BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Enzim merupakan protein yang berfungsi sebagai katalisator reaksi-reaksi kimia dalam sistem biologis. Enzim memiliki daya katalitik yang tinggi dan mampu meningkatkan kecepatan reaksi hingga satu juta lebih cepat dibandingkan reaksireaksi tanpa enzim. Molekul enzim juga memiliki tingkat spesifitas tertentu terhadap substrat dari reaksi yang dikatalisisnya. Enzim tidak hanya mampu mengkatalisis reaksi-reaksi dalam sistem biologis, tetapi juga mampu mengkatalisis reaksi-reaksi di luar sistem biologis asalkan diberikan pada kondisi yang sesuai. Kemampuan enzim mengkatalisis reaksi tergambar melalui aktivitasnya (Kusumadjaja & Dewi, 2005). Penggunaan enzim dalam bidang industri, baik industri pangan maupun non-pangan, semakin berkembang di Indonesia. Enzim untuk kebutuhan industri diekstraksi dari berbagai jenis sel mahluk hidup, tetapi pada saat ini enzim lebih banyak diekstraksi dari berbagai jenis mikroorganisme, sebab mikroorganisme menghasilkan enzim yang dapat dimanfaatkan manusia dalam jumlah dan jenis yang sangat bervariasi selain mikroorganismenya sendiri dapat dikulturkan untuk memperoleh enzim yang dihasilkannnya (Palmer, 1985) Salah satu enzim dengan penggunaan yang besar adalah enzim amilase. Enzim amilase adalah kelompok enzim yang memiliki kemampuan memutuskan ikatan glikosida yang terdapat pada senyawa polimer karbohidrat. Hasil molekul amilum ini akan menjadi monomer-monomer yang lebih sederhana, seperti maltosa, dekstrin dan terutama molekul glukosa sebagai unit terkecil (Dessy, 2008). Kebutuhan amilase didunia sangat tinggi, pada tahun 2004 penjualannya mencapai sekitar US $2 milyar. Enzim amilase dari mikroba umumnya dapat memenuhi permintaan industri karena memiliki berbagai kelebihan diantaranya
efektivitas biaya, hemat ruangan dan waktu yang dibutuhkan untuk produksi, kemudahan proses modifikasi serta optimalisasinya (Aiyer, 2005 dalam Fitriani, 2013). Amilase dihasilkan oleh berbagai jenis organisme hidup, mulai dari tumbuhan, hewan, manusia bahkan pada mikroorganisme seperti bakteri dan fungi. Kelompok enzim ini memiliki banyak variasi dalam aktivitasnya, sangat spesifik, tergantung pada sumber organismenya dan tempatnya bekerja (Dessy, 2008).Ada beberapa mikroba penghasil amilase. Bakteri merupakan salah satu kelompok mikroorganisme yang dapat menghasilkan enzim amilase. Salah satu sumber amilase yang banyak dieksplorasiadalah yang berasal dari mikroba. Enzim amilase dari bakteri mempunyai keunggulan dibanding enzim amilase dari tumbuhan, yaitu kestabilannya pada suhu yang tinggi, dan mudah untuk diproduksi dalam jumlah yang banyak (Siti Nur Jannah, 1995).Penggunaanmikroba ini banyak diusahakan karena memilikikeunggulan yaitu mudah ditumbuhkan, cepat tumbuhdan dapat dikendalikan produksinya sesuai keperluan(hayati, 2008). Genus bakteri penghasil amilase yangcukup dikenal luas adalah Bacillus, Clostridium,Lactobacillus, Bacteriodes, dan Micrococcus(Pelczar dan Chan, 1988). Beberapa spesies darigenus Bacillus, seperti Bacillus subtilis, Bacilluslicheniformis dan Bacillus stearothermophilusseringkali digunakan dalam memproduksi enzimamilase secara komersial untuk berbagai keperluan (Gusnayetty, 2014). Bakteri merupakan kelompok mikroorganisme dalam tanah yang paling dominan dan mungkin meliputi separuh dari biomassa mikroba dalam tanah. Bakteri terdapat dalam segala macam tipe tanah tetapi populasinya menurun dengan bertambahnya kedalaman tanah. Bakteri yang paling umum termasuk dalam genus Pseudomonas, Arthrobacter, Clostridium, Achromobacter, Bacillus, Micrococcus, Flavobacterium, Corynibacterium, Sarcina dan Mycobacterium (Rao, N.S, 1994).
Tika, T dkk (2004) Isolasi Bakteri Amilolitik Toleran Ph 9 Dari Tanah DiTaman Wisata Alam Situ Gunung-Sukabumi. Hasil penelitian ini diperoleh 3 isolat amilolitik toleran ph 9 yang berpotensi untuk menghasilkan enzim amilase ekstraseluler yang dapat digunakan dalam industri, misalnya detergen. Wittri, D dan Arief, F (2011) telah melakukan penelitian Isolasi Bakteri Penghasil Eksoenzim Dari Tanah. Bakteri diisolasi dari sekitar kampus Akademi Kimia Analisis Bogor pada 5 titik dan kedalaman ±20 cm. Dari penelitian diperoleh 4 isolat bakteri yang mampu menghasilkan enzim amilase dan isolat dengan indeks amilolitik tertinggi pada suhu 30 dan 50 diidentifikasi sebagai bakteri golongan Bacillus laterosporus. Limbah domestik merupakan salah satu habitat yang sesuai bagi bakteri, karena mengandung bahan organik sebagai sumber nutrisinya. Kemampuan bakteri dalam menghidrolisis suatu senyawa dapat diketahuidengan cara mengukur indeks hidrolisisnya (Nurhariyati, 2012 dalam Kartika, 2013). Nurhariyati, T dkk. (2012) telah melakukan penelitian Isolasi dan Karakterisasi Bakteri Amilolitik, Proteolitik, dan Lipolitik dari Limbah Domestik. Perwitasari, Y. A (2014) telah melakukan penelitian Isolasi dan Uji Amilolitik Bakteri Penghasil Amilase dari Tanah Tempat Pembuangan Akhir Sampah di Kota Padang. Dari penelitian ini diperoleh tiga isolat penghasil amilase dengan indeks amilolitik terbesar. Dari Gusnayetty (2014) dengan Identifikasi Bakteri Penghasil Amilase Yang Berasal Dari Tanah Tempat Pembuangan Akhir (TPA) Sampah di Kota Padang diketahui bahwa ketiga isolat tersebut tergolong kedalam bakteri dari genus Enterobacter dan genus Bacillus. Dari penelitian-penelitian tersebut peneliti ingin meneliti aktivitas enzim amilase dari isolat bakteri dari tanah tempat pembuangan akhir sampah di Medan. Diketahui bahwa tanah tempat pembuangan akhir sampah berpotensi mengandung isolat bakteri amilolitik. Tempat Pembuangan Akhir (TPA) Sampah Terjun merupakan lokasi tempat penimbunansampah yang diperoleh dari seluruh masyarakat dikota Medan. Timbunan sampah umumnya terdiri darisampah organik dan sampah anorganik, namunsebahagian besar sampah yang diangkut
berupasampah organik. Kondisi tersebut sangatmemungkinkan terdapatnya keanekaragamanbakteriyang tinggi antara lain bakteri amilolitik karena substrat untukpertumbuhan bakteri pendegradasi patimelimpah di tanah tempat pembuangan sampah. 1.2 Perumusan Masalah 1. Bagaimana cara mengisolasi bakteri amilolitik dari tanah tempat pembuangan akhir sampah? 2. Bagaimana cara mengisolasi enzim amilase dari isolat bakteri amilolitik? 3. Berapa aktivitas enzim amilase hasil isolasi? 4. Berapa suhu, ph, dan waktu inkubasi optimum untuk enzim amilase memiliki aktivitas optimum? 1.3 Pembatasan Masalah 1. Lokasi pengambilan sampel tanah adalah Tempat Pembuangan Akhir (TPA) Terjun Medan 2. Pengambilan sampel tanah dilakukan pada tiga titik dengan kedalaman ±15 cm dari permukaan tanah 3. Aktivitas enzim amilase diuji dengan menggunakan metode DNS 4. Optimasi produksi enzim amilase dilakukan dengan variasi suhu, ph, dan waktu inkubasi 5. Pengujian aktivitas amilase dilakukan pada variasi suhu 25, 30, 35, 40, dan 45 6. Pengaruh ph terhadap aktivitas amilase diuji dengan larutan buffer fosfat pada variasi ph 6,5 ; 6,0 ; 7,0 ; 7,5 ; dan 8,0 7. Kondisi optimum produksi enzim amilase dilakukan dengan variasi waktu inkubasi 12, 24, 36, 48, dan 60 jam. 1.4 Tujuan Penelitian Penelitian ini memiliki beberapa tujuan, yaitu ;
1. Untuk mengetahui proses isolasi bakteri amilolitik dari tanah tempat pembuangan akhir sampah 2. Untuk mengetahui proses isolasi enzim amilase dari isolat bakteri amilolitik tanah tempat pembuangan akhir sampah 3. Untuk menentukan kondisi optimum ph, suhu, dan waktu inkubasi untuk produksi enzim amilase 4. Untuk menentukan aktivitas enzim amilase dari isolat bakteri amilolitik terpilih 1.5 Manfaat Penelitian Manfaat yang diperoleh dari penelitian ini adalah memberikan informasi mengenai sumber-sumber yang berpotensi dalam menghasilkan mikroba-mikroba penghasil enzim amilase yang telah dianggap sebagai limbah. Dengan penelitian ini dapat menambah wawasan bahwa limbah juga dapat dimanfaatkan. Selain itu dapat mengetahui pada kondisi ph, suhu, dan konsentrasi substrat berapa enzim amilase memiliki aktivitas yang optimum. 1.6 Lokasi Penelitian Penelitian ini dilakukan di : 1. Laboratorium Mikrobiologi Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, 2. Laboratorium Biokimia/Kimia Bahan Makanan, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, 1.7 Metodologi Penelitian Bakteri diisolasi dari tanah yang diambil dari Tempat Pembuangan Akhir (TPA) Sampah Terjun Medan (pada 3 titik pengambilan sampel pada kedalaman ± 15 cm) dengan cara pengenceran dan dicawankan dalam media Nutrien Agar. Setelah diinkubasi selama 1 24 jam diamati koloni yang tumbuh. Macam koloni yang berbeda diinokulasikan pada media NA miring. Isolat-isolat yang diperoleh diuji kemampuannya dalam menghasilkan enzim amilase secara kualitatif. Pengujian
dilakukan menggunakan media yang mengandung substrat pati 1% dan diamati zona transparan yang mengelilingi koloni bakteri. Isolat dengan indeks amilolitik tertinggi dipilih untuk dilakukan optimasi produksi enzim amilase. Kondisi optimum ditentukan dengan memvariasikan ph, suhu, dan waktu inkubasi. Isolat bakteri amilolitik ditumbuhkan dalam media cair steril lalu ekstrak kasar enzim amilase diuji aktivitasnya dengan menggunakan metode DNS.Satu unit enzim amilase didefenisikan sebagai jumlah enzim yang diperlukan untuk menghasilkan 1 μmol gula tereduksi (maltosa) per menit pada suhu 30.