FKIP, UNIVERSITAS PGRI MADIUN ABSTRAK ), 25% (K 3. ), 9hari (L 3

Transkripsi

1 Prosiding Seminar Nasional Hasil Penelitian UJI AKTIVITAS CRUDE ENZIM SELULASE KAPANG Penicillium sp PADA UBSTRAT AMPAS TEBU SEBAGAI BUKU PEDOMAN MODEL PEMBELAJARAN BERBASIS PROYEK Ani Sulistyarsi 1), Muh. Waskito Ardhi 2), Pujiati 3), 1,2,3) FKIP, UNIVERSITAS PGRI MADIUN 1 anismasa81@yahoo.com, 2 waskitoardhi@gmail.com, 3 poesky86@gmail.com ABSTRAK Penelitian ini bertujuan untuk memanfaatkan ampas tebu sebagai substrat dalam produksi Crude enzim selulase dari kapang Penicillium sp hasil isolasi dari Kebun Cengkeh, Kare, Madiun. Penelitian ini merupakan kuantitatif eksperimen dengan pola rancangan acak lengkap yang terdiri dari dua perlakuan. Perlakuan pertama adalah konsentrasi inokulum yang terdiri dari tiga level yaitu, inokulum (K) yaitu 5% (K 1 ), 15% (K 2 ), 25% (K 3 ) dan lama fermentasi (L) yaitu 3hari (L 1 ), 6hari (L 2 ), 9hari (L 3 ), dan 12hari (L 4 ).Data yang diambil dari perlakuan tersebut adalah kadar gula redusi dengan metode Nelson Somogyi. Hasil penelitian menunjukkan bahwa: F hit > F tab sehingga ada pengaruh antara konsentrasi inokulum dan lama fermentasi terhadap aktivitas crude enzim selulase dari kapang Penicillium sp. Kadar gula reduksi tertinggi ada pada K 3 L 4 sebesar 9,939 (gr/ml) dan terendah pada K 1 L 1 dengan kadar gula reduksi sebesar 2,382 (gr/ml). Hasil penelitian ini digunakan sebagai bahan dalam pembuatan buku pedoman pembelajaran berbasis proyek pada mata kuliah mikrobiologi. Kata Kunci : enzim selulase, Penicillium sp, ampas tebu PENDAHULUAN Enzim menurut susunan kimianya termasuk kedalam golongan protein (Dwidjoseputro, 2003: 72). Enzim bertindak sebagai biokatalisator yang mengatur semua aspek kecepatan proses fisiologis, enzim memegang peranan utama dalam kehidupan sehari-hari. Secara praktis, enzim menempati posisi penting dalam bidang industri. Enzim menjadi primadona industri saat ini maupun masa yang akan datang karena penggunaannya dapat menghemat energi dan ramah lingkungan. Saat ini penggunaan enzim dalam bidang industri pangan dan industri tekstil di Indonesia semakin meningkat. Penggunaan enzim dalam industri pangan memberi keuntungan sebagai bahan tambahan yang alami. Salah satu jenis enzim potensial tersebut adalah enzim selulase. Produksi enzim selulase dalam skala industri membutuhkan biaya produksi yang sangat besar sehingga enzim yang dihasilkan juga memiliki nilai yang mahal, untuk mengatasi hal tersebut perlu dilakukan eksplorasi maupun usaha dalam produksi enzim dengan biaya produksi yang rendah. Salah satu usaha yang dilakukan oleh para peneliti enzim adalah dengan memanfaatkan limbah. Puspita dkk (2013: 22) menyatakan bahwa produksi enzim memerlukan substrat yang biasanya berasal dari bahan berpati maupun berselulosa.semua limbah pertanian merupakan sumber selulosa yang sangat besar salah satunya adalah ampas tebu. Ampas tebumerupakan limbah pertanian yang sangat melimpah di Indonesia. Selama ini ampas tebusebagian kecil dimanfaatkan untuk dimanfaatkan untuk blotong, sisanya yang tidak dimanfaatkan dibakar begitu saja sehingga dapat menimbulkan polusi udara. Ampas tebu yang belum dimanfaatkan secara optimal tersebut merupakan salah satu peluang 187

2 Lembaga Penelitian dan Pengabdian kepada Masyarakat UNIPMA bagi peneliti untuk melakukan penelitian terkait potensi lain yang dapat dimanfaatkan. Ampas tebu tersebut dapat dijadikan substrat dalam pembuatan enzim selulase karena mengandung selulosa. Enzim selulase merupakan enzim yang digunakan untuk menghidrolisis selulosa yang banyak dimanfaatkan dalam berbagai industri. Sinatari, dkk (2013: 131) mengemukakan enzim selulase umumnya digunakan dalam berbagai industri seperti bioteknologi makanan, tekstil, pakan ternak, kertas, dan pertanian. Banyaknya kebutuhan akan enzim selulase diperlukan jumlah inokulum dan waktu inkubasi (fermentasi) dalam jumlah yang sesuai agar mendapatkan enzim selulase yang optimal, sehingga aktivitas enzim selulase maksimal. Konsentrasi inokulum adalah jumlah mikroorganisme yang ditambahkan dalam substrat dan nutrisi untuk proses pembuatan enzim selulase. Jumlah mikroorganisme sangat berpengaruh dalam proses fermentasi. Proses fermentasi dapat optimal dengan menambahkan jumlah inokulum dengan konsentrasi yang tepat, sehingga didapatkan enzim selulase dengan aktivitas enzim yang maksimal. Menurut Widya dkk (2013: 36-37) menyatakan besar kecilnya jumlah inokulum mempengaruhi aktivitas enzim. Produksi enzim selulase diperlukan proses dan lama fermentasi untuk menghasilkan enzim selulase dengan optimal. Enzim selulase yang didapat sebelum digunakan diuji aktivitas enzimnya terlebih dahulu. Aktivitas enzim yang telah diketahui kemampuannya dapat langsung diaplikasikan sehingga mendapatkan hasil yang maksimal.formulasi enzim yang optimal dapat dipengaruhi oleh beberapa faktor Antara lain: konsentrasi inokulum, lama inkubasi, jenis substrat, nutrisi, ph, kelembaban. Penelitian ini menggunakan variasi konsentrasi inoculum Penicillium spdan lama inkubasi untuk mendapatkan produk enzim dengan aktivitas optimal yang di peroleh dengan menganalisa kadar protein dari crude enzim yang diperoleh. Pemanfaatan lingkungan alam di sekitar kita sebagai bahan eksperimen belum dimanfaatkan secara maksimal pada kegiatan pembelajaran. Seringkali mahasiswa tidak paham terhadap mikroorganisme yang ada di tanah dan potensinya dalam kehidupan ataupun mereka juga seringkali hanya faham mengenai teori saja. Lingkungan merupakan salah satu tempat atau wahana untuk digunakan sebagai media pembelajaran dalam proses belajar mengajar, karena dapat menumbuhkan minat, daya tarik, dan merangsang mereka untuk berbuat dan membuktikannya. Berdasarkan wawancara diperoleh data bahwa banyak mahasiswa yang beranggapan bahwa mata kuliah Mikrobiologi adalah suatu mata kuliah yang erat kaitannya dengan hafalan dan mengganggap Mikrobiologi tidak bermanfaat bagi kehidupan karena pengetahuan yang kurang, oleh sebab itu pemanfaatan hasil eksperimen perlu diaplikasikan dalam pembuatanbuku Pedoman Berbasis Proyek pada mata kuliah Mikrobiologi materi isolasi mikroba yang sangat berkaitan langsung dengan lingkungan. Kapang yang telah isolasi, diidentifikasi, dan diketahui spesiesnya baru dapat diketahui dalam pemanfaatannya, sehingga pemahaman konsep menjadi lebih jelas dan mudah dipahami. METODE PENELITIAN Alat dan Bahan Erlenmeyer, sentrifuge, pipet tetes, kertas saring, alumunium foil, tip, spatula kaca, ose, bunsen, pipet volume, autoclave, tabung reaksi, shaker, kertas label, gelas ukur, pipet micro, kapas, cawan petri, wrapping platsic, botol kaca, timbangan digital, kompor listrik,beakerphyrex, tisue, spektrofotometer. Bahan yang digunakan dalam penelitian ini meliputi: PDA (Potato Dextrose Agar); akuades; alkohol 70%; NaOH 6%; amonium sulfat ((NH4)2SO4) 10 g/l; urea (CO(NH2)2) 3 g/l; kalium 188

3 Prosiding Seminar Nasional Hasil Penelitian dihidrogen fosfat (KH2PO4) 3 g/l; magnesium sulfat heptahidrat (MgSO4.7H2O) 0,5 g/l; kalsium klorida monohidrat (KCl) 0,5 g/l; substrat ampas tebu; Penicillium sphasil isolasi dari kebun cengkeh, Kare, Madiun. Prosedur Penelitian Pembuatan larutan nutrisi Melarutkan urea (3g/L), (NH 4 ) 2 SO 4 (10g/L), KH 2 PO 4 (3g/L), MgSO 4.7H 2 O (0,5g/L), CaCl.H 2 O (0,5g/L) dengan akuades dalam erlenmeyer. Pembuatan Kultur Penicillium sp Kapang Penicillium sp yang sudah tumbuh di tabung reaksi menggunakan pipet mikro kemudian dimasukkan kedalam botol berisikan air fisiologis 300 ml yang sudah disterilkan. Botol ditutup menggunakan kapas dan aluminium foil dan disimpan selama 3 hari dengan suhu 30 0 C. Produksi enzim selulase Tahap produksi enzim yakni dengan memasukkan larutan nutrisi dan penambahan substrat Bagase (Ampas tebu). Starter kapang Penicillium spdiinokulasikan pada media tersebut dengan konsentrasi 5% (K 1 ), 15% (K 2 ), 25% (K3) dan diinkubasi dengan lama inkubasi 3, 6, 9, dan 12 hari. Ekstraksi enzim Ekstraksi enzim dilakukan dengan cara menambahkan larutan pengekstrak kultur yang telah diinkubasi. Kemudian disentrifuge untuk menghasilkan filtrat enzim kasar. Ekstrak enzim kasar ini digunakan untuk analisa kadar protein. Penentuan kadar gula reduksi Penentuan gula reduksi sampel: Gula reduksi pada cuplikan sampel (x)= Gula reduksi pada sampel (g/100 ml)= Keterangan: fp: faktor pengenceran, fp=1 (tanpa pengenceran). HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil analisis penelitian menunjukkan bahwa perlakuan konsentrasi inokulum dan lama fermentasi berpengaruh terhadap kadar gula reduksi. Berikut ini grafik pengaruh konsentrasi inokulum dan lama fermentasi kapang Penicillium sppada substrat ampas tebu terhadap kadar gula reduksi dapat dilihat pada gambar

4 Lembaga Penelitian dan Pengabdian kepada Masyarakat UNIPMA Analisis kadar gula reduksi Kapang Penicillium sp pada substrat ampas tebu z Kadar Gula Reduksi (gr/ml) ,939 6,729 9,866 6,479 3,656 2,713 2,568 3,406 5,479 2,382 2,826 7,56 L1 3hari L2 6hari L3 9hari L4 12hari Lama Fermentasi K3 25% K2 15% K1 5% Gambar 1. Pengaruh lama fermentasi dan konsentrasi kapang Penicillium sp terhadap kadar gula reduksi Berdasarkan histogram diatas dapat dilihat bahwa rata-rata kadar gula reduksi tertinggi pada K 3 L 4 (konsentrasi inokulum 25% dan lama fermentasi 12 hari) dengan rata-rata 9,939 gr/ml dan kadar terendah pada K 1 L 1 (konsentrasi 5% dan lama fermentasi 3 hari) dengan rata-rata yaitu sebesar 2,382 gr/ml. Apabila dikaitkan dengan histogram konsentrasi inokulum dan lama fermentasi mempengaruhi kadar gula reduksi crude enzim selulase. Zulfatus dkk, 2010: 7 menyatakan aktivitas enzim akan meningkat sejalan dengan bertambahnya waktu fermentasi dan menurun pada hari ke 10. Hal ini terjadi karena pola pertumbuhan mikroorganisme yang mengalami beberapa fase pertumbuhan yaitu fase adaptasi, fase eksponensial, fase stasioner, dan fase kematian. Organisme pembentuk spora biasanya memproduksi enzim pada fase pasca eksponensial. Jadi dapat diduga bahwa pada saat aktivitas enzim yang dihasilkan tinggi, maka kapang telah berada pada fase tersebut. Aktivitas tertinggi diperoleh setelah hari ke 4 fermentasi, akan tetapi pada hari ke 6 mengalami penurunan aktivitas enzim dan pada hari ke 8 mengalami kenaikan kembali. Sehingga dapat disimpulkan perbedaan konsentrasi inokulum dan lama fermentasi mempengaruhi aktivitas crude enzim selulase dari kapang Penicillium sp. Konsentrasi inokulum dan lama fermentasi mempengaruhi kadar gula reduksi sehingga prosentasenya naik secara signifikan. Hal tersebut karena pada setiap mikroorganisme mempunyai kurva pertumbuhan yang terdiri dari beberapa fase pertumbuhan (fase adaptasi, fase eksponensial, fase stasioner, dan fase kematian). Selain itu, kemampuan kapang Penicillium spuntuk menghasilkan crude enzim selulase akan semakin bertambah dengan adanya konsentrasi inokulum yang semakin tinggi dan lama fermentasi yang semakin lama. Hal ini sesuai dengan hal ini sesuai dengan hasil penelitian (Gunam dkk., 2011: 32) yang menyatakan bahwa semakin tinggi substrat dan semakin lama waktu fermentasi maka hidrolisis substrat oleh kapang cenderung meningkat, sehingga semakin banyak yang dihasilkan. Selain itu penelitian (Saparianti, hal. 4) menjelaskan kadar glukosa tertinggi diperoleh dari lama fermentasi 15 hari, berarti semakin lama fermentasi maka kadar glukosa yang diproduksi juga semakin tinggi. Fenomena ini menunjukkan semakin lama fermentasi maka proses hidrolisis selulosa menjadi glukosa oleh enzim selulase yang diproduksi Penicillium spsemakin tinggi. Hasil penelitian uji kadar gula reduksi dan kadar protein pada aktivitas crude enzim selulase dari kapang Penicillium spdapat dijadikan sebagai bahan pembuatan buku pedoman model pembelajaran berbasis proyek pada mata kuliah Mikrobiologi. Fungsi dari penelitian adalah sebagai dasar untuk 190

5 Prosiding Seminar Nasional Hasil Penelitian mengembangkan pengetahuan serta kesadaran mahasiswa terhadap potensi yang dimiliki oleh alam sekitar dengan metode proyek, dengan susunan sistematika sebagai berikut 1. Tujuan 2. Dasar Teori 3. Alat dan Bahan 4. Prosedur Kerja 5. Hasil 6. Pembahasan 7. Kesimpulan 8. Pertanyaan Diskusi Adapun penjelasan dari masing-masing sistematika sebagai berikut. (1) Tujuan, berisi tentang tujuan yang harus dicapai dari dilakukannya pproyek tersebut. (2) Dasar Teori, berisi tentang ringkasan materi yang akan dijadikan bahan praktik. (3) Alat dan Bahan, berisi tentang alat dan bahan yang digunakan dalam proyek tersebut. (4) Prosedur Kerja, berisi tentang langkah-langkah bagaimana proyek tersebut dilaksanakan. (5) Hasil, berisi tentang hasil pengamatan dalam penelitian. (6) Pembahasan, berisi tentang pembahasan data hasil eksperimen (7) Kesimpulan, berisi tentang kesimpulan hasil eksperimen (8) Pertanyaan Diskusi, berisi tentang pertanyaan tentang eksperimen yang harus dikerjakan oleh mahasiswa. Penentuan kualitas Buku pedoman berbasis proyek Mikrobiologi yang telah disusun didasarkan pada dua validator, satu dosen pembimbing dan satu dosen pengampu mata kuliah Mikrobiologi. Penilaian dilakukan dengan cara mengisi lembar penilaian berbentuk check list yang telah disediakan berdasarkan kriteria penilaian. Instrumen penilaian terdiri dari tiga aspek yaitu (1) aspek kesesuaian isi, (2) aspek kelayakan penyajian, (3) aspek penilaian bahasa. Validator Ahli Tabel 1.1 Hasil Prosentase Validasi Ahli Terhadap Buku Pedoman Berbasis Proyek Aspek Kesesuaian Isi Aspek Kelayakan Penyajian Aspek Penilaian Bahasa Ratarata % Kiteria V ,5 83,9 LAYAK V ,4 LAYAK Berdasarkan tabel 1.1 di atas menunjukkan bahwa hasil validasi ahli pada setiap aspek menunjukkan berbagai macam kriteria. Nilai dari kedua validator kemudian dirata-rata menjadi nilai kualitas Buku Pedoman Berbasis Proyek mata kuliah Mikrobiologi secara keseluruhan. Hasil kedua validator menunjukkan layak digunakan dilapangan tanpa ada revisi. Nilai rata-rata yang didapat dari ke-2 validator sebesar 77,65 dengan kriteria LAYAK. SIMPULAN DAN SARAN Simpulan Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan dapat disimpulkan bahwa : 191

6 Lembaga Penelitian dan Pengabdian kepada Masyarakat UNIPMA 1. Ada pengaruh perbedaan konsentrasi inokulum dan lama fermentasi kapang Penicillium sp terhadap aktifitas enzim selulase pada substrat ampas tebu. 2. Kadar gula reduksi tertinggi ada pada K 3 L 4 sebesar 9,939 (gr/ml) dan terendah pada K 1 L 1 dengan kadar gula reduksi sebesar 2,382 (gr/ml) 3. Hasil penelitian produksi dan uji aktifitas enzim selulase dari kapang Penicillium sppada substrat ampas tebu dapat dijadikan sebagai bahan pembuatan buku Pedoman Model Pembelajaran Berbasis Proyek. Saran Penelitian yang selanjutnya perlu dilakukan eksplorasi jenis mikroorganisme lain dengan potensi yang sama, dan purifikasi untuk mendapatkan enzim yang lebih pekat. DAFTAR PUSTAKA Dwidjoseputro, D Dasar-Dasar Mikrobiologi. Jakarta: Penerbit Djambatan. Gunam I.B.W, Wayan Redi Aryanta dan Ida Bagus N. Surya Darma Produksi Selulase Kasar Dari Kapang Trichoderma Viride Dengan Perlakuan Konsentrasi Substrat Ampas Tebu Dan Lama Fermentasi. Jurnal Biologi XV (2) : Puspita Wahyuningtyas, dkk Studi Pembuatan Enzim Selulase Dari Mikrofungi Trichoderma reeseidengan Substrat Jerami Padi Sebagai Katalis Hidrolisis Enzimatik Pada Produksi Bioetanol. Jurnal Bioproses Komoditas Tropis (Online), Vol. 1 No. 1, ( Diunduh 24 Januari 2014). Saparianti E. dkk,. Hidrolisis ampas tebu menjadi glukosa cair oleh kapang Trichoderma viride. J. Tek. Pert. Vol 5 (1): 2. Sinantari, dkk Pemurnian Selulase Dari Isolat Kb Kompos Termofilik Desa Bayat Klaten Menggunakan Fraksinasi Amonium Sulfat. Chem Info (Online), Vol. 1 No.1, ( org, Diunduh tanggal 29 Januari 2014). Widya Lestari, dkk Pengaruh Konsentrasi Inokulum Dan Induser Terhadap Produksi Protease Alkali Bacillus Sp. Isolat Mi.2.3 Termofilik. Jurnal Biologika (Online), Vol. 2 No. 1, ( jurnalbiologika.files.wordpress.com, Diunduh 10 Maret 2014). Zulfatus Sa adah, dkk Produksi Enzim Selulase oleh Aspergillus niger Menggunakan Substrat Jerami dengan Sistem Fermentasi Padat. (Online), ( Diunduh juni 2016). 192