalui jalur-jalur yang berbeda-beda. Golongan monosakarida dan disakarida seperti glukosa, fruktosa, sukrosa dan laktosa dapat difermentasi oleh mikroorganisme menghasilkan produk etanol, asam dan asam campuran. Proses fermentasi gula-gula tersebut digunakan untuk menghasilkan energi yang akan digunakan untuk pertumbuhan sel (Purwoko, 2009).

B.     Fermentasi Gula

Fermentasi adalah salah satu aktivitas biokimia atau fisiologis sel yang dilakukan oleh mikroba. Fermentasi merupakan proses pengunaan makromolekul organik menjadi senyawa sederhana pada kondisi anaerob. Proses fermentasi dapat menghasilkan berbagai senyawa akhir, contohnya fermentasi karbohidrat dapat menghasilkan senyawa asam laktat, propionet, ester-ester, keton dan gas (Pelczar, 2008).

Sebagian besar fermentasi etanol dari pati dilakukan melalui dua tahap. Tahap pertama adalah hidrolisis pati menjadi gula sederhana oleh jamur penghasil enzim amilase. Tahap kedua adalah fermentasi gula sederhana menjadi etanol oleh khamir. Jika enzim amilase diekstrak dari sel jamur, fermentasi etanol dari pati dapat dilakukan dalam satu tahap. Untuk mengekstrak enzim amilase memerlukan teknik dan biaya tambahan (Aryani dkk., 2004).

Uji fermentasi glukosa digunakan untuk mengetahui apakah isolat bakteri tersebut dapat melakukan fermentasi glukosa. Perubahan warna yang terjadi pada media menunjukkan adanya asam sebagai hasil dari proses fermentasi glukosa. Saat fermentasi, hanya bakteri yang bersifat aerob fakultatif yang dapat melakukan fermentasi glukosa sedangkan bakteri yang bersifat aerob obligat tidak dapat melakukan proses fermentasi glukosa ini (Pratita dan Putra, 2012).

C.    Karakteristik bakteri Uji

Bakteri Pseudomonas sendiri memiliki karakteristik seperti, gram negatif, berbentuk batang (rods) atau kokus (coccus), aerob obligat, motil mempunyai flagel polar. Bakteri ini, oksidase positif, katalase positif, nonfermenter dan tumbuh dengan baik pada suhu 4 ⁰C atau dibawah 43 ⁰C. Pseudomonas banyak ditemukan pada tanah, tanaman dan air. Beberapa spesies Pseudomonas seperti Pseudomonas aeruginosa, Pseudomonas sp, Pseudomonas putida, Pseudomonas fluorescens, Pseudomonas syringae, Pseudomonas stutzeri dan lain-lain (Suyono dan Salahudin, 2011).

Echericia coli merupakan bakteri Gram negatif yang memiliki morfologi kokobasil atau batang pendek, tidak berbentuk spora, bermotil dan dapat menghasilkan gas dari glukosa. Echericia coli memiliki ukuran 0,4 µm-0,7 µm dan memiliki strain yang berkapsul. Bakteri Echericia coli positif terhadap fermentasi glukosa, laktosa, dan sukrosa (Putri, 2015).

Staphylococcus merupakan bakteri Gram positif berbentuk bulat
biasanya tersusun dalam bentuk menggerombol yang tidak teratur
seperti anggur. Staphylococcus bertambah dengan cepat pada beberapa
tipe media dengan aktif melakukan metabolisme, melakukan
fermentasi karbohidrat dan menghasilkan bermacam-macam pigmen
dari warna putih hingga kuning gelap. Staphylococcus tumbuh dengan baik pada berbagai media bakteriologi di bawah suasana aerobik atau mikroaerofilik. Tumbuh dengan cepat pada temperatur 20 - 35ºC. Koloni pada media padat berbentuk bulat, lambat dan mengkilat (Wasitaningrum, 2009)

III. METODE PRAKTIKUM

A.  Waktu dan Tempat

Praktikum ini dilaksanakan pada hari rabu, tanggal 16 November 2016 pukul 13:30-15:30 WITA dan dilanjutkan pada hari Jum’at dan Minggu tanggal 18 dan 20 November 2016. Bertempat di Laboratorium Biologi Unit Mikrobiologi, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Halu Oleo, Kendari.

B.  Bahan Praktikum

Bahan yang digunakan pada praktikum ini tercantum pada Tabel 1.

Tabel 1. Bahan dan kegunaan

No.	Nama Bahan	Satuan	Kegunaan
1	2	3	4
1.	Isolat Staphylococcus aureus, Escherichia coli,  Pseudomonas aeruginosa	-	Sebagai isolat uji fermentasi gula
2.	Glukosa, fruktosa, laktosa, & sukrosa	g	Sebagai sumber karbon
3.	BTB (Brome Thymol Blue)	g	Sebagai indikator pH
4.	NB (Nutrient Broth)	mL	Sebagai media pertumbuhan bakteri
4.	Alkohol 70%	mL	Sebagai mensterilkan tangan sebelum bekerja
5.	Aluminium foil	-	Sebagai penutup erlenmeyer
6.	Aquadest	mL	Sebagai pelarut
7.	Tissue	-	Sebagai pembersih alat
8.	Silk	-	Sebagai pembungkus mulut tabung reaksi
9.	Kertas label	-	Sebagai pemberi label pada tabung reaksi
10.	Kapas	-	Sebagai penutup mulut tabung reaksi

C.  Alat Praktikum

Alat yang digunakan pada praktikum ini tercantum pada Tabel 2.

Tabel 2. Alat dan kegunaan

No.	Nama Alat	Jumlah	Kegunaan
1	2	3	4
1.	Pipet volume	1	Untuk mengambil dan memindahkan media yang telah dipanaskan
2.	Ose bulat	1	Untuk mengambil dan menginokulasi isolat
3.	Enlemeyer	3	Sebagai wadah media uji fermentasi
4.	Lampu spirtus	1	Untuk mensterilkan ose bulat
5.	Spatula	1	Mengambil bahan
6.	Tabung reaksi	16	Wadah fermentasi
7.	Magnetic stirrer	1	Menghomogenkan media secara otomatis
8.	Laminar Air Flow (LAF)	1	Bekerja secara aseptis
9.	Tabung durham	1	Sebagai wadah penampung gas yang terbentuk saat proses fermentasi
10.	Filler		Membantu mengambil dan memindahkan media
11.	Autoclave	1	Untuk sterilisasi
12.	Gelas ukur	1	Untuk mengukur larutan
13.	Rak  tabung	1	Tempat penyimpanan tabung reaksi
14.	Timbangan analitik	1	Menimbang bahan
15.	Hot plate	1	Untuk memanaskan media
16.	Kamera	1	Mendokumentasikan hasil pengamatan
17.	Alat tulis	-	Untuk mencatat hasil pengamatan

D.  Prosedur Kerja

Prosedur kerja yang dilakukan praktikum ini adalah sebagai berikut:

1.        Pembuatan Media

Menimbang glukosa, laktosa, fruktosa, dan sukrosa masing-masing sebanyak 1.8 g, menimbang BTB sebanyak 0.004 g. Kemudian melarutkan masing-masing bahan ke dalam 36 mL aquadest yang ditambah dengan BTB.  Memanaskan bahan yang telah dilarutkan dengan aquadest pada hot plate sampai homogen dengan meletakkan magnetic stirrer ke dalam wadah. Setelah homogen, media dituang ke dalam 4 tabung reaksi masing-masing 9 ml. Memasukkan tabung durham dan membolak-balik tabung reaksi hingga tidak terdapat udara pada tabung durham. Membungkus media dengan kertas lalu sterilisasi menggunakan autoclave selama 15 menit dengan suhu 121⁰C dan tekanan 1 atm.

2.      Uji Fermentasi Gula

a.    Menginokulasi isolat Staphylococcus aureus, Escherichia coli,  Pseudomonas aeruginosa dari media NB (Nutrient Broth) ke media uji fermentasi gula (glukosa, laktosa, fruktosa, dan sukrosa)

b.    Mengingkubasi pada suhu ruang selama 2 x 24 jam

c.    Mengamati sampel, jika (+) akan terlihat perubahan warna dari hijau menjadi kuning dan terdapat gelembung pada tabung durham

d.   Mendokumentasi hasil pengamatan.

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

A. Hasil Pengamatan

Hasil pengamatan pada praktikum ini tercantum dalam Tabel 3 dan 4.

Tabel 3. Hasil pengamatan uji fermentasi gula pada bakteri

No.	Isolat	Fermentasi Gula (Warna/Gas CO2)
		Glukosa	Fruktosa		Laktosa	Sukrosa
1	2	3	4	5			6
1.	Staphylococcus aureus	-/-	+/-	-/-			-/-
2.	Escherichia coli	-/-	+/-	-/-			-/-
3.	Pseudomonas aeruginosa	-/-	+/-	-/-			-/-

Keterangan :

+/+ : ada pembentukan asam/ada pembentukan gas

+/- : ada pembentukan asam/tidak ada pembentukan gas

-/+ : tidak ada pembentukan asam/ada pembentukan gas

-/- : tidak ada pembentukan asam/tidak ada pembentukan gas

B. Pembahasan

Uji fermentasi bertujuan untuk mengetahui sifat dari bakteri karena setiap bakteri memiliki sifat yang bermacam-macam sehingga dapat ditentukan hingga tingkatan spesies. Uji fermentasi secara umum digunakan untuk melihat kemampuan mikroorganisme dalam memanfaatkan sumber-sumber gula sebagai sumber energinya. Indikator positif pada uji fermentasi gula yaitu terbentuknya perubahan warna pada media dan terjadi pembentukan asam serta pembentukan gas.

Uji fermentasi gula pada praktikum ini menggunakan glukosa, laktosa, fruktosa dan sukrosa sebagai sumber karbon yang akan di manfaatkan mikroorganisme uji.  Proses uji fermentasi gula-gula tersebut dilakukan dengan membuat media NB (Nutrien broth) sebagai media tumbuh dengan menambahkan masing-masing gula dan BTB (Brome Thymol Blue). Penggunaan media NB (Nutrien broth) sebagai media karena bersifat cair dan akan mempermudah memperlihatkan indikator fermentasi berupa terbentuk gas. Sedangkan penggunaan BTB (Brome Thymol Blue) berfungsi sebagai larutan indikator pH yang akan memberikan efek pada perubahan warna pada media. Hal ini terjadi karena jika bakteri uji melakukan fermentasi akan menghasilkan asam dan pH akan turun dan akhinya indikator BTB (Brome Thymol Blue) akan berubah warna menjadi kuning. Lumantouw dkk., (2013) menyatakan bahwa media NB (Nutrien broth) sangat cocok untuk digunakan dalam isolasi dan uji-uji biokimiawi seperti uji fermentasi gula pada mikroorganisme karena yang dihasilkan dari proses fermentasi adalah gas maka dapat dengan medah diketahui ketika dalam air yaitu naiknya gelembung udara. Langkah selanjutnya yaitu menginokulasi bakteri uji dalam media NB (Nutrien broth) dan di inkubasi selama 24 jam. Hal ini dilakukan supaya bakteri uji tersebut dapat menggunakan glukosa, fruktosa, laktosa dan sukrosa sebagai sumber karbonnya. Zahida dan Shovitri (2013) menjelaskan bahwa bakteri yang di inokulasikan pada media gula seperti laktosa dan glukosa membutuhkan waktu untuk dapat memroduksi enzim-enzim ekstraseluler sehingga gula-gula tersebut dapat digunakan.

Hasil pengamatan menunjukan bahwa pada bakteri Staphylococcus aureus  tidak dapat memfermentasi laktosa, sukrosa dan glukosa. Hal ini dilihat dari tidak terbentuknya asam dan gas pada media. Hasil pengamatan menunjukan pula bakteri Staphylococcus aureus dapat membentuk asam pada media akan tetapi tidak membentuk gas. Hal ini disebabkan bakteri Staphylococcus aureus tidak memiliki kemampuan untuk menghasilkan enzim yang dapat memfermentasi gula sukrosa, laktosa dan glukosa.

Hasil pengamatan yang sama pada bakteri Escherichia coli dan Pseudomonas aeruginosa yaitu hanya dapat memfermentasi gula fruktosa. Hal ini dilihat dari kemampunnya dalam membentuk asam pada media, dengan indikator terjadi perubahan warna pada media. Sedangkan gula-gula seperti glukosa, sukrosa dan laktosa tidak dapat di fermentasi oleh bakteri tersebut. Hal ini terjadi karena fungsi sel dalam menghasilkan enzim spesifik untuk fermentasi glukosa, laktosa dan sukrosa tidak terbentuk pada bakteri Escherichia coli dan Pseudomonas aeruginosa. Akan tetapi hasil penelitian Purnama (2013) menunjukan bahwa bakteri Escherichia coli dapat memfermentasi laktosa, glukosa dan deamnasi asam amino. Perbedaan hasil praktikum tersebut disebabkan oleh ada beberapa faktor yang mempengaruhi sehingga terjadi perbedaan.

Banyak faktor yang menyebabkan kegagalan dalam uji fermentasi gula pada bakteri yaitu seperti temperatur, pH media, dan kondisi substrat tersebut. Kondisi temperatur yang tingggi dapat merusak gula-gula tersebut. Sehingga dapat diprediski terjadi kerusakan gula-gula seperti glukosa, laktosa, dan sukrosa pada saat di sterilisasi dengan autoclave. Hal ini diperkuat oleh Kismiyati dkk., (2009) yang menyatakan bahwa media gula merupakan media yang tidak dapat di sterilkan dengan menggunakan autoclave karena gula akan rusak pada suhu dan tekanan tinggi. Sterilisasi media gula seharusnya dilakukan dengan menggunakan akuades yang dipanaskan pada gelas ukur, kemudian media tersebut dimasukan kedalam akuades yang telah dipanaskan dengan menggunakan tabung reaksi.

V. PENUTUP

A. Simpulan

Simpulan dari praktikum ini adalah sebagai berikut:

1.    Uji fermentasi gula dapat dilakukan dengan menginokulasikan bakteri uji dalam media NB (Nutrient broth) yang memiliki substart gula dan penambahan BTB (Brome Thymol Blue). Inkubasi dilakukan selama 2x 24 jam dan melakukan pengamatan perubahan warna dan terbentuknya gelembung gas.

2.    Aktivitas mikroba terhadap uji fermentasi uji gula yaitu terjadi perubahan warna dari hijau menjadi kuning pada media dan terbentuk gelembung gas pada tabung durham setelah masa inkubasi.

B. Saran

Saran yang dapat diajukan pada praktikum ini yaitu diperlukan kritikan dan saran dari pihak manapun terutama dari asisten pembimbing demi perbaikan laporan ini.

DAFTAR PUSTAKA

Aryani, D., Purwoko, T., dan Setyaningsih, R., 2004, Fermentasi Etanol dari Ubi Jalar (Ipomoea batatas) oleh Kultur Campuran Rhizopus oryzae dan Saccharomyces cerevisiae, Jurnal Bioteknologi, 1(1): 13-18

Lumantouw, S. F., Kandou, F. E. F., Rondonuwu, S. B., dan Singkoh, M. F. O., 2013, Isolasi dan Identifikasi Bakteri yang Toleran terhadap Fungisida Mankozeb pada Lahan Pertanian Tomat di Desa Tempok, Kecamatan Tompaso  Sulawesi Utara, Jurnal Bios Logos, 3(2): 75-77

Pelczar, 2008, Dasar-dasar Mikrobiologi, Djambatan, Malang.

Pratita, M. Y. E., dan Putra, S. R., 2012, Isolasi dan Identifikasi Bakteri
Termofilik dari Sumber Mata Air Panas di Songgoriti setelah Dua Hari Inkubasi, Jurnal Teknik Pomits, 1(1): 1-5

Purnama, W., 2013, Aktivitas Antibakteri Glukosa Terhadap Bakteri Staphylococcus Aureus, Pseudomonas Aeruginosa, Bacillus Subtilis, Dan Escherichia Coli, Naska Publikasi, UMS, Surakarta.

Putri, N. D., 2015, Identifikasi Bakteri Escherichia coli, pada Es Batu yang Dijual Warung Nasi di Kelurahan Pisangan Tahun 2015, Skripsi, Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah, Jakarta.

Suyono, Y., dan Salahudin, F., 2011, Identifikasi dan Karakterisasi Bakteri
Pseudomonas pada Tanah yang Terindikasi Terkontaminasi Logam, Jurnal Biopropal Industri, 2(1): 8-11