Potensi bakteri saluran pencernaan ikan nila (Oreochromis niloticus) sebagai kandidat probiotik berbasis enzim

  POTENSI BAKTERI SALURAN PENCERNAAN IKAN NILA (Oreochromis niloticus) SEBAGAI KANDIDAT PROBIOTIK BERBASIS ENZIM TESIS Oleh UMMI MARDHIAH BATUBARA 117030019/BIO PROGRAM PASCASARJANA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA M E D A N 2 0 1 3

  POTENSI BAKTERI SALURAN PENCERNAAN IKAN NILA (Oreochromis niloticus) SEBAGAI KANDIDAT PROBIOTIK BERBASIS ENZIM TESIS Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains dalam Program Studi Magister Ilmu Biologi pada Program Pascasarjana Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara Oleh UMMI MARDHIAH BATUBARA 117030019/BIO PROGRAM PASCASARJANA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA M E D A N 2 0 1 3

  PENGESAHAN TESIS Judul Tesis : POTENSI BAKTERI SALURAN PENCERNAAN IKAN NILA (Oreochromis niloticus) SEBAGAI KANDIDAT PROBIOTIK BERBASIS ENZIM Nama Mahasiswa : UMMI MARDHIAH BATUBARA Nomor Induk Mahasiswa : 117030019 Program Studi : Magister Biologi Fakultas : Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara Menyetujui Komisi Pembimbing Pembimbing I, Pembimbing II, Prof. Dr. Erman Munir, M.Sc Dr. It Jamilah, M.Sc NIP.19631012 199103 2 003 NIP.19651101 199103 1 002 Ketua program Studi , Dekan, Prof. Dr. SyafruddinIlyas, M.Biomed Dr. Sutarman, M.Sc NIP.19660209 199203 1 003 NIP.19631026 199103 1 001

  

PERNYATAAN ORISINALITAS

POTENSI BAKTERI SALURAN PENCERNAAN IKAN NILA (Oreochromis niloticus) SEBAGAI KANDIDAT PROBIOTIK

  

BERBASIS ENZIM

TESIS

  Dengan ini saya nyatakan bahwa saya mengakui semua karya tesis ini adalah hasil kerja saya sendiri kecuali kutipan dan ringkasan yang tiap satunya telah di jelaskan sumbernya dengan benar.

  Medan, 23 Agustus 2013 Ummi Mardhiah Batubara 117030019

  

PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI

KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN

AKADEMIS

  Sebagai sivitas akademika Universitas Sumatera Utara, saya yang bertanda tangan di bawah ini : Nama : Ummi Mardhiah Batubara NIM : 117030019 Program Studi : Magister Biologi Jenis Karya Ilmiah : Tesis

  Demi pengembangan ilmu pengetahuan, menyetujui untuk memberikan kepada Universitas Sumatera Utara Hak Bebas Royalti Non-Eksklusif (Non-Exclusive Royalty

  Free Right ) atas Tesis saya yang berjudul :

Potensi Bakteri Saluran Pencernaan Ikan Nila (Oreochromis niloticus)

Sebagai Kandidat Probiotik Berbasis Enzim

  Beserta perangkat yang ada (jika diperlukan). Dengan Hak Bebas Royalti Non- Eksklusif ini, Universitas Sumatera Utara berhak menyimpan, mengalih data, menformat, mengelola dalam bentuk data-base, merawat dan mempublikasikan Tesis saya tanpa meminta izin dari saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis dan sebagai pemegang dan atau sebagai pemilik hak cipta.

  Demikian pernyataan ini dibuat dengan sebenarnya.

  Medan, 23 Agustus 2013 Ummi Mardhiah Batubara

  Telah diuji pada Tanggal : 23 Agustus 2013 PANITIA PENGUJI TESIS Ketua : Prof. Dr. Erman Munir, M.Sc Anggota :

  1. Dr. It Jamilah, M.Sc

  2. Prof. Dr. Dwi Suryanto, M.Sc

  3. Dr. Hesti Wahyuningsih, M.Si

  

RIWAYAT HIDUP

DATA PRIBADI

  Nama Lengkap : Ummi Mardhiah Batubara, S.Si, M.Si Tempat dan Tanggal Lahir : Kisaran, 14 April 1988 Alamat Rumah : Jl. Tanjung 2 No. 149 Prumnas Helvetia

  Medan-20124 Telepon : +6282367924180 / +6285761455090 Email : ummi.mardhiah.bb@gmail.com

DATA PENDIDIKAN

  SD : Negeri 013858 Kisaran Tamat : 1999 SMP : SMP Negeri 2 Kisaran Tamat : 2002 SMA : SMA Negeri 2 Kisaran Tamat : 2005 Strata-1 : Universitas Sumatera Utara Tamat : 2009 Strata-2 : Universitas Sumatera Utara Tamat : 2013

KATA PENGANTAR

  Segala puji dan syukur kehadirat Allah SWT Tuhan Yang Maha Esa atas segala limpahan rahmad dan karunia-NYA sehingga penulis dapat menyelesaikan tesis yang berjudul

  “Potensi bakteri saluran pencernaan ikan nila (Oreochromis niloticus) sebagai kandidat probiotik berbasis enzim”. Dengan selesainya tesis ini,

  perkenankanlah penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada: Rektor Universitas Sumatera Utara, Prof. Dr. dr. Syahril Pasaribu, DTM&H,

  M.Sc (CTM), Sp. A(K) atas kesempatan yang diberikan kepada penulis untuk

  mengikuti dan menyelesaikan pendidikan Program Magister. Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Dr. Sutarman, M.Sc. Ketua Program Pascasarjana Magister Biologi Prof. Dr. Syafruddin Ilyas, M. Biomed. Sekretaris Program Studi Dr. Suci Rahayu, M.Si dan seluruh Staf Pengajar pada Program Studi Magister Biologi Program Pascasarjana Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara.

  Terima kasih yang sebesar-besarnya juga penulis sampaikan kepada Bapak Prof.

  Dr. Erman Munir M.Sc dan Ibu Dr. It Jamilah M.Sc selaku dosen pembimbing serta

  Bapak Prof. Dr. Dwi Suryanto M.Sc dan Ibu Dr. Hesti Wahyuningsih, M.Si selaku dosen penguji yang dengan penuh kesabaran menuntun dan membimbing penulis selama proses penelitian dan penyusunan tesis ini.

  Ucapan terima kasih kepada Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi (DIKTI) yang telah memberikan beasiswa kepada penulis melalui program Beasiswa Unggulan 2011. Terima kasih juga disampaikan kepada Kepala Unit Pelayanan Teknis Daerah (UPTD) Budidaya Dinas Perikanan dan Kelautan Medan, Kepala Laboratorium dan Staf Laboratorium Mikrobiologi Universitas Sumatera Utara (USU), Direktur Balai Teknis Kesehatan Lingkungan Penanggulangan Penyakit Menular (BTKL-PPM) Kelas I Medan serta teknisi Laboratorium Biologi, Kimia dan Parasitologi pada instansi tersebut.

  Terima kasih yang tak terhingga juga penulis sampaikan kepada kedua orang tua yang sangat penulis cintai Ayahanda Drs. H. Hasyim Mahmud, MM dan Ibunda

  Rosdah, S.Pd, Abangda Awaluddin Batubara, SE dan M. Irfan Batubara, SH,

  Kakanda Zulfa Khairina Batubara, SE, M.Si, Adinda Hikmah Ramadhani

  Batubara, SE, Aulia Rahmi Batubara, M. Ihsan Batubara dan Rizki Fadhilah Batubara serta seluruh keluarga besar, sahabat-sahabat terbaik dan rekan-rekan penulis

  yang telah memberikan segala cinta dan kasih sayang, dukungan dan motivasi, sehingga penulis dapat menyelesaikan tesis ini dengan baik. Dan untuk berbagai pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu, penulis mengucapkan terima kasih. Semoga Allah SWT memberikan balasan datas segala pengorbanan dan budi baik yang telah diberikan.

  Akhir kata, penulis berharap semoga tesis ini dapat bermanfaat khususnya dalam pengembangan ilmu pengetahuan.

  Ummi Mardhiah Batubara

  

POTENSI BAKTERI SALURAN PENCERNAAN IKAN

NILA (Oreochromis niloticus) SEBAGAI KANDIDAT PROBIOTIK

BERBASIS ENZIM ABSTRAK

  Indonesia merupakan negara yang memiliki kekayaan melimpah dengan potensi akuakultur terbesar di dunia. Potensi ini menjadikan sektor perikanan sebagai salah satu sumber devisa negara. Penurunan kualitas perikanan Indonesia mendorong penggunaan probiotik. Studi potensi bakteri saluran pencernaan ikan nila (Oreochromis niloticus) sebagai kandidat probiotik berbasis enzim bertujuan untuk memperoleh bakteri dari organ pencernaan ikan nila yang berpotensi sebagai kandidat bakteri probiotik. Penelitian ini dilakukan dengan mengisolasi bakteri dan mengkultur isolat pada media

  skim milk agar untuk enzim protease, media garam minimum kitin agar untuk enzim o

  kitinase dan media starch agar untuk enzim amilase pada suhu 28

  C. Kandidat isolat potensial ditetapkan berdasarkan besarnya zona hidrolisis pada media. Dari 59 isolat yang diperoleh dari organ pencernaan 6 varietas ikan nila, diperoleh 12 isolat yang memiliki diameter zona hidrolisis proteolitik ≥ 2,5 cm dan diameter zona amilolitik dan kitinolitik ≥ 1 cm dengan karakteristik morfologi dan sifat fisiologi isolat yang bervariasi. Uji in vitro menunjukkan bahwa isolat USp-5 memiliki persentasi penghambatan tertinggi 76 % terhadap Aeromonas hydrophilla, sedangkan isolat UJL-2 dan LSp-2 memiliki persentasi penghambatan tertinggi 91,1 % dan 77 % terhadap sp. Dua isolat potensial dipilih berdasarkan aktivitas hidrolitik dan

  Saprolegnia kemampuan dalam menghambat pertumbuhan jamur Saprolegnia sp. dan A. hydrophila.

  Selanjutnya, kedua isolat potensial USp-5 dan LSp-2 diukur aktivitas enzim amilase dan kitinasenya. Hasil yang diperoleh menunjukkan aktivitas enzim amilase isolat USp-5 dan LSp-2 tertinggi adalah 0,075 U/ml dan 0,100 U/ml, sedangkan aktivitas enzim kitinase tertinggi kedua isolat sama yaitu 0,0018 U/ml pada masa inkubasi jam ke-96. Hasil ini menunjukkan bahwa kedua isolat potensial dapat dikembangkan sebagai kandidat probiotik dan agen hayati di perairan.

  Kata kunci : Aeromonas hydrophilla, amilolitik, probiotik, proteolitik, kitinolitik, Saprolegnia sp.,

  

POTENTIAL OF DIGESTIVE TRACT BACTERIA OF TILAPIA

(Oreochromis niloticus) AS A PROBIOTIC CANDIDATE

BASED ON ENZYMES

ABSTRACT

  Indonesia is a country that has abundant wealth largest potential of aquaculture in the world. This potency makes the fisheries sector as a source of foreign exchange. The decrease in quality Indonesian fisheries encourage the use of probiotic. Study of potential digestive tract bacterial of tilapia (Oreochromis niloticus) as a probiotic candidate based on enzymes were aimed to obtain the digestive organs of tilapia as a potential probiotic candidate bacteria. This research has been conducted by culturing the isolates on skim milk agar for protease, chitin minimum salt medium for chitinase and starch agar for amylase at temperature 28 °C. The potential candidate was determined based on hydrolysis zone of enzyme in each medium. Fifty nine isolates were obtained from 6 varieties of the tilapia digestive organ and twelve of them have diameter of proteolytic zone

  ≥ 2.5 cm and diameter of amylolytic and chitinolytic zone ≥ 1 cm with various morphology and physiology isolates characteristic. In vitro examination showed that USp-5 isolate has the highest inhibitory index 0,76 in inhibiting the growth of

  Aeromonas hydrophilla . Meanwhile, UJL-2 and LSp-2 isolates have the highest

  inhibition rate (91.1% and 77%, respectively) in inhibiting the growth of Saprolegnia sp. Two potential isolates were selected based on the ability to hydrolyze three types of substrate and inhibit the growth of fungus Saprolegnia sp. and A. hydrophila. Subsequently, amylase and chitinase activities of the two potential USp-5 and LSp-2 isolates were measured. The results showed that the highest amylase activity of the USp-5 and LSp-2 isolates were 0.075 U/ml and 0,100 U/ml, respectively while the highest chitinase activity of the two isolates were 0,0018 U/ml at the 96 hour of incubation. The results indicate that both of isolates could be potentially developed as a probiotic candidate and biological control agents in aquaculture.

  Keywords : Aeromonas hydrophilla, amylolytic, chitinolytic, probiotics, proteolytic,

  sp.,

  Saprolegnia

  DAFTAR ISI Halaman DAFTAR RIWAYAT HIDUP

  i ii

KATA PENGANTAR ABSTRAK

  iii

  ABSTRACT

  iv v

DAFTAR ISI

  vi

  DAFTAR TABEL DAFTAR GAMBAR

  vi

DAFTAR LAMPIRAN

  vii

  BAB I PENDAHULUAN

  1.1

  1 Latar belakang

  1.2

  3 Permasalahan

  1.3

  4 Tujuan

  1.4

  4 Hipotesis

  1.5

  5 Manfaat

  BAB II TINJAUAN PUSTAKA

  2.1 Komoditas Akuakultur

  6

  2.2 Budi daya Ikan Nila

  6

  2.3 Penanggulangan Penyakit Ikan

  9

  2.4 Saluran Pencernaan Ikan Nila

  9

  2.5 Probiotik

  11 BAB III METODOLOGI PENELITIAN

  3.1 Waktu dan Tempat

  16

  3.2 Bahan dan Alat

  16

  3.3 Pelaksanaan Penelitian

  16

  3.3.1 Isolasi dan Seleksi Bakteri Kandidat Probiotik

  17

  3.3.2 Karakterisasi Ciri Morfologi dan Sifat Fisiologi

  17

  3.3.3 Isolasi Bakteri Asam Laktat (BAL)

  18

  3.4 Uji Aktivitas Enzim Secara Kualitatif

  18

  3.4.1 Uji Aktivitas Kitinolitik, Proteolitik dan Amilolitik

  18

  3.5 Uji In Vitro

  18

  3.5.1 Uji Kandidat Bakteri Probiotik Terhadap

  18 Aeromonas hydrophila patogen

  3.5.2 Uji Kandidat Bakteri Probiotik Terhadap

  19 Saprolegnia sp. Patogen

  3.6 Uji Aktivitas Enzim Secara Kuantitatif

  19

  3.6.1 Produksi Enzim Kitinase

  19

  3.6.2 Uji Aktivitas Kitinase

  20

  3.6.3 Produksi Enzim Amilase

  20

  3.6.4 Uji Aktivitas Amilase

  21

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

  32

  49

  41 LAMPIRAN

  40 DAFTAR PUSTAKA

  40

  5.2 Saran

  5.1 Kesimpulan

  36 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

  4.1 Isolat Bakteri Kandidat Probiotik Berdasarkan Aktivitas Enzim

  4.1.1 Aktivitas Enzim Secara Kualitatif

  27

  22

  22

  4.4 Aktivitas Enzim Kitinase dan Amilase Secara Kuantitatif

  Saprolegnia sp. dan Aeromonas hydrophila

  4.3 Uji In Vitro Daya Hambat Pertumbuhan Bakteri Isolat Kandidat Probiotik Terhadap Pertumbuhan Jamur

  4.2 Karakteristik Isolat Kandidat Probiotik

  4.1.2 Seleksi Isolat Potensial

  28

  DAFTAR TABEL

Nomor Judul Halaman

Tabel

  2.1 Beberapa Penyakit yang Umumnya Menginfeksi Nila

  8

  4.1 Rekapitulasi Jumlah Isolat dan Aktivitas Enzim yang

  23 Dimiliki Setiap Sampel yang Diisolasi dari Saluran Pencernaan Ikan

  4.2 Ciri Morfologi dan Sifat Fisiologi Beberapa Isolat

  31 Kandidat Probiotik dari Saluran Pencernaan Ikan Nila.

  4.3 Daya Hambat dan Indeks Penghambatan Isolat-Isolat

  34 Kandidat Probiotik Terhadap Saprolegnia sp. dan A.

  hydrophila Secara In Vitro DAFTAR GAMBAR

  

Nomor Judul Halaman

Gambar

  2.1 Skema Pengaruh Pemberian Probiotik Pada Budidaya dan

  13 Dihubungkan Dengan Faktor yang Mempengaruhi Terjadinya Infeksi Inang

  4.1 Zona Hidrolisis Enzim

  25

  4.2 Diameter Zona Hidrolisis Beberapa Isolat Bakteri Kandidat

  27 Probiotik Pada Media Uji

  4.3 Pewarnaan Gram Bakteri Kandidat Probiotik

  29

  4.4 Uji In Vitro Bakteri Kandidat Probiotik Dengan

  33 Saprolegnia sp.

  4.5 Uji In Vitro Bakteri Kandidat Probiotik Terhadap

  35 Aeromonas hydrophila

  4.6 Aktivitas Enzim Amilase Isolat LSp-2 dan USp-5 pada

  36 Substrat Pati 1 %

  4.7 Aktivitas Enzim Kitinase Isolat LSp-2 dan USp-5 pada

  38 Substrat Koloidal Kitin 1 %