ISOLASI DAN KARAKTERISASI ENZIM AMILASE DARI ACTINOMYCETES ISOLAT LUMPUR HUTAN BAKAU
ABSTRAK
ISOLASI DAN KARAKTERISASI ENZIM AMILASE DARI ACTINOMYCETES
ISOLAT LUMPUR HUTAN BAKAU
Oleh
Fera Yuliyantina
Pada penelitian ini enzim amilase diisolasi dari isolat actinomycetes yang berasal dari
lumpur hutan bakau, Pantai Teluk Lampung. Isolat terpilih yang mempunyai aktivitas
amilolitik terbesar yaitu isolat ANLd-2b-3. Penelitan ini bertujuan untuk mengisolasi dan
mengkarakterisasi enzim amilase yang ditumbuhkan pada mineral salt medium. Enzim
amilase yang dikeluarkan oleh actinomycetes diisolasi dengan sentrifugasi, kemudian
ekstrak kasar enzim tersebut dimurnikan dengan pengendapan terfraksi menggunakan
amonium sulfat dan dilanjutkan dengan dialisis. Aktivitas enzim amilase ditentukan dengan
Metode Mendels dan kadar protein ditentukan dengan Metode Lowry. Hasil penelitian
menunjukkan bahwa pertumbuhan actinomycetes menghasilkan enzim amilase dengan
aktivitas tertinggi pada waktu 120 jam dan pada pH 7. Isolasi enzim amilase dari isolat
actinomycetes meningkatkan aktivitas enzim, berturut-turut dari aktivitas unit sebesar 1,4
U/mL, dengan aktivitas spesifik 5,4 U/mg pada ekstrak kasar enzim menjadi aktivitas unit
sebesar 2,6 U/mL, dan aktivitas spesifik 7,4 U/mg pada fraksi amonium sulfat, dengan
tingkat kemurnian yang lebih tinggi yaitu 1,37 kali lebih murni dibandingkan ekstrak kasar
enzim. Hasil karakterisasi terhadap enzim amilase hasil pemurnian memberikan nilai
optimum pada suhu 50 oC, pH 7 dan waktu inkubasi 30 menit. Perhitungan kinetika reaksi
enzim amilase menunjukkan harga KM sebesar 3,15 mg mL-1 dan Vmaks sebesar 30,6 μmol
mL-1 menit-1.
I. PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Indonesia merupakan negara kepulauan yang sebagian besar terdiri dari lautan. Banyak
keanekaragaman mikroorganisme yang terkandung didalamnya, salah satu yang dimiliki
adalah ekosistem hutan bakau.
Menurut Das et al., (2006) hutan bakau merupakan
ekosistem yang memiliki situasi ideal pada interfase antara daratan dengan lingkungan laut
dan kaya akan mikroorganisme yang beragam seperti bakteri, jamur, dan actinomycetes.
Hutan bakau merupakan salah satu daerah yang termasuk ke dalam lingkungan laut yang
didominasi oleh beberapa jenis pohon bakau yang mampu tumbuh berkembang pada
daerah pasang surut pantai berlumpur serta bertoleransi terhadap kadar garam.
Bakau dapat tumbuh dengan baik pada habitat atau kondisi lingkungan yang relatif sulit,
yaitu lingkungan yang memiliki abrasi air laut tinggi, kadar air yang berubah-ubah pada
saat pasang dan surut, dan lingkungan yang rawan pencemaran, dimana tanaman lain tidak
dapat tumbuh dengan baik. Oleh karena itu hutan bakau merupakan ekosistem dengan
karakteristik
unik,
yang
memiliki
keanekaragaman
organisme
akuatik
dan
mikroorganisme-mikroorganisme. Salah satu mikrorganisme tersebut adalah actinomycetes
(Tomlinson, 1999).
2
Actinomycetes adalah suatu kelompok mikroorganisme yang morfologinya merupakan
bentuk peralihan antara bakteri dan fungi (Alexander, 1977). actinomycetes merupakan
mikroorganisme yang paling efisien dalam menggunakan substrat.
Atas dasar
kemampuannya yang jarang dijumpai pada mikroorganisme lain itulah, maka dipilih
actinomycetes pada penelitian kali ini dan karena itu pula para ahli telah mengembangkan
media isolasi yang hanya menguntungkan bagi pertumbuhan actinomycetes dibandingkan
mikroorganisme yang lain (Suwandi, 1993). Isolasi mikroorganisme dari lumpur laut telah
menghasilkan mikroorganisme yang tidak ditemukan pada lingkungan terestrial (Magarvey
et al., 2004).
Suhartono (1989) mengatakan bahwa enzim ekstraseluler yang diperoleh dari
mikroorganisme lebih menguntungkan karena mikoorganisme dapat berkembang biak
dengan cepat, tidak memerlukan lahan yang luas, biaya produksi relatif murah dan mudah
dikontrol. Salah satu cara untuk memproduksi enzim yang sering dilakukan pada saat ini
adalah dengan cara membiakkan mikroba penghasil enzim yang dikehendaki pada media
tertentu. Enzim yang dihasilkan actinomycetes dipengaruhi jenis senyawa organik yang
diuraikan sebagai sumber karbon maupun energi (Alexander, 1977).
Sebagian besar actinomycetes menghasilkan berbagai macam enzim berupa enzim
ekstraseluler, salah satunya adalah enzim amilase. Amilase merupakan enzim yang paling
penting dan keberadaannya paling besar, pada bidang bioteknologi, enzim ini
diperjualbelikan sebanyak 25% dari total enzim yang lainya. Amilase didapatkan dari
berbagai macam sumber, seperti tanaman, hewan dan mikroorganisme.
3
Amilase yang berasal dari mikroorganisme banyak digunakan dalam industri, hal ini
dikarenakan mikroorganisme periode pertumbuhanya pendek (Oliveira, 2008).
Menurut McTigue, et al. (1995), isolasi mikroorganisme penghasil enzim amilase makin
banyak dilakukan karena peranan enzim amilase dalam dunia industri sangat penting.
Untuk memproduksi enzim dalam jumlah yang banyak dan memiliki aktivitas yang tinggi,
maka perlu diperhatikan faktor-faktor yang penting seperti kondisi pertumbuhan
mikroorganisme, cara isolasi serta jenis substrat yang digunakan.
Pada penelitian ini dilakukan isolasi dan karakterisasi enzim amilase dari actinomycetes
isolat yang berasal dari endapan lumpur hutan bakau. Enzim amilase ekstraseluler dari
actinomycetes diisolasi dengan sentrifugasi, kemudian ekstrak kasar enzim tersebut
dimurnikan dengan metode fraksinasi menggunakan ammonium sulfat dan dilanjutkan
dengan dialisis. Selanjutnya enzim yang dihasilkan dilakukan karakterisasi meliputi
penentuan: pH optimum, suhu optimum, waktu inkubasi optimum, penentuan nilai Km dan
Vm. Aktivitas enzim ditentukan dengan metode Mendels dan kadar protein ditentukan
dengan metode Lowry.
B. Tujuan Penelitian
4
Tujuan Penelitian ini adalah :
1. Mempelajari pH, temperatur, dan waktu inkubasi optimum kondisi pertumbuhan
actinomycetes untuk memproduksi enzim amilase.
2. Mengisolasi dan memurnikan enzim amilase dari isolat actinomycetes yang berasal dari
endapan lumpur hutan bakau.
3. Menentukan karakteristik enzim amilase hasil isolasi dan pemurnian.
C. Manfaat Penelitian
Manfaat penelitian ini diharapkan agar dapat memanfaatkan potensi lumpur hutan bakau
sebagai sumber mikroorganisme potensial penghasil enzim amilase yang belum digali
secara keseluruhan serta menambah informasi mengenai actinomycetes lumpur hutan
bakau.
V. SIMPULAN DAN SARAN
5.1 Simpulan
Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan, dapat disimpulkan bahwa :
1. Isolat ANLd-2b-3 mempunyai kemampuan menghidrolisis amilase yang lebih besar
dibandingkan isolat ANL-14 dan ANL-12. Kondisi optimum pertumbuhan isolat
ANLd-2b-3 dalam memproduksi enzim amilase optimum pada pH 7 dan waktu 120
jam.
2. Pada ekstrak kasar enzim amilase didapatkan aktivitas unit sebesar 1,4 U/mL, kadar
protein 0,26 mg/mL, dengan aktivitas spesifik 5,4 U/mg dan pada fraksinasi dengan
amonium sulfat fraksi (40-60)% jenuh setelah didialisis didapatkan aktivitas unit
sebesar 2,6 U/mL, kadar protein 0,35 mg/mL, dan aktivitas spesifik 7,4 U/mg dengan
tingkat kemurnian 1,37 kali.
3. Kondisi optimum kerja enzim amilase dari actinomycetes isolat ANLd-2b-3 pada suhu
500C, pH 7 dan waktu inukubasi optimum 30 menit. Nilai Vmaks sebesar 30,6 μmol mL-1
menit-1 , sedangkan nilai KM sebesar 3,15 mg mL-1.
50
5.2 Saran
Dari hasil penelitian yang telah dilakukan dapat disarankan adanya penentuan kondisi suhu
optimum pertumbuhan actinomycetes dan diharapkan adanya penelitian lanjutan mengenai
pemurnian enzim amilase dengan menggunakan kromatografi kolom.
ISOLASI DAN KARAKTERISASI ENZIM AMILASE DARI ACTINOMYCETES
ISOLAT LUMPUR HUTAN BAKAU
Oleh
Fera Yuliyantina
Pada penelitian ini enzim amilase diisolasi dari isolat actinomycetes yang berasal dari
lumpur hutan bakau, Pantai Teluk Lampung. Isolat terpilih yang mempunyai aktivitas
amilolitik terbesar yaitu isolat ANLd-2b-3. Penelitan ini bertujuan untuk mengisolasi dan
mengkarakterisasi enzim amilase yang ditumbuhkan pada mineral salt medium. Enzim
amilase yang dikeluarkan oleh actinomycetes diisolasi dengan sentrifugasi, kemudian
ekstrak kasar enzim tersebut dimurnikan dengan pengendapan terfraksi menggunakan
amonium sulfat dan dilanjutkan dengan dialisis. Aktivitas enzim amilase ditentukan dengan
Metode Mendels dan kadar protein ditentukan dengan Metode Lowry. Hasil penelitian
menunjukkan bahwa pertumbuhan actinomycetes menghasilkan enzim amilase dengan
aktivitas tertinggi pada waktu 120 jam dan pada pH 7. Isolasi enzim amilase dari isolat
actinomycetes meningkatkan aktivitas enzim, berturut-turut dari aktivitas unit sebesar 1,4
U/mL, dengan aktivitas spesifik 5,4 U/mg pada ekstrak kasar enzim menjadi aktivitas unit
sebesar 2,6 U/mL, dan aktivitas spesifik 7,4 U/mg pada fraksi amonium sulfat, dengan
tingkat kemurnian yang lebih tinggi yaitu 1,37 kali lebih murni dibandingkan ekstrak kasar
enzim. Hasil karakterisasi terhadap enzim amilase hasil pemurnian memberikan nilai
optimum pada suhu 50 oC, pH 7 dan waktu inkubasi 30 menit. Perhitungan kinetika reaksi
enzim amilase menunjukkan harga KM sebesar 3,15 mg mL-1 dan Vmaks sebesar 30,6 μmol
mL-1 menit-1.
I. PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Indonesia merupakan negara kepulauan yang sebagian besar terdiri dari lautan. Banyak
keanekaragaman mikroorganisme yang terkandung didalamnya, salah satu yang dimiliki
adalah ekosistem hutan bakau.
Menurut Das et al., (2006) hutan bakau merupakan
ekosistem yang memiliki situasi ideal pada interfase antara daratan dengan lingkungan laut
dan kaya akan mikroorganisme yang beragam seperti bakteri, jamur, dan actinomycetes.
Hutan bakau merupakan salah satu daerah yang termasuk ke dalam lingkungan laut yang
didominasi oleh beberapa jenis pohon bakau yang mampu tumbuh berkembang pada
daerah pasang surut pantai berlumpur serta bertoleransi terhadap kadar garam.
Bakau dapat tumbuh dengan baik pada habitat atau kondisi lingkungan yang relatif sulit,
yaitu lingkungan yang memiliki abrasi air laut tinggi, kadar air yang berubah-ubah pada
saat pasang dan surut, dan lingkungan yang rawan pencemaran, dimana tanaman lain tidak
dapat tumbuh dengan baik. Oleh karena itu hutan bakau merupakan ekosistem dengan
karakteristik
unik,
yang
memiliki
keanekaragaman
organisme
akuatik
dan
mikroorganisme-mikroorganisme. Salah satu mikrorganisme tersebut adalah actinomycetes
(Tomlinson, 1999).
2
Actinomycetes adalah suatu kelompok mikroorganisme yang morfologinya merupakan
bentuk peralihan antara bakteri dan fungi (Alexander, 1977). actinomycetes merupakan
mikroorganisme yang paling efisien dalam menggunakan substrat.
Atas dasar
kemampuannya yang jarang dijumpai pada mikroorganisme lain itulah, maka dipilih
actinomycetes pada penelitian kali ini dan karena itu pula para ahli telah mengembangkan
media isolasi yang hanya menguntungkan bagi pertumbuhan actinomycetes dibandingkan
mikroorganisme yang lain (Suwandi, 1993). Isolasi mikroorganisme dari lumpur laut telah
menghasilkan mikroorganisme yang tidak ditemukan pada lingkungan terestrial (Magarvey
et al., 2004).
Suhartono (1989) mengatakan bahwa enzim ekstraseluler yang diperoleh dari
mikroorganisme lebih menguntungkan karena mikoorganisme dapat berkembang biak
dengan cepat, tidak memerlukan lahan yang luas, biaya produksi relatif murah dan mudah
dikontrol. Salah satu cara untuk memproduksi enzim yang sering dilakukan pada saat ini
adalah dengan cara membiakkan mikroba penghasil enzim yang dikehendaki pada media
tertentu. Enzim yang dihasilkan actinomycetes dipengaruhi jenis senyawa organik yang
diuraikan sebagai sumber karbon maupun energi (Alexander, 1977).
Sebagian besar actinomycetes menghasilkan berbagai macam enzim berupa enzim
ekstraseluler, salah satunya adalah enzim amilase. Amilase merupakan enzim yang paling
penting dan keberadaannya paling besar, pada bidang bioteknologi, enzim ini
diperjualbelikan sebanyak 25% dari total enzim yang lainya. Amilase didapatkan dari
berbagai macam sumber, seperti tanaman, hewan dan mikroorganisme.
3
Amilase yang berasal dari mikroorganisme banyak digunakan dalam industri, hal ini
dikarenakan mikroorganisme periode pertumbuhanya pendek (Oliveira, 2008).
Menurut McTigue, et al. (1995), isolasi mikroorganisme penghasil enzim amilase makin
banyak dilakukan karena peranan enzim amilase dalam dunia industri sangat penting.
Untuk memproduksi enzim dalam jumlah yang banyak dan memiliki aktivitas yang tinggi,
maka perlu diperhatikan faktor-faktor yang penting seperti kondisi pertumbuhan
mikroorganisme, cara isolasi serta jenis substrat yang digunakan.
Pada penelitian ini dilakukan isolasi dan karakterisasi enzim amilase dari actinomycetes
isolat yang berasal dari endapan lumpur hutan bakau. Enzim amilase ekstraseluler dari
actinomycetes diisolasi dengan sentrifugasi, kemudian ekstrak kasar enzim tersebut
dimurnikan dengan metode fraksinasi menggunakan ammonium sulfat dan dilanjutkan
dengan dialisis. Selanjutnya enzim yang dihasilkan dilakukan karakterisasi meliputi
penentuan: pH optimum, suhu optimum, waktu inkubasi optimum, penentuan nilai Km dan
Vm. Aktivitas enzim ditentukan dengan metode Mendels dan kadar protein ditentukan
dengan metode Lowry.
B. Tujuan Penelitian
4
Tujuan Penelitian ini adalah :
1. Mempelajari pH, temperatur, dan waktu inkubasi optimum kondisi pertumbuhan
actinomycetes untuk memproduksi enzim amilase.
2. Mengisolasi dan memurnikan enzim amilase dari isolat actinomycetes yang berasal dari
endapan lumpur hutan bakau.
3. Menentukan karakteristik enzim amilase hasil isolasi dan pemurnian.
C. Manfaat Penelitian
Manfaat penelitian ini diharapkan agar dapat memanfaatkan potensi lumpur hutan bakau
sebagai sumber mikroorganisme potensial penghasil enzim amilase yang belum digali
secara keseluruhan serta menambah informasi mengenai actinomycetes lumpur hutan
bakau.
V. SIMPULAN DAN SARAN
5.1 Simpulan
Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan, dapat disimpulkan bahwa :
1. Isolat ANLd-2b-3 mempunyai kemampuan menghidrolisis amilase yang lebih besar
dibandingkan isolat ANL-14 dan ANL-12. Kondisi optimum pertumbuhan isolat
ANLd-2b-3 dalam memproduksi enzim amilase optimum pada pH 7 dan waktu 120
jam.
2. Pada ekstrak kasar enzim amilase didapatkan aktivitas unit sebesar 1,4 U/mL, kadar
protein 0,26 mg/mL, dengan aktivitas spesifik 5,4 U/mg dan pada fraksinasi dengan
amonium sulfat fraksi (40-60)% jenuh setelah didialisis didapatkan aktivitas unit
sebesar 2,6 U/mL, kadar protein 0,35 mg/mL, dan aktivitas spesifik 7,4 U/mg dengan
tingkat kemurnian 1,37 kali.
3. Kondisi optimum kerja enzim amilase dari actinomycetes isolat ANLd-2b-3 pada suhu
500C, pH 7 dan waktu inukubasi optimum 30 menit. Nilai Vmaks sebesar 30,6 μmol mL-1
menit-1 , sedangkan nilai KM sebesar 3,15 mg mL-1.
50
5.2 Saran
Dari hasil penelitian yang telah dilakukan dapat disarankan adanya penentuan kondisi suhu
optimum pertumbuhan actinomycetes dan diharapkan adanya penelitian lanjutan mengenai
pemurnian enzim amilase dengan menggunakan kromatografi kolom.