OPTIMASI MEDIUM PRODUKSI ENZIM SELULASE DARI BAKTERI. PROBIOTIK LOKAL Bacillus sp

MEDIUM OPTIMATION FOR PRODUCING CELLULASE ENZYME FROM LOCAL PROBIOTIC BACTERIA Bacillus _sp.

ABSTRACT By Salman Farisi

Solid agricultural wastes such as rice husks, corncob, sugarcane baggase contain high cellulose. The high cellulose content of these wastes have potent to be used as a substrate for cellulolytic bacteria. Through hydrolysis, the cellulose will be degraded into reduced sugar monomer or glucose. The study have been carried out in Microbiology Laboratory, Faculty of Math and Natural Science, Lampung University from December 2014 to April 2015. The purpose of the study was to find optimum condition of the medium used for producing cellulase enzyme by the tested bacteria (Bacillus sp.). Delignification processes are employed for degrading lignocellulose into lignin and cellulose with immersion of the solid waste in solution of NaOH 12%. Each flour of solid waste (rice husks, corncob and sugarcane bagasse) was used in the study, substitution material (CMC) in Mendels media. Among the tree agricultural solid waste used in the study, substitution CMC with corncob flour 0,25% resulted in the best of cellullase enzyme relative activity of 78% compared to rice husks (65%). and sugarcane baggase (33%). Result of Congo red test showed that isolate B1 (Bacillus sp.) has cellulolitic capability. Characterization test showed that cellulase enzyme of Isolate B1 work optimally at pH 6, temperature of 40°C with the incubation time for 30 minutes. In addition, the optimizion test for producing cellulase of isolate B1 showed that combination of 0,25% of corn cob flour, 0,175 % amonium sulphate ((NH4)2SO4) with xylane reducted sugar of 0,0625 % was the best combination medium for producing cellulose enzyme. The addition of glucose as reducing sugar provide feedback inhibition for cellulase enzyme activity of the bacteria Bacillus sp. The cellulase activity resulted in the study was 0,03 U/ml.

OPTIMASI MEDIUM PRODUKSI ENZIM SELULASE DARI BAKTERI. PROBIOTIK LOKAL Bacillus _sp

ABSTRAK Oleh Salman Farisi

Limbah pertanian seperti sekam padi, jerami padi, tongkol jagung, maupun bagas tebu, memiliki kandungan selulosa sangat tinggi (28-59%). Kadar selulosa ini berpotensi sebagai substrat bagi bakteri selulolitik untuk dihidrolisis menjadi monomer-monomer gula pereduksi atau glukosa. Tujuan penelitian ini untuk mendapatkan kondisi optimum medium produksi enzim selulase Bacillus sp. NaOH 12% digunakan untuk proses delignifikasi dengan memecah lignoselulosa menjadi lignin dan selulosa. Dalam penelitian ini, tepung limbah (sekam padi, tongkol jagung, dan bagas tebu) digunakan sebagai bahan substitusi CMC pada media Mendels. Diantara ketiga tepung limbah pertanian yang diujikan, substitusi CMC dengan tepung tongkol jagung menghasilkan aktivitas relatif enzim selulase terbaik sebesar 78%. Screening isolat Bacillus sp pada media yang mengandung CMC dengan pewarna Congo red menunjukkan kemampuan selulolitik. Uji karakterisasi menunjukkan bahwa enzim selulase isolat B1 bekerja optimum pada pH 6, suhu 40oC, dan waktu inkubasi 30 menit. Uji optimasi medium produksi selulase isolat ini menunjukkan bahwa tepung tongkol jagung 0,25%, amonium sulfat ((NH4)2SO4) 0,175%, dan penambahan gula pereduksi xilan 0,0625% merupakan kombinasi terbaik medium produksi enzim selulosa bagi isolat B1. Penambahan glukosa sebagai gula pereduksi memberikan efek hambatan umpan balik bagi aktivitas enzim selulase bakteri Bacillus sp. Aktivitas selulase yang dihasilkan sebesar 0,03 U/ml.

OPTIMASI MEDIUM PRODUKSI ENZIM SELULASE DARI BAKTERI PROBIOTIK LOKAL Bacillus _sp.

Oleh: SALMAN FARISI

Tesis

Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar MAGISTER SAINS

Pada

Program Studi Magister Biologi

Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Lampung

PROGRAM PASCASARJANA MAGISTER BIOLOGI

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS LAMPUNG

BANDAR LAMPUNG 2015

OPTIMASI MEDIUM PRODUKSI ENZIM SELULASE DARI BAKTERI PROBIOTIK LOKAL Bacillus _sp.

TESIS

Oleh Salman Farisi

PROGRAM PASCASARJANA MAGISTER BIOLOGI

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS LAMPUNG

BANDAR LAMPUNG 2015

DAFTAR GAMBAR

Gambar Halaman

1. Tahapan Hidrolisis Selulosa Secara Enzimatis...11

2. Diagram Alir Tahapan Penelitian...24

3. Zona Jernih Isolat B1 pada Media Mendels...26

4. Pengaruh Waktu Inkubasi Terhadap Aktivitas Enzim Selulase...29

5. Pengaruh Berbagai Sumber C Terhadap Aktivitas Relatif Enzim...31

6. Pengaruh Konsentrasi Jagung Terhadap Aktivitas Relatif Enzim...32

7. Pengaruh Berbagai Sumber N Terhadap Aktivitas Relatif Enzim...34

8. Pengaruh Konsentrasi (NH4)2SO4 Terhadap Aktivitas Relatif Enzim...35

9. Pengaruh Gula Pereduksi Terhadap Aktivitas Relatif Enzim...36

DAFTAR ISI

Halaman

HALAMAN PERSETUJUAN ... i

ABSTRAK ... ii

DAFTAR ISI ... iii

DAFTAR TABEL ... iv

DAFTAR GAMBAR ... v

I. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang dan Masalah ... 1

1.2 Tujuan Penelitian... 2

1.3 Manfaat Penelitian... 2

1.4 Kerangka Pikir... 3

1.5 Hipotesis ... 4

II. TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Limbah Pertanian Sebagai Sumber Karbon (C) ... 5

2.2 Enzim ... 8

2.3 Enzim Selulase ... 8

2.4 Bakteri Selulolitik ... 12

III. METODE PENELITIAN 3.1 Waktu dan Tempat Penelitian ... 16

3.2 Alat dan Bahan ... 16

3.3 Pelaksanaan Penelitian ... 17

3.3.1 Peremajaan Isolat ... 17

3.3.2 Uji Pendahuluan ... 17

3.3.3 Pembuatan Tepung Selulosa dari Limbah Pertanian ... 18

3.3.4 Penentuan Waktu Produksi Enzim Selulase ... 19

3.3.5 Uji Optimasi Medium ... 19

3.3.6 Uji Aktifitas Enzim Selulase ... 21

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Uji Aktivitas Selulase Bakteri Bacillus sp ... 25

4.2 Pembuatan Tepung Selulosa Alami ... 26

4.3 Penentuan Waktu Produksi Enzim ... 27

4.4 Uji Berbagai Sumber Karbon Terhadap Produksi Selulase. ... 29

4.5 Uji Konsentrasi Sumber Karbon Terhadap Produksi Selulase... 31

4.6 Uji Berbagai Sumber N Terhadap Produksi Selulase ... 32

4.7 Uji Konsentrasi Sumber N Terhadap Produksi Selulase ... 34

4.8 Uji Berbagai Gula Pereduksi Terhadap Produksi Selulase ... 34

V.KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan... 38

5.2 Saran ... 38

DAFTAR PUSTAKA...39

DAFTAR TABEL

Tabel Halaman

1. Kadar Lignoselulosa pada Berbagai Limbah………..6

2. Komponen Enzim di Dalam Kompleks Enzim Selulase...11

3. Kompilasi Berbagai Penelitian Tentang Produksi Enzim selulase...14

4. Pengukuran Aktivitas Enzim...22

5. Rendemen Tepung Selulosa...26

6. Pengaruh Waktu Inkubasi Terhadap Aktivitas Enzim Selulase ...43

7. Pengaruh Sumber C Terhadap Aktivitas Enzim Selulase...43

8. Pengaruh Sumber C Terhadap Aktivitas Relatif Enzim Selulase...43

9. Pengaruh Konsentrasi C Terhadap Aktivitas Enzim Selulase...43

10.Pengaruh Konsentrasi C Terhadap Aktivitas Relatif Enzim Selulase...44

11.Pengaruh Sumber N Terhadap Aktivitas Enzim Selulase...44

12.Pengaruh Sumber N Terhadap Aktivitas Relatif Enzim Selulase...44

13.Pengaruh Konsentrasi N Terhadap Aktivitas Enzim Selulase...44

14.Pengaruh Konsentrasi N Terhadap Aktivitas Relatif Enzim Selulase...44

15.Pengaruh Gula Pereduksi Terhadap Aktivitas Enzim Selulase...45

16.Pengaruh Gula Pereduksi Terhadap Aktivitas Relatif Enzim Selulase....45

17.Nilai Absorbansi Larutan Glukosa pada Berbagai Konsentrasi...45

18.Nilai Absorbansi Larutan Standar Glukosa...45

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Sampang pada tanggal 18 April 1961, anak delapan dari sembilan bersaudara, dari pasangan bahagia Bapak H. Hasan Amin dan Ibu Hj. Nafisah.

Penulis mengawali pendidikan di SDN Sidotopo Wetan I Surabaya Jawa Timur yang diselesaikan pada tahun 1973. Tahun 1974 diterima di SMP Negeri 11 Surabaya Jawa Timur yang diselesaikan pada tahun 1977. Tahun yang sama diterima di SMA Negeri 1 Sampang Madura Jawa Timur yang diselesaikan tahun 1980 dan pada tahun yang sama penulis diterima di Institut Pertanian Bogor (IPB) Fakultas MIPA, Jurusan Biologi yang diselesaikan tahun 1985.

Pada tahun 1987 penulis diterima bekerja sebagai staf pengajar pada jurusan Biologi FMIPA Unila hingga sekarang. Tahun 2013 penulis melanjutkan pendidikan sebagai mahasiswa Magister Biologi Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Lampung, Bandar Lampung.

SANWACANA

Alhamdulillah puji syukur ke hadirat Allah SWT, dengan ridho-Nya penulis dapat menyelesaikan tesis yang berjudul “Optimasi Medium Produksi Enzim

Selulase Dari Bakteri Probiotik Lokal Bacillus _sp.”.

Dalam kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada:

1. Bapak Dr. Sumardi, M.Si., selaku pembimbing utama yang telah banyak meluangkan waktu untuk memberikan bimbingan, nasehat, ide, saran, dan kritik dengan penuh kesabaran selama penulisan tesis ini.

2. Ibu Rochmah Agustrina, Ph.D., selaku pembimbing pembantu dan Pembimbing Akademik yang telah banyak meluangkan waktu untuk memberikan bimbingan, nasehat, ide, saran, dan kritik dengan penuh kesabaran selama penulisan tesis ini.

3. Bapak Mulyono, Ph.D., selaku dosen penguji atas kritik dan saran yang diberikan hingga terselesainya tesis ini.

4. Ibu Dra. Nuning Nurcahyani, M.Sc., selaku Ketua Jurusan Biologi FMIPA Unila, atas dukungan, saran, kritik serta masukan yang telah diberikan sehingga saya dapat menyelesaikan pendidikan di Jurusan Biologi FMIPA Unila.

5. Bapak Prof. Suharso, Ph.D., selaku Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Lampung.

6. Bapak dan Ibu dosen, staf beserta laboran Jurusan Biologi FMIPA Unila atas ilmu dan pengalaman yang telah banyak diberikan kepada penulis.

7. Teristimewa untuk istriku tercinta Lydia Nasution atas kasih sayang,

penulis; anak-anakku Nadya Fadhilla, Allya Roosallyn, dan Faishal Maramin, kalian semua pemberi semangat serta penguat selesainya karya tulis ini. 8. Teman-teman seperjuangan Magister Biologi 2013 angkatan pertama, Erika,

Rr. Etty P.W, Henny Marlinda, Alia Larasati D, Elfa Verda P, Annisa Agata dan Arini Pradita Roselyn, terimakasih atas kebersamaan, persaudaraan, dan semangat yang kalian ciptakan di antara kita.

9. Mahasiswaku di Laboratorium Mikrobiologi, khususnya Cendana, Wayan dan Widamay F, terimakasih atas segala bantuannya.

10. Semua pihak yang banyak membantu dalam proses perkuliahan dan

penelitian hingga akhir, yang tidak dapat dituliskan satu persatu dalam tesis ini.

Penulis berharap semoga Allah SWT membalas kebaikan yang telah mereka berikan, dan semoga tesis ini bermanfaat bagi kita semua. Amin.

Bandar Lampung, September 2015 Penulis

1

I. PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang dan Masalah

Besarnya areal lahan pertanian pada akhirnya menyebabkan makin meningkatkan timbunan limbah pertanian setelah panen. Pada areal penanaman padi, jerami padi sering ditinggalkan begitu saja. Selanjutnya setelah proses penggilingan padi menyisakan tumpukan sekam yang selama ini hanya digiling untuk campuran pakan ternak.

Hal yang sama juga terjadi pada lahan tanaman jagung dan tebu. Sisa-sisa tanaman yang berupa bagas tebu dan tongkol jagung belum dimanfaatkan secara maksimal. Padahal sisa-sisa tanaman di atas, baik jerami padi, sekam, bagas tebu, maupun tongkol jagung memiliki kandungan selulosa yang sangat tinggi yaitu sekitar 28-59% (Jalaluddin dan Rizal, 2005; Fitriani dkk., 2013). Enzim pengurai selulosa dapat dimanfaatkan untuk merombak selulosa di dalam sisa tanaman tersebut menjadi gula sederhana, glukosa, yang selanjutnya dapat digunakan untuk berbagai hal, diantaranya untuk produksi bioetanol (Handoko dkk., 2012).

Banyak enzim yang digunakan dalam dunia industri diproduksi melalui kultur bakteri (Yu dkk., 2013). Enzim seperti amilase, carboxy methyl cellulase dan protease banyak digunakan dalam industri pembuatan obat-obatan, makanan, minuman, pakaian, tekstil, pemrosesan kulit dan

2

pengolahan air limbah. Mayoritas enzim yang digunakan dalam industri berasal dari mikroba karena enzim dari mikroba lebih stabil dibandingkan enzim yang berasal dari tumbuhan dan hewan (Mohapatra dkk., 2003). Kemampuan mikroorganisme mengurai senyawa tertentu dan mensintesis senyawa baru merupakan sifat khas mikroorganisme. Semua aktifitas metabolisme tersebut berlangsung dengan bantuan enzim.

Dalam bidang peternakan, penggunaan serat dalam pakan ternak

mengandung selulosa sebesar 59 %. Kandungan selulosa tersebut sangat potensial untuk digunakan sebagai sumber karbon bagi bakteri probiotik. Salah satunya adalah Bacillus sp. Oleh karena itu perlu dikaji kemampuan Bacillus sp. dalam memproduksi enzim selulase.

1.2. Tujuan Penelitian

Penelitian ini bertujuan untuk memperoleh komposisi media optimum bagi pertumbuhan Bacillus sp. dalam memproduksi enzim selulase.

1.3. Manfaat Penelitian

Hasil penelitian ini memberikan informasi tentang pemanfaatan limbah sebagai bagian bahan medium yang optimum serta kondisi medium terbaik bagi pertumbuhan bakteri selulolitik dalam memproduksi enzim selulase

3

1.4. Kerangka Pikir

Kegiatan panen hasil pertanian masih menyisakan banyak sisa bagian tanaman sebagai limbah yang menumpuk dan terlantar, kalaupun sudah ada yang dimanfaatkan, pemanfaatannya masih belum maksimal. Banyak diantara limbah pertanian yang memiliki kandungan selulosa tinggi, yaitu sekitar 28-59% dari total biomasnya, tergantung pada jenis tanaman seperti: tongkol jagung, jerami padi, sekam padi, serta bagas tebu. Penguraian selulosa oleh enzim selulase menghasilkan karbohidrat sederhana, yang dapat dimanfaatkan untuk banyak hal, diantaranya untuk produksi bioetanol..

Selulase adalah salah satu enzim ekstraseluler yang diproduksi Bacillus sp. Dari penelitian terdahulu telah diperoleh isolat Bacillus sp. dari usus ayam yang memiliki daya selulolitik. Penelitian lebih lanjut pada isolat tersebut perlu dilakukan untuk menggali potensinya. Oleh karena itu dalam

penelitian ini dilakukan uji optimasi media produksi enzim selulase Bacillus sp. untuk meningkatkan performa selulolitiknya. Dalam penelitian ini diujicobakan limbah pertanian sekam padi, tongkol jagung, dan bagas tebu sebagai alternatif substrat dalam medium optimasi isolat Bacillus sp. untuk memproduksi enzim selulase.

Limbah pertanian di atas dijadikan tepung untuk mengganti kandungan Carboxymethyl Cellulose (CMC) pada media Mendels. Semua tepung limbah diberi perlakuan pretreatment. Pretreatment yang dimaksud adalah penghilangan kandungan lignin (delignifikasi) dari tepung limbah. Hasil

4

inkubasi biakan Bacillus sp. yang diinokulasikan pada berbagai medium alternatif tersebut diuji daya selulolitiknya dengan mengukur gula pereduksi yang terbentuk. Selain menguji pemanfaatan limbah pertanian sebagai alternatif sumber karbon, dalam penelitian ini juga diuji pemakaian (NH4)2SO4, NH4Cl, dan NaNO3 sebagai alternatif sumber nitrogen, serta menguji penambahan xilosa, glukosa, sukrosa, dan laktosa sebagai induser alternatif pada medium untuk mengingkatkan daya selulolitik Bacillus sp. Dari hasil penelitian ini diperoleh satu medium yang menghasilkan performa terbaik bagi isolat uji Bacillus sp. dalam memproduksi enzim selulase.

1.5. Hipotesis

Diperoleh komposisi media optimum bagi pertumbuhan Bacillus sp. dalam memproduksi enzim selulase

5

II. TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Limbah Pertanian Sebagai Sumber Karbon (C)

Peningkatan produk pertanian diikuti oleh meningkatnya limbah hasil pertanian seperti jerami padi, tongkol jagung, batang kedelai, kulit pisang, kulit kacang dan lain-lain yang belum dimanfaatkan secara optimal. Pada umumnya limbah-pertanian tersebut masih mengandung sumber energi dan nutrisi, sehingga dapat dikonversi menjadi produk yang memiliki nilai ekonomi seperti kompos, pakan ternak atau digunakan sebagai medium pertumbuhan mikroba. Pemanfaatan limbah hasil pertanian ini selain dapat menambah nilai ekonomi juga akan menanggulangi masalah pencemaran.

Selulosa merupakan biomolekul yang paling banyak ditemukan di alam dan merupakan unsur utama penyusun kerangka tumbuhan (Masfufatun, 2010) . Di dalam limbah, senyawa selulosa masih terikat kuat dengan lignin dan senyawa karbohidrat lainnya sehingga lebih dikenal dengan lignoselulosa. Lignoselulosa terdiri atas tiga polimer yaitu selulosa, hemiselulosa, dan lignin.

6

Tabel 1. Kadar Lignoselulosa pada Berbagai Limbah.

JenisLimbah Selulosa (%) Hemiselulosa/Xilan (%)

Sekam Padi 58,85 18,03

Tongkol jagung 50 25

Bagas tebu 45 35

(Sumber: Fitriani dkk., 2001; Jalaludin dan Samsul, 2005) Serat selulosa merupakan polimer glukosa yang memiliki ikatan β-1,4 glikosida yang terhubung secara bersama melalui ikatan hidrogen.

Konfigurasi β inilah yang membuat selulosa bersifat keras, sukar larut dalam air, dan tidak manis. Ikatan β-1,4 glikosida pada serat selulosa dapat dipecah menjadi monomer glukosa dengan cara hidrolisis enzimatik. Keteraturan struktur tersebut menimbulkan terbentuknya ikatan hidrogen secara intra dan inter molekuler dalam molekul seluosa (Kim dkk., 2010).

Selulosa secara alami diikat oleh hemiselulosa dan dilindungi oleh lignin. Adanya ikatan alkil dan ikatan eter senyawa pengikat lignin ini menyebabkan bahan-bahan lignoselulosa sulit dihidrolisa (Iranmahboob dkk., 2002; Sun dkk., 2002). Lignin merupakan senyawa kompleks yang tersusun dari unit fenil propana yang terikat di dalam struktur tiga dimensi dan merupakan material yang paling kuat di dalam biomassa. Lignin mengandung karbon yang relatif tinggi sehingga resisten terhadap degradasi. Oleh karena itu, lignin harus dipecah agar hemiselulosa dan selulosa dapat dihidrolisis. Proses pretreatment (delignifikasi) perlu dilakukan untuk mengkondisikan bahan-bahan lignoselulosa baik dari segi struktur maupun ukurannya. Rusaknya struktur kristal selulosa akan mempermudah terurainya selulosa menjadi

7

glukosa. Berbagai macam metode fisik dan kimia-fisik telah banyak

digunakan dalam proses delignifikasi terhadap bahan baku lignoselulosa (Fan dkk., 1982).

Proses delignifikasi memecah lapisan pelindung lignin dan memperbesar luas permukaan kontak antara substrat dengan enzim selulase pada tahap

hidrolisis. Hal tersebut membuat enzim selulase lebih efektif mengkonversi selulosa menjadi glukosa. Hidrolisis yang digunakan adalah hidrolisis enzim karena memiliki kemampuan untuk memproduksi glukosa dengan kadar tinggi (75-95%) dan tidak berlangsung pada temperatur tinggi (Sun dkk., 2002; Taherzadeh dkk., 2008).

Hidrolisis selulosa secara enzimatik dapat dideteksi dengan beberapa cara, salah satunya dengan melihat aktivitas CMCase. Carboxymethyl Cellulose (CMC) adalah senyawa karbohidrat turunan selulosa, kopolimer dua unit β-D glukosa dan β-D-glukopiranosa 2-O-(karboksilmetil)-garam monosodium yang terikat melalui ikatan β-1,4-glikosidik. CMC memiliki kelarutan lebih tinggi daripada selulosa, sehingga mudah dihidrolisis. Hidrolisis CMC menjadi gula-gula sederhana dapat dilakukan dengan menggunakan katalis asam, enzim maupun mikroba selulolitik. Beberapa penelitian terdahulu melaporkan bahwa proses hidrolisis secara enzimatis lebih menguntungkan dari pada menggunakan asam. Hidrolisis secara enzimatis selain tidak menimbulkan masalah korosi dan berlangsung pada kondisi mild (pH 4,8 dan suhu 50 0C) juga ternyata memberikan hasil yang lebih tinggi. (Masfufatun, 2010).

8

2.2 Enzim

Enzim adalah protein yang berfungsi sebagai biokatalisator dalam reaksi kimia. Fungsi katalis enzim sangat spesifik, yaitu hanya mengkatalis satu macam reaksi kimia saja. Beberapa enzim mengkatalis suatu kelompok reaksi yang berhubungan dekat. Kekhususan sifat katalitik enzim merupakan fungsi dari struktur 3 dimensi molekul enzim. Dalam suatu reaksi, enzim akan bergabung dengan reaktan atau substrat (S) membentuk suatu kompleks enzim-substrat. Setelah reaksi berlangsung akan dihasilkan produk (P) sementara enzim (E) kembali ke bentuk semula.

E + S ES E + P

Molekul enzim umumnya lebih besar dari substrat, dan kombinasi enzim-substrat dihubungkan dengan ikatan lemah, seperti ikatan hidrogen, gaya van der Waals dan interaksi hidrofobik. Kemampuan katalisis enzim sangat tinggi. Enzim mampu meningkatkan laju reaksi kimia dari 108sampai 1020 kali secara spontan. Enzim mengkatalis reaksi dengan mengikat substrat yang cocok pada sisi aktifnya (Madigan dan Martinko, 2006).

2.3 Enzim Selulase

Enzim bekerja secara spesifik sehingga enzim selulase yang digunakan untuk menghidrolisis selulosa pun bersifat spesifik (Saha, 2003). Enzim selulase merupakan enzim yang memegang peranan penting dalam proses

biokonversi limbah-limbah organik berselulosa menjadi glukosa. Selulase mengubah selulosa menjadi glukosa melalui tiga tahap. Pada tahap pertama enzim endoselulase memecah ikatan kristal selulosa yang semula berupa

9

ikatan silang menjadi ikatan selulosa rantai lurus. Pada tahap kedua, enzim eksoselulase memecah selulosa berantai lurus menjadi selobiose, yaitu senyawa yang terdiri dari dua molekul glukosa. Pada tahap terakhir, enzim selobiase mengubah selobiose menjadi molekul-molekul glukosa (Saha, 2003).

Selulase merupakan enzim ekstra seluler yang terdiri atas kompleks endo-β -1,4-glukonase (CMCase, Cxselulase endoselulase, atau carboxymetyl cellulase), kompleks ekso-β-1,4-glukonase (aviselase, selobiohidrolase, C1 selulase), danβ-1,4-glukosidase atau selobiase (Crueger and Crueger,1984).

Enzim selulase yang dikenal dengan nama sistematik β-1,4 glukan-4-glukano hidrolase adalah enzim yang dapat menghidrolisis selulosa dengan memutus ikatan glikosidik β-1,4 dalam selulosa, selodektrin, selobiosa, dan turunan selulosa lainnya menjadi gula sederhana atau glukosa. Sebagai enzim yang berukuran besar, enzim selulose terdiri dari beberapa enzim yang bekerja bersama menghidrolisis selulosa (Silva dkk., 2005). Diketahui bahwa mikroorganisme tertentu menghasilkan partikel yang dinamakan selulosom. Partikel selulosome inilah yang akan terdisintegrasi menjadi enzim-enzim, yang secara sinergis mendegradasi selulosa (Belitz dkk., 2008). Sedikitnya ada tiga enzim yang terlibat dalam degradasi atau hidrolisis selulosa, yaitu endo-β-glukanase, ekso-β-glukanase, dan β-glukosidase (Silva dkk., 2005). Pengelompokan nama lain dan fungsi enzim selulase (Tabel 2) adalah sebagai berikut.

10

a. Enzimendo-β-1,4-glukanase (β-1,4-D-glukan-4-glukano hidrolase) menghidrolisis ikatan glikosidik β-1,4 secara acak terutama pada daerah amorf serat selulosa. Enzim ini dapat bereaksi dengan selulosa kristal tetapi kurang aktif. Selain itu, endo-β-1,4-glukanase tidak menyerang selobiosa, tapi menghidrolisis selodekstrin dan selulosa yang telah dilunakkan dengan asam fosfat dan selulosa yang telah disubstitusi (seperti CMC). Enzim ini secara umum dikenal sebagai CMC-ase atau selulaseCx.

b. Enzimβ-1-glukanase atau secara umum dikenal dengan selulase C1, menyerang ujung rantai selulosa non pereduksi dan membebaskan selobiosa tetapi tidak menyerang selulosa yang disubstitusi.

c. Enzimβ-1,4-glukosidase atau selobiase menghidrolisis selobiosa dan rantai pendek selo-oligosakarida yang menghasilkan glukosa.

11

Tabel 2. Komponen Enzim di Dalam Kompleks Enzim Selulase

Nama Sinonim Reaksi

Endo-β -glukanase

FaktorCx; CMCase;

1,4-β-D-glukan glukano hidrolase

Hidrolisis ikatan 1,4-β -D-glukosidik, membentuk glukosa dan selo-oligo sakarida.

Ekso-β-1 glukanase

Faktor C1; avicelase;

1,4-β-D-glukan selobiohidrolase

Eksohidrolisisikatan 1,4-β -D-glukosidik membentuk selobiosa dari selulosa atau 1,4-β-gluko oligosakarida.

β-1

glukosidase

Selobiase; amygdalase Hidrolisis residu β-D-glukosa

terminal dalam β-glukan.

(sumber: Belitz dkk., 2008).

Tahapan-tahapan hidrolisis selulosa oleh selulase dapat dilihat pada Gambar 1 di bawah ini

12

2.4. Bakteri Selulolitik

Mikroorganisme yang mampu mendegradasi selulosa dinamakan mikroorganisme selulolitik. Bakteri yang dapat mendegradasi selulosa disebut juga bakteri selulolitik. Bakteri selulolitik memiliki kemampuan dalam menghidrolisis bahan-bahan dari alam yang mengandung selulosa menjadi produk yang lebih sederhana (Marganingtyas, 2011).

Beberapa jenis bakteri yang dapat mendegradasi selulosa adalah Chaetonium sp, Chytophaga sp, dan Clostridium sp (Rao dalam Nurmayani, 2007). Sebagai contoh, dalam beberapa penelitian yang menggunakan bakteri jenis Clostridium sp. untuk produksi beberapa pelarut antara lain dinyatakan Ezeji dkk., (2007) memproduksi aseton, butanol dan etanol dari tepung jagung dengan kadar 14,28 g/L. Bakteri selulolitik dapat mendegradasi molekul kompleks pada substrat tidak larut dalam air dengan berbagai cara

menggunakan berbagai enzim untuk memutuskan bagian yang berbeda di dalam substrat. Proses perombakan secara enzimatis terjadi dengan adanya enzim selulase sebagai agen perombak yang bersifat spesifik untuk

menghidrolisis ikatan β-(1,4)-glikosidik, serta rantai selulosa dan derivatnya (Ambriyanto, 2010).

Hidrolisis sempurna selulosa akan menghasilkan monomer selulosa yaitu glukosa, sedangkan hidrolisis tidak sempurna akan menghasilkan disakarida dari selulosa yaitu selobiosa (Fan dkk., 1982). Selulosa dapat dihidrolisis menjadi glukosa dengan menggunakan media air dan dibantu dengan katalis asam atau enzim. Selanjutnya glukosa yang dihasilkan dapat difermentasi

13

menjadi produk fermentasi yang nantinya dapat diolah lagi menjadi bioetanol. Umumnya degradasi selulosa terjadi pada pH normal (Hatami dkk., 2008).

14

Tabel 3. Kompilasi Berbagai Penelitian Tentang Produksi Enzim Selulase

No Mikroba Kondisi

Optimum Sumber Karbon Sumber Nitrogen Aktivitas

Enzim Pustaka

1 Bacillus circulans pH: 7

Suhu: 50°C Avicel

Pepton, Yeast

Extract 87,96 U/mL Suhardi, (2010)

2 Bakteri isolat C5-3 pH: 5 Suhu: 80°C

CMC, Jerami, tongkol jagung, kulit pisang

KNO3, Yeast

Extract 0,026 U/ml

Meryandini dkk., (2009)

3 Bakteri isolat C4-4 pH: 5 Suhu: 70°C

CMC, Jerami, tongkol jagung, kulit pisang

KNO3, Yeast

Extract 0,112 U/mL

Meryandini dkk., (2009)

4 Bakteri isolat C11-1 pH: 8 Suhu: 70°C

CMC, Jerami, tongkol jagung, kulit pisang

KNO3, Yeast

Extract 0,193 U/ml

Meryandini dkk., (2009)

5 Bakteri isolat C5-1 pH: 3,5 Suhu: 90°C

CMC, Jerami, tongkol jagung, kulit pisang

KNO3, Yeast

Extract 0,042 U/ml

Meryandini dkk., (2009)

6 Bacillus circulans pH: 7

Suhu: 50°C CMC (NH4)2SO4 129,97 U/ml Suhardi, (2010)

7 Achantina fulica pH: 5,16

Suhu: 50°C CMC - 0,053 U/ml Masfufatun, (2010)

8 Aspergillus niger pH: 4,8

Suhu: 50°C CMC (NH4)2SO4 0,1742 U/ml

Saliu dan Sani, (2012)

15

9 Aspergillus niger pH: 4,8

Suhu: 50°C

Alkali treated

corn cob (NH4)2SO4 0,1698 U/ml

Saliu dan Sani, (2012)

10 . Aspergillus niger pH: 4,8 Suhu: 50°C

Untreated corn

cob (NH4)2SO4 0,1401 U/ml

Saliu dan Sani, (2012)

11 Penicillium decumbens pH: 4,8

Suhu: 50°C CMC (NH4)2SO4 0,0381 U/ml

Saliu dan Sani, (2012)

12 Penicillium decumbens pH: 4,8 Suhu: 50°C

Alkali treated

corn cob (NH4)2SO4 0,1111 U/ml

Saliu dan Sani, 2012

13 Penicillium decumbens pH: 4,8 Suhu: 50°C

Untreated corn

cob (NH4)2SO4 0,0592 U/ml

Saliu dan Sani, (2012)

14 Aspergillus niger NFU 6018 pH: 4,8

Suhu: 50°C Bagas tebu Urea 0,3%

0,5447 mg/ml

Gunam dkk., (2011)

15 Aspergillus niger pH: 8

Suhu: 28°C Avicel Yeast Extract 55,56 U/ml Susanti, 2011

16 Bacillus circulans pH: 9

Suhu: 37°C CMC

Ekstrak khamir,

polipepton 111,11 U/ml Susanti, (2011)

17 Bacillus subtilis pH: 6,5-7,5

Suhu: 45oC CMC 11,5 IU/ml Verma dkk, (2012)

16

III. METODE PENELITIAN

3.1. Waktu dan Tempat Penelitian

Penelitian ini dilaksanakan pada Desember 2014 sampai dengan April 2015 di Laboratorium Mikrobiologi FMIPA Universitas Lampung

3.2. Alat dan Bahan

Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini antara lain: spektrofotometer dan waterbath untukmengukur aktivitas enzim; shaker inkubator untuk inkubasi kultur; oven dan ayakan 65 mesh untuk pembuatan tepung karbohidrat; laminar airflow dan autoclave untuk preparasi sampel secara aseptik; dan beberapa peralatan pendukung lainnya yang diperlukan dalam preparasi sampel untuk pengukuran enzim dan optimasi produksi enzim dari kultur Bacillus sp.

Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah: isolat Bacillus sp.; media pertumbuhan; limbah pertanian sebagai sumber karbohidrat (C); NaOH 12% untuk delignifikasi, senyawa kimia untuk sumber nitrogen (N), dan gula sederhana untuk induser.

Isolat Bacillus sp. yang digunakan adalah merupakan Bacillus sp. yang diisolasi dari usus ayam dan diperoleh dari Laboratorium Mikrobiologi, Jurusan Biologi, FMIPA, Unila.

17

Media pertumbuhan untuk kultur Bacillus sp., peremajaan isolat, dan media optimasi menggunakan medium Mendels (Lampiran 1).

Limbah pertanian yang digunakan sebagai sumber karbon adalah: sekam padi yang diperoleh dari sisa penggilingan padi, tongkol jagung diperoleh dari sisa pembuatan perkedel, dan bagas tebu diperoleh dari penjual es tebu di sekitar Bandar Lampung.

Sumber nitrogen yang diujikan adalah senyawa (NH4)2SO4, NH4Cl, dan NaNO3. Adapun gula sederhana yang diujicobakan sebagai induser adalah xilosa,laktosa, sukrosa, dan glukosa. NaOH 12% digunakan untuk

delignifikasi limbah saat membuat tepung selulosa dari limbah.

3.3. Pelaksanaan Penelitian 3.3.1. Peremajaan Isolat

Isolat yang digunakan dalam penelitian ini diremajakan terlebih dahulu dengan menginkubasi ulang pada medium baru. Medium yang digunakan adalah medium Mendels.

3.3.2 Uji Pendahuluan

Sebelum penelitian dimulai, dilakukan pengujian pendahuluan (uji autentifikasi) untuk membuktikan bahwa isolat yang digunakan memiliki daya selulolitik. Uji autentifikasi dilakukan dengan cara menginokulasikan biakan yang sudah diremajakan ke dalam petri dish berisi medium yang mengandung carboxymethyl cellulose

18

(CMC). Kultur diinkubasi pada suhu kamar selama 2-3 hari.

Aktivitas selulolitik dapat dideteksi dengan terbentuknya zona jernih di sekeliling pertumbuhan inokulum. Zona jernih mengindikasikan terjadinya penguraian CMC yang semula berwarna keruh menjadi gula sederhana sehingga terlihat bening/jernih. Hasil pengamatan zona jernih diperjelas dengan penambahan larutan pewarna congo red pada permukaan medium.

3.3.3 Pembuatan Tepung Selulosa dari Limbah Pertanian

Sumber karbon yang digunakan adalah tepung selulosa yang dibuat dari tongkol jagung, sekam padi, dan bagas tebu. Pembuatan tepung selulosa dari ketiga limbah tersebut diawali dengan delignifikasi untuk menghilangkan kandungan ligninnya yang tinggi.

Delignifikasi dilakukan dengan merendam sebanyak 50 gram cacahan limbah berukuran 2-3 cm dengan750 ml NaOH 12% dalam sebuah labu erlenmeyer 2 liter. Labu erlenmeyer kemudian

dimasukkan ke dalam autoclave selama 30 menit dengan suhu 120oC. Setelah didinginkan, rendaman limbah disaring, residunya dicuci dengan air mengalir hingga pH air bilasan netral. Residu dikeringkan kemudian dioven pada suhu 70oC selama tiga hari, baru dihaluskan/diblender. Residu yang telah halus kemudian diayak menggunakan ayakan berukuran 65 mesh hingga diperoleh tepung selulosa.

19

3.3.4 Penentuan Waktu Inkubasi

Penentuan waktu inkubasi dilakukan setelah sebelumnya telah dilakukan uji karakterisasi enzim. Uji karakterisasi enzim dilakukan untuk mengetahui pH dan suhu optimum aktivitas enzim selulase. Penentuan waktu inkubasi dilakukan dengan menginokulasikan 10 % inokulum dari biakan yang telah diremajakan ke dalam labu

Erlenmeyer yang berisi 20 ml medium Mendels (Tabel 18). Selanjutnya biakan diinkubasi pada suhu 40 oC dengan

menggunakan shaker incubator pada kecepatan 80 rpm. Inkubasi ini dilakukan selama 30 jam. Pengambilan sampel dilakukan setiap 6 jam untuk pengukuran kadar gula pereduksinya dengan

menggunakan spektrofotometer. Pengujian kadar gula pereduksi ini dilakukan dengan menggunakan metode DNS. Dari tahapan ini diperoleh waktu inkubasi yang menunjukkan produksi enzim tertinggi. Waktu ini digunakan sebagai acuan dalam tahap-tahap penelitian selanjutnya.

3.3.5 Uji Optimasi Medium

Uji optimasi medium dilakukan dengan menginokulasikan 10 % inokulum dari biakan yang telah diremajakan ke dalam labu Erlenmeyer yang berisi 20 ml medium Mendels dengan berbagai tepung selulosa dari limbah pertanian sebagai alternatif sumber selulosa. Tiga macam limbah yang digunakan dalam penelitian ini, yaitu: sekam padi, tongkol jagung, dan bagas tebu. CMC digunakan

20

sebagai pembanding bagi pemakaian tepung selulosa dari ketiga sumber limbah tadi. Sumber tepung selulosa terbaik selanjutnya diujikan pada berbagai konsentrasi (0,25%, 0,5%, 0,75%, dan 1%). Selanjutnya pengukuran sampel dilakukan pada waktu inkubasi terbaiknya. Hasil uji optimasi medium tahap pertama ini adalah sumber dan konsentrasi tepung selulosa limbah yang memberikan produksi enzim selulase terbaik.

Pada tahap kedua dilakukan uji berbagai perbedaan sumber nitrogen: ((NH4)2SO4, NH4Cl, dan NaNO3). Teknik dan metode

pengukurannya sama dengan pada tahap pertama. Dari tahapan ini diperoleh hasil waktu inkubasi, jenis dan konsentrasi tepung selulosa, serta sumber N yang memberikan hasil terbaik aktivitas enzim selulase sehingga tercapainya puncak produksi gula pereduksi. Sumber nitrogen terbaik ini selanjutnya diujikan pada berbagai konsentrasi (0,08%, 0,175%, 0,26%, dan 0,35%). Hasil uji pada tahap kedua ini digunakan sebagai acuan dalam melakukan pengujian pada tahap berikutnya.

Pada tahap ketiga dilakukan uji perbedaan pengaruh pemberian berbagai gula sederhana (glukosa, sukrosa, xilosa, dan laktosa) sebagai induser terhadap aktivitas enzim selulolitik. Hasil terbaik dari tahap satu dan dua dijadikan acuan untuk melaksanakan uji pada tahap ketiga ini. 0,0625 gram gula sederhana ditambahkan ke dalam setiap unit penelitian ini. Hasil akhir tahap ketiga penelitian ini

21

memberikan informasi jenis senyawa induser yang memberikan efek terbaik bagi produksi serta aktivitas enzim selulase.

Uji optimasi medium ini memberikan informasi tentang medium produksi enzim selulase yang menghasilkan aktivitas selulolitik terbaik bagi bakteri uji (Bacillus sp.). Dari hasil uji ini didapat medium terbaik untuk produksi enzim selulase dari ketiga sumber N yaitu: (NH4)2SO4, NH4Cl, dan NaNO3; ketiga sumber selulosa: tongkol jagung, bagas tebu, dan sekam padi; serta keempat jenis gula pereduksi: glukosa, sukrosa, xilosa, dan laktosa. Hasil yang

diperoleh dapat dijadikan ini referensi untuk menumbuhkan bakteri seluloliik, khususnya isolat bakteri B1 koleksi Laboratorium Mikrobiologi FMIPA Unila.

3.3.6. Uji Aktifitas Enzim Selulase

Uji ini dilakukan dengan menggunakan metode DNS. Pertama-tama dimasukkan 0,5 ml CMC ke dalam buffer sitrat pH 6 0,05 M ke dalam tabung reaksi. Sebanyak 0,5 ml ekstrak kasar enzim dimasukkan ke dalam tabung sampel, untuk kontrol tabung sampel tidak diisi enzim. Tutup masing-masing tabung dengan aluminium foil kemudian

diinkubasi dalam shaker water bath selama 30 menit pada suhu 40 oC. Setelah diinkubasi, dimasukkan 1 ml pereaksi DNS ke dalam tabung sampel untuk mengikat gula pereduksi dan membentuk warna indikator yang spesifik sehingga dapat terdeteksi pada spektrofotometer dengan

22

panjang gelombang 575 nm. Pada tabung kontrol dimasukkan 0,5 ml enzim, kemudian dengan segera dimasukkan pereaksi DNS sebanyak 1 ml. Tabung reaksi kemudian dipanaskan di dalam air mendidih selama 15 menit. Pendinginan tabung reaksi dilakukan dalam air dingin selama 20 menit agar enzim menjadi inaktif dan stabil pada saat dilakukan pengukuran absorbansinya. Pengukuran absorbansi sampel dengan spektrofotometer dilakukan pada panjang gelombang (λ) 575 nm. Pengukuran aktivitas enzim dapat dilihat pada tabel 4 berikut. Tabel 4. Pengukuran Aktivitas Enzim

kontrol 1 kontrol 2 uji 1 uji 2

Enzim - - 0,5 ml 0,5 ml

1% CMC dlm buffer sitrat pH 6 0,05 M

0,5 ml 0,5 ml 0,5 ml 0,5 ml Inkubasi 400C selama 30 menit

Masukkan dalam air es (untuk menghentikan aktivitas enzim)

Pereaksi DNS 1 ml 1 ml 1 ml 1 ml

Enzim 0,5 ml 0,5 ml - -

Rebus dalam air mendidih selama 15 menit Didinginkan di air dingin selama 20 menit, kemudian dianalisis menggunakan spektrofotometer pada panjang

gelombang 575 nm

Kadar gula (g glukosa) dihitung dengan menggunakan persamaan kurva standar glukosa.

Aktivitas enzim dapat ditentukan menggunakan rumus :

23

Data aktivitas enzim yang diperoleh dianalisis secara deskriptif.

3.4. Bagan Alir Penelitian

Secara terperinci tahap pelaksanaan penelitian dapat diringkas dalam bentuk bagan alir. Bagan alir dapat dilihat pada Gambar 2 berikut ini.

24

Gambar 2. Diagram Alir Tahapan Penelitian Peremajaan Biakan (Pada Erlenmeyer 25 ml

Media Mendels)

Optimasi Medium dengan Berbagai Sumber Selulosa (Tongkol Jagung,

Sekam Padi, dan Bagas Tebu)

Optimasi Medium dengan Berbagai

Sumber N (NH4)2SO4, NH4Cl,

NaNO3) Tongkol jagung, Sekam Padi, dan BagasTebu dicacah Delignifikasi Bahan Baku Sumber Selulosa Pemanasan (Suhu 70 oC)

selama 72 jam, digerus dan di

ayak (65 mesh)

Tepung Selulosa Uji Aktivitas Enzim dengan Spektrofotometer Optimasi Medium dengan Berbagai Gula (Xilosa, Glukosa, Sukrosa, Laktosa) Konsentrasi Sumber Karbon (0%, 0,25%, 0,5%,

0,75%, dan 1%)

Konsentrasi Sumber Nitrogen

(0%, 0,08%, 0,175%, 0,26%, dan

BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

1. Uji karakterisasi enzim selulase isolat B1 menunjukkan suhu 40oC, pH 6, serta waktu inkubasi 12 jam merupakan kondisi optimum dalam

memproduksi enzim selulase.

2. Tepung selulosa dari limbah tongkol jagung memberikan aktivitas relatif enzim selulase terbaik (78%) untuk mensubstitusi CMC sebagai sumber karbon dalam media Mendels.

3. Konsentrasi tepung jagung 0,25 % memberikan hasil terbaik dalam produksi enzim selulase.

4. Sumber Nitrogen yang paling baik untuk mendapatkan kondisi optimum dalam produksi selulase adalah amonium sulfat ((NH4)2SO4) 0,175 %. 5. Penambahan glukosa memberikan efek hambatan arus balik (feed back

inhibition) terhadap aktivitas enzim selulase bakteri Bacillus sp. Isolat B1

5.2. Saran

Perlu dikakukan penyempurnaan prosedur pembuatan tepung selulosa agar diperoleh hasil yang lebih banyak dan lebih baik.

DAFTAR PUSTAKA

Ambriyanto, K. S. 2010. Isolasi dan Karakterisasi Bakteri Aerob Pendegradasi Selulosa dari Serasah Daun Rumput Gajah (Pennisetum purpureum schaum). Jurusan Biologi. Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam. Institut Teknologi Sepuluh November. Surabaya.

Crueger, W., and A. Crueger, in: T.D. Brock. (ed.).1984., Biotechnology: A Textbook of Industrial Microbiology Minuaer Associates, Sunderland, pp. 267-276

Ezeji, T., N. Qureshi, and H.P. Blaschek. 2007. Production of acetone–butanol– ethanol (ABE) in a continuous flowbioreactor using degermed corn and Clostridium beijerinckii. Process Biochemistry 42 34–39.

Fan, L.T., Y.H. Lee, and M.M. Gharpuray. 1982. The Nature of Lignocellulosics and Their Pretreatment for Enzymatic Hydrolysis. Adv. Bichem. England. Fitriani, E. 2003. Aktivitas Enzim Karboksilmetil Selulase Bacillus pumilus

Galur 55 pada Berbagai suhu Inkubasi. (Skripsi) Program Studi Kimia, Jurusan Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor. 22 hlm.

Fitriani, F., S. Bahri, dan N. Nurhaeni. 2013. Produksi Bioetanol Tongkol Jagung (Zea mays) dari Hasil Proses Delignifikasi. Jurnal of Natural Science. Vol 2. Universitas Tadulako. Palu. ISSN: 2338-0950.

Handoko, T., G. Suhandjaja, H. Dan Muljana. 2012. Hidrolisis Serat Selulosa dalam Buah Bintaro sebagai Sumber Bahan Baku Bioetanol. Jurnal Teknik Kimia Indonesia, 11(1) 26-33

Hatami, S., H.A. Alikhani, H. Besharati, N.Salehrastin, M. Afrousheh, and Y.Z. Jahromi. 2008. Investigation on aerobic cellulolytic bacteria in some of north forest and farming soils. American-Eurasian J. Agric. & Environ. Sci. 3 (5): 713-716.

Iranmahboob, J., F. Nadim, and S. Monemi. 2002. Optimizing acid-hydrolysis: A critical step for production of ethanol from mixed wood chips. Biomass and Bioenergy. 22(5), 401–404.

Jalaluddin, dan R. Samsul. 2005. Pembuatan Pulp dari Jerami Padi dengan Menggunakan Natrium Hidroksida. Jurnal Sistem Teknik Industri vol.6 No.5 hal.53-56.

Kim, J., Y. Sungryul, K.M. Suresha, Y. Kou, Y.Y. Sang, and M. Muhammad. 2010. Paper Actuators Made with Cellulose and Hybrid Materials. Sensors Vol.10. pp.1473-1485

Marganingtyas, D.D. 2011. Potensi Bakteri Selulolitik Indigenous Mangrove terhadap Komposisi Limbah Tambak Udang. (Skripsi) Fakultas Perikanandan Ilmu Kelautan, Universitas Brawijaya. Malang.

Masfufatun. 2010. Isolasi dan Karakterisasi Enzim Selulase. (Skripsi) Fakultas Kedokteran Universitas Wijaya Kusuma. Surabaya.

Meryandini, A., W. Widosari, B. Maranatha, T.C. Sunarti, N. Rachmania, dan H. Satria. 2009. Isolasi Bakteri Selulolitik dan Karakterisasi Enzimnya Makara Sains. Vol. 13, No.1, hal. 33-38.

Miller, G. L. 1959. Use of Dinitrosalicylacid Reagen for Determination of Reducing Sugar. Anal Chemistry; 426-428.

Mohapatra, B. R., M. Bapuji, dan A. Sree. 2003. Production of Industrial Enzymes (Amylase, Carboxymethylcellulase and Protease) by Bacteria Isolated from Marine Sedentary Organisms. Acta Biotechnol. Vol.23 (1), pp. 75-84

Nurmayani, D. 2007. Isolasi dan Uji Potensi Mikroorganisme Selulolitik Asal Tanah Gambut dan Kayu Sedang Melapuk dalam Mendekomposisi Kayu. (Skripsi) Universitas Sumatera Utara. Medan. 87 hlm.

Purnawan. 2011. Pemanfaatan Limbah Serat Industri Tepung Sagu Aren Sebagai Bahan Baku Pembuatan Kertas (Pulp) dengan Proses Delignifikasi. Jurnal Teknologi Technoscientia. Vol. 4 No.1 ISSN: 1979-8415

Sadhu, S., P. Saha, and S. Mayilraj. 2011. Lactose-Enhanced Cellulase Production by Microbacterium sp. Isolated from Fecal Matter of Zebra (Equus zebra). Curr Microbiol Journal pp.1050-1055

Saha, B. C. 2003. Hemicellulose bioconversion. Journal of Industrial Microbiology & Biotechnology. 30(5), 279-291.

Silva, R., E.S. Lago, C.W. Merheb, M.M. Machione, Y.K. Park, and E. Gomes. 2005. Production of xylanase and CMCase on solid state fermentation in different residues by Thermoascus auranticus Brazilian Journal

Microbiology Vol.36 No.3 pp.235-241.

Sinaga, R. E. 2013. Karakterisasi Enzim Selulase Dan Aplikasinya Pada Substrat Limbah Pertanian. (Tesis). Institut Pertanian Bogor. Bogor.

Subba, R. 1995. Soil Microorganisms and Plant Growth, 3rd ed., Science Publisher Inc., New Hampshire, p.12-50

Suhardi, W. 2010. Isolasi dan Karakterisasi Ekstrak Kasar Sistem selulase dari Bacillus circulans (Skripsi) Jurusan Kimia FMIPA Universitas Negeri Malang

Sukumaran, R.K., R.R. Singhania, and A. Pandey. 2005. Microbial cellulases-Production, applications and challenges. Journal of Scientific & Industrial Research. Vol.64 pp.832-844.

Sun, Y., and J. Cheng. 2002. Hydrolysis of Lignocellulose materials for Ethanol from Lignocellulosic materials. Bioresources Technol. Vol.2 pp.472-499 Taherzadeh, M. J., and K. Karimi. 2007. Enzyme-based hydrolysis processes for ethanol from lignocellulosic materials: A review, Bioresources Technol. 2(4), 707-738.

Verma, V., A. Verma, dan A. Kushwaha. 2012. Isolation and production of cellulase enzyme from bacteria isolated from agricultural fields in district Hardoi, Uttar Pradesh, India. Advance In Applied Science Research. Vol.3 No.1 pp.171-174

Yu, D., F. Xu, J. Valiente, S. Wang, J. Zhan. 2013. An Indigoidine Biosynthetic Gene Cluster from Streptomyces chomofuscus ATCC 49982 Contains an Unusual Ind B homologue. Journal of Industrial Microbiology and Biotechnology. pp.159-168

Zhang, Y.H.P., M.E. Himmel, dan J.R. Mielenz. 2006. Outlook for cellulase improvement: Screening and selection strategies. Biotechnology Advances 24 (2006) : 452–481.

Zuhri, R., A. Agustien, dan Y. Rilda. 2013. Pengaruh Sumber Karbon Dan Nitrogen Terhadap Produksi Protease Alkali Dari Bacillus Sp. M1.2.3 Termofilik. Jurnal Biologika. Universitas Andalas. Padang.

23

Data aktivitas enzim yang diperoleh dianalisis secara deskriptif.

3.4. Bagan Alir Penelitian

Secara terperinci tahap pelaksanaan penelitian dapat diringkas dalam bentuk bagan alir. Bagan alir dapat dilihat pada Gambar 2 berikut ini.

24

Gambar 2. Diagram Alir Tahapan Penelitian Peremajaan Biakan (Pada Erlenmeyer 25 ml

Media Mendels)

Optimasi Medium dengan Berbagai Sumber Selulosa (Tongkol Jagung,

Sekam Padi, dan Bagas Tebu)

Optimasi Medium dengan Berbagai

Sumber N (NH4)2SO4, NH4Cl,

NaNO3) Tongkol jagung, Sekam Padi, dan BagasTebu dicacah Delignifikasi Bahan Baku Sumber Selulosa Pemanasan (Suhu 70 oC)

selama 72 jam, digerus dan di

ayak (65 mesh)

Tepung Selulosa Uji Aktivitas Enzim dengan Spektrofotometer Optimasi Medium dengan Berbagai Gula (Xilosa, Glukosa, Sukrosa, Laktosa) Konsentrasi Sumber Karbon (0%, 0,25%, 0,5%,

0,75%, dan 1%)

Konsentrasi Sumber Nitrogen

(0%, 0,08%, 0,175%, 0,26%, dan

BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

1. Uji karakterisasi enzim selulase isolat B1 menunjukkan suhu 40oC, pH 6, serta waktu inkubasi 12 jam merupakan kondisi optimum dalam

memproduksi enzim selulase.

2. Tepung selulosa dari limbah tongkol jagung memberikan aktivitas relatif enzim selulase terbaik (78%) untuk mensubstitusi CMC sebagai sumber karbon dalam media Mendels.

3. Konsentrasi tepung jagung 0,25 % memberikan hasil terbaik dalam produksi enzim selulase.

4. Sumber Nitrogen yang paling baik untuk mendapatkan kondisi optimum dalam produksi selulase adalah amonium sulfat ((NH4)2SO4) 0,175 %. 5. Penambahan glukosa memberikan efek hambatan arus balik (feed back

inhibition) terhadap aktivitas enzim selulase bakteri Bacillus sp. Isolat B1

5.2. Saran

Perlu dikakukan penyempurnaan prosedur pembuatan tepung selulosa agar diperoleh hasil yang lebih banyak dan lebih baik.

DAFTAR PUSTAKA

Ambriyanto, K. S. 2010. Isolasi dan Karakterisasi Bakteri Aerob Pendegradasi Selulosa dari Serasah Daun Rumput Gajah (Pennisetum purpureum schaum). Jurusan Biologi. Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam. Institut Teknologi Sepuluh November. Surabaya.

Crueger, W., and A. Crueger, in: T.D. Brock. (ed.).1984., Biotechnology: A Textbook of Industrial Microbiology Minuaer Associates, Sunderland, pp. 267-276

Ezeji, T., N. Qureshi, and H.P. Blaschek. 2007. Production of acetone–butanol– ethanol (ABE) in a continuous flowbioreactor using degermed corn and Clostridium beijerinckii. Process Biochemistry 42 34–39.

Fan, L.T., Y.H. Lee, and M.M. Gharpuray. 1982. The Nature of Lignocellulosics and Their Pretreatment for Enzymatic Hydrolysis. Adv. Bichem. England. Fitriani, E. 2003. Aktivitas Enzim Karboksilmetil Selulase Bacillus pumilus

Galur 55 pada Berbagai suhu Inkubasi. (Skripsi) Program Studi Kimia, Jurusan Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor. 22 hlm.

Fitriani, F., S. Bahri, dan N. Nurhaeni. 2013. Produksi Bioetanol Tongkol Jagung (Zea mays) dari Hasil Proses Delignifikasi. Jurnal of Natural Science. Vol 2. Universitas Tadulako. Palu. ISSN: 2338-0950.

Handoko, T., G. Suhandjaja, H. Dan Muljana. 2012. Hidrolisis Serat Selulosa dalam Buah Bintaro sebagai Sumber Bahan Baku Bioetanol. Jurnal Teknik Kimia Indonesia, 11(1) 26-33

Hatami, S., H.A. Alikhani, H. Besharati, N.Salehrastin, M. Afrousheh, and Y.Z. Jahromi. 2008. Investigation on aerobic cellulolytic bacteria in some of north forest and farming soils. American-Eurasian J. Agric. & Environ. Sci. 3 (5): 713-716.

Iranmahboob, J., F. Nadim, and S. Monemi. 2002. Optimizing acid-hydrolysis: A critical step for production of ethanol from mixed wood chips. Biomass and Bioenergy. 22(5), 401–404.

Jalaluddin, dan R. Samsul. 2005. Pembuatan Pulp dari Jerami Padi dengan Menggunakan Natrium Hidroksida. Jurnal Sistem Teknik Industri vol.6 No.5 hal.53-56.

Kim, J., Y. Sungryul, K.M. Suresha, Y. Kou, Y.Y. Sang, and M. Muhammad. 2010. Paper Actuators Made with Cellulose and Hybrid Materials. Sensors

Vol.10. pp.1473-1485

Marganingtyas, D.D. 2011. Potensi Bakteri Selulolitik Indigenous Mangrove terhadap Komposisi Limbah Tambak Udang. (Skripsi) Fakultas Perikanandan Ilmu Kelautan, Universitas Brawijaya. Malang.

Masfufatun. 2010. Isolasi dan Karakterisasi Enzim Selulase. (Skripsi) Fakultas Kedokteran Universitas Wijaya Kusuma. Surabaya.

Meryandini, A., W. Widosari, B. Maranatha, T.C. Sunarti, N. Rachmania, dan H. Satria. 2009. Isolasi Bakteri Selulolitik dan Karakterisasi Enzimnya

Makara Sains. Vol. 13, No.1, hal. 33-38.

Miller, G. L. 1959. Use of Dinitrosalicylacid Reagen for Determination of Reducing Sugar. Anal Chemistry; 426-428.

Mohapatra, B. R., M. Bapuji, dan A. Sree. 2003. Production of Industrial Enzymes (Amylase, Carboxymethylcellulase and Protease) by Bacteria Isolated from Marine Sedentary Organisms. Acta Biotechnol. Vol.23 (1), pp. 75-84

Nurmayani, D. 2007. Isolasi dan Uji Potensi Mikroorganisme Selulolitik Asal Tanah Gambut dan Kayu Sedang Melapuk dalam Mendekomposisi Kayu. (Skripsi) Universitas Sumatera Utara. Medan. 87 hlm.

Purnawan. 2011. Pemanfaatan Limbah Serat Industri Tepung Sagu Aren Sebagai Bahan Baku Pembuatan Kertas (Pulp) dengan Proses Delignifikasi. Jurnal Teknologi Technoscientia. Vol. 4 No.1 ISSN: 1979-8415

Sadhu, S., P. Saha, and S. Mayilraj. 2011. Lactose-Enhanced Cellulase Production by Microbacterium sp. Isolated from Fecal Matter of Zebra (Equus zebra). Curr Microbiol Journal pp.1050-1055

Saha, B. C. 2003. Hemicellulose bioconversion. Journal of Industrial Microbiology &Biotechnology. 30(5), 279-291.

Silva, R., E.S. Lago, C.W. Merheb, M.M. Machione, Y.K. Park, and E. Gomes. 2005. Production of xylanase and CMCase on solid state fermentation in different residues by ThermoascusauranticusBrazilian Journal

Microbiology Vol.36 No.3 pp.235-241.

Sinaga, R. E. 2013. Karakterisasi Enzim Selulase Dan Aplikasinya Pada Substrat Limbah Pertanian. (Tesis). Institut Pertanian Bogor. Bogor.

Subba, R. 1995. SoilMicroorganisms and Plant Growth, 3rd ed., Science Publisher Inc., New Hampshire, p.12-50

Suhardi, W. 2010. Isolasi dan Karakterisasi Ekstrak Kasar Sistem selulase dari

Bacillus circulans (Skripsi) Jurusan Kimia FMIPA Universitas Negeri Malang

Sukumaran, R.K., R.R. Singhania, and A. Pandey. 2005. Microbial cellulases-Production, applications and challenges. Journal of Scientific & Industrial Research. Vol.64 pp.832-844.

Sun, Y., and J. Cheng. 2002. Hydrolysis of Lignocellulose materials for Ethanol from Lignocellulosic materials. Bioresources Technol. Vol.2 pp.472-499 Taherzadeh, M. J., and K. Karimi. 2007. Enzyme-based hydrolysis processes for ethanol from lignocellulosic materials: A review, Bioresources Technol. 2(4), 707-738.

Verma, V., A. Verma, dan A. Kushwaha. 2012. Isolation and production of cellulase enzyme from bacteria isolated from agricultural fields in district Hardoi, Uttar Pradesh, India. Advance In Applied Science Research. Vol.3 No.1 pp.171-174

Yu, D., F. Xu, J. Valiente, S. Wang, J. Zhan. 2013. An Indigoidine Biosynthetic Gene Cluster from Streptomyces chomofuscus ATCC 49982 Contains an Unusual Ind B homologue. Journal of Industrial Microbiology and Biotechnology. pp.159-168

Zhang, Y.H.P., M.E. Himmel, dan J.R. Mielenz. 2006.Outlook for cellulase improvement: Screening and selection strategies. Biotechnology Advances

24 (2006) : 452–481.

Zuhri, R., A. Agustien, dan Y. Rilda. 2013. Pengaruh Sumber Karbon Dan Nitrogen Terhadap Produksi Protease Alkali Dari Bacillus Sp. M1.2.3 Termofilik. Jurnal Biologika. Universitas Andalas. Padang.