Judul: Peningkatan Toleransi Etanol Pada Escherichia Coli Rekombinan Melalui Penambahan Glutamat Dalam Kondisi Aerobik
Abstrak: Eksploitasi bahan bakar fosil dapat menyebabkan pengaruh negatif terhadap ketersedian energi dan lingkungan. Maka, penggunaan energi alternatif termasuk etanol memiliki peranan penting dalam menanggulangi hal tersebut. Pada masa sekarang, etanol diproduksi melalui biokonversi material lignoselulosa, dan E. coli merupakan bakteri potensial untuk produksi etanol dengan memanfaatkan biomassa sebagai substrat. Hal ini disebabkan karena kemampuannya dalam mengkonsumsi gula pentosa dan heksosa dari biomassa untuk produksi etanol. Sementara itu, rekayasa metabolisme E. coli melalui penginsersian gen etanologenik yakni gen yang menyandikan piruvat dekarboksilase (PDC) dan alkohol dehidrogenaseII (ADH) mampu meningkatkan produksi etanol. Selain itu, mutasi pada bagian fosfotransasetilase (PTA) menyebabkan penurunan akumulasi produk samping (asetat) dan penyisipan format dehidrogenase (FDH) di E. coli meningkatkan ketersedian NADH seiring dengan akumulasi piruvat untuk produksi etanol dalam kondisi aerobik. Produksi etanol yang terakumulasi menyebabkan sel mengalami kondisi stres etanol. Kondisi stres dapat ditekan dengan penambahan glutamat. Glutamat diharapkan dapat menguatkan peptidoglikan yang merupakan komponen penting dalam mempertahankan sel dari pengaruh stres. Oleh karena itu, tujuan dari penelitian ini adalah menerangkan pengaruh penambahan glutamat dalam meningkatkan toleransi etanol pada E. coli etanologenik dan menguji keefektifan penambahan glutamat dalam meningkatkan toleransi terhadap etanol kondisi kultur aerobik. Strain E. coli ini bernama BW25113Δpta/pHfdh/pTadhB-pdc. Tahap awal penelitian adalah pembuatan media tumbuh, pra-kultivasi, dan kultivasi. Media kultivasi merupakan media LB kaya glukosa. Setelah itu, sampel dikultivasi dengan agitasi 250 rpm selama 24 jam pada suhu 37 oC, selanjutnya ditambahkan etanol dan glutamat pada jam ke-6. Tahap berikutnya adalah penentuan konsentrasi etanol dalam pembentukan stres. Pemilihan konsentrasi etanol didasarkan oleh pertumbuhan sel terrendah secara signifikan yang dianalisis menggunakan metode spektrofotometri pada panjang gelombang 660 nm dan visualisasi membran melalui pemanfaatan mikroskop pemayar elektron (SEM). Tahap selanjutnya adalah pemeriksaan pengaruh glutamat dalam stres etanol yang melihat pada penentuan konsentrasi glutamat yang tepat, analisis kebocoran membran, konsumsi glukosa, fluks karbon, dan konsumsi glutamat. Analisis kebocoran membran didasarkan pada keluarnya metabolit sel melalui metode spektrofotometri 260 nm (material genetik) dan 280 nm (protein). Kemudian konsumsi glukosa dilakukan berdasarkan metode enzimatis menggunakan kit glukosa 716251 (Roche). Sementara itu, fluks karbon dan konsumsi glutamat diamati pada profil asam organik menggunakan kromatografi cair kinerja tinggi (KCKT). Tahap akhir adalah pengujian keefektifan dari penambahan glutamat. Kultivasi dilakukan melalui peningkatan konsentrasi etanol secara progresif dari konsentrasi yang menunjukkan pertumbuhan terendah secara signifikan hingga konsentrasi etanol 50 gL-1. Hasil menunjukkan bahwa konsentrasi etanol 20 gL-1 memberikan pengaruh signifikan dalam menghambat pertumbuhan sel dan menyebabkan kebocoran membran sel yang terlihat pada hasil SEM. Konsentrasi etanol 20 gL-1 dijadikan sebagai indikator stres dalam penelitian ini dan digunakan dalam kultivasi berikutnya. Sedangkan pengaruh glutamat dalam stres etanol menghasilkan bahwa konsentrasi glutamat 2 gL-1 diketahui dapat meningkatkan pertumbuhan sel secara signifikan, menurunkan metabolit yang keluar (material genetik dan protein). Selanjutnya, pengaruh glutamat terhadap konsumsi glukosa sukses dalam meningkatkan konsumsi glukosa kondisi stres etanol, dan juga efisiensi konsumsi glukosa dapat dikembalikan seperti kontrol yakni 0.07 g.g-1. Kemudian fluks karbon dalam penambahan glutamat menurunkan pembentukan asetat yang merupakan representasi dari overflow metabolism. Sementara itu, glutamat dikonsumsi sebanyak 65% dari total penambahan glutamat di dalam media kultivasi. Maka, hal ini dapat dilaporkan bahwa glutamat diperlukan dalam respon terhadap stres
Keyword: Aerobik, etanol toleran, Escherichia coli, penambahan glutamat

Judul: Pemanfaatan Gliserol Sebagai Sumber Karbon Untuk Produksi Etanol Pada Escherichia Coli Rekombinan Dalam Kondisi Aerobik
Abstrak: Etanol merupakan salah satu energi terbarukan yang terus dikembangkan. Penggunaan galur Escherichia coli menunjukkan adanya potensi dalam pemanfaatan substrat yang luas. Pada umumnya E. coli akan memproduksi etanol dalam kondisi anaerobik, namun hal tersebut masih belum efektif, sehingga dilakukan rekayasa genetik dan perubahan kondisi produksi etanol menjadi aerobik. Rekayasa genetik dilakukan dengan penginsersian gen etanologenik yang berasal dari Zymomonas mobilis (gen piruvat dekarboksilase (pdc) dan alkohol dehidrogenase (adhB)) yang membentuk jalur baru produksi etanol melalui piruvat. Kondisi aerobik memicu pertumbuhan yang tinggi dan mengonsumsi NADH. Selain dalam respirasi NADH juga dibutuhkan sebagai ko-substrat dalam pembentukan etanol jadi perlu adanya upaya untuk menyeimbangkan konsentrasi NADH dalam metabolisme. Hal tersebut dapat diatasi dengan pemanfaatan substrat gliserol, karena E. coli melalui pemanfaatan gliserol sebagai sumber karbon mampu menghasilkan dua kali NADH dibandingkan dengan glukosa, selain itu melalui pemanfaatan substrat gliserol juga mampu mengakumulasi piruvat yang merupakan metabolit intermediate yang bermanfaat dalam produksi etanol. Tujuan dari penelitian ini ialah mengetahui perbedaan karakteristik pertumbuhan sel pada E. coli BW25113 (galur tetua) antara sumber karbon gliserol dan glukosa. Serta produksi etanol pada E. coli etanologenik. Galur yang digunakan merupakan galur E. coli yang telah dihilangkan bagian dari fosfotransaetilase (pta) penghasil asetat dan diinsersikan gen fdh serta gen pdcadhB. Galur E. coli ini bernama BW25113 Δpta/pHfdh/pTadhB-pdc. Tahap awal penelitian ini membandingkan pemanfaatan sumber karbon gliserol dengan glukosa pada E. coli BW25113 secara karakteristik pertumbuhan. Media kultivasi ditambahkan substrat (gliserol atau glukosa) dan CaCO3. Setelah itu, dimonitor kondisi pertumbuhan secara spektrofotometri pada panjang gelombang 660 nm. Pengukuran konsumsi substrat (glukosa dan gliserol) dengan menggunakan glukosa kit dan gliserol kit berdasarkan metode enzimatis. Pengukuran asam organik (asetat dan piruvat) diukur menggunakan kromatografi cair kinerja tinggi (HPLC), kolom zorbax Sb-aq dan fase geraknya adalah 1% asetonitril berbanding 99% NaH2PO4. E. coli mampu tumbuh dengan baik pada kedua sumber karbon, gliserol lebih cepat terkonsumsi dibandingkan glukosa, akumulasi asetat yang pada glukosa sedangkan gliserol tidak ada akumulasi asetat, dan piruvat hanya terakumulasi pada gliserol sedangkan pada glukosa tidak terakumulasi. Tahap selanjutnya adalah produksi etanol pada E. coli etanologenik. Produksi etanol dianalisis dengan memperhatikan akumulasi etanol dan konsumsi substrat. Pengukuran akumulasi etanol dan konsumsi substrat gliserol maupun glukkosa dilakukan menggunakan etanol kit, gliserol kit, dan glukosa kit berdasarkan metode enzimatis. Etanol terakumulasi lebih tinggi melalui pemanfaatan gliserol daripada glukosa sebagai sumber karbon pada E. coli etanologenik dalam kondisi aerobik. Dengan demikian, pemanfaatan gliserol sebagai sumber karbon pada E. coli BW25113 (galur tetua) menghasilkan profil pertumbuhan yang sama dengan glukosa, konsumsi substrat yang tinggi, mampu meningkatkan akumulasi piruvat, dan menekan produk samping asetat dalam kondisi aerobik. Pada galur E. coli BW25113 Δpta/pHfdh/pTadhB-pdc (galur etanologenik) melalui pemanfaatan gliserol sebagai sumber karbon menghasilkan etanol lebih tinggi daripada glukosa dalam kondisi aerobik.
Keyword: Aerobik, Escherichia coli, etanol, gliserol, glukosa

Judul: Hamiltonian formulation for linear waves motion in two layers fluid
Abstrak: The surface wave could be considered as a wave that separates two fluids, namely water and air. Based on this assumption, it is introduced the interfacial wave, a wave between two layers of fluid with different density. The formulation of interfacial waves motion begins with deriving the base equation of irrotational ideal fluid. Furthermore, according to irrotational fluid assumption, the base equation can be stated in velocity potential. In this derivation, the fluids domain is assumed to be restricted by rigid lid boundary conditions, both at the upper and lower limit. Therefore, the interfacial waves motion can be explained in a hamiltonian formulation. In the hamiltonian formulation, total energy is defined as the sum of kinetic and potential energy. The hamiltonian system is obtained from reduction of kinetic energy by using the Dirichlet Neumann Operator. The resulted kinetic energy equation is nonlinear. Therefore, this form is linearized by first part of the Taylor expansion. This linearization gives a dispersion relation of linear wave. Based on this dispersion relation, the phase speed of the linear wave depends on the density ratio of the two layers fluid.
Keyword: