Isolasi Bakteri Keratinolitik Dari Limbah Bulu Ayam Dan Karakterisasi Enzim Keratinasenya
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Ayam merupakan salah satu bahan pangan protein hewani yang enak dan bergizi.
Harga ayam yang relatif terjangkau dan mudah didapatkan, menjadikan ayam sebagai
salah satu bahan makanan favorit masyarakat Indonesia. Berdasarkan data Direktorat
Jenderal Peternakan (2013), populasi ayam di Indonesia terus mengalami peningkatan
setiap tahunnya. Pada tahun 2013, jumlah populasi ayam pedaging di Indonesia
mencapai 1.355.288.419 ekor. Peningkatan populasi ayam juga akan berdampak pada
peningkatan limbah bulu ayam. Menurut Gushterova et al. (2005), dari hasil
pemotongan satu ekor ayam dihasilkan rata-rata 6% bulu ayam dari bobot hidupnya,
jika satu ekor bobot hidup bulu ayam sebesar 1,5 kg, maka limbah bulu ayam
pedaging yang dihasilkan di tahun 2013 sebanyak 121.975.957 kg.
Peningkatan jumlah limbah bulu ayam setiap tahunnya harus mendapat
perhatian khusus, sehingga tidak menimbulkan permasalahan lingkungan yang serius.
Limbah bulu ayam yang berserakan di lingkungan dapat menimbulkan bau
menyengat dan merusak lapisan tanah. Hal ini dikarenakan sekitar 90% struktur bulu
ayam tersusun atas keratin. Keratin merupakan protein tidak larut yang memiliki
stabilitas ikatan kimia kompleks, kaya akan lilitan α atau lapisan β yang bersilangan
dengan jembatan sistein (Kreplak et al., 2004; Brandelli et al., 2010). Struktur
kompleks inilah yang menyebabkan keratin sulit untuk didegradasi secara alami.
Pengelolaan limbah bulu ayam telah banyak dilakukan, seperti pemakaian
ulang bulu ayam menjadi barang baru, misalnya kemoceng, shuttlecock, dan lukisan.
Pengelolaan bulu ayam dengan daur ulang dinilai belum efektif, karena hanya bulu
ayam yang bagus yang dapat digunakan. Limbah bulu ayam juga dapat dijadikan
sebagai bahan alternatif pakan ternak ruminansia, non ruminansia, dan unggas
(Rasyaf, 1992). Akan tetapi, hal ini juga belum menemukan cara yang efektif untuk
tetap mempertahankan nilai gizi yang terdapat pada tepung bulu ayam tersebut.
Secara konvensional, pendegradasian limbah bulu ayam dilakukan dengan
metode hidrotermal dan perlakuan kimia. Perlakuan dengan kedua metode tersebut
dinilai menghasilkan produk yang kurang memuaskan karena dapat menghilangkan
asam-asam amino esensial seperti metionin, lisin, dan triptofan, serta asam amino non
esensial seperti lisinoalanin dan lantionin (Dalev et al., 1997) yang penting dalam
pertumbuhan dan perkembangan ternak. Selain itu, dibutuhkan juga biaya produksi
dan energi yang cukup besar (Cai & Zheng, 2009). Salah satu alternatif yang
dikembangkan saat ini yaitu reaksi enzimatis dari beberapa mikroorganisme yang
mampu menghasilkan keratinase. Keratinase mendegradasikan keratin menjadi
protein-protein sederhana sehingga dapat dicerna dengan baik oleh saluran
pencernaan ternak. Keratinase dapat dihasilkan dari bakteri, jamur, maupun
actinomycetes (Brandelli et al., 2010).
Berbagai penelitian telah berhasil mengisolasi mikroorganisme keratinolitik
dan mempelajari karakteristik keratinase yang dihasilkannya. Di Indonesia, penelitian
bakteri keratinolitik telah dilakukan oleh Suryanto et al. (2014) yang berhasil
mengisolasi 16 bakteri keratinotilik dari 3 sumber air panas di Sumatera Utara. Tiga
isolat potensial diantaranya dipelajari karakteristik keratinase kasarnya dan diketahui
bahwa KW05 optimum pada pH 5 suhu 60 ºC, sedangkan SQ04 dan WR03 optimum
pada pH 6,5 suhu 60 ºC. Rahayu et al. (2010) berhasil mengkarakterisasi keratinase
dari 2 isolat Bacillus yang sebelumnya diisolasi dari sumber air panas Danau
Tompaso Sulawesi Utara dan tanah yang mengandung sulfur dari Gunung Tangkuban
Perahu Jawa Barat.
Keratinase juga telah banyak dimanfaatkan dalam bidang industri, seperti
industri farmasi, pupuk (Brandelli, 2008), bahan tambahan pakan dan lingkungan
(Lee et al., 2004), deterjen, lem, dan ikat pinggang (Prakash et al., 2010), serta bahan
perawatan terapi kulit (Kumar et al., 2010). Mengingat pentingnya manfaat keratinase
dan masih sedikitnya penelitian mengenai keratinase di Indonesia, perlu dilakukan
isolasi mikroorganisme keratinolitik dari limbah bulu ayam, khususnya bakteri, untuk
dikembangkan dalam memproduksi keratinase potensial guna mengolah limbah bulu
ayam menjadi pakan ternak.
1.2 Perumusan Masalah
Pada perkembangannya, keratinase merupakan enzim yang potensial digunakan
dalam bidang industri saat ini. Pencarian isolat-isolat bakteri keratinolitik terus
dilakukan guna mendapatkan bakteri keratinolitik yang potensial dan memiliki nilai
ekonomi yang tinggi. Salah satu sumber isolat bakteri keratinolitik yaitu dari limbah
bulu ayam di Indonesia belum pernah diteliti. Untuk mengetahui potensi tersebut,
perlu dilakukan suatu penelitian mengenai isolasi bakteri keratinolitik dari limbah
bulu ayam agar diketahui jenis dan karakteristik isolat beserta keratinase yang
dihasilkannya.
1.3 Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk:
1.
mendapatkan isolat bakteri keratinolitik dari limbah bulu ayam yang
menghasilkan keratinase potensial.
2.
mengetahui karakteristik keratinase yang dihasilkan oleh isolat bakteri
keratinolitik terpilih dari limbah bulu ayam.
1.4 Hipotesis Penelitian
1.
Terdapat beberapa isolat bakteri keratinolitik dari limbah bulu ayam dengan
karakteristik yang berbeda.
2.
Terdapat perbedaan karakteristik keratinase yang dihasilkan oleh isolat bakteri
keratinolitik terpilih dari limbah bulu ayam.
1.5 Manfaat Penelitian
1.
Sebagai sumber informasi mengenai potensi bakteri keratinolitik dalam
mendegradasi keratin di bulu ayam.
2.
Sebagai sumber bahan acuan dan penelitian keratinase selanjutnya.
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Ayam merupakan salah satu bahan pangan protein hewani yang enak dan bergizi.
Harga ayam yang relatif terjangkau dan mudah didapatkan, menjadikan ayam sebagai
salah satu bahan makanan favorit masyarakat Indonesia. Berdasarkan data Direktorat
Jenderal Peternakan (2013), populasi ayam di Indonesia terus mengalami peningkatan
setiap tahunnya. Pada tahun 2013, jumlah populasi ayam pedaging di Indonesia
mencapai 1.355.288.419 ekor. Peningkatan populasi ayam juga akan berdampak pada
peningkatan limbah bulu ayam. Menurut Gushterova et al. (2005), dari hasil
pemotongan satu ekor ayam dihasilkan rata-rata 6% bulu ayam dari bobot hidupnya,
jika satu ekor bobot hidup bulu ayam sebesar 1,5 kg, maka limbah bulu ayam
pedaging yang dihasilkan di tahun 2013 sebanyak 121.975.957 kg.
Peningkatan jumlah limbah bulu ayam setiap tahunnya harus mendapat
perhatian khusus, sehingga tidak menimbulkan permasalahan lingkungan yang serius.
Limbah bulu ayam yang berserakan di lingkungan dapat menimbulkan bau
menyengat dan merusak lapisan tanah. Hal ini dikarenakan sekitar 90% struktur bulu
ayam tersusun atas keratin. Keratin merupakan protein tidak larut yang memiliki
stabilitas ikatan kimia kompleks, kaya akan lilitan α atau lapisan β yang bersilangan
dengan jembatan sistein (Kreplak et al., 2004; Brandelli et al., 2010). Struktur
kompleks inilah yang menyebabkan keratin sulit untuk didegradasi secara alami.
Pengelolaan limbah bulu ayam telah banyak dilakukan, seperti pemakaian
ulang bulu ayam menjadi barang baru, misalnya kemoceng, shuttlecock, dan lukisan.
Pengelolaan bulu ayam dengan daur ulang dinilai belum efektif, karena hanya bulu
ayam yang bagus yang dapat digunakan. Limbah bulu ayam juga dapat dijadikan
sebagai bahan alternatif pakan ternak ruminansia, non ruminansia, dan unggas
(Rasyaf, 1992). Akan tetapi, hal ini juga belum menemukan cara yang efektif untuk
tetap mempertahankan nilai gizi yang terdapat pada tepung bulu ayam tersebut.
Secara konvensional, pendegradasian limbah bulu ayam dilakukan dengan
metode hidrotermal dan perlakuan kimia. Perlakuan dengan kedua metode tersebut
dinilai menghasilkan produk yang kurang memuaskan karena dapat menghilangkan
asam-asam amino esensial seperti metionin, lisin, dan triptofan, serta asam amino non
esensial seperti lisinoalanin dan lantionin (Dalev et al., 1997) yang penting dalam
pertumbuhan dan perkembangan ternak. Selain itu, dibutuhkan juga biaya produksi
dan energi yang cukup besar (Cai & Zheng, 2009). Salah satu alternatif yang
dikembangkan saat ini yaitu reaksi enzimatis dari beberapa mikroorganisme yang
mampu menghasilkan keratinase. Keratinase mendegradasikan keratin menjadi
protein-protein sederhana sehingga dapat dicerna dengan baik oleh saluran
pencernaan ternak. Keratinase dapat dihasilkan dari bakteri, jamur, maupun
actinomycetes (Brandelli et al., 2010).
Berbagai penelitian telah berhasil mengisolasi mikroorganisme keratinolitik
dan mempelajari karakteristik keratinase yang dihasilkannya. Di Indonesia, penelitian
bakteri keratinolitik telah dilakukan oleh Suryanto et al. (2014) yang berhasil
mengisolasi 16 bakteri keratinotilik dari 3 sumber air panas di Sumatera Utara. Tiga
isolat potensial diantaranya dipelajari karakteristik keratinase kasarnya dan diketahui
bahwa KW05 optimum pada pH 5 suhu 60 ºC, sedangkan SQ04 dan WR03 optimum
pada pH 6,5 suhu 60 ºC. Rahayu et al. (2010) berhasil mengkarakterisasi keratinase
dari 2 isolat Bacillus yang sebelumnya diisolasi dari sumber air panas Danau
Tompaso Sulawesi Utara dan tanah yang mengandung sulfur dari Gunung Tangkuban
Perahu Jawa Barat.
Keratinase juga telah banyak dimanfaatkan dalam bidang industri, seperti
industri farmasi, pupuk (Brandelli, 2008), bahan tambahan pakan dan lingkungan
(Lee et al., 2004), deterjen, lem, dan ikat pinggang (Prakash et al., 2010), serta bahan
perawatan terapi kulit (Kumar et al., 2010). Mengingat pentingnya manfaat keratinase
dan masih sedikitnya penelitian mengenai keratinase di Indonesia, perlu dilakukan
isolasi mikroorganisme keratinolitik dari limbah bulu ayam, khususnya bakteri, untuk
dikembangkan dalam memproduksi keratinase potensial guna mengolah limbah bulu
ayam menjadi pakan ternak.
1.2 Perumusan Masalah
Pada perkembangannya, keratinase merupakan enzim yang potensial digunakan
dalam bidang industri saat ini. Pencarian isolat-isolat bakteri keratinolitik terus
dilakukan guna mendapatkan bakteri keratinolitik yang potensial dan memiliki nilai
ekonomi yang tinggi. Salah satu sumber isolat bakteri keratinolitik yaitu dari limbah
bulu ayam di Indonesia belum pernah diteliti. Untuk mengetahui potensi tersebut,
perlu dilakukan suatu penelitian mengenai isolasi bakteri keratinolitik dari limbah
bulu ayam agar diketahui jenis dan karakteristik isolat beserta keratinase yang
dihasilkannya.
1.3 Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk:
1.
mendapatkan isolat bakteri keratinolitik dari limbah bulu ayam yang
menghasilkan keratinase potensial.
2.
mengetahui karakteristik keratinase yang dihasilkan oleh isolat bakteri
keratinolitik terpilih dari limbah bulu ayam.
1.4 Hipotesis Penelitian
1.
Terdapat beberapa isolat bakteri keratinolitik dari limbah bulu ayam dengan
karakteristik yang berbeda.
2.
Terdapat perbedaan karakteristik keratinase yang dihasilkan oleh isolat bakteri
keratinolitik terpilih dari limbah bulu ayam.
1.5 Manfaat Penelitian
1.
Sebagai sumber informasi mengenai potensi bakteri keratinolitik dalam
mendegradasi keratin di bulu ayam.
2.
Sebagai sumber bahan acuan dan penelitian keratinase selanjutnya.