Produksi dan Karakterisasi Protease Bacillus substilis DB 104 Rekombinan Imobil pada Media Limbah Cair Tahu

PRODUKSI DAN KARAKTERISASI PROTEASE
Bacillus substilis DB 104 REKOMBINAN IMOBIL
P ADA MEDIA LIMBAH CAIR T AHU

Oleh

KRISTIAN NUGROHO
F 31.1271

1999
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR

KRISTIAN NUGROHO. F 31.1271. Produksi dan Karakterisasi Protease Bacillus
substilis DB 104 Rekombinan Imobil Pada Media Limbab Cair Tahu. Dibawah
bimbingan Khaswar Syamsu, dan Maggy T. Suhartono

RINGKASAN

Protease


merupakan

enZUD

pemecah

protein

yang

dalam

kerjanya

memerlukan air. Pada industri pangan, protease digunakan pada industri roti, keju,
bir dan lain-lain sedangkan pada non pangan, protease banyak digunakan pada
industri kulit, deterjen dan fotografi. Protease dapat dihasilkan oleh mikroorganisme,
hewan maupun tumbuhan.

Penggunaan mikroorganisme untuk menghasilkan


protease lebih menguntungkan dibanding hewan maupun tumbuhan.
Mikroorganisme yang digunakan dalam penelitian ini adalah Bacillus
substilis rekombinan, yang diperoleh dengan cara mengklonkan gen protease Bacillus
pumilus YI yang diisolasi dari limbah cair tabu ke Bacillus substilis DB 104 dangan

menggunakan plasmid pUB 110. Penggunaan bakteri ini dimaksudkan untuk
meningkatkan produktivitas protease.

Tujuan dari penelitian ini adalah untuk

mempelajari produksi dan karakteristik protease yang dihasilkan oleh Bacillus
substilis DB 104 rekombinan imobil pada media limbah cair tahu (LCT).

Strain B. substilis DB 104 rekombinan yang tersedia ada dua yaitu RI dan
R3. Seleksi antara strain RI dan R3 dilakukan dengan melihat aktivitas protease
terbesar diantara keduanya. Media yang digunakan adalab LCT+0,5% skim+5mM
CaCho Untuk mengetahui pengaruh deterjen, digunakan media yang sama dengan
penambahan 0,1% Triton X-100.


Aktivitas terbesar ditunjukkan B. substilis RI

dengan aktivitas sebesar 0,430 IU/ml, sedangkan aktivitas B. substilis R3 sebesar
0,195 IU/ml. Penambaban Triton X-100 memberikan hasil yang sangat kecil pada
kedua strain, dengan nilai aktivitas B. substilis RI sebesar 0,003 IU/ml dan B.
substilis R3 sebesar 0,00 I IU/ml.

Imobilisasi dilakukan dengan menjerat sel pada matrik Na-alginat pada
konsentrasi 3% (b/v). Suspensi sel yang mengandung antibiotik kanamisin 25/lg/ml
dicampurkan dengan Na-alginat dengan perbandingan 1:3 (v/v) dan diteteskan pada
CaCh 0,4 M.

Sel yang telab terimobilisasi langsung digunakan untuk kultivasi.

Kultivasi dilakukan pada media LCT +0,5% skim+5 mM CaCh dan pada media
sintetik yang terdiri dari 2% pepton, 1% ekstrak khamir dan 3% glisero!. Aktivitas
protease yang dihasilkan pada media LCT sebesar 0,636 IU/ml, lebih besar jika
dibandingkan pada media sintetik, yang hanya 0,224 IU/m!. Penggunaan fermentor
Biostat M 1,5 I memberikan hasil yang lebih baik dibandingkan dengan penggunaan
labu erlenmeyer diatas, dengan nilai aktivitas optimal 1,282 IUlml dengan aktivitas

spesifik 6,713 IU/mg.
Produksi selanjutnya dilakukan untuk mengetahui karakteristik enZllll
terhadap perubahan pH dan suhu.

Produksi dilakukan dengan menggllnakan

LCT+O,5% skim+5mM CaCl z, suhu 37°C, 200 rpm selama 30 Jam.

Untuk

mengetahui karakteristik enzim, filtrat enzim diendapkan dengan menggunakan
ammOlllum sulfat 35,1% (b/v) selama minimal 24 jam.

Endapan enzim yang

diperoleh disllspensikan dalan larutan buffer fosfat 0,01 M pH 8 dengan volume
seminimalmungkin.
Suhu kerja optimum protease rekombinan adalah 55°e dengan aktivitas 1,250
IUlm!. Protease rekombinan memiliki kisaran suhu kerja yang cukup sempit. Hal ini
ditandai dengan penurunan aktivitas yang cukup besar jika suhu kerja protease

diturunkan atau dinaikan.

Pada suhu 50 0 e protease kehilangan aktivitas sebesar

38,34% dan pada suhu 60 0 e kehilangan aktivitas sebesar

38,92%.

Protease

rekombinan memiliki rentang pH optimum antaI'a 6,8 san1pai 8,53 dengan aktivitas
tertinggi dicapai pada pH 7,35 sebesar 1,381 IU/m!.

PRODUKSI DAN KARAKTERISASI PROTEASE
Bacillus substiUs DB 104 REKOMBINAN IMOBIL

P ADA MEDIA LIMBAH CAIR TAHU

Oleh
KRISTIAN NUGROHO

F 31.1271

SKRIPSI
Sebagai salab satu syarat untuk memperoleh gelar
SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN
pada JURUSAN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

INSTITUT PERTANIAN BOGOR
FAKULTASTEKNOLOGIPERTANIAN

PRODUKSI DAN KARAKTERISASI PROTEASE
Bacillus substilis DB 104 REKOMBINAN IMOBIL
P ADA MEDIA LIMBAH CAIR TAHU

Oleh
KRISTIAN NUGROHO

F 31.1271

SKRIPSI
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN
pada JURUSAN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR

Dilahirkan pada tanggal15 Agustus 1976 di Pati
Tanggallulus 30 April 1999

Disetujui

i1

sen Pembimbing II

I,IDr.Ir. Khaswar Syamsu, MSc.
Dosen Pembimbing I


PRODUKSI DAN KARAKTERISASI PROTEASE
Bacillus substilis DB 104 REKOMBINAN IMOBIL
P ADA MEDIA LIMBAH CAIR T AHU

Oleh

KRISTIAN NUGROHO
F 31.1271

1999
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR

KRISTIAN NUGROHO. F 31.1271. Produksi dan Karakterisasi Protease Bacillus
substilis DB 104 Rekombinan Imobil Pada Media Limbab Cair Tahu. Dibawah
bimbingan Khaswar Syamsu, dan Maggy T. Suhartono

RINGKASAN


Protease

merupakan

enZUD

pemecah

protein

yang

dalam

kerjanya

memerlukan air. Pada industri pangan, protease digunakan pada industri roti, keju,
bir dan lain-lain sedangkan pada non pangan, protease banyak digunakan pada
industri kulit, deterjen dan fotografi. Protease dapat dihasilkan oleh mikroorganisme,
hewan maupun tumbuhan.


Penggunaan mikroorganisme untuk menghasilkan

protease lebih menguntungkan dibanding hewan maupun tumbuhan.
Mikroorganisme yang digunakan dalam penelitian ini adalah Bacillus
substilis rekombinan, yang diperoleh dengan cara mengklonkan gen protease Bacillus
pumilus YI yang diisolasi dari limbah cair tabu ke Bacillus substilis DB 104 dangan

menggunakan plasmid pUB 110. Penggunaan bakteri ini dimaksudkan untuk
meningkatkan produktivitas protease.

Tujuan dari penelitian ini adalah untuk

mempelajari produksi dan karakteristik protease yang dihasilkan oleh Bacillus
substilis DB 104 rekombinan imobil pada media limbah cair tahu (LCT).

Strain B. substilis DB 104 rekombinan yang tersedia ada dua yaitu RI dan
R3. Seleksi antara strain RI dan R3 dilakukan dengan melihat aktivitas protease
terbesar diantara keduanya. Media yang digunakan adalab LCT+0,5% skim+5mM
CaCho Untuk mengetahui pengaruh deterjen, digunakan media yang sama dengan

penambahan 0,1% Triton X-100.

Aktivitas terbesar ditunjukkan B. substilis RI

dengan aktivitas sebesar 0,430 IU/ml, sedangkan aktivitas B. substilis R3 sebesar
0,195 IU/ml. Penambaban Triton X-100 memberikan hasil yang sangat kecil pada
kedua strain, dengan nilai aktivitas B. substilis RI sebesar 0,003 IU/ml dan B.
substilis R3 sebesar 0,00 I IU/ml.

Imobilisasi dilakukan dengan menjerat sel pada matrik Na-alginat pada
konsentrasi 3% (b/v). Suspensi sel yang mengandung antibiotik kanamisin 25/lg/ml
dicampurkan dengan Na-alginat dengan perbandingan 1:3 (v/v) dan diteteskan pada
CaCh 0,4 M.

Sel yang telab terimobilisasi langsung digunakan untuk kultivasi.

Kultivasi dilakukan pada media LCT +0,5% skim+5 mM CaCh dan pada media
sintetik yang terdiri dari 2% pepton, 1% ekstrak khamir dan 3% glisero!. Aktivitas
protease yang dihasilkan pada media LCT sebesar 0,636 IU/ml, lebih besar jika
dibandingkan pada media sintetik, yang hanya 0,224 IU/m!. Penggunaan fermentor
Biostat M 1,5 I memberikan hasil yang lebih baik dibandingkan dengan penggunaan
labu erlenmeyer diatas, dengan nilai aktivitas optimal 1,282 IUlml dengan aktivitas
spesifik 6,713 IU/mg.
Produksi selanjutnya dilakukan untuk mengetahui karakteristik enZllll
terhadap perubahan pH dan suhu.

Produksi dilakukan dengan menggllnakan

LCT+O,5% skim+5mM CaCl z, suhu 37°C, 200 rpm selama 30 Jam.

Untuk

mengetahui karakteristik enzim, filtrat enzim diendapkan dengan menggunakan
ammOlllum sulfat 35,1% (b/v) selama minimal 24 jam.

Endapan enzim yang

diperoleh disllspensikan dalan larutan buffer fosfat 0,01 M pH 8 dengan volume
seminimalmungkin.
Suhu kerja optimum protease rekombinan adalah 55°e dengan aktivitas 1,250
IUlm!. Protease rekombinan memiliki kisaran suhu kerja yang cukup sempit. Hal ini
ditandai dengan penurunan aktivitas yang cukup besar jika suhu kerja protease
diturunkan atau dinaikan.

Pada suhu 50 0 e protease kehilangan aktivitas sebesar

38,34% dan pada suhu 60 0 e kehilangan aktivitas sebesar

38,92%.

Protease

rekombinan memiliki rentang pH optimum antaI'a 6,8 san1pai 8,53 dengan aktivitas
tertinggi dicapai pada pH 7,35 sebesar 1,381 IU/m!.

PRODUKSI DAN KARAKTERISASI PROTEASE
Bacillus substiUs DB 104 REKOMBINAN IMOBIL

P ADA MEDIA LIMBAH CAIR TAHU

Oleh
KRISTIAN NUGROHO
F 31.1271

SKRIPSI
Sebagai salab satu syarat untuk memperoleh gelar
SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN
pada JURUSAN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

INSTITUT PERTANIAN BOGOR
FAKULTASTEKNOLOGIPERTANIAN

PRODUKSI DAN KARAKTERISASI PROTEASE
Bacillus substilis DB 104 REKOMBINAN IMOBIL
P ADA MEDIA LIMBAH CAIR TAHU

Oleh
KRISTIAN NUGROHO
F 31.1271

SKRIPSI
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN
pada JURUSAN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR

Dilahirkan pada tanggal15 Agustus 1976 di Pati
Tanggallulus 30 April 1999

Disetujui

i1

sen Pembimbing II

I,IDr.Ir. Khaswar Syamsu, MSc.
Dosen Pembimbing I