Potensi Bacillus sp. PA-05 Termofilik Obligat Untuk Produksi Amilase

Transkripsi

1 Prosiding Semirata FMIPA Universitas Lampung, 2013 Potensi Bacillus sp. PA-05 Termofilik Obligat Untuk Produksi Amilase Arzita 1 dan Anthoni Agustien 2 Jurusan Agroekoteknologi, Fakultas Pertanian, Universitas Jambi, Jambi Jurusan Biologi, Fakultas MIPA, Universitas Andalas, Kampus Limau Manih, Padang arzita_djamhoer@yahoo.com Abstrak. Bakteri termofilik obligat Bacillus sp. PA-05 yang diperoleh dari sumber air panas Rimbo Panti Sumatera Barat bersifat amilolitik. Riset ini bertujuan untuk mengetahui potensi Bacillus sp. PA-05 dalam penghasilan amilase. Aktivitas amilase ditentukan berdasarkan metode Somogyi- Nelson, kadar protein ditentukan menurut metode Lowry. Hasil penelitian menunjukan bahwa amilase yang dihasilkan bersifat termostabil dan induktif. Enzim dihasilkan maksimum pada 14 jam fermentasi dengan suhu optimum 60 0 C, ph medium produksi enzim optimum 7,0 dan agitasi optimum pada 150 rpm. Kata kunci : Bacillus sp. PA-05, amilase, termofilik, induktif, agitasi PENDAHULUAN Penggunaan bakteri termofilik dalam bidang industri cenderung meningkat, disebabkan aplikasi enzim dalam bioteknologi yang memerlukan enzim tahan panas (Suhartono, 1991). Keuntungan utama penggunaan mikroba termofilik adalah untuk memperoleh enzim amilase yang tahan panas, sehingga mikroba dapat dimanfaatkan di bidang industri (Uhling, 1998), Salah satu sumber penghasil enzim termostabil adalah bakteri termofilik, kebanyakan dari bakteri termofilik yang diteliti adalah dari genus Bacillus yang diisolasi dari lingkungan termal (Schallmey et al., 2003). Amilase merupakan enzim yang mengkatalisis pati menjadi oligosakarida, produk dengan berat molekul kecil seperti glukosa dan maltosa. Enzim ini terdiri atas α-amilase, β-amilase glukoamilase dan α glukosidase (Gupta et al., 2003). Dewasa ini perhatian untuk mengisolasi enzim α-amilase untuk digunakan pada industri adalah dari mikroorganisme termofilik, alkalifilik dan halofilik. Amilase termostabil dan toleran alkali yang dihasilkan dari berbagai jenis Bacillus sp. digunakan pada industri pati, tekstil dan deterjen (Chai et al., 2012). Sekitar 25-33% produk amilase di pasar dunia berasal dari mikroorganisme seperti Bacillus dan Aspergillus (Jensen dan Olgen, 1999). Jenis Bacillus secara luas digunakan untuk produksi komersial amilase termostabil, dimana karakteristik penting dari termostabil adalah mampu menghasilkan enzim termostabil dengan stabilitas operasional yang tinggi (Niehaus et al., 1999). Memproduksi enzim yang mempunyai aktivitas yang tinggi sehingga dapat digunakan dalam aplikasinya, maka haruslah dilakukan optimisasi terhadap mikroorganisme penghasil enzim tersebut (Mabrouk et al., 1999). Optimisasi ekstrinsik pada mikroorganisme termofilik adalah untuk menghasilkan produk enzim termostabil dengan aktivitas enzim yang tinggi (Haki dan Rakshit, 2003). Bacillus sp. PA-05 termofilik obligat asal sumber air panas Rimbo Panti, Sumatera Barat dan diketahui merupakan isolat bakteri yang berindikasi potensial untuk menghasilkan protease alkali sebagai Semirata 2013 FMIPA Unila 85

2 Arzita dkk: Potensi Bacillus sp. PA-05 Termofilik Obligat Untuk Produksi Amilase bahan aditif deterjen (Arzita dan Agustien, 2010), juga dari uji amilolitik mengindikasikan menghasilkan amilase (Arzita dan Agustien, 2011). Berdasarkan uraian terdahulu, dilakukan penelitian dengan tujuan untuk mengetahui potensi Bacillus sp. PA-05 termofilik obligat dalam menghasilkan amilase. METODE PENELITIAN Penelitian ini mengunakan metode eksperimen yang dilakukan di laboratorium. Bakteri termofilik Bacillus sp. PA-05 asal sumber air panas Rimbo Panti, Sumatera Barat merupakan sumber amilase. Aktivitas amilase ditentukan berdasarkan metode Somogyi-Nelson, kadar protein ditentukan menurut metode Lowry. Penentuan sifat enzim dilakukan dengan penambahan induser. Pengaruh suhu dalam menghasilkan enzim dilakukan dengan berbagai tingkatan suhu. Pengaruh ph dilakukan dengan membuat variasi ph pada medium penghasilan enzim dan pengaruh agitasi dibuat bervariasi pada saat fermentasi. Kestabilan enzim dilakukan dengan menginkubasi enzim pada suhu 60 0 C, selama waktu tertentu, kemudian diukur aktivitasnya. HASIL DAN PEMBAHASAN Dari penelitian yang telah dilakukan diperoleh hasil sebagai berikut : Sifat enzim dan waktu panen Bakteri Bacillus sp. PA-05 yang ditumbuhkan pada medium produksi enzim dan pada medium pati agar menunjukan bahwa enzim dihasilkan secara ekstraseluler dan bersifat enzim yang induktif. Hal ini dikarenakan pada medium produksi enzim yang mengandung substrat pati, bakteri menghasilkan amilase; sedangkan medium yang tidak mengandung pati, bakteri tidak mampu menghasilkan amilase atau tidak ada aktivitas amilase. Bacillus sp. PA-05 termofilik obligat yang ditumbuhkan pada medium pati agar, setelah 24 jam inkubasi menunjukkan adanya zona bening disekitar koloni bakteri setelah diberi iodin. Adanya zona bening mengindikasikan bahwa bakteri menghasilkan amilase ekstraseluler. Zona bening yang terbentuk adalah akibat dari hidrolisis amilum oleh amilase yang dihasilkan bakteri menjadi monosakarida atau disakarida dan oligosakarida.α-amilase menghidrolisis pati, glikogen dan polisakarida yang sejenis secara acak pada ikatan 1,4 glukosidik dan menghasilkan berbagai tipe dari oligosakarida (Antranikian, 1992). Endoamilase menghidrolisis pati menjadi oligosakarida dan eksoamilase bekerja pada ujung non reduksi dari polisakarida dan menghasilkan produk dengan berat molekul kecil seperti glukosa dan maltosa (Gupta et al., 2003). Bakteri Bacillus sp. PA-05 menghasilkan amilase maksimum pada 14 jam fermentasi, enzim dihasilkan mulai dari fase eksponensial sampai fase stasioner. Menurut Akando dan Ibrahim (2011), kebanyakan bakteri menghasilkan amilase ekstraseluler selama fermentasi pati. Pada umumnya bakteri dari species Bacillus menghasilkan enzim pada fase eksponensial, beberapa jenis pada pertengahan fase stationer. Efek suhu terhadap produksi enzim Gambar 1 menunjukkan bakteri Bacillus sp. PA-05 yang ditumbuhkan pada rentang suhu mulai dari suhu 45 sampai 65 0 C, dapat menghasilkan amilase ekstraselular dengan aktivitas spesifik enzim yang berbeda. Suhu medium yang optimum untuk memproduksi amilase termostabil adalah suhu 60 0 C. Desriningsih (2011), melaporkan bahwa isolat bakteri TPT-20 termo-alkalifilik asal sumber air panas Semerup Jambi, menghasilkan amilase pada suhu optimum 60 0 C. Perubahan suhu dan ph dapat 86 Semirata 2013 FMIPA Unila

3 Prosiding Semirata FMIPA Universitas Lampung, 2013 menyebabkan bertambahnya efek terhadap pertumbuhan mikroorganisme dan produksi amilase (Anyangwa et al., 1993). Efek ph medium terhadap produksi enzim Gambar 2 menunjukkan bakteri Bacillus sp. PA-05 yang ditumbuhkan pada rentang ph medium produksi enzim mulai dari ph 6 sampai ph 8, dapat menghasilkan amilase ekstraselular dengan aktivitas spesifik enzim yang berbeda. ph medium yang optimum untuk memproduksi amilase termostabil adalah medium dengan ph 7. Isolat bakteri TPT-20 termo-alkalifilik asalumber air panas Semerup Jambi, menghasilkan amilase pada medium produksi dengan ph optimum 8,0 (Desriningsih, 2011). Kondisi fermentasi merupakan faktor penting untuk penghasilan enzim. Bacillus sp. yang ditumbuhkan pada lingkungan netral menghasilkan enzim yang netral lebih tinggi dibandingkan bila bakteri tersebut ditumbuhkan pada lingkungan alkali. Gambar 1. Pengaruh suhu terhadap produksi enzim Gambar 2. Pengaruh ph medium terhadap produksi amilase Semirata 2013 FMIPA Unila 87

4 Arzita dkk: Potensi Bacillus sp. PA-05 Termofilik Obligat Untuk Produksi Amilase Efek agitasi terhadap produksi enzim Efek agitasi terhadap produksi enzim, dapat dilihat pada Gambar 3. Agitasi memberikan efek terhadap produksi enzim, dimana agitasi yang berbeda memberikan pengaruh terhadap bakteri untuk menghasilkan enzim. Amilase dapat diproduksi mulai dari agitasi 100 sampai 200 rpm dengan enzim dihasilkan tertinggi pada 150 rpm. Produksi enzim sangat rendah pada perlakuan agitasi 200 rpm, hal ini dikarenakan pada agitasi ini kecepatan pengocokan sangat cepat sehingga terbentuk buih yang sangat banyak pada medium. Banyaknya buih yang terbentuk memberi efek terhadap sel bakteri sehingga produksi enzim menjadi rendah. Stabilitas enzim Hasil uji kestabilan enzim dapat dilihat pada Gambar 4. Dari Gambar 4 dapat dilihat bahwa dari uji kestabilan enzim menunjukkan bahwa stabilitas amilase dari Bacillus sp. PA-05, aktivitas enzim masih 100% selama 20 jam dan aktivitasnya 75% setelah 28 jam inkubasi. Hal ini menunjukkan bahwa amilase yang dihasilkan memiliki kestabilan yang tinggi. Menurut Adeyanju et al., (2007), nilai tinggi dari mikroorganisme yang menghasilkan enzim ekstraseluler terletak pada sifat termostabilitas ekstrim dimana termostabilitas dari amilase yang digunakan dalam bioproses pati. Gambar 3. Pengaruh agitasi terhadap produksi amilase Gambar 4. Stabilitas amilase pada 60 0 C 88 Semirata 2013 FMIPA Unila

5 Prosiding Semirata FMIPA Universitas Lampung, 2013 KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Dari penelitian yang telah dilakukan, dapat diambil beberapa simpulan : 1. Amilase dihasilkan maksimum pada 14 jam fermentasi, enzim bersifat induktif, dengan pati sebagai induser dan termostabil. 2. Kondisi kerja produksi enzim : suhu inkubasi 60 0 C, ph 7,0 dan agitasi 150 rpm dan kestabilan enzim tinggi. Saran Perlu dilakukan penelitian lanjutan tentang optimasi produksi amilase DAFTAR PUSTAKA Adeyanju, M.M., F.K. Agboola, B.O.,Omafuvbe, O.H. Oyefug and O.O. Adebawo A thermostable extracelluler α-amylase from Bacillus licheniformis isolated from Cassava stepp water. Biotechnology, 6, 4, Akando, A.A. and H.M. Ibrahim A potential new isolate for production of a thermostable extracellular α- amylase. Journal of Bacteriology Research, 3, 8, Antranikian, G. Microbial Degradation of Natural Products. Editor G. Winkelmann. VCH. Weinheim, Germany Arzita dan A. Agustien Produksi protease alkali dari Bacillus sp. PA- 05 termofilik Prosiding Seminar. Semirata BKS PTN B, Universitas Riau, Pekanbaru. Arzita dan A. Agustien Karakterisasi parsial Bacillus sp. PA- 05 termofilik. Prosiding Seminar. Semirata BKS PTN B, Universitas Lambung Mangkurat Banjarmasin. Desriningsih Efek suhu inkubasi dan ph medium dalam produksi amylase dari isolat bakteri TPT 20 termo-alkalifilik. Skripsi Sarjana Biologi. Universitas Andalas, Padang (Unpublished). Gupta, R., P. Gigras, H. Mohapatra, V.K. Goswan and B. Chauhan Microbial α-amylases : a biotechnological perspective. Process Biochemistry, 38, Haki, G.D. and S.K. Rakshit Developments in industrially important thermostable enzyme : a review. Journal Bioresource Technology, Jensen, B. and J. Olgen. Thermophilic Molds. Biotechnology. Kluver Academic Publisher. Netherland.1999 Mabrouk, S.S., A.M. Hashem, N.M.A. El-Shayeb, A. M.S. Ismail and A.F.A. Fatah Optimization of alkalin protease productivity by Bacillus licheniformis ATCC Bioresource Technology, 69, Niehaus, F., C. Bertolldo, M. Kahler and G. Antranikian Applied Microbiology and Biotechnology, 51, Schallmey, M., A. Singh and O.P. Ward Developments in the use of Bacillus species for industrial production. Canadian Journal Microbiology, 50, Suhartono, M.T. Protease, PAU Bioteknologi IPB. Bogor Semirata 2013 FMIPA Unila 89

6 90 Semirata 2013 FMIPA Unila