Pemanfaatan Onggok untuk Produksi Enzim Glukosa Isomerase dari Streptomyces Olivacaus S-58
PEMANFAATAN ( ONGGOK UNTUK PRODUKSI
EIIZIM
GIUK,O,S.A
...,
I.SO.MERAS~
DARl streptomyces Olivaceus S 58
.-,- :.*:.~-"
-
,.
Oleh
AHMAD SUDiRO
F 26. 1652
1 9 9 4
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
B O G O R
Ahmad Sudiro. F 26.1652. Pemanfaatan Onggok untuk Produksi Enzim
Glukosa Isomerase dari Streptomyces olivaceus. S-58. Dibawah bimbingan
Budiatman Satiawihardja dan Nunvitri Anjaya.
RINGKASAN
Mikroba yang digunakan u~itukproduksi enzi~nglultosa isomerase (GI)
adalali Streptomyces olivaceus S-58 yalig berasal dari ITB, Bandung. Organisme ini dapat menghasilkan enzim GI baik secara intra maupun ekstraseluler.
Dengan menggunakan teknik spektrofotometri maka enzim ekstraseluler yang
dillasilkan selama fermentasi 2 hari (5.75 Ulml), lebili tinggi daripada enzim
intraseluler (3.48 Ulml). U~itukmendapatka~iaktivitas optirnumriya S.olivncerts
membutuhlcan ion kobalt dan magnesium sebanyak 0.025 % (10" - 10%4).
Perbandingan xilosa dan glukosa yang digunakan sebagai sumber
karbon ternyata berpengaruh cukup besar terliadap aktivitas yang dihasilkannya. Aktivitas tcrtinggi yalig tlidapatka~idengan pcrbandingan xilosa dan
glukosa 7 : 3 adalah 3.48 Ulrnl. Pcnggunaan substrat yang bcrlebih ditluga
~nenyebabltantimbulnya efck inhibisi clan rcpresi katabolit. S, olivocc,u.s cle;i,t,
tunibuh clan rncnghasilkan glukosa isorncrase pada n~aliumyarig mengandurig
sumber nitrogen orgzmik clan campuran nitrogcn organik tlc~igananorganik.
I'crlakuan ckstraltsi sccara ki~riiawiclilakultan tlcngan tlctcrgcn k a t ~ o ~ ~ i k
C t y l i r ~ i l ~ t i t t o t I~riot i~i l Ili~igga batas tcrtentu scniakin lama
ekstraksi dilz~kukanniaka selnaki~ibanyak cnzirn yang dillasilkan. Ekstraksi
selarna 2 jam ~neoghasilk;tnekstrak enzim kasar tlengan aktivitas optimum 2.27
Ulml scdangkari ekstraksi scla~na24 jam adalali 2.88 Ulml. Aktivitas katalitik
GI menliliki nilai optimum pada suhu isomerisasi 60°C yang akan menurun
sejalarl dcrigari peningkatan suhu.
t'engurangan glukosa dari medium MP2 dengan xilosa scbanyak 1 %
niengakibatkan penurunan aktivitas sebesar 2.95%. Akan tetapi ha1 ini menunjukkan bahwa onggok dapat digunakan sebagai sumber karbon bagi mikroba
untuk ~ne~ighasilkan
enzim glukosa isomerase. Diduga adanya xilan pada
onggok menuruukan kebutuhan xilosa xbagai senyawa induksi dari 1 %
menjadi 0.3%. Hasil terbaik (2.60 Ulinl) didapat dari fermentasi selama 48
jam pada medium MP7 yang mengandung xilosa sebanyak 0.3% derigan
kandungan KII,PO, dimodifikasi menjadi 0.1 %.
INSTPUT PERTANIAN BOGOR
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
PEMANFAATAN ONGGOK UNTUIC PRODUKSI
ENZIM GLUKOSA ISOMERASE
DARI Streptomyces Olivnce~rs
SKRIPSI
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN
pada Jurusan Teknologi Pangan dan Gizi
Fakultas Teknologi Pertanian
Oleh
AHAlAD SUDIRO
F 26.1652
Lahir di Jakarta, 1 Oktober 1970
Lulus 6 Agustus 1994
Ir. Nurwitri Anjaya,
Dosen Pernbiinbi~igI1
. Budiat~nanSatiawihardja, MSc
Dosen Pembimbing I
KATA PENGANTAR
Pada awal tahun 1993, saya diberi kesempatan oleh
Dr. Ir. Budiatman untuk melakukan penelitian mengenai
enzim glukosa isomerase, sua'tu bidang penelitian yang
bagi saya terasa sulit dan kurang menarik.
Setelah berpikir cukup lama, timbul pertanyaan
dalam diri saya, "Kalau tidak saya ambil lcesempatan
ini, lalu kapan lagi
?"
dan rasanya cukup menantang
bagi saya untulc lebih mengetahui dunia mikroorganisme.
Alhamdulillahi robbiltalamin bahwa setelah penelitian tersebut berjalan, semangat clan pengetahuan
saya bertambah baik, mudah-mudahan demikian selanjut
nya.
Laporan ini amat sederhana dan merupakan hasil
penelitian yang dilnlcukan di Jurusan Teknologi Pangan
dan Gizi (IPR) selama kurang lebih satu tahun.
Pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan
rasa terima kasih yang mendalam kepada:
-
Keluarga di Ciputat.
Dr. Ir.Budiatman Satiawihardja MSc, yang telah
memberikan nasehat dan bimbingannya selama ini
hingga laporan ini dapat diselesaikan.
-
Ir. Nurwitri Anjaya DAA, selaku dosen pembim
bing kedua.
- Ir. Feri Kusnandar, sebagai dosen penguji.
-
Mbak Yuni, Pak Mul, Pak Dunung, Mas Wahid, Ibu
Ika, teman-teman di TPG dan Al-Inayah serta
semua pihak yang telah amat membantu dalam
penelitian ini.
Akhirul kalam mudah-mudahan kiranya laporan yang
sederhana ini hendaknya bermanfaat bagi pihak yang
membutuhkannya.
Wassalam,
Dramaga, 19 Agustus 1994
Penulis
DAFTAR IS1
Halaman
IaTA PENGANTAR
i
DAFTAR IS1
iii
DAFTAR TABEL
DAFTAR GAMBAR
DAFTAR LAMPIRAN
I. PENDAHULUAN
11. TINJAUAN PUSTAKA
A. Ampas Tapioka (Onggok)
8.
High Fructose Syrup (HFS)
C. Enzim yang Terlibat Dalam Produksi HFS
1. Enzim Alfa-amilase
2. Enzim Glukoamilase
3. Enzim Glukosa isomerase
D. Klasifikasi dan Karakteristik Glukose
Isomerase
111. BAHAN DAN METODE
A. Bahan dan Alat
B. Metode
1. Pemeliharaan Kultur
2. Persiapan Inokulum
3. Produksi Enzim Dalam Erlenmeyer
4. Fermentasi dalam Fermentor
iii
5. Pengujian Aktivitas Glukose
Isomerase
a. Enzim
31
Intraseluler
31
b. Enzim Ekstraseluler
32
C. Analisa Fruktosa
33
D. Penentuan Gula Pereduksi
35
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
37
A. Produksi GI Ekstra dan Intraseluler
37
B. Pengaruh Konsenttrasi Kobalt
38
C.
Pengaruh Perbandingan Glukosa dan Xilosa 4 1
D. Penggunaan Onggok dalam Medium Produksi
43
E. Waktu Ekstraksi dan Suhu Isomerisasi
46
F. Pengaruh Penambahan Glukosa
51
G. Penambahan Xilosa
54
M. Penarnbahan Fosfat
56
V. KESIMPULAN DAN SARAN
61
A. Kesimpulan
61
B. Saran
63
DAFTAR PUSTAKA
65
DAFTAR TABEL
Halaman
1. Komposisi Onggok Ubi Kayu
2. Kemanisan Relatif Fruktosa
3. IZomposisi HFS
4. Komposisi beberapa jenis sirup jagung
berfruktosa tinggi
10
5. Mikroba Penghasil GI Komersial
19
6. Bobot Molekul Glukose Isomerase
20
7. Aktivitas GLukosa Isomerase yang Diproduksi
olch Berbagai Macam Organisme
25
8.
Medium yang Digunakan Dalam Percobaaan
30
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Isomerisasi Glukosa Dengan Alkali
7
Alur Proses Pembuatan HFCS
9
Aktivitas GI Ekstra dan Intraseluler
pada medium MP1
Pengaruh Konsentrasi Kobalt
39
Pengaruh Perbandingan Glukosa dan Xilosa
dalam Medium
41
Penggunaan Onggok Dalam Medium
44
Pengaruh Suhu Isomerisasi dan Lama Ekstraksi
Pada Medium MP1
46
Pengaruh Penambahan Glukosa
52
Pengaruh Penambahan Xilosa Dengan
Medium Basal MPG
Pengaruh Penambahan KH2P04 Dengan
MMedium Basal MP7
Aktivitas GI sel.ama
Medium Basal MP7
48
Jam Dengan
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
1. Kurva Standar Fruktosa dan Gula Pereduksi
68
2. Aktivitas Enzim Glukosa Isomerase Pada
Inkubator Goyang
69
3. Aktivitas Enzim Glukosa Isomerase Dalam
Fermentor
71
PEMANFAATAN ( ONGGOK UNTUK PRODUKSI
EIIZIM
GIUK,O,S.A
...,
I.SO.MERAS~
DARl streptomyces Olivaceus S 58
.-,- :.*:.~-"
-
,.
Oleh
AHMAD SUDiRO
F 26. 1652
1 9 9 4
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
B O G O R
Ahmad Sudiro. F 26.1652. Pemanfaatan Onggok untuk Produksi Enzim
Glukosa Isomerase dari Streptomyces olivaceus. S-58. Dibawah bimbingan
Budiatman Satiawihardja dan Nunvitri Anjaya.
RINGKASAN
Mikroba yang digunakan u~itukproduksi enzi~nglultosa isomerase (GI)
adalali Streptomyces olivaceus S-58 yalig berasal dari ITB, Bandung. Organisme ini dapat menghasilkan enzim GI baik secara intra maupun ekstraseluler.
Dengan menggunakan teknik spektrofotometri maka enzim ekstraseluler yang
dillasilkan selama fermentasi 2 hari (5.75 Ulml), lebili tinggi daripada enzim
intraseluler (3.48 Ulml). U~itukmendapatka~iaktivitas optirnumriya S.olivncerts
membutuhlcan ion kobalt dan magnesium sebanyak 0.025 % (10" - 10%4).
Perbandingan xilosa dan glukosa yang digunakan sebagai sumber
karbon ternyata berpengaruh cukup besar terliadap aktivitas yang dihasilkannya. Aktivitas tcrtinggi yalig tlidapatka~idengan pcrbandingan xilosa dan
glukosa 7 : 3 adalah 3.48 Ulrnl. Pcnggunaan substrat yang bcrlebih ditluga
~nenyebabltantimbulnya efck inhibisi clan rcpresi katabolit. S, olivocc,u.s cle;i,t,
tunibuh clan rncnghasilkan glukosa isorncrase pada n~aliumyarig mengandurig
sumber nitrogen orgzmik clan campuran nitrogcn organik tlc~igananorganik.
I'crlakuan ckstraltsi sccara ki~riiawiclilakultan tlcngan tlctcrgcn k a t ~ o ~ ~ i k
C t y l i r ~ i l ~ t i t t o t I~riot i~i l Ili~igga batas tcrtentu scniakin lama
ekstraksi dilz~kukanniaka selnaki~ibanyak cnzirn yang dillasilkan. Ekstraksi
selarna 2 jam ~neoghasilk;tnekstrak enzim kasar tlengan aktivitas optimum 2.27
Ulml scdangkari ekstraksi scla~na24 jam adalali 2.88 Ulml. Aktivitas katalitik
GI menliliki nilai optimum pada suhu isomerisasi 60°C yang akan menurun
sejalarl dcrigari peningkatan suhu.
t'engurangan glukosa dari medium MP2 dengan xilosa scbanyak 1 %
niengakibatkan penurunan aktivitas sebesar 2.95%. Akan tetapi ha1 ini menunjukkan bahwa onggok dapat digunakan sebagai sumber karbon bagi mikroba
untuk ~ne~ighasilkan
enzim glukosa isomerase. Diduga adanya xilan pada
onggok menuruukan kebutuhan xilosa xbagai senyawa induksi dari 1 %
menjadi 0.3%. Hasil terbaik (2.60 Ulinl) didapat dari fermentasi selama 48
jam pada medium MP7 yang mengandung xilosa sebanyak 0.3% derigan
kandungan KII,PO, dimodifikasi menjadi 0.1 %.
INSTPUT PERTANIAN BOGOR
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
PEMANFAATAN ONGGOK UNTUIC PRODUKSI
ENZIM GLUKOSA ISOMERASE
DARI Streptomyces Olivnce~rs
SKRIPSI
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN
pada Jurusan Teknologi Pangan dan Gizi
Fakultas Teknologi Pertanian
Oleh
AHAlAD SUDIRO
F 26.1652
Lahir di Jakarta, 1 Oktober 1970
Lulus 6 Agustus 1994
Ir. Nurwitri Anjaya,
Dosen Pernbiinbi~igI1
. Budiat~nanSatiawihardja, MSc
Dosen Pembimbing I
KATA PENGANTAR
Pada awal tahun 1993, saya diberi kesempatan oleh
Dr. Ir. Budiatman untuk melakukan penelitian mengenai
enzim glukosa isomerase, sua'tu bidang penelitian yang
bagi saya terasa sulit dan kurang menarik.
Setelah berpikir cukup lama, timbul pertanyaan
dalam diri saya, "Kalau tidak saya ambil lcesempatan
ini, lalu kapan lagi
?"
dan rasanya cukup menantang
bagi saya untulc lebih mengetahui dunia mikroorganisme.
Alhamdulillahi robbiltalamin bahwa setelah penelitian tersebut berjalan, semangat clan pengetahuan
saya bertambah baik, mudah-mudahan demikian selanjut
nya.
Laporan ini amat sederhana dan merupakan hasil
penelitian yang dilnlcukan di Jurusan Teknologi Pangan
dan Gizi (IPR) selama kurang lebih satu tahun.
Pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan
rasa terima kasih yang mendalam kepada:
-
Keluarga di Ciputat.
Dr. Ir.Budiatman Satiawihardja MSc, yang telah
memberikan nasehat dan bimbingannya selama ini
hingga laporan ini dapat diselesaikan.
-
Ir. Nurwitri Anjaya DAA, selaku dosen pembim
bing kedua.
- Ir. Feri Kusnandar, sebagai dosen penguji.
-
Mbak Yuni, Pak Mul, Pak Dunung, Mas Wahid, Ibu
Ika, teman-teman di TPG dan Al-Inayah serta
semua pihak yang telah amat membantu dalam
penelitian ini.
Akhirul kalam mudah-mudahan kiranya laporan yang
sederhana ini hendaknya bermanfaat bagi pihak yang
membutuhkannya.
Wassalam,
Dramaga, 19 Agustus 1994
Penulis
DAFTAR IS1
Halaman
IaTA PENGANTAR
i
DAFTAR IS1
iii
DAFTAR TABEL
DAFTAR GAMBAR
DAFTAR LAMPIRAN
I. PENDAHULUAN
11. TINJAUAN PUSTAKA
A. Ampas Tapioka (Onggok)
8.
High Fructose Syrup (HFS)
C. Enzim yang Terlibat Dalam Produksi HFS
1. Enzim Alfa-amilase
2. Enzim Glukoamilase
3. Enzim Glukosa isomerase
D. Klasifikasi dan Karakteristik Glukose
Isomerase
111. BAHAN DAN METODE
A. Bahan dan Alat
B. Metode
1. Pemeliharaan Kultur
2. Persiapan Inokulum
3. Produksi Enzim Dalam Erlenmeyer
4. Fermentasi dalam Fermentor
iii
5. Pengujian Aktivitas Glukose
Isomerase
a. Enzim
31
Intraseluler
31
b. Enzim Ekstraseluler
32
C. Analisa Fruktosa
33
D. Penentuan Gula Pereduksi
35
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
37
A. Produksi GI Ekstra dan Intraseluler
37
B. Pengaruh Konsenttrasi Kobalt
38
C.
Pengaruh Perbandingan Glukosa dan Xilosa 4 1
D. Penggunaan Onggok dalam Medium Produksi
43
E. Waktu Ekstraksi dan Suhu Isomerisasi
46
F. Pengaruh Penambahan Glukosa
51
G. Penambahan Xilosa
54
M. Penarnbahan Fosfat
56
V. KESIMPULAN DAN SARAN
61
A. Kesimpulan
61
B. Saran
63
DAFTAR PUSTAKA
65
DAFTAR TABEL
Halaman
1. Komposisi Onggok Ubi Kayu
2. Kemanisan Relatif Fruktosa
3. IZomposisi HFS
4. Komposisi beberapa jenis sirup jagung
berfruktosa tinggi
10
5. Mikroba Penghasil GI Komersial
19
6. Bobot Molekul Glukose Isomerase
20
7. Aktivitas GLukosa Isomerase yang Diproduksi
olch Berbagai Macam Organisme
25
8.
Medium yang Digunakan Dalam Percobaaan
30
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Isomerisasi Glukosa Dengan Alkali
7
Alur Proses Pembuatan HFCS
9
Aktivitas GI Ekstra dan Intraseluler
pada medium MP1
Pengaruh Konsentrasi Kobalt
39
Pengaruh Perbandingan Glukosa dan Xilosa
dalam Medium
41
Penggunaan Onggok Dalam Medium
44
Pengaruh Suhu Isomerisasi dan Lama Ekstraksi
Pada Medium MP1
46
Pengaruh Penambahan Glukosa
52
Pengaruh Penambahan Xilosa Dengan
Medium Basal MPG
Pengaruh Penambahan KH2P04 Dengan
MMedium Basal MP7
Aktivitas GI sel.ama
Medium Basal MP7
48
Jam Dengan
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
1. Kurva Standar Fruktosa dan Gula Pereduksi
68
2. Aktivitas Enzim Glukosa Isomerase Pada
Inkubator Goyang
69
3. Aktivitas Enzim Glukosa Isomerase Dalam
Fermentor
71
EIIZIM
GIUK,O,S.A
...,
I.SO.MERAS~
DARl streptomyces Olivaceus S 58
.-,- :.*:.~-"
-
,.
Oleh
AHMAD SUDiRO
F 26. 1652
1 9 9 4
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
B O G O R
Ahmad Sudiro. F 26.1652. Pemanfaatan Onggok untuk Produksi Enzim
Glukosa Isomerase dari Streptomyces olivaceus. S-58. Dibawah bimbingan
Budiatman Satiawihardja dan Nunvitri Anjaya.
RINGKASAN
Mikroba yang digunakan u~itukproduksi enzi~nglultosa isomerase (GI)
adalali Streptomyces olivaceus S-58 yalig berasal dari ITB, Bandung. Organisme ini dapat menghasilkan enzim GI baik secara intra maupun ekstraseluler.
Dengan menggunakan teknik spektrofotometri maka enzim ekstraseluler yang
dillasilkan selama fermentasi 2 hari (5.75 Ulml), lebili tinggi daripada enzim
intraseluler (3.48 Ulml). U~itukmendapatka~iaktivitas optirnumriya S.olivncerts
membutuhlcan ion kobalt dan magnesium sebanyak 0.025 % (10" - 10%4).
Perbandingan xilosa dan glukosa yang digunakan sebagai sumber
karbon ternyata berpengaruh cukup besar terliadap aktivitas yang dihasilkannya. Aktivitas tcrtinggi yalig tlidapatka~idengan pcrbandingan xilosa dan
glukosa 7 : 3 adalah 3.48 Ulrnl. Pcnggunaan substrat yang bcrlebih ditluga
~nenyebabltantimbulnya efck inhibisi clan rcpresi katabolit. S, olivocc,u.s cle;i,t,
tunibuh clan rncnghasilkan glukosa isorncrase pada n~aliumyarig mengandurig
sumber nitrogen orgzmik clan campuran nitrogcn organik tlc~igananorganik.
I'crlakuan ckstraltsi sccara ki~riiawiclilakultan tlcngan tlctcrgcn k a t ~ o ~ ~ i k
C t y l i r ~ i l ~ t i t t o t I~riot i~i l Ili~igga batas tcrtentu scniakin lama
ekstraksi dilz~kukanniaka selnaki~ibanyak cnzirn yang dillasilkan. Ekstraksi
selarna 2 jam ~neoghasilk;tnekstrak enzim kasar tlengan aktivitas optimum 2.27
Ulml scdangkari ekstraksi scla~na24 jam adalali 2.88 Ulml. Aktivitas katalitik
GI menliliki nilai optimum pada suhu isomerisasi 60°C yang akan menurun
sejalarl dcrigari peningkatan suhu.
t'engurangan glukosa dari medium MP2 dengan xilosa scbanyak 1 %
niengakibatkan penurunan aktivitas sebesar 2.95%. Akan tetapi ha1 ini menunjukkan bahwa onggok dapat digunakan sebagai sumber karbon bagi mikroba
untuk ~ne~ighasilkan
enzim glukosa isomerase. Diduga adanya xilan pada
onggok menuruukan kebutuhan xilosa xbagai senyawa induksi dari 1 %
menjadi 0.3%. Hasil terbaik (2.60 Ulinl) didapat dari fermentasi selama 48
jam pada medium MP7 yang mengandung xilosa sebanyak 0.3% derigan
kandungan KII,PO, dimodifikasi menjadi 0.1 %.
INSTPUT PERTANIAN BOGOR
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
PEMANFAATAN ONGGOK UNTUIC PRODUKSI
ENZIM GLUKOSA ISOMERASE
DARI Streptomyces Olivnce~rs
SKRIPSI
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN
pada Jurusan Teknologi Pangan dan Gizi
Fakultas Teknologi Pertanian
Oleh
AHAlAD SUDIRO
F 26.1652
Lahir di Jakarta, 1 Oktober 1970
Lulus 6 Agustus 1994
Ir. Nurwitri Anjaya,
Dosen Pernbiinbi~igI1
. Budiat~nanSatiawihardja, MSc
Dosen Pembimbing I
KATA PENGANTAR
Pada awal tahun 1993, saya diberi kesempatan oleh
Dr. Ir. Budiatman untuk melakukan penelitian mengenai
enzim glukosa isomerase, sua'tu bidang penelitian yang
bagi saya terasa sulit dan kurang menarik.
Setelah berpikir cukup lama, timbul pertanyaan
dalam diri saya, "Kalau tidak saya ambil lcesempatan
ini, lalu kapan lagi
?"
dan rasanya cukup menantang
bagi saya untulc lebih mengetahui dunia mikroorganisme.
Alhamdulillahi robbiltalamin bahwa setelah penelitian tersebut berjalan, semangat clan pengetahuan
saya bertambah baik, mudah-mudahan demikian selanjut
nya.
Laporan ini amat sederhana dan merupakan hasil
penelitian yang dilnlcukan di Jurusan Teknologi Pangan
dan Gizi (IPR) selama kurang lebih satu tahun.
Pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan
rasa terima kasih yang mendalam kepada:
-
Keluarga di Ciputat.
Dr. Ir.Budiatman Satiawihardja MSc, yang telah
memberikan nasehat dan bimbingannya selama ini
hingga laporan ini dapat diselesaikan.
-
Ir. Nurwitri Anjaya DAA, selaku dosen pembim
bing kedua.
- Ir. Feri Kusnandar, sebagai dosen penguji.
-
Mbak Yuni, Pak Mul, Pak Dunung, Mas Wahid, Ibu
Ika, teman-teman di TPG dan Al-Inayah serta
semua pihak yang telah amat membantu dalam
penelitian ini.
Akhirul kalam mudah-mudahan kiranya laporan yang
sederhana ini hendaknya bermanfaat bagi pihak yang
membutuhkannya.
Wassalam,
Dramaga, 19 Agustus 1994
Penulis
DAFTAR IS1
Halaman
IaTA PENGANTAR
i
DAFTAR IS1
iii
DAFTAR TABEL
DAFTAR GAMBAR
DAFTAR LAMPIRAN
I. PENDAHULUAN
11. TINJAUAN PUSTAKA
A. Ampas Tapioka (Onggok)
8.
High Fructose Syrup (HFS)
C. Enzim yang Terlibat Dalam Produksi HFS
1. Enzim Alfa-amilase
2. Enzim Glukoamilase
3. Enzim Glukosa isomerase
D. Klasifikasi dan Karakteristik Glukose
Isomerase
111. BAHAN DAN METODE
A. Bahan dan Alat
B. Metode
1. Pemeliharaan Kultur
2. Persiapan Inokulum
3. Produksi Enzim Dalam Erlenmeyer
4. Fermentasi dalam Fermentor
iii
5. Pengujian Aktivitas Glukose
Isomerase
a. Enzim
31
Intraseluler
31
b. Enzim Ekstraseluler
32
C. Analisa Fruktosa
33
D. Penentuan Gula Pereduksi
35
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
37
A. Produksi GI Ekstra dan Intraseluler
37
B. Pengaruh Konsenttrasi Kobalt
38
C.
Pengaruh Perbandingan Glukosa dan Xilosa 4 1
D. Penggunaan Onggok dalam Medium Produksi
43
E. Waktu Ekstraksi dan Suhu Isomerisasi
46
F. Pengaruh Penambahan Glukosa
51
G. Penambahan Xilosa
54
M. Penarnbahan Fosfat
56
V. KESIMPULAN DAN SARAN
61
A. Kesimpulan
61
B. Saran
63
DAFTAR PUSTAKA
65
DAFTAR TABEL
Halaman
1. Komposisi Onggok Ubi Kayu
2. Kemanisan Relatif Fruktosa
3. IZomposisi HFS
4. Komposisi beberapa jenis sirup jagung
berfruktosa tinggi
10
5. Mikroba Penghasil GI Komersial
19
6. Bobot Molekul Glukose Isomerase
20
7. Aktivitas GLukosa Isomerase yang Diproduksi
olch Berbagai Macam Organisme
25
8.
Medium yang Digunakan Dalam Percobaaan
30
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Isomerisasi Glukosa Dengan Alkali
7
Alur Proses Pembuatan HFCS
9
Aktivitas GI Ekstra dan Intraseluler
pada medium MP1
Pengaruh Konsentrasi Kobalt
39
Pengaruh Perbandingan Glukosa dan Xilosa
dalam Medium
41
Penggunaan Onggok Dalam Medium
44
Pengaruh Suhu Isomerisasi dan Lama Ekstraksi
Pada Medium MP1
46
Pengaruh Penambahan Glukosa
52
Pengaruh Penambahan Xilosa Dengan
Medium Basal MPG
Pengaruh Penambahan KH2P04 Dengan
MMedium Basal MP7
Aktivitas GI sel.ama
Medium Basal MP7
48
Jam Dengan
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
1. Kurva Standar Fruktosa dan Gula Pereduksi
68
2. Aktivitas Enzim Glukosa Isomerase Pada
Inkubator Goyang
69
3. Aktivitas Enzim Glukosa Isomerase Dalam
Fermentor
71
PEMANFAATAN ( ONGGOK UNTUK PRODUKSI
EIIZIM
GIUK,O,S.A
...,
I.SO.MERAS~
DARl streptomyces Olivaceus S 58
.-,- :.*:.~-"
-
,.
Oleh
AHMAD SUDiRO
F 26. 1652
1 9 9 4
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
B O G O R
Ahmad Sudiro. F 26.1652. Pemanfaatan Onggok untuk Produksi Enzim
Glukosa Isomerase dari Streptomyces olivaceus. S-58. Dibawah bimbingan
Budiatman Satiawihardja dan Nunvitri Anjaya.
RINGKASAN
Mikroba yang digunakan u~itukproduksi enzi~nglultosa isomerase (GI)
adalali Streptomyces olivaceus S-58 yalig berasal dari ITB, Bandung. Organisme ini dapat menghasilkan enzim GI baik secara intra maupun ekstraseluler.
Dengan menggunakan teknik spektrofotometri maka enzim ekstraseluler yang
dillasilkan selama fermentasi 2 hari (5.75 Ulml), lebili tinggi daripada enzim
intraseluler (3.48 Ulml). U~itukmendapatka~iaktivitas optirnumriya S.olivncerts
membutuhlcan ion kobalt dan magnesium sebanyak 0.025 % (10" - 10%4).
Perbandingan xilosa dan glukosa yang digunakan sebagai sumber
karbon ternyata berpengaruh cukup besar terliadap aktivitas yang dihasilkannya. Aktivitas tcrtinggi yalig tlidapatka~idengan pcrbandingan xilosa dan
glukosa 7 : 3 adalah 3.48 Ulrnl. Pcnggunaan substrat yang bcrlebih ditluga
~nenyebabltantimbulnya efck inhibisi clan rcpresi katabolit. S, olivocc,u.s cle;i,t,
tunibuh clan rncnghasilkan glukosa isorncrase pada n~aliumyarig mengandurig
sumber nitrogen orgzmik clan campuran nitrogcn organik tlc~igananorganik.
I'crlakuan ckstraltsi sccara ki~riiawiclilakultan tlcngan tlctcrgcn k a t ~ o ~ ~ i k
C t y l i r ~ i l ~ t i t t o t I~riot i~i l Ili~igga batas tcrtentu scniakin lama
ekstraksi dilz~kukanniaka selnaki~ibanyak cnzirn yang dillasilkan. Ekstraksi
selarna 2 jam ~neoghasilk;tnekstrak enzim kasar tlengan aktivitas optimum 2.27
Ulml scdangkari ekstraksi scla~na24 jam adalali 2.88 Ulml. Aktivitas katalitik
GI menliliki nilai optimum pada suhu isomerisasi 60°C yang akan menurun
sejalarl dcrigari peningkatan suhu.
t'engurangan glukosa dari medium MP2 dengan xilosa scbanyak 1 %
niengakibatkan penurunan aktivitas sebesar 2.95%. Akan tetapi ha1 ini menunjukkan bahwa onggok dapat digunakan sebagai sumber karbon bagi mikroba
untuk ~ne~ighasilkan
enzim glukosa isomerase. Diduga adanya xilan pada
onggok menuruukan kebutuhan xilosa xbagai senyawa induksi dari 1 %
menjadi 0.3%. Hasil terbaik (2.60 Ulinl) didapat dari fermentasi selama 48
jam pada medium MP7 yang mengandung xilosa sebanyak 0.3% derigan
kandungan KII,PO, dimodifikasi menjadi 0.1 %.
INSTPUT PERTANIAN BOGOR
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
PEMANFAATAN ONGGOK UNTUIC PRODUKSI
ENZIM GLUKOSA ISOMERASE
DARI Streptomyces Olivnce~rs
SKRIPSI
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN
pada Jurusan Teknologi Pangan dan Gizi
Fakultas Teknologi Pertanian
Oleh
AHAlAD SUDIRO
F 26.1652
Lahir di Jakarta, 1 Oktober 1970
Lulus 6 Agustus 1994
Ir. Nurwitri Anjaya,
Dosen Pernbiinbi~igI1
. Budiat~nanSatiawihardja, MSc
Dosen Pembimbing I
KATA PENGANTAR
Pada awal tahun 1993, saya diberi kesempatan oleh
Dr. Ir. Budiatman untuk melakukan penelitian mengenai
enzim glukosa isomerase, sua'tu bidang penelitian yang
bagi saya terasa sulit dan kurang menarik.
Setelah berpikir cukup lama, timbul pertanyaan
dalam diri saya, "Kalau tidak saya ambil lcesempatan
ini, lalu kapan lagi
?"
dan rasanya cukup menantang
bagi saya untulc lebih mengetahui dunia mikroorganisme.
Alhamdulillahi robbiltalamin bahwa setelah penelitian tersebut berjalan, semangat clan pengetahuan
saya bertambah baik, mudah-mudahan demikian selanjut
nya.
Laporan ini amat sederhana dan merupakan hasil
penelitian yang dilnlcukan di Jurusan Teknologi Pangan
dan Gizi (IPR) selama kurang lebih satu tahun.
Pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan
rasa terima kasih yang mendalam kepada:
-
Keluarga di Ciputat.
Dr. Ir.Budiatman Satiawihardja MSc, yang telah
memberikan nasehat dan bimbingannya selama ini
hingga laporan ini dapat diselesaikan.
-
Ir. Nurwitri Anjaya DAA, selaku dosen pembim
bing kedua.
- Ir. Feri Kusnandar, sebagai dosen penguji.
-
Mbak Yuni, Pak Mul, Pak Dunung, Mas Wahid, Ibu
Ika, teman-teman di TPG dan Al-Inayah serta
semua pihak yang telah amat membantu dalam
penelitian ini.
Akhirul kalam mudah-mudahan kiranya laporan yang
sederhana ini hendaknya bermanfaat bagi pihak yang
membutuhkannya.
Wassalam,
Dramaga, 19 Agustus 1994
Penulis
DAFTAR IS1
Halaman
IaTA PENGANTAR
i
DAFTAR IS1
iii
DAFTAR TABEL
DAFTAR GAMBAR
DAFTAR LAMPIRAN
I. PENDAHULUAN
11. TINJAUAN PUSTAKA
A. Ampas Tapioka (Onggok)
8.
High Fructose Syrup (HFS)
C. Enzim yang Terlibat Dalam Produksi HFS
1. Enzim Alfa-amilase
2. Enzim Glukoamilase
3. Enzim Glukosa isomerase
D. Klasifikasi dan Karakteristik Glukose
Isomerase
111. BAHAN DAN METODE
A. Bahan dan Alat
B. Metode
1. Pemeliharaan Kultur
2. Persiapan Inokulum
3. Produksi Enzim Dalam Erlenmeyer
4. Fermentasi dalam Fermentor
iii
5. Pengujian Aktivitas Glukose
Isomerase
a. Enzim
31
Intraseluler
31
b. Enzim Ekstraseluler
32
C. Analisa Fruktosa
33
D. Penentuan Gula Pereduksi
35
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
37
A. Produksi GI Ekstra dan Intraseluler
37
B. Pengaruh Konsenttrasi Kobalt
38
C.
Pengaruh Perbandingan Glukosa dan Xilosa 4 1
D. Penggunaan Onggok dalam Medium Produksi
43
E. Waktu Ekstraksi dan Suhu Isomerisasi
46
F. Pengaruh Penambahan Glukosa
51
G. Penambahan Xilosa
54
M. Penarnbahan Fosfat
56
V. KESIMPULAN DAN SARAN
61
A. Kesimpulan
61
B. Saran
63
DAFTAR PUSTAKA
65
DAFTAR TABEL
Halaman
1. Komposisi Onggok Ubi Kayu
2. Kemanisan Relatif Fruktosa
3. IZomposisi HFS
4. Komposisi beberapa jenis sirup jagung
berfruktosa tinggi
10
5. Mikroba Penghasil GI Komersial
19
6. Bobot Molekul Glukose Isomerase
20
7. Aktivitas GLukosa Isomerase yang Diproduksi
olch Berbagai Macam Organisme
25
8.
Medium yang Digunakan Dalam Percobaaan
30
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Isomerisasi Glukosa Dengan Alkali
7
Alur Proses Pembuatan HFCS
9
Aktivitas GI Ekstra dan Intraseluler
pada medium MP1
Pengaruh Konsentrasi Kobalt
39
Pengaruh Perbandingan Glukosa dan Xilosa
dalam Medium
41
Penggunaan Onggok Dalam Medium
44
Pengaruh Suhu Isomerisasi dan Lama Ekstraksi
Pada Medium MP1
46
Pengaruh Penambahan Glukosa
52
Pengaruh Penambahan Xilosa Dengan
Medium Basal MPG
Pengaruh Penambahan KH2P04 Dengan
MMedium Basal MP7
Aktivitas GI sel.ama
Medium Basal MP7
48
Jam Dengan
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
1. Kurva Standar Fruktosa dan Gula Pereduksi
68
2. Aktivitas Enzim Glukosa Isomerase Pada
Inkubator Goyang
69
3. Aktivitas Enzim Glukosa Isomerase Dalam
Fermentor
71