BAB I PENDAHULUAN A. Latar belakang Enzim adalah senyawa protein yang dihasilkan oleh berbagai jenis organisme seperti tanaman, hewan dan mikrobia untuk mendukung aktivitas metabolisme sel. Salah satu enzim yang dihasilkan yaitu lipase. Lipase merupakan enzim ekstraseluler yang diproduksi untuk menguraikan senyawa lemak atau minyak sehingga memiliki nilai ekonomi tinggi diberbagai bidang industri seperti industri pembersih (detergen), medis (digestive enzyme) (Tojo et al., 1997), sintesis biopolimer (Balaji dan Ebenezer, 2008), biodegradasi plastik (Jaeger et al., 1995), pembuatan kertas dan cocoa butter (Clausen et al., 2000), pengolahan limbah cair, komestik serta oleokimia (Sharma et al., 2001). Di Indonesia, lipase dibutuhkan dalam jumlah cukup besar namun masih terkendala harga enzim yang cukup mahal dan ketiadaan lipase komersial lokal dari produsen dalam negeri. Selama ini kebutuhan lipase di Indonesia terpenuhi melalui impor dari produsen luar negeri dengan harga sekitar Rp. 25 juta/kg (Putranto et al., 2006). Lipase (triacyl glyserol acyl hydrolases, E.C 3.1.1.3) mampu melakukan katalis reaksi hidrolisis senyawa ester seperti triasilgliserol menjadi gliserol dan asam lemak (Sharma et al., 2001; Pera et al., 2006). Lipase berperan mengkatalis reaksi hidrolisis bila berada pada kondisi dengan ketersediaan air tinggi sedangkan dalam kondisi ketersediaan air rendah pada substrat maka lipase cenderung mengkatalis reaksi esterifikasi (Bhumibhamon et al., 2003). 1
Kemampuan lipase yang serbaguna menunjukkan lipase bermanfaat secara luas dalam industri aplikasi bioteknologi. Lipase yang dihasilkan oleh mikrobia memiliki keunggulan digunakan pada bidang industri karena memilki sifat yang lebih stabil. Selain itu, memiliki banyak keunggulan lain yaitu menghasilkan yield dalam jumlah besar, mudah dimanipulasi secara genetik maupun lingkungan, dan dapat diproduksi tanpa tergantung musim (Hasan et al., 2006). Mikrobia yang termasuk kelompok kapang lipolitik diketahui mampu menghasilkan lipase ekstraseluler dengan aktivitas enzim cukup tinggi sehingga menjadi sumber utama dalam industri karena kemampuannya yang dapat digunakan dalam berbagai hal dan kemudahan dalam produksi. Salah satu kapang yang banyak menghasilkan lipase berasal dari genus Aspergillus (Sharma et al., 2001). Kapang tersebut diketahui merupakan kapang lipolitik kontaminan yang tumbuh pada kopra berjamur (Dali et al., 2011). Produksi lipase dapat dilakukan secara solid state fermentation (SSF) melalui proses fermentasi padat menggunakan limbah agroindustri sebagai substrat fermentasi (Perez-Guerra et al., 2003). Pemanfaatan limbah seperti limbah agroindustri sebagai substrat produksi lipase dapat menurunkan biaya produksi enzim karena menggunakan substrat yang murah, memberi nilai tambah bagi limbah (Pandey, 2003), mengatasi pencemaran, lebih efisien dalam penggunaan energi serta formulasi medium yang lebih sederhana dibandingkan fermentasi substrat cair (submerged fermentation, SmF) sehingga produksi lipase melalui metode SSF dinilai lebih menguntungkan daripada metode SmF (Castilho et al., 2000). Kenyataan ini merupakan strategi yang prospektif dikembangkan 2
untuk menekan biaya dan meningkatkan proses produksi lipase tanpa mengurangi jumlah produksi (Dominguez et al., 2003). Salah satu limbah padat yang potensial digunakan sebagai substrat pertumbuhan kapang untuk produksi lipase adalah limbah ampas kelapa. Ampas kelapa masih mengandung senyawa minyak sebagai induser sintesis lipase. Menurut Kanwar et al. (2002), biaya untuk meningkatkan produksi lipase dan proses produksi turunannya yang tinggi menyebabkan harga lipase menjadi cukup mahal sehingga menjadi pembatas penggunaan lipase dibidang industri. Peningkatan produksi dan aktivitas lipase dapat dilakukan dengan melakukan pengembangan formulasi medium efektif yaitu mengetahui sumber karbon, sumber nitrogen, garam anorganik, element trace dan faktor pertumbuhan maupun dengan cara penentuan komposisi substrat, manipulasi faktor lingkungan (suhu, ph, kelembaban air dan ukuran partikel substrat) dan konsentrasi inokulum biomassa spora (Salihu et al., 2012). Beberapa studi mengenai optimasi produksi dan aktivitas lipase menggunakan limbah agroindustri telah dilakukan seperti menggunakan substrat kulit gandum (Mahapatra et al., 2011), ampas tebu (Rodriguez et al., 2006) dan babassu cake (Silva et al., 2011) namun belum banyak penelitian yang menggunakan limbah ampas kelapa sebagai substrat fermentasi. B. Permasalahan Kapang lipolitik merupakan penghasil lipase yang diketahui memiliki aktivitas enzim cukup tinggi sehingga menjadi sumber utama dibidang industri. Upaya produksi dan pengukuran aktivitas lipase perlu dilakukan melalui skrining 3
dan seleksi kapang lipolitik asli Indonesia, manipulasi lingkungan pertumbuhan serta memanfaatkan limbah agroindustri ampas kelapa sebagai substrat pertumbuhan kapang lipolitik sehingga diharapkan terjadi peningkatan produksi dan aktivitas lipase untuk memenuhi kebutuhan lipase yang semakin meningkat. Berdasarkan uraian tersebut maka permasalahan yang muncul dalam penelitian ini adalah: 1. Bagaimana aktivitas tumbuh kapang pada substrat ampas kelapa berdasarkan kemampuan produksi dan aktivitas lipase. 2. Bagaimana kondisi optimum produksi lipase melalui manipulasi faktor lingkungan pertumbuhan berdasarkan aktivitas hidrolisis yang dihasilkan oleh kapang lipolitik pada substrat ampas kelapa menggunakan fermentasi substrat padat. 3. Bagaimana karakteristik aktivitas lipase yang dihasilkan oleh kapang lipolitik terpilih pada ampas kelapa. C. Tujuan Tujuan penelitian adalah, 1. Mendapatkan kapang lipolitik yang mampu tumbuh dan memiliki aktivitas hidrolisis tinggi pada substrat limbah ampas kelapa. 2. Menguji manipulasi faktor lingkungan tumbuh kapang lipolitik terhadap produksi dan aktivitas lipase pada substrat pertumbuhan limbah ampas kelapa menggunakan fermentasi substrat padat. 3. Melakukan karakterisasi lipase yang dihasilkan oleh kapang lipolitik terpilih. 4
D. Manfaat Manfaat yang ingin diperoleh adalah, 1. Menambah informasi ilmiah tentang pemanfaatan limbah ampas kelapa sebagai substrat produksi lipase oleh kapang lipolitik. 2. Memberi kontribusi teknik peningkatan kapang lipolitik untuk produksi lipase dengan perlakuan manipulasi faktor lingkungan pertumbuhan melalui fermentasi substrat padat menggunakan limbah padat agroindustri sebagai substrat pertumbuhan. 3. Memberi peluang penggunaan isolat kapang lipolitik beserta lipase yang dihasilkan pada penelitian ini secara luas dalam bidang industri untuk menghasilkan berbagai macam produk yang bermanfaat bagi umat manusia seperti biodiesel, monoasilgliserol, detergen, dan lainnya. 5