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: 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: Characteristic of Overshooting Top (OT) Based on  Himawari  8  Satellite  as  a  Convective  Cloud  Feature  that  Generates  Extreme Weather in the Java Island Region
Abstrak: Overshooting Top (OT) is a feature at the top of a convective cloud that is associated with extreme weather. Research on OT in tropical Indonesia is still very limited. The existence of geostationary satellites with wide area coverage and fast frequency observations is useful for observing the fast dynamics of the OT life cycle. Therefore, this study intends to analyze the relationship between OT and extreme weather, updraft and thermodynamic conditions of OT when extreme weather occurs, the best objective method for detecting OT in the day time and night time, and the spatiotemporal distribution of OT in the tropical region of Java Island during the 2018-2021 period. Based on visual analysis using visible channel and Himawari 8 sandwich products, 87% of extreme weather events in Java were accompanied by the appearance of OT. It indicates that the presence of the OT pattern is a convection cloud pattern or feature that is closely related to extreme weather events for the Java Island region. The existence of a time lag between the appearance of OT and extreme weather events on Java Island indicates that the OT of convection cloud can be used as a precursor or nowcasting for the appearance of extreme weather. Most of the convective cloud OT features during extreme weather events on Java Island have altitude that were only able to exceed the altitude of the equilibrium level and few were able to exceed the tropopause level of 9 km – 16 km. The difference in atmospheric conditions during extreme weather events on Java Island, which is in the tropics and subtropics, is a strong and unstable convective energy condition characterized by a larger CAPE, as well as unstable KI, LI, SI and TTI values. It is offset by kinematic factors in the form of a weak vertical wind shear (bulk wind shear 0-6 km) and a higher freezing point height. The difference between extreme weather events in the Java Island region and other tropical regions compared to subtropical regions is the strong updraft speed of convection clouds. The IRW Texture COMB algorithm based on the IRW-Texture Gradient modification and the COMB algorithm shows a significant increase in quality for detecting OT and non-OT pixels in Java. Rainy days with rainfall > 50 mm/day are very common in areas with an altitude of > 500 m. On the other hand, the level of convection activity which is indicated by the presence of OT and lightning is significantly reduced in this area. OT of convective clouds appear more frequently during the DJF season and less frequently during the JJA season. OT often appears during the day time and rarely at night time. Most OTs appear in the central part, away from the south and north coasts of Java Island during the day, while OTs that appear near the south and north coasts of Java Island can appear in the morning or afternoon.
Keyword: convective clouds, extreme weather, Overshooting Tops, Himawari 8 Satellite