HASIL UJI PROKSIMAT TONGKOL JAGUNG OPTIMASI PRODUKSI ENZIM

B. HASIL UJI PROKSIMAT TONGKOL JAGUNG

Kandungan proksimat tongkol jagung berdasarkan hasil penelitian dapat dilihat pada Tabel 6. Hasil penelitian menunjukkan bahwa serat kasar merupakan kandungan yang tertinggi dalam tongkol jagung hibrida, yaitu 34.92 . Hal ini tidak terlalu berbeda dari hasil penelitian Maynard dan Loosli 1993 yang menyebutkan bahwa komposisi kimia tongkol jagung terdiri dari 35.5 serat kasar, 2.5 protein, 0.12 kalsium, 0.04 fosfor dan zat-zat lainnya sebesar 38.16 . Kandungan serat kasar mengalami penurunan yang signifikan setelah mengalami proses delignifikasi, yaitu menjadi 22.71 . Hal ini dikarenakan proses delignifikasi telah menyebabkan larutnya komponen- komponen hemiselulosa dan selulosa. Akan tetapi xilan yang merupakan salah satu komponen hemiselulosa, pada dasarnya tahan pada kondisi delignifikasi dengan NaOCl, yaitu karena adanya gugus asam galakturonat dan rhamnosa yang terikat pada ujung pereduksi xilan sehingga dapat membuat struktur xilan lebih stabil terhadap kondisi alkali. Tabel 6. Hasil uji proksimat tongkol jagung Perlakuan Komposisi Persentase b.b Persentase b.k Sebelum delignifikasi Air 8.68 9.50 Abu 1.88 2.06 Protein 2.95 3.24 Lemak 0.02 0.02 Karbohidrat total by different 86.47 94.68 Serat kasar 31.89 34.92 Lignolosa 42.80 46.93 Setelah delignifikasi Air 8.79 9.63 Serat kasar 20.72 22.71

C. OPTIMASI PRODUKSI ENZIM

Optimasi produksi enzim xilanase dilakukan dengan membuat kurva produksi enzim pada berbagai komposisi substrat serta penentuan suhu dan pH optimum produksi enzim. Optimasi produksi enzim sangat penting untuk mendapatkan jumlah enzim yang maksimal. Substrat atau sumber karbon yang digunakan untuk optimasi produksi adalah tongkol jagung 32 mesh yang telah 9.82 11.37 10.91 9.80 9.77 3 6 9 12 15 1 2 3 4 5 6 Waktu Hari A k ti v it a s x ila n a se U ml mengalami proses delignifikasi. Sebagai perbandingan penggunaan kualitas tongkol jagung sebagai substrat, optimasi produksi enzim juga dilakukan pada media yang mengandung oat spelt xylan 0.7 .

1. Optimasi Produksi Enzim pada Media Oat Spelt Xylan

Kurva produksi enzim xilanase pada media oat spelt xylan oleh isolat MBXiK4 dapat dilihat pada Gambar 9. Berdasarkan hasil tersebut menunjukkan bahwa aktivitas enzim xilanase optimum diproduksi pada hari kedua, yaitu 11.37 Uml atau 27.26 Umg dan semakin menurun pada hari-hari berikutnya. Ruiz Arribas et al. 1995, melaporkan bahwa produksi enzim xilanase dari Streptomyces JM 8 yang diisolasi dari jerami padi telah menghasilkan aktivitas enzim sebesar 4.12 Uml atau 32.03 Umg. Kultur tersebut ditumbuhkan pada media yang mengandung 1 ekstrak khamir, 10.3 sukrosa, 0.5 oat spelt xylan dan 5 mM MgCl 2 serta diinkubasi pada suhu 28 o C. Gambar 9. Kurva produksi xilanase harian oleh isolat MBXiK4 pada media oat spelt xylan Penurunan produksi enzim xilanase disebabkan karena aktivitas pertumbuhan sel telah menurun setelah memasuki fase stasioner, selain itu pecahnya sel yang mati akan melepaskan protease endogenous yang akan menghidrolisis enzim. Faktor-faktor lainnya adalah terjadinya turn over enzim dan banyaknya gula monomer yang menyebabkan represi pada gen penyandi enzim. Namun berdasarkan data kadar gula pereduksi Gambar 0.06 0.06 0.05 0.05 0.05 0.04 0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 1 2 3 4 5 6 Waktu Hari K a d a r gul a pe re duk si m g m l 10. terlihat bahwa kadar gula pereduksi tidak menunjukkan pengaruhnya terhadap penurunan aktivitas enzim xilanase. Gambar 10. Kadar gula pereduksi isolat MBXiK4 pada media oat spelt xylan Secara umum semakin lama waktu produksi enzim xilanase, kadar gula pereduksi dalam supernatan tidak mengalami perubahan cukup nyata dan menunjukkan juga bahwa produksi enzim tidak berbanding lurus terhadap konsentrasi gula pereduksi terlarut. Kadar gula pereduksi tertinggi terjadi pada hari ke-0 sebelum ditambahkan inokulum bakteri yaitu 0.06 mgml dan pada hari pertama yaitu 0.06 mgml. Tingginya kadar gula pereduksi pada hari ke-0 disebabkan sebagian xilan mengalami degradasi akibat pemanasan sterilisasi 121 o C. Selanjutnya gula-gula pereduksi tersebut menjadi induser untuk sintesis enzim xilanase. Hal ini dapat dilihat bahwa produksi xilanase pada hari pertama telah mencapai aktivitas yang cukup tinggi 9.82 Uml. Aktivitas enzim yang cukup tinggi tersebut seharusnya menyebabkan tingginya aktivitas katalitik enzim dalam mendegradasi xilan menjadi gula pereduksi seperti xilosa, akan tetapi pada hari-hari selanjutnya kadar gula pereduksi tidak mengalami peningkatan yaitu 0.05 mgml hari kedua dan 0.04 mgml hari kelima, melainkan mengalami penurunan konsentrasi walaupun tidak cukup nyata. Hal ini menunjukkan bahwa kemungkinan gula pereduksi yang dihasilkan dari hidrolisis enzim xilanase digunakan sebagai sumber energi utama bagi isolat MBXiK4. 6.07 5.25 6.13 5.15 6.56 0.0 2.0 4.0 6.0 8.0 1 2 3 4 5 6 Waktu Hari B obot bi om a ssa m g m l Seperti halnya kadar gula pereduksi, bobot biomassa kultur isolat MBXiK4 dalam media aot spelt xylan juga tidak mengalami perubahan yang cukup nyata dari hari ke hari dan tidak menunjukkan korelasi nyata terhadap aktivitas enzim xilanase yang dihasilkan. Hal ini dapat dilihat bahwa bobot biomassa kering pada hari pertama adalah 6.07 mgml dan pada hari kelima adalah 6.56 mgml. Kurva bobot biomassa sel dapat dilihat pada Gambar 11. Pengukuran bobot biomassa kering tersebut merupakan bobot endapan sel dan substrat hasil sentrifus inokulum yang kemudian dikeringkan semalam pada suhu 50 o C. Bobot biomassa substrat oat spelt xylan yang disuplementasikan ke dalam media yaitu 0.7 g100 ml 7 mgml. Bobot ini sebenarnya mengalami penurunan setelah substrat disterilisasi karena terjadinya proses degradasi menghasilkan gula pereduksi terlarut sebesar 0.06 mgml. Seharusnya bobot substrat kering tersebut berkurang dengan meningkatnya kemampuan degradasi oat splet xylan oleh enzim xilanase yang dihasilkan oleh sel, akan tetapi bobot biomassa sel dapat mengalami peningkatan seiring dengan peningkatan konsentrasi sel. Gambar 11. Bobot biomassa isolat MBXiK4 pada media oat spelt xylan Berbeda dengan kadar gula pereduksi dan bobot biomassa. Kadar protein terlarut mengalami peningkatan setiap hari. Hal ini dapat dilihat pada Gambar 12. Kadar protein pada hari pertama adalah 0.40 mgml, dan terus meningkat sampai hari kelima 0.82 mgml. Kadar protein tersebut dipengaruhi oleh sekresi enzim ekstraseluler xilanase, 0.40 0.42 0.43 0.73 0.82 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1 2 3 4 5 6 Waktu Hari K a da r pr ot e in m g m l selulase, protease dan sebagainya yang dihasilkan oleh isolat MBXiK4 dan protein terlarut dari sel yang mati. Gambar 12. Kadar protein isolat MBXiK4 pada media oat spelt xylan 2. Pengaruh Konsentrasi Substrat, pH dan Suhu Terhadap Produksi Xilanase pada Media Tongkol Jagung Pengaruh konsentrasi substrat tongkol jagung terhadap aktivitas enzim xilanase dapat dilihat pada Gambar 13. Berdasarkan hasil pengamatan menunjukkan bahwa produksi enzim xilanase dari isolat MBXiK4 mencapai maksimal pada komposisi tongkol jagung 1 bv, hari ketiga yaitu sebesar 11.59 Uml dan semakin menurun pada hari-hari berikutnya. 7.16 11.22 11.59 9.93 9.78 9.20 8.92 8.92 7.81 1.59 3.27 3.62 5.20 5.51 6.12 6.16 6.36 4.21 0.50 1.97 2.71 3.35 4.94 4.50 4.64 4.96 2.76 0.41 0.88 1.66 2.16 2.32 3.05 3.19 4.12 2.27 2 4 6 8 10 12 14 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Waktu hari A k ti v it a s x ila n a s e U m l Substrat tongkol jagung 1 Substrat tongkol jagung 3 Substrat tongkol jagung 5 Substrat tongkol jagung 7 Gambar 13. Kurva produksi enzim harian isolat MBXiK4 pada berbagai konsentrsi tongkol jagung Aktivitas enzim juga semakin menurun dengan semakin tingginya kadar substrat tongkol jagung, hal ini terlihat aktivitas enzim pada konsentrasi substrat tongkol jagung 7 5 3. Hal ini menunjukkan bahwa semakin tinggi konsentrasi substrat proses sekresi enzim xilanase semakin lama dan jumlahnya semakin sedikit. Berdasarkan hasil tersebut juga didapatkan bahwa optimasi produksi enzim xilanase dengan menggunakan substrat tongkol jagung 1 11.59 Uml pada hari ketiga memiliki aktivitas xilanase yang tidak jauh berbeda dibandingkan dengan hasil optimasi dengan menggunakan xilan murni yaitu oat spelt xylan 0.7 11.37 Uml pada hari kedua. Hal ini dapat disebabkan karena substrat tongkol jagung mengandung komponen-komponen lain yang dapat menginduksi produksi xilanase oleh isolat MBXiK4 dan tidak terdapat dalam oat spelt xylan. Hasil tersebut juga menunjukkan bahwa penggunaan tongkol jagung sebagai substrat kasar untuk produksi enzim lebih ekonomis dibandingkan dengan menggunakan oat spelt xylan yang merupakan xilan murni dan dengan harga yang lebih mahal. Damaso, et.al. 2002, melaporkan bahwa produksi enzim xilanase dari kapang Thermomyces lanuginosus IOC-4145 yang diinkubasi selama empat hari telah menghasilkan aktivitas enzim sebesar 516 U ml dan aktivitas spesifik enzim sebesar 85 Umg protein. Media yang digunakan untuk produksi enzim xilanase oleh Thermomyces lanuginosus IOC-4145 adalah tongkol jagung 3 bv, pepton 1 bv, meat extract 1 bv, NaCl 1 bv, dan K 2 HPO 4 0.1 bv. Produksi xilanase dari limbah lignoselulosa lainnya juga telah dilakukan oleh Xu, et al. 2005, yang menemukan bahwa produksi xilanase dari dedak gandum oleh isolat Pseudomonas sp. WLU024 strain hasil mutagenesis dapat mencapai aktivitas optimum 1245 Uml selama satu hari. Media yang digunakannya adalah 7 bv dedak gandum, 0.8 bv NH 4 2 SO 4 , dan 0.4 bv K 2 HPO 4 . Xu, et al. 2005 juga menemukan bahwa produksi xilanase oleh Pseudomonas sp. WLU024 sangat dipengaruhi oleh komponen sumber nitrogen anorganik NH 4 2 SO 4 . Penambahan NH 4 2 SO 4 sampai batas optimalnya dapat meningkatkan aktivitas enzim sebesar 20 . Oleh karena itu untuk meningkatkan aktivitas optimum xilanase oleh isolat MBXiK4 masih perlu dilakukan optimasi produksi lebih lanjut mengenai pengaruh komponen nitrogen dan mineral-mineral lain terhadap produksi xilanase. Perbandingan hasil penelitian xilanase isolat MBXiK4 terhadap xilanase dari bakteri lain dapat dilihat pada Tabel 10. Kondisi optimum untuk produksi enzim xilanase oleh isolat MBXiK4 dilakukan suhu 37 o C dan pH 7 yaitu dapat dilihat pada Gambar 14. yang menunjukkan bahwa pada kondisi tersebut produksi enzim mencapai aktivitas 9.63 Uml. Berdasarkan hasil pengamatan menunjukkan bahwa kondisi produksi enzim xilanase sangat dipengaruhi oleh kondisi suhu dan tidak dipengaruhi nyata oleh perubahan pH. Hal ini dapat dilihat pada kurva, umumnya aktivitas enzim cukup tinggi pada suhu 37 o C dan mengalami penurunan drastis pada suhu 45 o C. Oleh karena itu dapat disimpulkan bahwa isolat MBXiK4 merupakan bakteri yang bersifat mesofilik alkalofilik. 7.58 9.63 7.89 7.06 0.59 0.00 0.00 0.00 2 4 6 8 10 12 6 7 8 9 pH A k ti v it a s x ilan a se U m l Suhu 37oC Suhu 45oC Gambar 14. Pengaruh suhu dan pH terhadap produksi xilanase oleh isolat MBXiK4 pada media tongkol jagung 1

D. PEMEKATAN ENZIM XILANASE ISOLAT MBXiK4