UJI AKTIVITAS AMILASE DARI BAKTERI THERMO-AMILOLITIK PADA SUMBER AIR PANAS PARIANGAN KABUPATEN TANAH DATAR ARTIKEL ILMIAH

Transkripsi

1 UJI AKTIVITAS AMILASE DARI BAKTERI THERMO-AMILOLITIK PADA SUMBER AIR PANAS PARIANGAN KABUPATEN TANAH DATAR ARTIKEL ILMIAH Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Pendidikan (STRATA 1) YUNI SHARI IDRUS NIM.117 PROGRAM STUDI PENDIDIKAN BIOLOGI SEKOLAH TINGGI KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN (STKIP) PGRI SUMATERA BARAT PADANG 16

2

3 UJI AKTIVITAS AMILASE DARI BAKTERI THERMO-AMILOLITIK PADA SUMBER AIR PANAS PARIANGAN KABUPATEN TANAH DATAR Yuni Shari Idrus, RRP. Megahati, Yosmed Hidayat Program Studi Pendidikan Biologi STKIP PGRI Sumatera Barat ABSTRACT Enzymes are catalysts that can help a chemical process. Enzyme can be obtained from microorganisms, plants and animals. Enzyme from the bacterium widely used for breed rapidly so economical when used for industry. Bacteria producing enzymes are widely used by the industry is a thermophilic bacterium. One of the enzymes that are produced by the thermophilic microorganisms is amylase. Amylase is an enzyme that is used in the group break down starch. Thermophilic bacteria have enzymes that are more resistant to heat. At the hot springs Pariangan has obtained four isolates of amylase, but it is not known amilase activity. The purpose of this research was to the results of amylase activity and optimization of thermo-amylolytic bacteria in a hot spring Pariangan Tanah Datar. Implementation research is amylase activity test, optimization amliase with parameter variation of substrate, substrate concentration, ph, and temperature. The results showed that, four thermo-amylolytic isolates (S1.3, S2.3, S3.1 and S3.2) in a hot spring Pariangan Tanah Datar, have different enzyme activity. S2.3 bacterial isolates had the highest activity value with the value of the activity of U / ml. Results incubation amylase is known that isolates S2.3 mempoduksi amylase optimum at the 8th hour incubation. Amylase of bacterial isolates S2.3 match the grain substrate, substrate concentration of 2% at ph 7.5, and the incubation temperature of 5C Based on these results, the isolated bacteria S2.3 high potential to be developed more and used in industry. Keyword: Thermophil, Enzym, Amylase, and hot spring. Pendahuluan Enzim merupakan sekelompok protein yang berfungsi sebagai katalisator untuk berbagai reaksi kimia dalam proses aktivitas biologis. Enzim dapat diperoleh dari mikroorganisme, tanaman dan hewan. Enzim dari mikroba lebih banyak digunakan dibandingkan enzim dari tanaman atau hewan karena mikroorganisme dapat berkembang biak dengan cepat, pertumbuhan relatif mudah diatur, enzim yang dihasilkan tinggi sehingga ekonomis bila digunakan untuk industri, dan enzim yang digunakan lebih stabil (Yusak, 4). Salah satu enzim yang banyak dihasilkan oleh mikroorganisme termofilik adalah amilase. Amilase merupakan kelompok enzim yang digunakan dalam memecah pati dan berperan penting dalam industri (Lestari, ). Banyak industri yang melibatkan bantuan amilase terutama amilase termostabil dalam proses reaksireaksi kimianya, amilase mewakili sekitar % dari produksi enzim industri di seluruh dunia (Van der Maarel et al., 2). Pada bidang industri pangan enzim termoamilolitik berperan dalam pembuatan sirup glukosa, pembuatan roti, dan makanan bayi. Pada bidang industri non pangan enzim amilolitik berperan pada industri kertas, penyamakan kulit, farmasi, tekstil dan sebagai aditif detergen. Proses industri ini memerlukan enzim amilolitik yang tahan pada suhu yang tinggi sekitar 7-8 C (Hag et al., 1). Indonesia merupakan negara yang kaya akan sumber air panas yang memiliki suhu cukup tinggi. Selama ini sumber air panas yang ada hanya dimanfaatkan masyarakat sebagai tempat pemandaian air panas saja, sedangkan sumber air panas dapat dimanfaatkan sebagai media untuk pertumbuhan bakteri dalam penghasil enzim yang bermanfaat pada bidang industri. Berdasarkan penelitian sebelumnya yang telah dilakukan oleh Hermanila (15), diketahui bahwa sumber air panas Pariangan Kabupaten Tanah datar mempunyai suhu

4 antara 47 C-5 C dan ph antara , dan didapatkan sebanyak 4 isolat bakteri yang penghasil bakteri penghasil amilase. Tetapi belum diketahui aktivitas amilase dari bakteri thermo-amilolitik pada Sumber Air Panas Pariangan Kabupaten Tanah Datar. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui hasil aktivitas dan optimasi amilase dari bakteri thermo-amilolitik pada sumber air panas Pariangan Kabupaten Tanah Datar. Metode Penelitian Penelitian ini menggunakan metode deskriptif yang dilaksanakan dengan 3 tahap yaitu peremajaan bakteri penghasil amilase, menguji aktivitas amilase thermo-amilolitik dan menentukan suhu, ph, substrat, dan konsentrasi substrat optimum untuk aktivitas optimasi amilase. Penelitian ini dilaksanakan pada bulan April-Mei 16. Untuk mendapatkan aktivitas amilase dari bakteri thermoamilolitik pada sumber air panas Pariangan Kabupaten Tanah Datar, sampel bakteri dalam stok gliserin yang telah diisolasi sebelumnya oleh Hermanila pada bulan Juni 15, dibawa ke laboratorium Mikrobiologi Jurusan Biologi FMIPA Universitas Negeri Padang. Peremajaan Bakteri Peremajaan isolat penghasil amilasedengan cara ambil medium NA yang masih cair dan masukkan dalam tabung reaksi lalu dimiringkan, biarkan memadat. Isolat asmilase yang berasal dari stok gliserin diambil dengan jarum ose steril lalu digoreskan ke dalam tabung reaksi yang berisi NA padat secara aseptik dan diinkubasi pada suhu 5 C selama 24 jam (Karwati, 9). Isolasi Amilase Isolat penghasil amilase ditanam ke dalam 25 ml medium basal (3gr K 2 HPO 4, 3gr KH 2 PO 4, 3gr MgSO 4, 5gr NaCl, dan 1gr pati) dengan ph 7,5 dan dishaker dengan kecepatan 15 rpm pada suhu 5 C selama 24 jam. Aktivitas spesifik amilase diukur setiap 2 jam. Waktu inkubasi yang memperlihatkan aktivitas tertinggi diambil sebagai acuan untuk menentukan waktu inkubasi terbaik untuk proses optimasi kemudian ditentukan kinetika pertumbuhan bakteri termo-amilolitik. Bila terjadi pertumbuhan bakteri selanjutnya dipindahkan 5 ml kultur bakteri ke dalam 1 ml medium basal dan disentrifugasi dengan kecepatan 15 rpm selama 24 jam. Kultur bakteri yang terbentuk disentrifius dengan kecepatan 5 rpm selama 1 menit. Supernatan yang mengandung ekstrak amilase termostabil diambil dengan mikropipet dan dimasukkan ke dalam tabung mikrosentrifius untuk uji aktivitas (Agustien, 1). Uji Aktivitas Amilase Uji aktivitas amilase dilakukan dengan cara menginkubasi,5 ml pati 1% selama 5 menit pada suhu 5 C kemudian ditambahkan,5 ml amilase lalu diinkubasi lagi selama 1 jam pada suhu 5 C. Untuk menghentikan proses hidrolisis dilakukan pemanasan pada air mendidih (1 C) selama menit. Lalu ditambahkan 1 ml lautan Samogy Nelson kemudian divortex dan dipanaskan lagi ke dalam air mendidih selama menit. Selanjutnya didinginkan dalam air es/air mengalir dan ditambahkan 1 ml laurtan arsenomoliblad lalu dikocok kemudian dicukupkan volume menjadi 1 ml dengan menambahkan 7 ml aquadest. Ukur absorbansi pada panjang gelombang 5 nm (Samogy Nelson). 1. Penentuan substrat amilase Pengujian dilakukan pada amilase dengan kurva pertumbuhan tertinggi kemudian diujikan pada empat macam substrat yang berbeda yaitu, beras, gandum, kentang, dan sagu. Kemudian di uji aktivitas amilasenya(kurniawan, 11). 2. Penentuan konsentrasi substrat optimum amilase Pengujian dilakukan pada amilase dengan kurva pertumbuhan tertinggi dan substrat optimum kemudian diujikan pada empat macam konsentrasi substrat yang berbeda yaitu.5%, 1%, 1.5%, dan 2%. Kemudian di uji aktivitas amilasenya (Kurniawan, 11). 3. Penentuan ph optimum amilase Pengujian dilakukan pada amilase dengan kurva pertumbuhan tertinggi, substrat dan konsentrasi substrat optimum

5 Aktivitas Enzim (U/ml) Pertumbuhan Bakteri (OD) kemudian diujikan pada empat macam ph yang berbeda yaitu 6.5, 7, 7.5, dan 8. Kemudian di uji aktivitas amilasenya (Kurniawan, 11). 4. Penentuan suhu optimum amilase Pengujian dilakukan pada amilase dengan kurva pertumbuhan tertinggi, substrat, konsentrasi substrat, dan ph optimum kemudian diujikan pada empat macam suhu inkubasi yang berbeda yaitu 45 C, 5 C, 55 C, dan 6 C. Kemudian di uji aktivitas amilasenya (Kurniawan, 11). Hasil dan Pembahasan Dari penelitian tentang Uji Aktivitas Amilase dari Bakteri Thermo-Amilolitik pada Sumber Air Panas Pariangan Kabupaten Tanah Datar yang telah dilakukan, maka didapatkan hasil dan pembahasan sebagai berikut: 1. Uji Aktivitas Amilase dari Bakteri Thermo-Amilolitik Dari penelitian yang telah dilakukan, diperoleh hasil aktivitas amilase yang berbeda dari empat isolat bakteri yang berbeda. Aktivitas amilase tertinggi diperoleh oleh isolat dengan kode S2.3 yaitu 66,68 U/ml, dilanjutkan dengan isolat dengan kode S1.3 yaitu 64,54 U/ml, S3.2 yaitu 43,76 U/ml, dan S3.1 yaitu 37,4 U/ml. Isolat dengan aktivitas tertinggi dipilih untuk penelitian selanjutnya ,54 66,68 37,4 43,76 S1.3 S2.3 S3.1 S3.2 Isolat bakteri Gambar 1. Hasil uji aktivitas amilase empat isolat bakteri Adanya aktivitas enzim yang berbeda nilainya setiap isolat disebabkan oleh enzim yang dihasilkan setiap jenis mikroorganisme yang berbeda akan menghasilkan enzim yang berbeda jumlah dan urutan asam amino pembentuk enzim tersebut. Menurut Agustien (1) bahwa aktivitas spesifik enzim yang berbeda dari isolat Bacillus sp. kemungkinan disebabkan jumlah enzim dan asam amino protein enzim yang dihasilkan masing masing isolat Bacillus spp. berbeda satu sama lainnya. 2. Optimasi Isolat Dengan Aktivitas Amilase Tertinggi a. Kurva Pertumbuhan Isolat S2.3 Aktivitas optimum dari amilase diperoleh pada jam ke-8 dengan nilai OD 1,667 dan aktivitas amilasenya 33,64 U/ml. Amilase optimum pada jam ke-8 ini yang akan dipakai untuk melihat optimasi variasi substrat, optimasi konsentrasi substrat, optimasi ph dan optimasi suhu. 1,8 1,7 1,6 1,5 1,4 1,3 1, Waktu (jam) Gambar 2. Kurva pertumbuhan isolat S2.3 Isolat S2.3 mengalami fase log dari jam ke-6 hingga jam ke-8, sehingga amilase optimum diperoleh pada jam ke-8. Menurut Kosim dan Putra (1) bahwa pada fase log ini bakteri mengalami pertumbuhan eksponensial. Selain itu, kebutuhan akan energi bagi bakteri pada fase ini lebih tinggi dibandingkan pada fase lainnya dan pada fase ini sel banyak menghasilkan zat-zat metabolit yang dibutuhkan, salah satunya adalah enzim. Pertumbuhan bakteri mulai statis pada jam ke-8, hal ini dikarenakan zat nutrisi dalam media Pertumbuh an Aktivitas Aktivitas Enzim (U/ml)

6 Aktivitas Enzim (U/ml) Aktivitas Enzim (U/ml) sudah sangat berkurang. Isolat S2.3 mengalami masa stasioner ±4 jam. Menurut Hendrianie (1) pada fase ini sel menjadi tahan pada kondisi ekstrim seperti panas, dingin, radiasi dan bahan kimia. Setelah fase stasioner berakhir profil pertumbuhan bakteri memasuki fasa kematian (death). b. Variasi Substrat Amilase Hasil yang diperoleh dari pengujian variasi substrat amilase dari isolat S2.3 adalah gandum dengan aktivitas amilasenya yaitu 42,4 U/ml. enzim untuk mempercepat pertumbuhan dan produksi enzim dengan aktivitas tertinggi. Menurut Mutia (13) pada konsentrasi substrat yang rendah, sisi aktif tempat terjadinya kontak antara enzim dan substrat hanya menampung substrat yang sedikit. Bila konsentrasi substrat diperbesar, maka semakin banyak substrat yang dapat berhubungan dengan enzim pada sisi aktif tersebut. Akibatnya kompleks enzim-substrat semakin besar dan aktivitas enzim juga semakin besar ,11 42,4 21,32 Gambar 3. Hasil optimasi amilase pada berbagai substrat 14,12 Beras Gandum Kentang Sagu Variasi substrat Menurut Greenwood and Munro (1979) perbedaan aktivitas enzim ini dikarenakan oleh perbedaan komposisi pati masing-masing substrat. Kandungan pati gandum dapat memberikan nutrisi dan sumber energi yang sesuai bagi amilase dari isolat S2.3 untuk mengaktifkan dan mempercepat pertumbuhan dan produksi enzim dengan aktivitas tertinggi. c. Konsentrasi Substrat Optimum Amilase Hasil uji aktivitas amilase dari berbagai konsentrasi substrat optimun yaitu dengan konsentrasi substrat 2% dengan aktivitas amilasenya yaitu 64,6 U/ml. Kandungan konsentrasi substrat 2% merupakan konsentrasi yang baik bagi amilase dari isolat bakteri S2.3, karena dapat mengaktifkan sisi aktif ,92 42,4 5,84 Gambar 4. Hasil optimasi amilase pada berbagai konsentrasi substrat 64,6,5 1 1,5 2 Konsentrasi substrat (%) d. ph Optimum Amilase Hasil uji aktivitas amilase dari berbagai ph optimum yaitu dengan konsentrasi ph 7,5 dengan aktivitas amilasenya yaitu 81,92 U/ml. Menurut Kristjonson (1999) ph optimum pertumbuhan bakteri termofilik penghasil amilase terletak antara ph 6,-9,. Menurut Hermanila (15), sumber air panas Pariangan Kabupaten Tanah Datar yang memiliki ph berkisar antara 8-9 atau bersifat basa. ph optimum lebih tinggi daripada ph lingkungan, tetapi enzim tersebut menunjukkan aktivitas yang relative tinggi. Menurut Legninger (dalam Wahyuna, 12) bahwa aktivitas katalitik enzim di dalam sel mungkin diatur sebagian oleh perubahan pada ph medium lingkungan. ph optimum enzim tidak perlu sama dengan ph lingkungan.

7 Aktivitas Enzim (U/ml) Aktivitas Enzim (U/ml) ,98 64,6 81,92 6,79 Gambar 5. Hasil optimasi amilase pada berbagai ph e. Suhu Optimum Amilase Hasil uji aktivitas amilase dari berbagai suhu optimum diperoleh yaitu dengan suhu 5 C dengan aktivitas amilasenya yaitu 81,92 U/ml ,5 7 7,5 8 72,57 ph Substrat 81,92 63,34 55, Suhu Inkubasi ( C) Gambar 6. Hasil optimasi amilase pada berbagai suhu Aktivitas tertinggi didapatkan pada suhu inkubasi 5 C, karena merupakan suhu yang sesuai bagi pertumbuhan bakteri termofilik untuk memproduksi amilase. Menurut Kristjonson (1999) suhu optimum pertumbuhan bakteri termofilik penghasil amilase terletak antara -7 C. Dari optimasi yang dilakukan maka amilase hanya bekerja pada rentangan suhu spesifik pada sumber air panas Pariangan Kabupaten Tanah Datar yaitu 5 C. Menurut Hermanila (1), sumber air panas Pariangan Kabupaten Tanah Datar yang memiliki suhu berkisar antara 47-5 C. Kesimpulan dan Saran Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan terhadap bakteri thermo-amilolitik penghasil amilase dari Sumber Air Panas Pariangan Kabupaten Tanah Datar didapatkan kesimpulan, aktivitas amilase dari bakteri thermo-amilolitik pada sumber air panas Pariangan Kabupaten Tanah Datar adalah berkisar antara 37,4-66,68 U/ml, dengan aktivitas amilase tertinggi pada isolat S2.3 yaitu 66,68 U/ml. Optimasi amilase dari bakteri thermo-amilolitik pada sumber air panas Pariangan Kabupaten Tanah Datar didapatkan bahwa amilase dari isolat bakteri S2.3 optimum pada suhu 5 C, ph 7,5, substrat gandum dengan konsentrasi substrat 2%. Untuk penelitian kedepannya disarankan agar dilakukan optimasi lanjutan dari penelitian ini untuk meningkatkan produksi amilase dan identifikasi bakteri dari isolat yang telah berhasil diisolasi dari sumber air panas Pariangan Kabupaten Tanah Datar. Daftar Pustaka Agustien, A. 5. Isolasi dan Karakterisasi Enzim Amilase Termostabil dari Bakteri Isolate Sumbar. JurnalMIPA. Hlm. 4: 18 (Abstr.). Greenwood, C. T. and D. N. Munro Carbohydrates. Applied Science Publ. Ltd., London. Hag, I., S.Ali, M.M. Javed, U. Hameed,A. Saleem, F.Adnan dan M.A. Qadeer. 1.Production of Alpha Amylase From a Randomly Induced Mutant Strain Bacillus Amyliliquefaciens and Its Aplication as a Desizer in Textile Industry. Jurnal. Park. J. Bot., 42(1): Hermanila. 15. Bakteri Termo-Amilolitik Yang Berasal Dari Sumber Air Panas Pariangan Kabupaten Tanah Datar. Skripsi Program Studi Pendidikan Biologi STKIP PGRI Sumatera Barat. Hendrianie, N. 1. Mikrobiologi Industri. Teknik Kimia, FTI ITS: Surabaya Karwati. 9. Degradasi Hidrokarbon Pada Tanah Tercemari Minyak Bumi

8 Dengan Isolat A1 Dan D8. Jurna. Hlm Kurniawan, H.M. 11. Isolasi dan Optimasi Bakteri Termo-Proteolitik Isolat Sumber Air Panas Semurup Kabupaten Kerinci, Jambi. Jurnal MIPA. Universitas Andalas. Kosim, M., S. R. Putra. 1. Pengaruh Suhu Protease Dari Bacillus Substilis. Prosiding Skripsi Semseter Genap 9-1. Jurusan Kimia FMIPA ITS: Surabaya. Kristjonson JK Thermophilic Bacteria, IRC. Press New York. Lestari, P.. Eksplorasi Enzim Termostabil dari Mikro Termofil. Hayati. 7: Mutia, M., Seniwati, D., Rugaiyah, A., dan Firdaus, Z. 13. Isolasi dan Karakterisasi Enzim Amilase dari Akar Rimpang Alang-Alang (Imperata cylindrica). Jurnal MIPA. Hlm Van der Maarel, M., Van der Veen, B., Uitdehaag, H., Leemhuis, H., and Dijkhuizen, L. 2. Properties and application of starch converting enzymes of the α- amylase family. J. Biotechnol. Jurnal. Hlm. 94: Wahyuna, D. 12. Isolasi dan Karakterisasi Bakteri Termo- Proteolitik Sumber Air Panas Sungai Medang, Sungai Penuh, Jambi. Skripsi Jurusan Biologi Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Andalas Yusak, Y. 4. Pengaruh Suhu dan ph Bufer Asetat Terhadap Hidrolisa CMC Oleh Enzim Selulase Dari Ekstrak Aspergillus Niger Dalam Media Campuran Onggok dan Dedak. Jurnal Sains Kimia. Hlm. 8(2):35-37.