ISOLASI DAN KARAKTERISASI ENZIM PROTEASE DARI Actinomycetes ISOLAT LUMPUR HUTAN BAKAU
I.
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang Masalah
Lautan Indonesia merupakan bagian dari Indopasifik yang merupakan salah satu
pusat keanekaragaman biota laut terbesar di dunia (Van Soest, 1994). Pada garis
pantai lautan Indonesia terdapat hutan bakau atau disebut hutan mangrove. Hutan
bakau ini merupakan hutan yang hidup digaris pantai dan dipengaruhi oleh pasang
surut air laut (Irwanto, 2007).
Hutan bakau ini tumbuh khususnya di tempat-tempat dimana terjadi pelumpuran
dan akumulasi bahan organik. Baik di teluk-teluk yang terlindung dari gempuran
ombak, maupun di sekitar muara sungai dimana air melambat dan mengendapkan
lumpur yang dibawanya dari hulu. Lumpur yang mengendap ini mengandung
sejumlah mikroorganisme. Mikroorganisme yang ada di sekitar bakau dapat
mendegradasi daun dan batang bakau, rumput laut serta mineral lain yang dapat
digunakan sebagai sumber makanan (Anonim, 2006). Salah satu mikroorganisme
yang terdapat di lingkungan hutan bakau ini adalah actinomycetes (Jensen et al.,
1991; Das et al., 2006).
Actinomycetes adalah suatu kelompok mikroorganisme yang morfologinya
merupakan bentuk peralihan antara bakteri dan jamur, merupakan produsen
sejumlah besar produk alami, dan banyak digunakan dalam bidang farmasi, klinis
2
dan pada bidang pertanian. Selain itu, actinomycetes laut dapat bersimbiosis
dengan berbagai invertebrata laut, terutama sponga. Actinomycetes menarik
perhatian
karena mereka dapat melakukan metabolisme yang unik dan
kemampuan fisiologis yang menghasilkan produk alami (Salas, 2009).
Actinomycetes mempunyai kemampuan sitotoksik dengan aktivitas farmakologi
yang menarik dan karena itu mereka menyediakan sumber produk alami dengan
aplikasi potensial dalam waktu dekat (Sanchez, 2009). Selain itu, Actinomycetes
berpotensi menghasilkan senyawa metabolit sekunder, enzim selulase, enzim
protease dan enzim kitinase (Magarvey et al., 2004; Suryanto dan Yurnaliza,
2005; Rifaat et al., 2007).
Di Indonesia kebutuhan akan enzim protease juga semakin meningkat namun
kebutuhan ini masih tergantung pada produksi impor.
Salah satu cara
mengantisipasi ketergantungan terhadap impor tersebut perlu ada usaha untuk
memproduksi enzim protease dari mikroorganisme (Daniel, 1979; Suhartono,
1989; Thomas, 1984) . Selain itu, untuk melakukan peningkatan produksi enzim
oleh mikroorganisme dapat dilakukan dengan memanipulasi kondisi lingkungan.
Penggunaan mikroorganisme untuk produksi enzim mempunyai beberapa
kelebihan, diantaranya mudah diproduksi dalam skala besar, waktu produksi
relatif pendek serta dapat diproduksi secara berkesinambungan dengan biaya yang
relatif rendah (Basuki, 1997).
Enzim protease dapat diproduksi dari berbagai mikroorganisme, diantaranya
adalah actinomycetes (Alina, 2003).
Pada penelitian ini Actinomycetes yang
digunakan di dapatkan dari isolasi lumpur hutan bakau yang berada di Pantai
3
Ringgung Teluk Lampung (Lina, 2009).
Enzim protease dari bakteri mulai
diperkenalkan tahun1960-an oleh Gebruder Schyder dari Swiss dan Novo Industri
A/S dari Denmark, dan sampai sekarang penggunaan bakteri sebagai penghasil
protease mempunyai peluang yang besar (Basuki, 1997).
Dalam penelitian ini, enzim protease yang akan diisolasi dan dikarakterisasi. Hal
ini dikarenakan enzim protease yang dihasilkan dari actinomycetes belum banyak
dimanfaatkan dan dikelola secara optimal. Ini tentunya merupakan aset besar
yang berpeluang untuk dimanfaatkan dalam pengembangan bioteknologi . Dari
hasil penelitian yang dilakukan oleh Vonothini et al (2008), protease dari
Actinomycetes telaga India mempunyai temperatur optimum 40ºC, dan pH
optimumnya adalah 7. Hasil dari penelitian tersebut dapat dipakai sebagai acuan
untuk penelitian yang akan penulis lakukan. Pada penelitian ini penulis mencoba
mengisolasi dan mengkarakterisasi enzim protease dari actinomycetes lumpur
hutan bakau.
B. Tujuan
Tujuan penelitian ini adalah
1.
Mempelajari kondisi pH dan waktu inkubasi optimum bagi pertumbuhan sel
actinomycetes Isolat Lumpur Hutan Bakau dalam memproduksi enzim
protease
2. Mengisolasi dan memurnikan serta menentukan karakter enzim protease dari
actinomycetes Isolat Lumpur Hutan Bakau
4
C. Manfaat
Manfaat dari penelitian ini adalah
1. Dapat dimanfaatkannya actinomycetes Isolat Lumpur Hutan Bakau sebagai
sumber alternatif penghasil enzim protease
2. Dapat meningkatkan pendapatan lokal daerah dengan cara pengembangan
hutan bakau pada daerah pesisir pantai dan terpenuhinya kebutuhan akan enzim
protease
47
V. SIMPULAN DAN SARAN
1.
Simpulan
Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan, maka dapat diambil beberapa
kesimpulan sebagai berikut:
a.
Dari ketiga isolat yang telah diremajakan, yaitu ANL-4, ANL-12 dan ANL2b-3, yang memiliki aktivitas proteolitik adalah ANL-2b-3.
b.
Fase eksponensial pertumbuhan actinomycetes tercapai pada waktu 144 jam
dengan aktivitas enzim protease tertinggi pada waktu 120 jam.
c.
Aktivitas spesifik enzim pada ekstrak kasar enzim sebesar 1,386 U/mL.
Aktivitas spesifik enzim setelah tahap pemurnian sebesar 8,44 U/mL terjadi
peningkatan kemurnian enzim sebesar 6,08 kali.
d.
Enzim protease hasil isolasi dan pemurnian memiliki kondisi optimum pada
pH 7, temperatur 50ºC,dan waktu inkubasi 60 menit. Nilai Km dan Vm
enzim
protease
µmol/mL·menit.
hasil
isolasi
adalah
8,0867
mg/mL
dan
0,5560
48
2.
Saran
Berdasarkan hasil penelitian yang diperoleh, maka penulis menyarankan untuk
melakukan
variasi
temperatur
optimum
actinomycetes
dan
proses
kromatografi kolom setelah tahap dialisis agar di dapatkan enzim yang lebih
murni.
ABSTRAK
ISOLASI DAN KARAKTERISASI ENZIM PROTEASE DARI
Actinomycetes ISOLAT LUMPUR HUTAN BAKAU
Oleh
Riki Eriyanti Andini
Pada penelitian ini, enzim protease diisolasi dari actinomycetes isolat lumpur
hutan bakau. Produksi enzim ini dilakukan dalam media fermentasi Mineral Salt
Medium yang mengandung skim milk sebanyak 2% selama 120 jam. Sentrifugasi
pada suhu 4ºC dengan laju kecepatan 3500 rpm selama 30 menit menghasilkan
ekstrak kasar enzim. Ekstrak kasar enzim dimurnikan dengan pengendapan
terfraksi menggunakan garam ammonium sulfat dan didialisis dengan membran
semipermeabel. Aktivitas protease di uji dengan menggunakan metode Kunitz
termodifikasi dan kadar protein dengan metode Lowry.
Proses pemurnian meningkatkan aktivitas unit enzim sebesar 1,002 U/mL, kadar
protein 0,723 mg/mL, aktivitas spesifik 1,386 U/mg pada ekstrak kasar enzim
menjadi 8,78 U/mL, kadar protein 1,04 mg/mL, aktivitas spesifik 8,44 U/mg pada
fraksi ammonium sulfat dengan tingkat kemurnian 6,08 kali.
Enzim protease hasil isolasi dan pemurnian mempunyai aktivitas tertinggi pada
kondisi pH 7, temperatur 50º C, dan waktu inkubasi 60 menit. Nilai Km dan Vm
enzim protease hasil isolasi adalah 8,0867 mg/mL dan 0,5560 µmol/mL · menit
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang Masalah
Lautan Indonesia merupakan bagian dari Indopasifik yang merupakan salah satu
pusat keanekaragaman biota laut terbesar di dunia (Van Soest, 1994). Pada garis
pantai lautan Indonesia terdapat hutan bakau atau disebut hutan mangrove. Hutan
bakau ini merupakan hutan yang hidup digaris pantai dan dipengaruhi oleh pasang
surut air laut (Irwanto, 2007).
Hutan bakau ini tumbuh khususnya di tempat-tempat dimana terjadi pelumpuran
dan akumulasi bahan organik. Baik di teluk-teluk yang terlindung dari gempuran
ombak, maupun di sekitar muara sungai dimana air melambat dan mengendapkan
lumpur yang dibawanya dari hulu. Lumpur yang mengendap ini mengandung
sejumlah mikroorganisme. Mikroorganisme yang ada di sekitar bakau dapat
mendegradasi daun dan batang bakau, rumput laut serta mineral lain yang dapat
digunakan sebagai sumber makanan (Anonim, 2006). Salah satu mikroorganisme
yang terdapat di lingkungan hutan bakau ini adalah actinomycetes (Jensen et al.,
1991; Das et al., 2006).
Actinomycetes adalah suatu kelompok mikroorganisme yang morfologinya
merupakan bentuk peralihan antara bakteri dan jamur, merupakan produsen
sejumlah besar produk alami, dan banyak digunakan dalam bidang farmasi, klinis
2
dan pada bidang pertanian. Selain itu, actinomycetes laut dapat bersimbiosis
dengan berbagai invertebrata laut, terutama sponga. Actinomycetes menarik
perhatian
karena mereka dapat melakukan metabolisme yang unik dan
kemampuan fisiologis yang menghasilkan produk alami (Salas, 2009).
Actinomycetes mempunyai kemampuan sitotoksik dengan aktivitas farmakologi
yang menarik dan karena itu mereka menyediakan sumber produk alami dengan
aplikasi potensial dalam waktu dekat (Sanchez, 2009). Selain itu, Actinomycetes
berpotensi menghasilkan senyawa metabolit sekunder, enzim selulase, enzim
protease dan enzim kitinase (Magarvey et al., 2004; Suryanto dan Yurnaliza,
2005; Rifaat et al., 2007).
Di Indonesia kebutuhan akan enzim protease juga semakin meningkat namun
kebutuhan ini masih tergantung pada produksi impor.
Salah satu cara
mengantisipasi ketergantungan terhadap impor tersebut perlu ada usaha untuk
memproduksi enzim protease dari mikroorganisme (Daniel, 1979; Suhartono,
1989; Thomas, 1984) . Selain itu, untuk melakukan peningkatan produksi enzim
oleh mikroorganisme dapat dilakukan dengan memanipulasi kondisi lingkungan.
Penggunaan mikroorganisme untuk produksi enzim mempunyai beberapa
kelebihan, diantaranya mudah diproduksi dalam skala besar, waktu produksi
relatif pendek serta dapat diproduksi secara berkesinambungan dengan biaya yang
relatif rendah (Basuki, 1997).
Enzim protease dapat diproduksi dari berbagai mikroorganisme, diantaranya
adalah actinomycetes (Alina, 2003).
Pada penelitian ini Actinomycetes yang
digunakan di dapatkan dari isolasi lumpur hutan bakau yang berada di Pantai
3
Ringgung Teluk Lampung (Lina, 2009).
Enzim protease dari bakteri mulai
diperkenalkan tahun1960-an oleh Gebruder Schyder dari Swiss dan Novo Industri
A/S dari Denmark, dan sampai sekarang penggunaan bakteri sebagai penghasil
protease mempunyai peluang yang besar (Basuki, 1997).
Dalam penelitian ini, enzim protease yang akan diisolasi dan dikarakterisasi. Hal
ini dikarenakan enzim protease yang dihasilkan dari actinomycetes belum banyak
dimanfaatkan dan dikelola secara optimal. Ini tentunya merupakan aset besar
yang berpeluang untuk dimanfaatkan dalam pengembangan bioteknologi . Dari
hasil penelitian yang dilakukan oleh Vonothini et al (2008), protease dari
Actinomycetes telaga India mempunyai temperatur optimum 40ºC, dan pH
optimumnya adalah 7. Hasil dari penelitian tersebut dapat dipakai sebagai acuan
untuk penelitian yang akan penulis lakukan. Pada penelitian ini penulis mencoba
mengisolasi dan mengkarakterisasi enzim protease dari actinomycetes lumpur
hutan bakau.
B. Tujuan
Tujuan penelitian ini adalah
1.
Mempelajari kondisi pH dan waktu inkubasi optimum bagi pertumbuhan sel
actinomycetes Isolat Lumpur Hutan Bakau dalam memproduksi enzim
protease
2. Mengisolasi dan memurnikan serta menentukan karakter enzim protease dari
actinomycetes Isolat Lumpur Hutan Bakau
4
C. Manfaat
Manfaat dari penelitian ini adalah
1. Dapat dimanfaatkannya actinomycetes Isolat Lumpur Hutan Bakau sebagai
sumber alternatif penghasil enzim protease
2. Dapat meningkatkan pendapatan lokal daerah dengan cara pengembangan
hutan bakau pada daerah pesisir pantai dan terpenuhinya kebutuhan akan enzim
protease
47
V. SIMPULAN DAN SARAN
1.
Simpulan
Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan, maka dapat diambil beberapa
kesimpulan sebagai berikut:
a.
Dari ketiga isolat yang telah diremajakan, yaitu ANL-4, ANL-12 dan ANL2b-3, yang memiliki aktivitas proteolitik adalah ANL-2b-3.
b.
Fase eksponensial pertumbuhan actinomycetes tercapai pada waktu 144 jam
dengan aktivitas enzim protease tertinggi pada waktu 120 jam.
c.
Aktivitas spesifik enzim pada ekstrak kasar enzim sebesar 1,386 U/mL.
Aktivitas spesifik enzim setelah tahap pemurnian sebesar 8,44 U/mL terjadi
peningkatan kemurnian enzim sebesar 6,08 kali.
d.
Enzim protease hasil isolasi dan pemurnian memiliki kondisi optimum pada
pH 7, temperatur 50ºC,dan waktu inkubasi 60 menit. Nilai Km dan Vm
enzim
protease
µmol/mL·menit.
hasil
isolasi
adalah
8,0867
mg/mL
dan
0,5560
48
2.
Saran
Berdasarkan hasil penelitian yang diperoleh, maka penulis menyarankan untuk
melakukan
variasi
temperatur
optimum
actinomycetes
dan
proses
kromatografi kolom setelah tahap dialisis agar di dapatkan enzim yang lebih
murni.
ABSTRAK
ISOLASI DAN KARAKTERISASI ENZIM PROTEASE DARI
Actinomycetes ISOLAT LUMPUR HUTAN BAKAU
Oleh
Riki Eriyanti Andini
Pada penelitian ini, enzim protease diisolasi dari actinomycetes isolat lumpur
hutan bakau. Produksi enzim ini dilakukan dalam media fermentasi Mineral Salt
Medium yang mengandung skim milk sebanyak 2% selama 120 jam. Sentrifugasi
pada suhu 4ºC dengan laju kecepatan 3500 rpm selama 30 menit menghasilkan
ekstrak kasar enzim. Ekstrak kasar enzim dimurnikan dengan pengendapan
terfraksi menggunakan garam ammonium sulfat dan didialisis dengan membran
semipermeabel. Aktivitas protease di uji dengan menggunakan metode Kunitz
termodifikasi dan kadar protein dengan metode Lowry.
Proses pemurnian meningkatkan aktivitas unit enzim sebesar 1,002 U/mL, kadar
protein 0,723 mg/mL, aktivitas spesifik 1,386 U/mg pada ekstrak kasar enzim
menjadi 8,78 U/mL, kadar protein 1,04 mg/mL, aktivitas spesifik 8,44 U/mg pada
fraksi ammonium sulfat dengan tingkat kemurnian 6,08 kali.
Enzim protease hasil isolasi dan pemurnian mempunyai aktivitas tertinggi pada
kondisi pH 7, temperatur 50º C, dan waktu inkubasi 60 menit. Nilai Km dan Vm
enzim protease hasil isolasi adalah 8,0867 mg/mL dan 0,5560 µmol/mL · menit