Prosiding Semirata FMIPA Universitas Lampung, 2013 ISOLASI DAN IDENTIFIKASI BAKTERI TERMOFILIK PENGHASIL PROTEASE DARI SUMBER AIR PANAS TANJUNG SAKTI LAHAT SUMATERA SELATAN Muharni, Juswardi, dan Istantina Prihandayani Jurusan Biologi FMIPA Universitas Sriwijaya muharni_bio@unsri.ac.id Abstrak. Bakteri termofilik penghasil protease telah di isolasi dari sumber air panas Tanjung Sakti Lahat Sumatera Selatan. Metode skrining dilakukan menurut Etmantoko et.al. (2002) dengan menggunakan media skim milk agar. Hasil penelitian didapatkan empat isolat yang mampu protease dengan indeks proteolitik berkisar antara 0,23 0,77. Berdasarkan karakteristik morfologi dan fisiologi isolat, menunjukkan bahwa semua isolat bakteri termofilik penghasil protease yang diidentifikasi termasuk ke dalam genus Saccharococcus. Kata kunci: Protease, termofilik, Saccharococcus. PENDAHULUAN Dewasa ini perkembangan bioteknologi maju sangat pesat. Salah satu produk bioteknologi yang menjadi primadona sekarang ini adalah enzim. Enzim merupakan biokatalis yang beragam bentuk, ukuran, sifat, dan peranannya dalam sel. Berdasarkan peranan enzim dalam sel hewan, tumbuhan dan mikroba, maka enzim berperan dalam setiap reaksi biokimia, yaitu mulai dari konversi energi, metabolisme makanan, mekanisme pertahanan sel, komunikasi antar sel hingga konversi sifatsifat keturunan. Karena itulah enzim mempunyai potensi bioteknologi yang tinggi dan dapat dimanfaatkan dalam berbagai bidang industri (Suhartono, 2000). Bakteri termofilik mempunyai potensi untuk enzim termostabil yang sangat penting dalam proses industri dan bioteknologi. Enzim termostabil pada saat ini sedang mendapatkan perhatian besar, karena enzim ini sangat cocok untuk proses industri yang memerlukan suhu tinggi (Rakshit, 2003). Penggunaan enzim termostabil pada beberapa aplikasi sangat efektif dan menguntungkan, seperti dapat meningkatkan kecepatan reaksi, meningkatkan kelarutan reaktan dan produkproduk non volatil serta mengurangi kontaminasi dari mikroba mesofilik (Martin et al., 2007). Protease merupakan enzim penting yang digunakan secara luas pada aplikasi industri melalui reaksi sintesis dan reaksi hidrolisis, hampir mencapai 65% dari total penjualan enzim di dunia (Huang, 2006). Protease digunakan pada beberapa aplikasi industri seperti deterjen, farmasi, produkproduk kulit, pengempukan daging, hidrolisat protein, produkproduk makanan dan proses pengolahan limbah industri (Nascimento & Martin, 2006). Penggalian strainstrain mikroorganisme yang enzimenzim termostabil dari sumber air panas di Sumatera Selatan masih belum banyak dilakukan, sedangkan tempattempat potensial di Sumatera Selatan untuk mendapatkan mikroorganisme yang enzimenzim termostabil cukup banyak. Seperti sumber air panas Tanjung Sakti, sumber air panas Danau Ranau, sumber air panas Gemuhak, sumber air panas Lumut Balai, sumber air panas Segamit dan lainlain. Berdasarkan hal Semirata 2013 FMIPA Unila 139
Muharni, dkk: ISOLASI DAN IDENTIFIKASI BAKTERI TERMOFILIK PENGHASIL PROTEASE DARI SUMBER AIR PANAS TANJUNG SAKTI LAHAT SUMATERA SELATAN tersebut maka pada penelitian ini dilakukan isolasi dan identifikasi pada bakteri termofilik penghasil protease dari sumber air panas Tanjung Sakti Lahat, Sumatera Selatan METODE PENELITIAN Waktu dan Tempat Penelitian Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Maret Juli 2011, di Laboratorium Mikrobiologi dan Laboratorium Genetika & Bioteknologi Jurusan Biologi FMIPA Universitas Sriwijaya. Bahan yang digunakan Bahan yang digunakan dalam penelitiaan ini antara lain, sampel air dan sedimen dari sumber air panas Tanjung Sakti Lahat, medium Nutrien Broth (NB), medium Skim Milk Agar (SMA), media uji fisiologis (medium triple sugar iron agar (TSIA), medium simon sitrat, medium indol, medium semi solid, medium MRVP broth, medium urea broth), reagen pewarnaan Gram (pewarna Gram A, Gram B, Gram C dan Gram D) dan pewarna (Malachite Green dan Safranin). Cara Kerja Isolasi Bakteri Termofilik Sampel diambil dari air dan sedimen yang berasal dari sumber air panas, lalu dimasukkan kedalam botol sampel yang berukuran 250 ml. Sampel sebanyak 90 ml dimasukkan kedalam erlemeyer 250 ml dan ditambahkan media pengaya NB sebanyak 10 ml yang sudah dipekatkan 10x, kemudian diinkubasi selama 48 jam. Diambil sebanyak 1 ml sampel dan dimasukkan ke dalam cawan petri, kemudian dituangkan media agar yang masih cair sebanyak 10 ml. Setelah media membeku diinkubasi selama 48 72 jam pada suhu 55 0 C. Koloni bakteri yang tumbuh dan mempunyai karakter morfologi koloni berbeda ditetapkan sebagai isolat terpilih untuk dilanjutkan uji aktivitas protease. Seleksi Isolat Termofilik Penghasil Protease (Modifikasi Etmantoko et.al., 2002) Isolatisolat yang diperoleh pada tahap isolasi, dipindahkan ke media agar susu skim dengan cara ditotolkan, dan biakan diinkubasi selama 48 jam pada suhu 55 0 C. Isolat bakteri yang protease ditandai dengan adanya zona bening disekitar koloni, selanjutnya zona bening yang terbentuk diukur diameternya untuk ditentukan indeks proteolitiknya. Semua isolat bakteri termofilik yang protease selanjutnya akan dikarakterisasi. Karakterisasi Bakteri Termofilik (Cappuccino & Sherman, 1992) dalam (Muharni, 2010). Karakterisasi isolat bakteri termofilik penghasil protease meliputi, makroskopis koloni, mikroskopis sel, motilitas dan uji biokimia. a. Makroskopis koloni seperti, bentuk, elevasi dan tepian koloni. b. Mikroskopis sel seperti, bentuk sel, sifat Gram dan ada tidaknya. c. Motilitas d. Uji Biokimia seperti, Hidrolisis pati, hidrolisis kasein, fermentasi glukosa, fermentasi sukrosa, fermantasi laktosa, produksi H 2 S, produksi indol, produksi urease, produksi katalase, uji metil merah, uji VogesProkauer, uji TSIA, uji Simmon s sitrat. Identifikasi Hasil karakterisasi dari masingmasing isolat diidentifikasi dengan menggunakan buku Bergey s Manual of Determinative Bakteriology (Buchanan, R.E. & N.E. Gibbons (CoE), 1974) 140 Semirata 2013 FMIPA Unila
Prosiding Semirata FMIPA Universitas Lampung, 2013 HASIL DAN PEMBAHASAN Isolasi dan Seleksi Bakteri Termofilik Penghasil Protease Tabel 1. Hasil Isolasi dan Seleksi Bakteri Termofilik No. 1. 2. 3. 4. 5. Kode Isolat TA1 TA2 TA3 TA4 TA5 Aktivitas Protease Indeks Proteolitik 0,28 0,23 0,77 0,38 Hasil isolasi dan seleksi bakteri termofilik penghasil protease dari sumber air panas Tanjung Sakti Lahat, diperoleh 5 isolat bakteri termofilik seperti yang terdapat pada tabel 1. Pada tabel 1 dapat dilihat bahwa sebanyak 5 isolat bakteri termofilik yang didapatkan hanya 4 isolat bakteri termofilik yang memiliki aktivitas protease, dengan indeks proteolitik tertinggi pada isolat TA4 sebesar 0,77 dan yang terendah pada isolat TA2 sebesar 0,23. Aktivitas protease ditandai dengan terbentuknya zona bening disekitar koloni bakteri pada médium SMA. Zona bening terbentuk karena terjadinya pemutusan ikatan peptida pada protein oleh protease menjadi unit peptida yang lebih kecil, hidrólisis sempurna dari protein akan asam amino. Suhartono (1992), bakteri proteolitik enzim protease yang dapat menghidrolisis ikatan peptida menjadi asam amino penyusunnya. Kasein sebagai substrat juga akan menginduksi aktivitas enzim protease, enzim juga diatur melalui pengendalian genetis yang melibatkan induksi sintesis enzim pada taraf genetis. Untuk terjadinya sintesis enzim dibutuhkan suatu induser yakni berupa substrat atau senyawa yang sekerabat dengan substrat dari reaksi yang dikatalis oleh enzim tersebut. Connelly et al., (2004) menyatakan bahwa, enzim protease yang bersifat ekstraselular pada umumnya bersifat terinduksi, dimana produksinya akan meningkat jika ada substrat yang sesuai disekelilingnya. Jika tidak ada induksi enzim akan tetap diproduksi tetapi dalam jumlah yang sedikit. Isolat bakteri TA3 tidak menunjukkan adanya zona bening disekitar koloni, hal ini mungkin disebabkan ketidakcocokan antara substrat kasein yang ada pada medium SMA dengan protease yang dihasilkan oleh isolat tersebut. Lehninger (1995) menyatakan, enzim memiliki spesifisitas yang hampir absolut bagi substrat, dan reaksi akan terjadi pada sisi aktif enzim melalui ikatan spesifik dengan substrat. Karakterisasi Bakteri Termofilik Penghasil Protease Hasil karakterisasi makroskopis koloni, mikroskopis sel, motilitas dan uji biokimia dari isolat bakteri termofilik penghasil protease dapat dilihat pada tabel 2. dibawah ini : Hasil karakteristik makroskopis menunjukkan bahwa keempat isolat bakteri termofilik mempunyai bentuk morfologi koloni yang hampir bersamaan seperti,. Mikroskopis sel berbentuk positif dan tidak memiliki, non motil dan uji biokimia semua isolat menunjukkan sifat fisiologis yang berbeda. Berdasarkan karakter tersebut semua isolat termasuk kedalam genus Sacharococcus. Sacharococcus merupakan genus dari kelompok bakteri termofilik yang banyak diisolasi dari berbagai tempat yang bersuhu ekstrim. Sacharococcus mampu hidup pada suhu 78 0 C dan ditemukan pada habitat yang masih alami. Selain Sacharococcus beberapa genus dari bakteri termofilik yang berhasil diisolasi adalah Phyococcus dan Thermococcus. Kedua genus ini merupakan bakteri termofilik yang termasuk Gram negatif, bersifat motil dan berbentuk coccus (Holt et al, 1974). Semirata 2013 FMIPA Unila 141
Muharni, dkk: ISOLASI DAN IDENTIFIKASI BAKTERI TERMOFILIK PENGHASIL PROTEASE DARI SUMBER AIR PANAS TANJUNG SAKTI LAHAT SUMATERA SELATAN Tabel 3.2 Hasil karakterisasi bakteri termofilik penghasil protease Karakter Isolat Makroskopis koloni Mikroskopis Sel Isolat TA1 Isolat TA2 Isolat TA4 Isolat TA5 Motilitas Non motil Non motil Non motil Non motil Uji Biokimia Hidrolisis pati Hidrolisis kasein Fermentasi glukosa Fermentasi sukrosa Fermentasi laktosa H 2 S Indol Urease Katalase Uji metil merah Uji V. Proskauer Uji Simmon s sitrat Genus Saccharococcu s Saccharococcus Saccharococcus Saccharococcu s Keterangan : () = Hasil uji positif, () = Hasil uji negatif 142 Semirata 2013 FMIPA Unila
Prosiding Semirata FMIPA Universitas Lampung, 2013 KESIMPULAN Hasil isolasi dan identifikasi bakteri termofilik penghasil protease dari sumber air panas Tanjung Sakti Lahat Sumatera Selatan, diperoleh empat isolat yang mampu protease dengan indeks proteolitik tertinggi sebesar 0,77 dihasilkan oleh isolat TA4. Semua isolat bakteri termofilik yang mampu protease tergolong dalam genus Saccharococcus. DAFTAR PUSTAKA Buchanan, R.E & Gibbons, N.E (Co.editor). 1974. Bergey s Mannual of Determinative Bacteriology. 8 th. Williams and Wilkins Company. USA. xxvi 1247 hlm. Connelly, M. B., Young, G. M., and Sloma, A. 2004. Extracellular Proteolytic Activity Plays a Central Role in Swarming Motility in Bacillus subtilis. Journal of Bacteriology. 186 : 4159 6167. Etmantoko, S., Pranto, A. & Fenny. 2002. Isolasi dan Karakterisasi Mikroorganisme Termofilik Penghasil Protease. Jurnal Teknologi Industri dan Informasi. Vol 3. No 2. 120126 hlm. Huang, G., Ying, T., Huo, R. and Jiang, J. 2006 Purification and Characterization of Potease from Thermophilic Bacillus Strain HS08. African. Biotechnol. 5 : 2433 2438 Lehninger, A.L. 1995. Dasardasar biokimia, jilid 1. (Penterjemah : Maggy Thenawijaya). Principles of Biochemistry. 1982. Erlangga. Jakarta. 368 hlm. Martin, M.L.L., Delatorre, A.B.S., and Camila, R. 2007. Effect of Culture Conditions on the production of Extracellular Protease by Thermophilic Bacillus sp. And Some Properties of the Enzymatic Activity. Brazilia. Microbiol. 38 : 253 258 Muharni. 2010. Isolasi dan Identifikasi Bakteri Penghasil Kitinase dari Sumber Air Panas Danau Ranau Sumatera Selatan. Jurnal Penelitian Sains. Edisi Khusus. 34 37. Nascimento, W.C.A., and Martin, M.L.L. 2006. Studies on Stability of Protease from Bacillus sp. And its Compatibility with Comercial Detergen. Brazilia. Microbiol. 37 : 307 311 Rakshit, S.K. and Haki, G.D. 2003. Development in industrially Important Thermostable Enzymes : a review. Bioproses Technology Program. Asian Institut of the Technology (AIT). Thailand Suhartono, M.T. 1992. Protease. Pusat Antar Universitas Bioteknologi IPB. Bogor. 154 hlm. Suhartono, M.T. 2000. Exploration Of Indonesian Thermophiles Producing Thermostable Chitinolytic Enzymes. (Report). Bogor ; Research Center For Biotechnology. Bogor Agric. University. Semirata 2013 FMIPA Unila 143