ISOLASI DAN KARAKTERISASI BAKTERI AEROB PENDEGRADASI SELULOSA DARI SERASAH DAUN Avicennia Angga Premana 1505 100 041 Pembimbing: N.D. Kuswytasari, S.Si., M.Si Kristanti Indah Purwani, S.Si., M.Si
Latar Belakang Ekosistem mangrove Unsur hara tinggi Bakteri selulotik Dekomposisi serasah Degradasi selulosa
PERUMUSAN MASALAH bakteri aerob apa saja yang mampu mendegradasi selulosa pada serasah daun Avicennia di pertambakan Tanjungsari, Jabon, Sidoarjo BATASAN MASALAH mengisolasi bakteri aerob pendegradasi selulosa pada serasah daun Avicennia di pertambakan Tanjungsari, Jabon, Sidoarjo dan diidentifikasi sampai tingkat genus
TUJUAN TUGAS AKHIR mengisolasi dan mengkarakterisasi bakteri aerob pendegradasi selulosa pada serasah daun Avicennia di pertambakan Tanjungsari, Jabon, Sidoarjo MANFAAT TUGAS AKHIR memberikan informasi awal tentang bakteri aerob pendegradasi selulosa yang terdapat pada serasah daun Avicennia. Dan sebagai penunjang untuk penelitian selanjutnya tentang bakteri yang terdapat di serasah Avicennia serta berpotensi mendegradasi selulosa
sampling Skema Kerja enrichment isolasi bakteri purifikasi pembuatan medium pengamatan makroskopik pewarnaan uji biokimia uji HC uji kurva pertumbuhan uji degradasi selulosa
Hasil dan Pembahasan Sampling dilakukan pada kilometer ke 10 menuju laut Jawa Data fisikokimia: suhu 35 C salinitas 20 ph 7 substrat berlumpur Didapatkan 12 buah isolat murni (P 4 A 6 1, P 5 A 6 1, P 6 A 6 1, P 5 A 8 2, P 5 A 6 3, P 5 A 6 4, P 5 A 8 5, P 5 A 6 6, P 6 A 6 2, P 6 A 6 3, P 6 A 6 4, P 6 A 6 5)
Morfologi Koloni Bakteri No Kode Isolat Bentuk Permukaan Pinggiran Warna 1. P 4 A 6 1 rizoid rata rizoid Oranye 2. P 5 A 6 1 rizoid rata rizoid Merah 3. P 6 A 6 1 bulat cembung rata Oranye 4. P 5 A 8 2 rizoid rata rizoid Oranye 5. P 5 A 6 3 bulat cembung rata Oranye 6. P 5 A 6 4 bulat cembung rata Merah 7. P 5 A 8 5 bulat cembung rata Merah 8. P 5 A 6 6 bulat cembung rata Merah 9. P 6 A 6 2 bulat cembung rata Oranye 10. P 6 A 6 3 bulat cembung bergelombang Oranye 11. P 6 A 6 4 bulat cembung bergelombang Hitam 12. P 6 A 6 5 bulat cembung rata Merah
Kode Isolat Bentuk Gram Endospora Starch Motilitas Katalase Indol Glukosa Laktosa Sukrosa Manitol Thioglycollat Nama Genus Hasil Uji Biokimia P 5 A 6 3 bacil + - + + + - - - + + A Kurthia P 5 A 8 2 bacil + + + + + - + + + + A Bacillus P 4 A 6 1 bacil + + + + + - + - + + AF Bacillus P 5 A 6 4 coccus + - - + + - + - + - AF Planococcus P 6 A 6 1 bacil - - + - + - - + + + AF Moraxella P 5 A 6 6 bacil + + + - + - - + + - A Nocardia P 6 A 6 2 bacil + + - + + - + - + + AF Bacillus P 6 A 6 4 bacil + - + - - - + + + + AF Lactobacillus P 6 A 6 3 bacil + + + - + - + + + + A Streptomyces P 6 A 6 5 bacil - - + + - - + + + + AF Cytophaga P 5 A 8 5 bacil - - - - + - + - + + AF Halomonas P 5 A 6 1 bacil - - - - + - + - + - AF Halomonas
Genus Bacillus Mampu mendegradasi selulosa (Sudiana, 2002; Lynd et al., 2002) memiliki enzim selulolitik endo-1,4-ß-glucanase (Hidayat, 2005)
P 5 A 8 2 P 4 A 6 1 P 6 A 6 2
absorbansi absorbansi absorbansi a 0,18 0,16 0,14 0,12 0,10 0,08 Trend Analysis Plot for absorbansi P5 A8 2 Yt = -0,0192346 + 0,0266637*t - 0,00109375*t**2 Variable Actual Fits Accuracy Measures MAPE 14,9415 MAD 0,0115 MSD 0,0002 b 0,12 0,10 0,08 0,06 Trend Analysis Plot for absorbansi P4 A6 1 Yt = -0,00822857 + 0,0197678*t - 0,000889328*t**2 Variable Actual Fits Accuracy Measures MAPE 27,3123 MAD 0,0097 MSD 0,0002 0,06 0,04 0,04 0,02 0,02 0,00 2 4 6 8 10 12 14 waktu (jam ke- ) 16 18 20 0,00 2 4 6 8 10 12 14 waktu (jam ke- ) 16 18 20 kemiringan kurva sebesar 0,027 dan mengalami puncak pertumbuhan pada jam ke-8 kemiringan kurvanya sebesar 0,020 dan mengalami puncak pertumbuhan pada jam ke-8 c Trend Analysis Plot for absorbansi P6 A6 2 Yt = -0,00740602 + 0,0187558*t - 0,000874380*t**2 0,12 0,10 0,08 0,06 Variable Actual Fits Accuracy Measures MAPE 65,5313 MAD 0,0132 MSD 0,0002 0,04 0,02 0,00 2 4 6 8 10 12 14 waktu (jam ke- ) 16 18 20 kemiringan kurvanya sebesar 0,019 dan mengalami puncak pertumbuhan pada jam ke-10
Genus Halomonas mampu melakukan komposting (total alginat yang terdekomposisi) sebesar 36,08% (Pangastuti dkk., 2001) P 5 A 8 5 P 5 A 6 1
absorbansi absorbansi a Trend Analysis Plot for absorbansi P5 A8 5 b Trend Analysis Plot for absorbansi P5A6 1 Yt = -0,0234647 + 0,0264707*t - 0,00102747*t**2 Yt = -0,00737444 + 0,0204076*t - 0,000871125*t**2 0,18 0,14 0,16 0,14 Variable Actual Fits 0,12 Variable Actual Fits 0,12 0,10 0,08 0,06 Accuracy Measures MAPE 16,2071 MAD 0,0110 MSD 0,0002 0,10 0,08 0,06 Accuracy Measures MAPE 13,8106 MAD 0,0105 MSD 0,0002 0,04 0,04 0,02 0,02 0,00 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 0,00 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 waktu (jam ke- ) waktu (jam ke- ) kemiringan kurvanya sebesar 0,026 dan mengalami puncak pertumbuhan pada jam ke-13 kemiringan kurvanya sebesar 0,020 dan mengalami puncak pertumbuhan pada jam ke-10
Genus Cytophaga (P 6 A 6 5) substrat yang mampu dimanfaatkan sebagai sumber karbon yaitu selobiosa dan glukosa memerlukan kontak dengan selulosa untuk mencerna secara efisien dan merubah sebagian besar enzim selulolitik untuk berasosiasi dengan sel mampu mereduksi selobiosa dan glukosa yang terakumulasi dalam medium ketika pendegradasian selulosa (McBride, 2007)
absorbansi P 6 A 6 5 0,125 Trend Analysis Plot for absorbansi P6 A6 5 Yt = -0,00992932 + 0,0207514*t - 0,00102418*t**2 0,100 0,075 0,050 0,025 0,000-0,025 Variable Actual Fits Accuracy Measures MAPE 54,1274 MAD 0,0108 MSD 0,0003-0,050 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 waktu (jam ke- ) kemiringan kurva sebesar 0,021 dan mengalami puncak pertumbuhan pada jam ke-8
Genus Planococcus (P 5 A 6 4) Planococcus citri mampu menghasilkan zona bening pada medium CMC yang diberi congo red mampu meningkatkan aktifitas enzim selulase hingga 2,25% (Rehman et al., 2009)
absorbansi P 5 A 6 4 0,14 0,12 Trend Analysis Plot for absorbansi P5 A6 4 Yt = -0,0121203 + 0,0203640*t - 0,000824690*t**2 Variable Actual Fits 0,10 0,08 0,06 Accuracy Measures MAPE 16,4933 MAD 0,0102 MSD 0,0002 0,04 0,02 0,00 2 4 6 8 10 12 14 waktu (jam ke- ) 16 18 20 kemiringan kurva sebesar 0,020 dan mengalami puncak pertumbuhan pada jam ke-8
Genus Lactobacillus (P 6 A 6 4) menggunakan celobiose sebagai sumber karbonnya dan mampu memproduksi asam laktat dari selobiose mampu mendegradasi celobiose dan celotriose oleh p- nitrophenyl- ß -D-glucopyranoside (pnpg), p- nitrophenyl- ß -D-cellobioside (pnpc), dan p- nitrophenyl- ß -D-galactopyranoside (pnpgal) (Adsul et al., 2007) P 6 A 6 4
Genus Streptomyces (P 6 A 6 3) mampu mendegradasi selulosa khususnya α-cellulose tumbuh optimum pada ph 7,2 dan dapat hidup dengan kadar garam 10% banyak terdistribusi di tanah dan mendegradasi lignoselulosa pada dinding sel tanaman (Li, 1997) P 6 A 6 3
Genus Moraxella (P 6 A 6 1) memiliki kemampuan dalam menghidrolisis selulosa dalam kondisi areobik menggunakan nitrat sebagai elektron aseptor (Gok, 2001) P 6 A 6 1
Genus Nocardia (P 5 A 6 6) terdapat melimpah di habitat tanah yang bersifat obligat aerob dan beberapa ada yang bersifat patogen pada manusia dan hewan aktif dalam mendegradasi selulosa dan melarutkan fosfat Sistem enzim selulitik yang terdapat pada mikroba ini terdiri dari tiga tipe aktivitas yaitu : selobiohidrolase, endo β-glukonase dan β-glukosidase (Nurkanto, 2007) P 5 A 6 6
Genus Kurthia (P 5 A 6 3) mampu mendegradasi selulosa, menghidrolisis CMC, dan mendegradasi selobiose (Patel & Reese, 1971) P 5 A 6 3
Uji HC (Hidrolisis Cellulose) Kode Isolat Besar Koloni (cm) Zona Bening (cm) Rasio Nama Genus Kemampuan Mendegradasi CMC P6A65 0,1 0,7 1:7 Cytophaga P6A61 0,3 0,2 1,5:1 Moraxella Terendah P5A82 0,4 3,2 1:8 Bacillus P4A61 0,4 3,9 1:9.75 Bacillus P5A85 0.9 1,7 1:1.9 Halomonas P5A66 0,7 2,9 1:4.1 Nocardia P6A62 0,3 6,2 1:20.7 Bacillus Tertinggi P5A64 0,7 3,3 1:4.7 Planococcus P5A63 0,6 0,9 1:1.5 Kurthia P6A64 0,3 0,7 1:2.3 Lactobacillus P6A63 0,8 2,2 1:2.75 Streptomyces P5A61 2 5,9 1:2.95 Halomonas
Diagram Kemampuan Degradasi Selulosa
Kesimpulan 12 isolat murni: Kurthia, Bacillus, Planococcus, Moraxella, Nocardia, Lactobacillus, Streptomyces, Cytophaga, dan Halomonas Isolat P 6 A 6 2 memiliki rasio HC terkecil (1:20,7) atau memiliki kemampuan menghidrolisis CMC terbesar dibanding dengan isolat lainnya Isolat yang memiliki rasio HC terbesar atau memiliki kemampuan menghidrolisis CMC terkecil ada pada isolat dengan kode P 6 A 6 1 yaitu sebesar 1,5:1 Isolat yang memiliki kemampuan degradasi selulosa tertinggi adalah isolat P 5 A 6 4 A sebesar 61,29% isolat dengan kemampuan degradasi terendah adalah isolat P 4 A 6 1 B sebesar 34,48%
Saran Perlu adanya uji lanjutan tentang uji degradasi selulosa dan perlu adanya penelitian lanjutan mengenai kemampuan degradasi selulosa dari ke sembilan genus bakteri yang telah ditemukan