ANALISIS POTENSI PROTEASE EKSTRASELULER TANAH HUTAN MANGROVE PANTAI SUWUNG KAUH BALI SKRIPSI Oleh: Inten Hardianti Nizar NIM. 1108105018 JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS UDAYANA BUKIT JIMBARAN 2015 i
ANALISIS POTENSI PROTEASE EKSTRASELULER TANAH HUTAN MANGROVE PANTAI SUWUNG KAUH BALI SKRIPSI Skripsi ini diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains (S.Si.) di Jurusan Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Udayana Oleh : Inten Hardianti Nizar NIM.1108105018 Menyetujui Pembimbing I Pembimbing II Dr. I Nengah Wirajana, S.Si, M.Si A.A.I.A Mayun Laksmiwati, S.Si., M.Si NIP. 19710219199702 1 001 NIP. 19670508199702 2 001 Mengesahkan Ketua Jurusan Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Udayana Anak Agung Bawa Putra, S.Si., M.Si NIP : 19680602199601 1 001 ii
ANALISIS POTENSI PROTEASE EKSTRASELULER TANAH HUTAN MANGROVE PANTAI SUWUNG KAUH BALI Oleh: Inten Hardianti Nizar NIM. 1108105018 Skripsi ini disidangkan di Bukit Jimbaran pada hari Jumat tanggal 14 bulan Agustus tahun 2015 Tim Penguji Sidang Skripsi Ketua Sekretaris Dr. I Nengah Wirajana, S.Si, M.Si NIP. 19710219199702 1 001 A.A.I.A Mayun Laksmiwati, S.Si., M.Si NIP. 19670508199702 2 001 Anggota Dr. Ir. Sri Wahjuni, M.Kes NIP. 19590621198603 2 002 Prof. Dr. Drs. I Wayan Budiarsa Suyasa, M.Si NIP. 19670303199403 1 002 I Nengah Simpen, S.Si., M.Si NIP. 19720926199802 1 001 iii
ABSTRAK Potensi tanah hutan mangrove pantai Suwung Kauh Bali sebagai sumber protease dapat diketahui dengan melakukan uji aktivitas protease ekstraseluler. Penelitian ini juga bertujuan untuk mengetahui pengaruh waktu inkubasi serta penambahan toluena terhadap aktivitas protease. Sampel yang digunakan sebagai sumber enzim berupa slurry dan direaksikan dengan substrat kasein 0,3% selama 3,6,9 dan 24 jam dengan dan tanpa penambahan toluena 1% (v/v). Produk reaksi enzimatis diukur dengan metode kolorimetri. Aktivitas protease tertinggi yang diperoleh sebesar 1,9 x 10-4 U/mL dengan penambahan toluena pada waktu inkubasi 6 jam dan sebesar 1,2 x 10-4 U/mL tanpa penambahan toluena pada waktu inkubasi 9 jam. Waktu inkubasi dan penambahan toluena tidak berpengaruh terhadap aktivitas protease. Hasil ini menunjukkan bahwa protease ekstraseluler pada tanah hutan mangrove yang dihasilkan oleh mikroba proteolitik memilki potensi digunakan untuk eksplorasi enzim. Kata kunci : protease, tanah mangrove, inkubasi, toluena iv
ABSTRACT The potency of mangrove soil in Suwung Kauh Bali as a source of protease can be determined by protease activity assay. This study also aims to determine the effect of incubation time and the addition of toluene to the protease activity. Soil slurry was used as a source of enzyme for protease assay, which was reacted with casein 0,3% for 3,6,9 and 24 hours with and without the addition of toluene 1% (v/v). The enzymatic reaction product was measured by colorimetric method. The highest protease activity with addition of toluene was 1,9 x 10-4 U/mL at 6 hours incubation and without toluene was 1,2 x 10-4 U/mL at 9 hours incubation. Furthermore, the incubation time and addition of toluene did not affect protease activity. These results showed extracelluler protease on mangrove soil produced by proteolytic microorganisms had a potency to be use in enzyme exploration. Keywords : protease, mangrove soil, incubation, toluene v
KATA PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT. karena berkat rahmat- Nya lah penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul Analisis Potensi Protease Ekstrseluler Tanah Hutan Mangrove Pantai Suwung Kauh Bali tepat pada waktunya, sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains (S.Si.) di Jurusan Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Udayana. Dengan segala hormat dan kerendahan hati, pada kesempatan ini penulis menghaturkan terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu baik berupa motivasi, materi, tenaga dan waktu baik secara langsung maupun tidak langsung. Maka dari itu penulis ingin mengucapkan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada : 1. Dr. I Nengah Wirajana, S.Si., M.Si., dan Ibu A.A.I.A Mayun Laksmiwati, S.Si., M.Si. selaku dosen pembimbing I dan dosen pembimbing II yang telah memberi bimbingan dan dukungan moral pada penulis dalam penyusunan skripsi ini. 2. Seluruh staf dosen dan pegawai di Jurusan Kimia F.MIPA Universitas Udayana yang telah memberikan bantuan kepada penulis selama penyelesaian skripsi. 3. Bapak Nizar dan Ibu Zuhrah selaku orang tua serta keluarga besar Isa dan Husain yang memberi segala doa, nasehat, dukungan dan bantuan, baik moral maupun materiil. 4. Seluruh sahabat dan teman-teman di Kimia angkatan 2011, Ana, Diah, Eva, Burju, Yudha, Dita, Desak, Yuli, Gung Rahma, Devi, Tutut, vi
sukma, Lia, dkk, terima kasih atas segala bantuan dan dukungan yang telah diberikan pada proses penyusunan skripsi, berkat kebersamaan dengan kalian, saya menjadi lebih bersemangat menyelesaikan skripsi ini. 5. Teman baikku Aprilia, Masiti, Edi, Dwi, dan Ifa, serta teman berbagiku Prima Andhitya terima kasih atas dukungan dan bantuannya selama penyusunan skripsi ini sehingga terselesaikan dengan baik. Penulis menyadari bahwa penyusunan skripsi ini masih jauh dari sempurna. Penulis sangat mengharapkan kritik dan saran konstruktif dari semua pihak sehingga dapat menjadi evaluasi dan penyempurnaan di masa yang akan datang. Penulis berharap semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi semua pembaca dan pihak yang membutuhkan. Bukit Jimbaran, 31 Juli 2015 Penulis vii
DAFTAR ISI Halaman LEMBAR PENGESAHAN... ABSTRAK... ABSTRACT... KATA PENGANTAR... DAFTAR ISI... DAFTAR TABEL... DAFTAR GAMBAR... DAFTAR LAMPIRAN... i iii iv v vii x xi xii DAFTAR SINGKATAN DAN ISTILAH... xiv BAB I PENDAHULUAN... 1 1.1 Latar Belakang... 1 1.2 Rumusan Masalah... 5 1.3 Tujuan Penelitian... 6 1.4 Manfaat Penelitian... 6 BAB II TINJAUAN PUSTAKA... 7 2.1 Protease... 7 2.1.1 Mekanisme umum hidrolisis enzimatik... 9 2.1.2 Kinetika enzim... 10 2.1.3 Faktor-faktor yang mempengaruhi aktivitas proteas... 12 2.1.4 Mikroorganisme penghasil protease... 13 2.1.5 Aplikasi protease... 15 2.2 Ekosistem Hutan Mangrove... 16 viii
2.2.1 Aspek bio-fisik kimia tanah di daerah hutan mangrove... 17 2.2.2 Biomassa tanah hutan mangrove... 19 2.2.3 Aktivitas proteolitik pada tanah mangrove... 20 2.3 Pengukuran Aktivitas Protease Secara Umum... 22 2.4 Toluena... 25 BAB III METODE PENELITIAN... 26 3.1 Rancangan Penelitian... 26 3.2 Bahan dan Peralatan Penelitian... 27 3.2.1 Bahan penelitian... 27 3.2.2 Bahan kimia... 27 3.2.3 Alat penelitian... 27 3.3 Tempat Penelitian... 27 3.4 Metode Penelitian... 28 3.4.1 Persiapan dan perlakuan tanah sebagai sumber enzim... 28 3.4.2 Uji aktivitas protease... 28 a. Pembuatan larutan standar... 28 b. Penentuan panjang gelombang maksimum... 29 c. Pengujian aktivitas protease... 29 3.5 Analisis Data... 32 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN... 33 4.1 Uji Aktivitas Protease untuk Analisis Potensi Protease Ekstraseluler dari Tanah Hutan Mangrove Pantai Suwung Kauh Bali... 33 4.2 Pengaruh Waktu Inkubasi dan Penambahan Toluena Terhadap Aktvitas Protease... 40 ix
BAB V SIMPULAN DAN SARAN... 46 5.1 Simpulan... 46 5.2 Saran... 46 DAFTAR PUSTAKA... 47 LAMPIRAN... 51 CURICULLUM VITAE... 76 x
DAFTAR TABEL Halaman Tabel 2.1 Mikroorganisme penghasil protease... 14 Tabel 2.2 Aplikasi protease... 15 Tabel 3.1 Kombinasi waktu inkuasi (W) dan penambahan toluena (T) terhadap aktivitas protease pada tanah hutan mangrove pantai Suwung Kauh Bali... 26 Tabel 3.2 Penambahan/perlakuan dalam pembuatan larutan standar L- Tirosin... 29 Tabel 3.3 Penambahan/perlakuan dalam pengujian aktivitas protease... 31 Tabel 4.1 Data aktivitas protease ekstraseluler tanah hutan mangrove dengan dan tanpa penambahan toluena yang tidak diinduksi susu-skim 37 Tabel 4.2 Data aktivitas protease ekstraseluler tanah hutan mangrove dengan dan tanpa penambahan toluena yang diinduksi susu-skim... 39 xi
DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 2.1 Mekanisme umum hidrolisis enzimatik substrat peptida... 9 Gambar 2.2 Pengaruh konsentrasi substrat terhadap kecepatan reaksi enzimatik... 10 Gambar 2.3 Rumus kimia toluena... 25 Gambar 4.1 Reaksi oksidasi tirosin... 34 Gambar 4.2 Reaksi hidrolisis kasein oleh protease... 36 Gambar 4.3 Pengaruh waktu inkubasi terhadap aktivitas protease tanpa dan dengan penambahan toluena yang tidak diinduksi susu-skim... 41 Gambar 4.4 Pengaruh waktu inkubasi terhadap aktivitas protease tanpa dan dengan penambahan toluena yang diinduksi susu-skim. 41 xii
DAFTAR LAMPIRAN Halaman Lampiran 1. Skema Penelitian Secara Garis Besar... 51 Lampiran 2. Pengujian Aktivitas Protease Tanah Hutan Mangrove... 52 a. Penentuan panjang gelombang maksimum larutan standar L- Tirosin... 52 b. Pengujian aktivitas protease slurry tanah... 53 Lampiran 3. Pembuatan Larutan untuk Pengujian Aktivitas Protease Tanah 54 Lampiran 4. Spektrum UV-Vis Penentuan Panjang Gelombang Maksimum 58 Lampiran 5. Perhitungan Aktivitas Protease Ekstraseluler Slurry Tanah Hutan Mangrove... 59 Lampiran 6. Data Hasil Perhitungan Rata-rata Aktivitas Protease pada Tanah Hutan Mangrove Pantai Suwung Kauh Bali yang Tidak Diinduksi susu-skim Tanpa Penambahan Toluena (T 0 )... 64 Lampiran 7. Data Hasil Perhitungan Rata-rata Aktivitas Protease pada Tanah Hutan Mangrove Pantai Suwung Kauh Bali yang Tidak Diinduksi susu-skim dengan Penambahan Toluena (T 1 )... 65 Lampiran 8. Data Hasil Perhitungan Rata-rata Aktivitas Protease pada Tanah Hutan Mangrove Pantai Suwung Kauh Bali yang Diinduksi sususkim Tanpa Penambahan Toluena (T 0 )... 66 Lampiran 9. Data Hasil Perhitungan Rata-rata Aktivitas Protease pada Tanah Hutan Mangrove Pantai Suwung Kauh Bali yang diinduksi sususkim dengan Penambahan toluena (T 1 )... 67 Lampiran 10. Hasil Uji Statistik Two Way-ANOVA dengan SPSS... 68 a. Pengaruh waktu dan penambahan toluena terhadap aktivitas protease yang tidak diinduksi susu-skim... 68 b. Pengaruh waktu dan penambahan toluena terhadap aktivitas protease yang diinduksi susu-skim... 70 c. Pengaruh waktu dan induksi susu-skim terhadap aktivitas protease yang tidak ditambahkan toluena... 72 xiii
d. Pengaruh waktu dan induksi susu-skim terhadap aktivitas protease yang ditambahkan toluena... 74 Lampiran 11. Gambar Proses dan Hasil Penelitian... 75 xiv
DAFTAR SINGKATAN DAN ISTILAH Metagenomik Proteolitik rpm Serasah Slurry TCA U/mL : Aplikasi moderen dalam bidang genom untuk mempelajari komunitas organisme mikroba secara langsung dari sampel yang diambil dari habitatnya : Memiliki sifat/kemampuan menghancurkan protein : Revolution per minute (putaran per menit) : Sampah-sampah organik yang berupa tumpukan dedaunan kering, ranting, dan berbagai sisa vegetasi lainnya diatas lantai hutan yang sudah mengering dan berubah dari warna aslinya : Lumpur tanah/tanah yang tersuspensi dengan air : Trichloroacetic acid : Satuan unit enzim xv