BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Masalah. Pemanfaatan enzim di dalam bioteknologi semakin menuntut adanya enzim bersifat tahan lingkungan yang mampu melakukan aktifitas pada kondisi ekstrim, salah satunya enzim termostabil yang mampu bekerja pada temperatur tinggi. Salah satu faktor utama yang paling merusak enzim adalah suhu, maka usaha pertama yang dilakukan adalah mencari mikroba penghasil enzim-enzim termostabil dari berbagai sumber alam seperti sumber air panas, daerah kawah gunung berapi dan daerah ekstrim lainnya. Hal ini berkaitan dengan keuntungan yang akan diperoleh bila proses produksi dilakukan pada suhu tinggi, diantaranya mengurangi kontaminasi, meningkatkan kecepatan transfer massa, dan menurunkan viskositas dari larutan (Anna Rakhmawati dan Evy Yulianti, 2011: 1) Indonesia merupakan negara kepulauan beriklim tropis sehingga memiliki banyak gunung berapi dengan aktivitas vulkanik yang tinggi. Kondisi geografis ini mendukung dilakukannya eksplorasi bakteri penghasil enzim termostabil. Banyaknya sumber air panas, daerah hidrotermal di dasar lautan, pengomposan limbah, sumur pengeboran minyak bumi dan gas alam menggambarkan banyaknya potensi yang dapat diberdayakan (Iche, 2008: 14). Enzim amilase merupakan kelompok enzim yang sangat dibutuhkan dalam bidang industri, diantaranya industri tekstil, hidrolisis pati, bir, roti, 1
sirup, pemanis buatan, etanol, dan detergen. Enzim ini bernilai komersil, maka perlu ditemukan sumber-sumber yang cukup banyak sebagai penghasil enzim amilase sesuai dengan karakteristik enzim amilase yang dibutuhkan. Amilase merupakan kelompok enzim yang mempunyai kemampuan untuk memutuskan ikatan glikosida yang terdapat pada amilum. Hasil hidrolisanya berupa molekul-molekul yang lebih kecil seperti glukosa, maltose dan dekstrin (Sutiamiharja, 2008: 29). Pemilihan mikroba sebagai sumber enzim memiliki beberapa keuntungan bila dibandingkan dengan sumber enzim dari tumbuhan atau hewan, sebab sel mikroba lebih mudah ditumbuhkan, kecepatan pertumbuhan lebih cepat, skala produksi sel lebih mudah ditingkatkan bila dikehendaki, biaya produksi relatif rendah, kondisi selama produksi tidak tergantung oleh adanya pergantian musim, dan waktu yang dibutuhkan dalam proses produksi lebih pendek (Poernomo, 2003: 103-107). Mikroorganisme termofilik telah berhasil diisolasi dari sumber air panas Sileri Dieng Jawa Tengah, dan mampu hidup sampai suhu 85 0 C. (Indrajaya et al., 2003: 53-56). Mikroorganisme termofilik juga berhasil diisolasi dari sumber air panas Songgoriti (Karina dkk, 2010: 1). Mikroorganisme ini dapat tumbuh pada suhu di atas 45 0 C dan beberapa di antaranya tumbuh di atas 80 0 C. Mikroorganisme ini dapat dengan mudah ditemukan pada daerah dengan aktivitas geotermal, seperti daerah pegunungan 2
berapi, sumber air panas, dan juga tempat cadangan minyak bumi atau batubara (Heru, 2006: 11). Anna Rakhmawati dan Evy Yulianti (2011: 21), berhasil mengisolasi bakteri termofilik penghasil amilase dari Kali Gendol Atas, Cangkringan pasca erupsi Merapi, yaitu diisolasi bakteri termofil pasca erupsi Merapi dari sampel air dan pasir kali Gendol Atas dengan suhu inkubasi 55 0 C diperoleh 480 isolat, setelah diseleksi pada suhu 70 0 C diperoleh 253 isolat. Dari hasil penelitian didapatkan isolat bakteri termofilik yang dapat menghasilkan enzim amilase sebanyak 9 isolat, enzim protease sebanyak 4 isolat, dan 1 isolat penghasil enzim selulase pada suhu inkubasi 70 0 C. Bakteri termofilik penghasil enzim amilase sangat potensial peranannya dalam bidang industri, sehingga perlu dilakukan penelitian mengenai upaya pencarian sumber daya alam penghasil enzim amilase pasca erupsi merapi. Terutama yang diproduksi oleh bakteri termofilik sehingga pada penelitian kali ini akan melanjutkan penelitian yang sebelumnya, yaitu menyeleksi, karakterisasi, dan identifikasi bakteri penghasil amilase dari sampel pasir, yaitu dari 480 isolat yang berhasil diisolasi akan diteliti sebanyak 96 isolat sampel pasir Kali Gendol Atas, yang diinkubasi pada suhu 55 0 C. 3
B. Identifikasi Masalah Dari latar belakang di atas, maka masalah-masalah yang akan diidentifikasi adalah: Merapi merupakan salah satu gunung berapi di Indonesia yang memiliki aktifitas geologi yang tinggi sehingga memiliki temperatur yang relatif tinggi. Secara alamiah pada Gunung Merapi terdapat berbagai macam mikroorganisme yang dapat bertahan pada kondisi ekstrim, salah satunya mikroorganisme termofilik. Keberadaan mikroorganisme termofilik dapat menghasilkan enzim termostabil, salah satu diantaranya yaitu enzim amilase termostabil. Peranan enzim amilase yang sangat penting tetapi ketersediannya kurang atau produksinya sangat terbatas, sedangkan enzim amilase diproduksi dalam jumlah yang sedikit dan harganya mahal. Mekanisme kerja enzim amilase dalam industri pada umumnya membutuhkan suhu tinggi, sehingga diperlukan alternatif sumber lain sebagai penghasil enzim amilase termostabil. C. Batasan Masalah Masalah yang akan diteliti dalam penelitian ini hanya dibatasi untuk menyeleksi isolat yang bersifat amilolitik termostabil dari sampel pasir Kali Gendol Atas, kemudian dilakukan karakterisasi dan identifikasi terhadap 5 isolat yang memiliki aktifitas amilolitik terbesar, selanjutnya dibuat kurva pertumbuhan dan hubungan kekerabatannya. 4
D. Perumusan Masalah Melihat latar belakang masalah, maka rumusan masalah dalam penelitian ini yaitu: 1. Berapa isolat bakteri dari sampel pasir yang didapatkan dari Kali Gendol Atas, Cangkringan, Sleman, Yogyakarta pasca erupsi Merapi yang dapat menghasilkan enzim amilase? 2. Bagaimana karakteristik bakteri terpilih penghasil amilase yang diseleksi dari isolat bakteri termofilik pasca erupsi Merapi? 3. Apa saja genus bakteri termofilik terpilih penghasil amilase yang diseleksi dari isolat bakteri termofilik pasca erupsi Merapi? 4. Bagaimana kurva pertumbuhan isolat bakteri terpilih penghasil amilase yang berhasil diseleksi dari isolat bakteri termofilik pasca erupsi Merapi, dan isolat apa yang memiliki fase eksponensial tertinggi? 5. Bagaimana hubungan kekerabatan isolat terpilih bakteri termofilik penghasil amilase berdasarkan indeks Ssm (Simple Matching Coefficient)? E. Tujuan Penelitian Tujuan penelitian ini adalah: 1. Mengetahui isolat bakteri dari sampel pasir yang didapatkan dari Kali Gendol Atas, Cangkringan, Sleman, Yogyakarta pasca erupsi Merapi yang dapat menghasilkan enzim amilase. 5
2. Mengetahui karakteristik bakteri terpilih penghasil amilase yang diseleksi dari isolat bakteri termofilik pasca erupsi Merapi. 3. Mengetahui genus bakteri termofilik terpilih penghasil amilase yang diseleksi dari isolat bakteri termofilik pasca erupsi Merapi. 4. Mengetahui kurva pertumbuhan isolat bakteri terpilih penghasil amilase yang berhasil diseleksi dari isolat bakteri termofilik pasca erupsi Merapi, dan isolat yang memiliki fase eksponensial tertinggi. 5. Mengetahui hubungan kekerabatan isolat terpilih bakteri termofilik penghasil amilase berdasarkan indeks Ssm (Simple Matching Coefficient). F. Manfaat Penelitian Penelitian ini dilakukan untuk berbagai macam kegunaan diantaranya adalah: 1. Peneliti a. Memperoleh isolat bakteri termofilik yang dapat berpotensi menghasilkan enzim amilase. b. Memberi informasi tentang karakteristik dan genus bakteri termofilik penghasil enzim amilase. c. Menerapkan teori dan praktik mata kuliah program studi biologi khususnya mikrobiologi dan ekologi mikroba. 6
2. Masyarakat a. Terciptanya peluang penelitian berkelanjutan tentang potensi bakteri termofilik penghasil enzim amilase. b. Memperkaya informasi bagi industri-industri tentang keberadaan bakteri termofilik yang terdapat pada sumber alam. c. Memperkaya informasi sumber daya alam yang mempunyai potensi bakteri amilase dan memberikan kontribusi bagi peneliti lebih lanjut dari pemanfaatan enzim amilase termofilik dari kali gendol, Cangkringan, Yogyakarta. G. Batasan Operasional 1. Bakteri termofilik Termofilik secara umum diartikan sebagai organisme yang dapat hidup pada suhu di atas 45-65 0 C, dan menghasilkan enzim termostabil. 2. Enzim Amilase Amilase adalah kelompok enzim yang memiliki kemampuan memutuskan ikatan glikosida yang terdapat pada senyawa polimer karbohidrat. 3. Seleksi Memilih isolat yang menghasilkan enzim amilase, yang diambil dari sampel pasir dari Kali Gendol, Cangkringan, Yogyakarta pasca erupsi Merapi, yang ditandai dengan terbentuknya zona jernih pada media Starch Agar (SA) setelah ditetesi iodine. 7
4. Karakterisasi Mendeskripsikan kenampakan atau ciri isolat baik secara kenampakan makroskopis, morfologi koloni, morfologi sel, sifat fisiologi dan biokimiawi. Dalam penelitian ini bakteri yang akan dikarakterisasi bakteri termofilik pasca erupsi Merapi yang dapat menghasilkan enzim amilase. 5. Identifikasi Upaya untuk mencari, menemukan, mengumpulkan dan menganalisis informasi lebih lanjut mengenai bakteri termofilik penghasil amilase. Identifikasi dilakukan berdasarkan karakter fenotipik dengan menggunakan metode Profile Matching berdasarkan Bergey s Manual of Determinative Bacteriology. 6. Taksonomi Numerik Metode evaluasi kuantitatif mengenai kemiripan atau similaritas karakter antar golongan organisme, dan penataan golongan-golongan melalui suatu analisis yang dikenal sebagai analisis kelompok (cluster analysis) ke dalam kategori takson yang lebih tinggi atas dasar similaritas. 8