Nama/Kelas/NIM : Oriza Krisnata Wiwata/THP-A/141710101043Question1. What sort of microorganism used ? JELASKAN2. What kind of metabolite produced ? JELASKAN3. What culture system operated ? JELASKAN4. Determine/calculate its !5. What factors affecting the growth ? JELASKAN6. What factors affecting the yield of metabolite ? JELASKANAnswer1. Klebsiella pneumoniae. Klebsiella pneumoniae telah terisolasi untuk pertama kali pada tahun 1882 oleh Friedlander dari paru-paru pasien yang meninggal setelah radang paru paru. Klebsiella pneumoniae merupakan bakteri pathogen oportunis gram negative. Klebsiella Pneumoniae adalah mikroorganisme yang menyebabkan suatu masalah dalam masyarakat dan nosocomial infeksi dan secara khas menginfeksi pasien melalui alat medis yang behubungan pada tubuh, melalui pipa ke dalam saluran tubuh terutama melalui air kencing, dimana jasad renik ini bisa tumbuh sebagai biofilm (Vuotto,2014).Gambar 1. Morfologi klebsiella pneumonia (Vuotto,2014).

2. Gambar 2. Diagram efek konsentrasi gliserol terhadap pruduksi 1,3- propanediol

Sumber : Jalasutram,2011Metabolit yang dihasilkan oleh Klebsiella pneumoniae pada proses fermentasi yaitu 1,3-propanediol. Metabolit yang dihasilkan yaitu metabolit primer. Terlihat dari tabel grafik diatas bahwa metabolit 1,3-propanediol yang dihasilkan saat biomassa mengalami fase log. Substrat yang digunakan yaitu gliserol dan glukosa ataupun campuran dari keduannya.Gambar 3. Gambar molekul 1,3-propanediol

Sumber : Leja,2011

3. Batch cultures and fed batch culture.Gambar 4. Produktivitas metabolit 1,3-propanediol

Sistem batch culture yang digunakan dengan menggunakan ratio glukosa kedalam gliserol 0, dan pada sistem fed batch culture menggunakan rasio glukosa kedalam gliserol 0,34. Sistem batch dan fed batch digunakan untuk mengetahui ratio perbandingan hasil fermentasi. Hasil kultur batch yang bersifat percobaan memperlihatkan bahwa konsentrasi biomassa dan hasil 1,3-propanediol pada substrat glycerol bisa ditingkatkan dengan penggunaan glukosa sebagai co-substrate (Jalasutram,2011). Pada gambar 4 terlihat rasio perbandingan glukosa ke gliserol keadaan an-aerob menggunakan sistem fed-batch menghasilkan metabolit yang lebih banyak.a. Pada operasi batch, semua komponen medium dan inoculum ditambahkan di permulaan dan bukan selama periode fermentasi. Oleh karena itu, konsentrasi mereka tidaklah dikendalikan tetapi diijinkan untuk bertukar-tukar ketika sel yang hidup mengambil sel lain. Produk yang dihasilkan yaitu intra- atau extracellular, dipanen hanya pada ujung proses. Dasar pengendalian untuk pH, temperatur, oksigen yang dihancurkan, dan busa diterapkan keadaan kultur batch. Ph, oksigen yang dihancurkan, dan temperatur secara normal tetap yang dipegang sepanjang keadaan operasi reaktor batch. Satu-Satunya optimisasi parameter adalah komposisi medium awal (Henry C,2013)b. Suatu fed-batch kultur adalah suatu semi-batch operasi di mana nutrisi yang diperlukan untuk pertumbuhan sel dan pembentukan produk diberi makan baik sebentar-sebentar atau terus menerus melalui satu atau lebih substrat selama suatu operasi. Budaya pemanenan biasanya hanya pada akhir periode operasional, baik sepenuhnya atau sebagian (sisanya berfungsi sebagai inokulum untuk jangka berulang berikutnya). Proses ini dapat diulang (fed-batch) beberapa kali jika sel-sel yang sepenuhnya layak dan produktif. Sumber karbon, nitrogen, fosfat, nutrisi, prekursor, atau induser diberi makan baik sebentar-sebentar atau terus menerus ke dalam budaya dengan memanipulasi harga substrat selama menjalankan. Produk yang dipanen hanya pada akhir operasi. Oleh karena itu, volume meningkat selama operasi, sampai volume penuh. Setelah itu, fed batch operasi yang digunakan untuk mencapai hasil yang final. Dengan demikian, budaya fed-batch adalah operasi yang dinamis (Henry C,2013)4. Gambar 5. Tabel kecepatan pertumbuhan

Sumber : Xiu et al, 2007U = u = dx/dt= 5,2 g/l = 0,495 g/l h 10,5 h

5. Faktor faktor yang mempengaruhi kecepatan pertumbuhan pada penanaman mikroba Klebsiella pneumoniae adalah temperatur, pH dan kecepatan agitasi. Kondisi penanaman Klebsiella pneumoniae yaitu dengan Temperatur, Ph dan Kecepatan pengadukan telah dilakukan pada 37 oC, 7.0 dan 300 rotasi per menit ( rpm) secara berturut turut. Selain itu, lingkungan microaerobic didalam biorector telah dijaga dengan menganginkan udara dengan kecepatan 0,4 wm udara jenuh yang telah difilter pada awal penanaman (Xiu et al, 2007).6. Faktor yang mempengaruhi produksi metabolit 1,3-propanediol :Gambar 5. Produksi 1,3-propanediol.

a. Sistem bioreactor yang digunakan :Penggunaan sistem fed batch culture mengahasilkan metabolit 1,3-propanediol lebih banyak jika dibandingkan dengan menggunakan sistem batch culture (J. Zhang, H.Y. Zhao et all,2002). Pada data diatas dengan menggunakan sistem fed batch culture metabolite 1,3-propanediol dihasilkan sebanyak 0.51 mol/mol, sedangkan pada penggunaan sistem batch culture metabolite 1,3-propanediol yang dihasilkan sebanyak 0,42 mol/mol.b. Strategi pemberian substrat :Rasio perbandingan pemberian substrat antara glukosa dan gliserol. Gliserol sebagai substrat awal dan glukosa sebagai co substrat. Ketika menambahkan glukosa sebagai co-substrate, produktivitas dan hasil 1,3-propanediol telah meningkat didalam batch dan fed-batch fermentasi, tetapi strategi penambahan glukosa yang berbeda dapat mendorong kearah produktivitas berbeda (Xiu et al, 2007).c. Kondisi penanaman mikrobaPada kondisi anaerobic, hasil metabolite 1,3- propanediol glycerol meningkatkan poduktivitas dibandingkan ketika perbandingan glukosa ke glycerol pada keadaan ideal. Misalnya metabolit 1,3- propanediol meningkatan dari 0.72 menjadi 1.0 ketika perbandingan glukosa ke gliserol berubah dari 0.0 menjadi 0.32 mol/mol (Xiu et al, 2007).

DAFTAR PUSTAKAHenry C. Lim and Hwa Sung Shin,2013.Fed-Batch Cultures: Principles and Applications of Semi-Batch Bioreactors. London: Cambridge University Press.Jalasutram Vanajakshi., and Jetty Annapurna. 2011. Optimization of 1, 3-Propanediol production by Klebsiella pneumoniae 141B using Taguchi methodology: Improvement in production by cofermentation studies. India : Indian Institute of Chemical Technology. 2(2): 90-104, 2011.J. Zhang, H.Y. Zhao, H.J. Liu, B.T. Xiang, D.H. Liu. Fermentation production of 1,3-propanediol by using glucose as cosubstrate, Mod. Chem. Ind. (Xian Dai Hua Gong Chin.) 22 (2002) 3235.Leja Katarzyna.,Drozdzynska Agnieszka.,Katarzyna Czaczyk. 2011. Biotechnological production of 1,3-propanediol from crude glycerol. Poznan.,Poland: Pozna University of Life Sciences Press. vol. 92(1) C pp. 92-100 C 2011.Vuotto Claudia.,Longo Francesca.,Balice Maria Pia.,Donelli Gianfranco and Varaldo Pietro E.. 2014. Antibiotic Resistance Related to Biofilm Formation in Klebsiella pneumoniae. Roma.,Italia: Polytechnic University of Marche Press. 3, 743-758; doi:10.3390/pathogens3030743.Werle P., Morawietz M., Lundmark S., Srensen K., Karvinen E., Lehtonen J. 2006. Alcohols, Polyhydric. [in:] Ull- mann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Weinheim: Wiley-VCH.Xiu Zhi-Long., Chen Xi., Sun Ya-Qin., Zhang Dai-Jia,.2006. Stoichiometric analysis and experimental investigation of glycerolglucose co-fermentation in Klebsiella pneumoniae under microaerobic condition. Dalian., China: Dalian University Press.