PENGARUH MASA INKUBASI DAN KONSENTRASI INOKULUM Penicillium sp. TERHADAP AKTIVITAS ENZIM SELULASE PADA MEDIUM TONGKOL JAGUNG - ITS Repository

  Oleh : Azizah Rahayu NRP. 1507. 100. 063 Latar Belakang

  Penicillium sp.

  Membantu degradasi selulosa Produksi enzim selulase murah dan efisien

Produksi selulase

Permasalahan

  Bagaimana pengaruh masa inkubasi dan konsentrasi inokulum dalam proses produksi enzim selulase dengan menggunakan medium tongkol jagung. Menggunakan isolat Penicillium sp. koleksi laboratorium Mikrobiologi dan Bioteknologi Biologi ITS yang diisolasi dari kawasan pesisir Wonorejo Surabaya.

  Menggunakan dua jenis medium tongkol jagung; medium dengan treatment mekanik, dan medium dengan treatment mekanik dan kimiawi.

  Aktivitas enzim diukur pada panjang gelombang 540 nm.

  Batasan Masalah

  Tujuan Penelitian Mengetahui pengaruh masa inkubasi dan konsentrasi inokulum sp. terhadap aktivitas enzim selulase

  Penicillium dengan menggunakan medium tongkol jagung. Manfaat Penelitian Memperoleh enzim selulase dari isolat sp.

  Penicillium

dengan menggunakan media tongkol jagung yang sangat

berguna untuk diaplikasikan pada berbagai jenis industri.

  Memberikan informasi tentang aktivitas enzim selulase dari isolat sp. pada medium tongkol jagung.

  Penicillium Metodologi

Tempat dan Waktu Penelitian

  Penelitian dilakukan pada bulan Januari sampai Juli 2014 di Laboratorium Mikologi, Botani serta Laboratorium Mikrobiologi dan Bioteknologi Biologi ITS.

  Pembuatan larutan

Pembuatan larutan DNS

  1,4 g NaOH Dilarutkan dalam 20 ml aquades Ditambahkan 0,7 g DNS

  21,6 g garam Rochelle 0,5 ml fenol + 0,6 g sodium metabisulfit Dilarutkan dalam 50 ml aquades

  

Dilarutkan hingga 100 ml Pembuatan larutan NaOH 2% Pembuatan larutan CMC 1% 200 gr NaOH Dilarutkan dengan aquades hingga 1000 ml Disterilkan dengan autoclave

  Dilarutkan dengan sodium buffer sitrat pH 4,8 hingga 100 ml 1 gr CMC

Pembuatan larutan tween 80 0,1% Pembuatan larutan avicel 1%

  1 ml tween 80 Dilarutkan hingga mencapai 100 ml dan

  1 g avicel

  Pembuatan medium padat PDA Pembuatan medium pertumbuhan 200 gr kentang

  2 gr yeast ekstrak

• 1,5 gr KH

  2 PO

  4

• 0,2 gr CaCl
• 1 gr MgSO
• 0,2 gr MnSO
• 0,2 gr FeSO
• 1,5 gr dextrose + 1,5 gr agar batangan Disaring dan suspensi diencerkan kembali dalam 1000 ml aquades Direbus dlm 1000 ml aquades Dituang ke dalam tabung reaksi Dipanaskan hingga larut sempurna Disterilkan dgn autoclave

  2 . 2H

  2 O

  4 .7H

  2 O

  4 .H

  2 O

  4 .7H

  2 O

  Dilarutkan dgn aquades hingga 1000 ml Persiapan medium tongkol jagung

  treatment secara mekanik

  treatment secara kimiawi Dioven pada suhu 100

• Tahap
• Tahap

  °C selama 2 jam Dicacah kecil lalu digiling

  Tongkol jagung Dioven pada suhu 100°C selama 3 jam Padatan substrat disiram air panas pada suhu 70-80°C Dipisah dgn kertas saring

  Substrat ditambahkan lar. NaOH 2% (1:10) Dikeringkan dibawah sinar matahari

Pembuatan kurva standar glukosa

  Ditimbang glukosa anhidrat masing-masing 0; 0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1; 1,2; 1,4; 1,6; 1,8; 2 mg Ditambahkan @ 1 ml buffer sitrat Divortex dan diambil @ 0,5 ml diukur absorbansinya (540 nm) Ditambahkan 3 ml DNS, dipanaskan selama

  5 menit lalu didinginkan dengan es Blanko; 1 ml aquades + 3 ml DNS Diinkubasi pada suhu ruang (7 hari) 2,5 gr substrat

  6 /ml) Kultur kapang + 10 ml aquades steril

  Pembuatan strater kapang Peremajaan kapang diinokulasikan isolat kapang kultur stok

  Medium PDA kultur kerja 10% suspensi spora diinokulasikan

• 12,5 ml medium pertumbuhan Divortex dan dihitung jmlh sporanya (10

Optimasi enzim selulase pada medium tongkol jagung

• 20 ml lar. ekstrak tween 80 0,1% + disentrifuge dan disaring Diinkubasi pada suhu 35°C selama 20 hari dgn range masa inkubasi hari ke-4; 7; 12; 16; dan hari ke-20 5 gr substrat + 25 ml medium pertumbuhan Diinokulasikan strater kapang dgn konsentrasi 10%, 15% dan 20% dari total medium
• uji aktivitas enzim endoglukanase

  Didinginkan dlm es selama 10 menit, dan diukur absorbansinya Dipanaskan dlm water bath 100°C selama 5 menit

  1 ml enzim + 1 ml lar. CMC 1% Diuji kadar gula pereduksinya Diinkubasi pada suhu 37°C selama 120 menit

• 1 ml lar. DNS Dikonversikan berdasarkan kurva standar glukosa Uji aktivitas enzim selulase

• uji aktivitas enzim eksoglukanase

  1 ml enzim + 1 ml lar. avicel 1% Diuji kadar gula pereduksinya Diinkubasi pada suhu 50°C selama 60 menit

• 1 ml lar. DNS Dikonversikan berdasarkan kurva standar glukosa

  Didinginkan dlm es selama 10 menit, dan diukur absorbansinya Dipanaskan dlm water bath 100°C selama 5 menit

• uji aktivitas enzim Fp-ase

  0,5 ml enzim + 1 ml buffer sitrat + kertas saring Whatman no 1 (1x6 cm) Diuji kadar gula pereduksinya Diinkubasi pada suhu 50°C selama

  60 menit Didinginkan dlm es selama 10 menit, dan diukur absorbansinya

• 3 ml lar. DNS Dikonversikan berdasarkan kurva standar glukosa

  Dipanaskan dlm water bath 100°C selama 5 menit

  Rancangan Penelitian Penelitian ini menggunakan rancangan acak lengkap (RAL) pola 2 faktorial dengan setiap perlakuan terdiri dari dua kali ulangan.

  4 E

  2 H

  3 E

  1 K

  4 E

  3 H

  1 K

  2 H

  2 K

  1 K

  4 E

  2 H

  1 K

  4 E

  1 H

  4 E

  1 H

  4 E

  4 E

  3 H

  3 E

  2 K

  4 E

  3 H

  2 K

  2 H

  4 E

  2 K

  4 E

  2 H

  2 K

  4 E

  1 H

  2 K

  1 K

  1 H

  3 K

  3 H

  3 K

  3 E

  3 H

  3 E

  2 K

  3 E

  2 K

  3 E

  3 E

  2 H

  2 K

  3 E

  2 H

  2 K

  3 E

  1 H

  3 K

  1 K

  3 H

  4 E

  1 H

  4 E

  3 H

  3 K

  3 E

  3 K

  1 H

  3 E

  2 H

  3 K

  3 E

  2 H

  3 K

  3 E

  4 E

  1 H

  2 K

  2 K

  2 K

  5 E

  3 H

  2 K

  5 E

  2 H

  5 E

  3 H

  2 H

  2 K

  5 E

  1 H

  2 K

  5 E

  3 E

  5 E

  2 K

  3 K

  3 K

  5 E

  3 H

  3 K

  5 E

  2 H

  5 E

  3 K

  2 H

  3 K

  5 E

  1 H

  3 K

  5 E

  1 H

  1 H

  5 E

  4 E

  4 E

  5 E

  3 H

  3 K

  4 E

  3 H

  3 K

  2 H

  5 E

  3 K

  4 E

  2 H

  3 K

  4 E

  1 H

  3 K

  1 H

  1 K

  2 H

  2 H

  3 E

  1 K

  5 E

  3 H

  1 K

  5 E

  1 K

  1 H

  5 E

  2 H

  1 K

  5 E

  1 H

  1 K

  5 E

  1 H

  3 E

  Lama Fermentasi Konsentrasi inokulum Enzim selulase K

  2 K

  1 E

  1 H

  3 K

  1 E

  3 H

  3 E

  1 E

  1 H

  3 H

  2 K

  1 E

  2 H

  2 K

  1 E

  3 K

  1 E

  2 K

  3 K

  1 H

  1 K

  2 E

  1 H

  2 E

  3 H

  1 E

  3 K

  3 H

  3 K

  1 E

  2 H

  3 K

  1 E

  2 H

  2 H

  1 E

  1 K

  1 E

  1 K

  1 E

  1 H

  1 K

  1 E

  1 H

  2 H

  1 E

  1

  2

  1

  2

  1

  3

  2 K

  1 H

  1 K

  1 H

  3 E

  2 K

  1 E

  1 H

  2 K

  1 E

  2 H

  1 K

  2 H

  1 E

  3 H

  1 K

  1 E

  2 H

  1 K

  1 E

  2 E

  1 H

  1 H

  2 E

  1 K

  3 E

  1 H

  3 E

  3 H

  3 K

  3 H

  3 E

  3 K

  2 E

  2 H

  3 K

  2 E

  2 H

  3 K

  1 H

  1 K

  1 H

  3 H

  2 K

  3 E

  2 H

  3 E

  1 K

  3 E

  1 K

  1 H

  3 E

  2 H

  1 K

  3 E

  2 H

  1 K

  3 E

  2 E

  3 K

  2 E

  2 E

  1 H

  2 K

  2 E

  2 H

  3 E

  1 K

  3 H

  2 K

  1 K

  2 E

  2 H

  1 K

  2 E

  2 H

  1 K

  2 E

  1 H

  2 E

  2 E

  1 H

  3 K

  2 E

  3 H

  3 E

  2 K

  3 H

  2 E

  2 K

  2 E

  2 H

  2 K

  2 E

  2 H

  2 K

  3 Analisa Data

Data penelitian ini dianalisa dengan menggunakan metode deskriptif

kuantitatif dengan menggunakan dua faktor, yakni variasi masa inkubasi

dan konsentrasi inokulum.

Data dan Pembahasan endoglukanase eksoglukanase Fp-ase

  

Medium I 15%- hari ke 4 10%- hari ke 4 20%- hari ke 8

(3,4904 U/ml) (11,3525 U/ml) (42,2619 U/ml)

Medium II 15%- hari ke16 15%- hari ke 4 20%- hari ke 16

(7,706 U/ml) (11,1408 U/ml) (34,9702 U/ml)

Medium I Medium II

  Treatment mekanik

  

V

V (digiling, dipanaskan, dioven) Treatment kimiawi

  

V

X (perlakuan alkali  NaOH)

• • proses delignifikasi tidak dapat menghilangkan

  lignin secara keseluruhan, karena lignin terikat pada selulosa maupun hemiselulosa.

• • Kadar selulosa setelah delignifikasi menjadi lebih

  rendah, dikarenakan mikrofibril selulosa dibungkus oleh lignin, sehingga selulosa ikut terlarut bersama lignin yang hilang.

• • Kadar hemiselulosa meningkat, dikarenakan ikut

  terlarutnya xilan bersama lignin yang merupakan komponen utama dari hemiselulosa. Sehingga kadar hemiselulosa meningkat.

• • Delignifikasi juga menyebabkan perubahan warna

  bahan menjadi kuning kecoklatan.

Data dan Pembahasan

  4

  Aktivitas endoglukanase pada medium I Aktivitas tertinggi : 3,4904 U/ml

Perhitungan :

• Regresi linier dari kurva standar y = 0,042x – 0,003
• Absorbansi produk (gula pereduksi) : 1,7605 – 0,708 = 1,0525
• Waktu inkubasi : 120 menit
• Berat molekul glukosa : 180

  5

  10

  15

  25 10% 15% 20%

  1 1,5 2 2,5 3 3,5

• V1 : volume larutan = 3 ml
• V2 : volume enzim = 1 ml
• Konsentrasi produk (gula pereduksi) : y =0,042x – 0,003 1, 0525 = 0,042x – 0,003 x = 25,1309

  Aktivitas endoglukanase = [gula pereduksi] x V

  1 x 10

  3 µmol BM x V

  2 x T = (25,1309 x 3 x 103 µmol)/ (180 x 1 x 120)

  0,5

  20

  9

  8 Aktivitas endoglukanase pada medium II

  7

  6 Aktivitas tertinggi : 7,706 U/ml

  5 10%

  4 15%

  3 20%

  Perhitungan :

  2 Regresi linier dari kurva standar y = 0,042x – 0,003

• 1

  Absorbansi produk (gula pereduksi) : 2,9145 – 0,587 = 2,3275

• 5

  10

  15

  20

• Berat molekul glukosa : 180
• Konsentrasi produk (gula pereduksi) : y =0,042x – 0,003
• 12,3275 = 0,042x – 0,003 x = 55,4880 U/ml

  3

  1 Aktivitas endoglukanase = [gula pereduksi] x V x 10 µmol

  2 BM x V x T = (55,4880 x 3 x 103 µmol) / (180 x 1 x 120) = 7,7066 U/ml Aktivitas eksoglukanase pada medium I Aktivitas tertinggi : 11,3525 U/ml Aktivitas eksoglukanase = [gula pereduksi] x V

Perhitungan :

• Regresi linier dari kurva standar y = 0,042x – 0,003
• Absorbansi produk (gula pereduksi) : 1,869 – 0,1555 = 1,7135
• Waktu inkubasi : 60 menit
• Berat molekul glukosa : 180
• V1 : volume larutan = 3 ml
• V2 : volume enzim = 1 ml
• Konsentrasi produk (gula pereduksi) : y =0,042x – 0,003 1, 7135 = 0,042x – 0,003 x = 40,8690

  4

  6

  8 Aktivitas eksoglukanase pada medium II Aktivitas tertinggi : 11,1408 U/ml

  10

  12 10% 15% 20%

  1 x 10

  3 µmol BM x V

  2 x T = (40,8690 x 3 x 10

  3 µmol) / (180 x 1 x 60) = 11,3525 U/ml

Perhitungan :

• Regresi linier dari kurva standar y = 0,042x – 0,003
• Absorbansi produk (gula pereduksi) : 2,06 – 0,3785 = 1,6815
• Waktu inkubasi : 60 menit
• Berat molekul glukosa : 180
• V1 : volume larutan = 3 ml
• V2 : volume enzim = 1 ml
• Konsentrasi produk (gula pereduksi) : y =0,042x – 0,003 1, 6815 = 0,042x – 0,003 x = 40,1071

  4

  6

  8

  10

  12 10% 15% 20%

  Aktivitas eksoglukanase = [gula pereduksi] x V

  1 x 10

  3 µmol BM x V

  2 x T = (40,1071 x 3 x 10

  3 µmol) / (180 x 1 x 120) = 11,1408 U/ml

Perhitungan :

  

30

  Aktivitas Fp-ase pada medium I Aktivitas tertinggi : 42,2619 U/ml

  

45

  

40

  

35

• Regresi linier dari kurva standar y = 0,042x – 0,003
• Waktu inkubasi : 60 menit

  

25

• Absorbansi produk (gula pereduksi) : 2,656 – 0,529 = 2,127
• Berat molekul glukosa : 180
• V1 : volume larutan = 4,5 ml
• V2 : volume enzim = 0,5 ml

  25 10% 15% 20%

  3 µmol) / (180 x 0,5 x 60)

  2 x T = (50,7142 x 4,5 x 10

  3 µmol BM x V

  1 x 10

  

Aktivitas Fp-ase = [gula pereduksi] x V

  20

  

20

  15

  10

  

5

  

10

  

15

  5

• Konsentrasi produk (gula pereduksi) : y =0,042x – 0,003 2,127 = 0,042x – 0,003 x = 50,7142

Perhitungan :

  

25

  Aktivitas Fp-ase pada medium II Aktivitas tertinggi : 34,9702 U/ml

  

40

  

35

  

30

• Regresi linier dari kurva standar y = 0,042x – 0,003
• Absorbansi produk (gula pereduksi) : 2,4855 – 0,726 = 1,7595
• Waktu inkubasi : 60 menit
• Berat molekul glukosa : 180
• V1 : volume larutan = 4,5 ml

  

20

  

15

  

10

  5

  15

  20

  25 10% 15% 20%

  

5

• V2 : volume enzim = 0,5 ml
• Konsentrasi produk (gula pereduksi) : y =0,042x – 0,003 1,7595 = 0,042x – 0,003 x = 41,9642

  

Aktivitas Fp-ase = [gula pereduksi] x V

  1 x 10

  3 µmol BM x V

  2 x T = (41,9642 x 4,5 x 10

  3 µmol) / (180 x 0,5 x 60)

  10

Grafik aktivitas enzim selulase pada medium I

  5

  10

  15

  20

  25

  30

  35

  40

  45

  5

  10

  15

  20

  25 endoglukanase-10% endoglukanase-15% endoglukanase-20% fpase - 20% - 42,2619 U/ml

  Masa inkubasi (hari) Akti v ita s e nz im (U/ m l)

Grafik aktivitas enzim selulase pada medium II

  40 fpase - 20% - 34,9702 U/ml

  35

  30

  25

  20

  15

  10

  5

  5

  10

  15

  20

  25 endoglukanase-10% endoglukanase-15% endoglukanase-20%

Aktivitas enzim selulase pada medium pertama

  

Masa Konsentrasi Aktivitas Aktivitas Aktivitas

fermentasi starter endoglukanase eksoglukanase Fp-ase (U/ml) (U/ml) (U/ml) 10% 0,5059 11,3525

  

4 hari 15% 3,4904 9,5304 1,08133

20% 2,1064 8,2638 10% 0,9143

  0,5059 8 hari 15% 1,8435 27,4305 20% 42,2619 10%

  9,7916 12 hari 15% 9,4345 20% 2,2123 10% 1,5773

  16 hari 15% 1,6980 14,8710

Aktivitas enzim selulase pada medium kedua

  Masa Konsentrasi Aktivitas Aktivitas Aktivitas

fermentasi starter endoglukanase eksoglukanase Fp-ase

(U/ml) (U/ml) (U/ml) 10,9528

  10% 0,8779 4 hari 11,1408 15% 7,4140

  10,1455 20% 7,5892 0,3373 10%

  8 hari 15% 3,4871 32,1031 20% 6,8601

  3,0935 13,8194 10%

  1,8105 9,8809 12 hari 15%

  

7,0271

19,3650 20%

  

0,8796

10%

7,7066

  11,2599 16 hari 15%

5,3009

  34,9702

Kesimpulan

  

Berdasarkan data yang diperoleh dapat disimpulkan bahwa

aktivitas optimum enzim selulase pada medium pertama

adalah enzim endoglukanase sebesar 3,4904 U/ml, enzim

eksoglukanase 11,3525 U/ml dan enzim Fp-ase 42,2619 U/ml.

  

Sedangkan pada medium kedua, aktivitas optimum enzim

endoglukanase adalah 7,706 U/ml, enzim eksoglukanase

11,3955 U/ml dan Fp-ase sebesar 34,9702 U/ml.

• Terima Kasih-