Penapisan Bakteri Kitinolitik dari Sumber Air Panas Penen, Kecamatan Sibiru-biru, Kabupaten Deli Serdang dan Karakterisasi Kitinasenya
PENAPISAN BAKTERI KITINOLITIK DARI SUMBER AIR PANAS
PENEN, KECAMATAN SIBIRU-BIRU, KABUPATEN DELI SERDANG
DAN KARAKTERISASI KITINASENYA
TESIS
Oleh
JANE MELITA KELIAT
117030040/BIO
PROGRAM PASCASARJANA BIOLOGI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2013
PENAPISAN BAKTERI KITINOLITIK DARI SUMBER AIR PANAS PENEN,
KECAMATAN SIBIRU-BIRU, KABUPATEN DELI SERDANG
DAN KARAKTERISASI KITINASENYA
TESIS
Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh Gelar Magister Sains pada Program
Studi Magister Ilmu Biologi Pada Program Pascasarjana Fakultas MIPA, Universitas
Sumatera Utara
Oleh
JANE MELITA KELIAT
117030040/BIO
PROGRAM PASCASARJANA BIOLOGI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2013
PERSETUJUAN
Judul
Kategori
Nama
Nomor Induk Mahasiswa
Program Studi
Departemen
Fakultas
: PENAPISAN BAKTERI
KITINOLITIK DARI
SUMBER AIR PANAS PENEN, KECAMATAN
SIBIRU-BIRU, KABUPATEN DELI SERDANG
DAN KARAKTERISASI KITINASENYA
: TESIS
: JANE MELITA KELIAT
: 117030040
: PASCASARJANA (S-2) BIOLOGI
: BIOLOGI
: MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN
ALAM (FMIPA) UNIVERSITAS SUMATERA
UTARA
Medan, Agustus 2013
Komisi Pembimbing
:
Pembimbing 2
Pembimbing 1
Prof. Dr. Erman Munir, M. Sc
NIP. 196511011 199103 1 002
Prof. Dr. Dwi Suryanto, M. Sc
NIP. 19640409 199403 1 003
Ketua Program Studi
Pascasarjana Biologi FMIPA USU
Dekan FMIPA USU
Prof. Dr. Syafruddin Ilyas, M. Biomed
NIP. 19660209 199203 1 003
Dr. Sutarman, M.Sc
NIP. 19631026 199103 1 001
PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK
KEPENTINGAN AKADEMIS
Sebagai sivitas akademika Universitas Sumatera Utara, saya bertanda tangan di bawah ini:
Nama
NIM
Program Studi
Jenis Karya Ilmiah
: Jane Melita Keliat
: 117030040
: Magister Biologi
: Tesis
Demi pengembangan ilmu pengetahuan, menyetujui untuk memberikan kepada Universitas
Sumatera Utara Hak Bebas Royalti Non-Eksekutif (Non-Executive Free Right) atas tesis saya
yang berjudul:
Penapisan Bakteri Kitinolitik dari Sumber Air Panas Penen, Kecamatan Sibiru-biru,
Kabupaten Deli Serdang dan Karakterisasi Kitinasenya
Beserta perangkat yang ada (jika diperlukan). Dengan Hak Bebas Royalti Non-Eksekutif ini,
Universitas Sumatera Utara berhak menyimpan, mengalih data, memformat, mengelola
dalam bentuk data-base, merawat dan mempublikasikan tesis saya tanpa meminta izin dari
saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis dan pemegang dan atau sebagai
pemilik hak cipta.
Demikian pernyataan ini dibuat dengan sebenarnya
Medan, Agustus 2013
Jane Melita Keliat
PERNYATAAN ORISIONALITAS
PENAPISAN BAKTERI KITINOLITIK DARI SUMBER AIR PANAS PENEN,
KECAMATAN SIBIRU-BIRU, KABUPATEN DELI SERDANG
DAN KARAKTERISASI KITINASENYA
TESIS
Dengan ini saya menyatakan bahwa saya mengakui semua karya tesis ini adalah hasil kerja
saya sendiri kecuali kutipan dan ringkasan yang tiap satunya telah dijelaskan sumbernya
dengan benar.
Medan, Agustus 2013
Jane Melita Keliat
NIM. 117030040
Telah diuji pada
Tanggal : 28 Agustus 2013
PANITIA PENGUJI TESIS
Ketua
: Prof. Dr. Dwi Suryanto, M. Sc
Anggota
: 1. Prof. Dr. Erman Munir, M. Sc
2. Dr. It Jamilah, M. Sc
3. Dr. Ir. Yunasfi, M. Si
Lulus Pada Tanggal : 28 Agustus 2013
RIWAYAT HIDUP
Nama Lengkap Berikut Gelar
: Jane Melita Keliat, S.Si
Tempat dan Tanggal Lahir
: Medan, 31 Januari 1989
Alamat Rumah
: Jl. Parang 1 Gang Kuala Sari No. 12C
Padang Bulan, Medan
Telepon/Faks/Hp
: 081375724162
Email
: [email protected]
Instansi Tempat Bekerja
: -
Alamat Kantor
: -
Telepon
: -
DATA PENDIDIKAN
SD
: Swasta Al- Azhar Medan
Tamat :
2000
SLTP
: Negeri 1 Medan
Tamat :
2003
SMA
: Negeri 2 Medan
Tamat :
2006
Strata-1
: Departemen Biologi, FMIPA USU
Tamat :
2011
Strata-2
: Program Pascasarjana Biologi,
Tamat :
2013
FMIPA USU
PENGHARGAAN
Ungkapan terima kasih kepada Sekretaris Jendral Pendidikan Tinggi (SEKJEN DIKTI) yang
telah memberikan Beasiswa Unggulan selama pendidikan pada Program Pascasarjana
Biologi. Terima kasih kepada Kepala Laboratorium Pusat Antar Universitas Institut Pertanian
Bogor (PAU) IPB dan kepada Kepala Balai Teknis Kesehatan Lingkungan dan Pengendalian
Penyakit Kelas I Medan (BTKL PPM Kelas I Medan) yang telah memberikan fasilitas dalam
menyelesaikan tesis ini.
KATA PENGANTAR
Assalamu`alaikum Wr. Wb.
Segala puji dan syukur saya ucapkan kepada Allah SWT yang telah memberikan berkah dan
rahmat-Nya sehingga saya dapat menyelesaikan tesis ini. Shalawat beriring salam saya
sampaikan kepada junjungan kita nabi besar Muhammad SAW. Dalam kesempatan ini, saya
mengucapkan terimakasih kepada segenap pihak:
1. Prof. Dr. Dwi Suryanto, M.Sc selaku dosen pembimbing I dan Prof. Dr. Erman Munir,
M.Sc selaku dosen pembimbing II, atas bimbingan, pengarahan, perhatian dan pengertian
yang telah diberikan kepada saya.
2. Dr. It Jamilah, M.Sc selaku dosen penguji I dan Dr. Ir. Yunasfi, M. Si selaku dosen
penguji II yang telah memberikan saran dan kritik yang membangun serta wawasan
sehingga pengetahuan saya bertambah.
3. Prof. Dr. Syafruddin Ilyas, M. BioMed selaku Ketua Program Studi Pascasarjana Biologi
USU, Dr. Suci Rahayu, M. Si selaku Sekretaris Program studi Pascasarjana Biologi USU
yang telah banyak memberi nasihat, saran dan membantu saya dalam menyelesaikan
kuliah pascasarjana. Staf administrasi Program Pascarjana Biologi USU yang telah
bersabar menguruskan administrasi selama kuliah serta seluruh staf dan pegawai Program
Pascasarjana Biologi USU.
4. Kepada SEKJEN DIKTI yang telah memberikan saya Beasiswa Unggulan dalam
melanjutkan perkuliahan di Program Pascasarjana Biologi, FMIPA USU.
5. Ayahanda tercinta, Thomas E. Keliat yang telah memberikan kasih sayang, perhatian dan
pengertian yang besar serta ibunda tercinta, Ida Krisna Ketaren (almh.) yang takkan
pernah terganti. Saudara-saudara tercinta Kartika Novira Keliat, Am.Keb, Dicky Harinta
Keliat, Amd, Junitia Arihta Keliat atas doa, motivasi dan pengertiannya. Nasarudddin
Silaen, Tegar Eka Karsa Silaen, Radja Pasha Silaen dan Quinsha A. Trikarsa Silaen yang
menambah kehangatan keluarga. Nini, K. Ketaren dan Nenek, Siti Nurhaida yang telah
memberikan semangat dan doa kepada saya.
6. Keluarga besar Laboratorium Mikrobiologi dan Biokimia PAU, IPB, keluarga besar
Laboratorium Mikrobiologi, Departemen Biologi, USU, keluarga besar Laboratorium
Biologi dan Laboratorium Kimia BTKL-PPM Kelas 1 Medan, terima kasih telah
menerima saya dan memberikan fasilitas dalam pengerjaan penelitian.
7. Teman-Teman penerima Beasiswa Unggulan SEKJEN DIKTI 2011 dan teman-teman
Program Pascasarjana Biologi USU tahun 2011, terimakasih atas motivasi yang telah
diberikan.
8. Siti Maimunah, S. Si, Dwi Putri Ramadhani, S. Si, Nasryanti Syam, S. Si, Galih Ari
Wirawan Siregar, SP dan Rivo Hasper Dimenta, S. Si terima kasih atas motivasi dan
kebersamaannya. Keluarga Besar Nenek Neng dan Tante Fifi, Amd di Jakarta, dan
Keluarga besar Mama Uda Poni Ketaren, SS di Bekasi atas motivasi dan pengertiannya
selama saya berada di Bogor.
9. Keluarga besar Ketaren Kuala, Ibu Arsih, Ibu Octa Fitriani, Pak Eddy Sasmito atas
perhatiannya yang begitu besar. Kakek H. Harmain, SH atas dukungan yang telah
diberikan kepada saya.
10. Pihak-pihak lain yang telah membantu saya dalam pelaksanaan dan penyelesaian tesis ini.
Akhir kata, semoga karya ini bermanfaat bagi para pembaca dan perkembangan
ilmu pengetahuan.
Wassalamu`alaikum Wr. Wb.
Medan, Agustus 2013
Jane Melita Keliat
PENAPISAN BAKTERI KITINOLITIK DARI SUMBER AIR PANAS PENEN,
KECAMATAN SIBIRU-BIRU, KABUPATEN DELI SERDANG DAN
KARAKTERISASI KITINASENYA
ABSTRAK
Penelitian tentang penapisan bakteri kitinolitik dari sumber air panas Penen dan karakterisasi
kitinasenya telah dilakukan. Isolasi dilakukan menggunakan medium agar garam minimum
dengan kolidal kitin sebagai satu-satunya sumber karbon yang diinkubasi pada suhu 53 C
selama 7 hari. Uji indeks kitinase dilakukan pada media yang sama, dengan melihat zona
bening terbesar yang dihasilkan oleh masing-masing isolat. Presipitasi enzim kasar dilakukan
dengan kadar amonium sulfat yang berbeda. Karakter kitinase yang dipelajari mencakup pH,
suhu, dan nilai Km dan Vmaks. Sepuluh isolat kitinolitik diperoleh dari hasil isolasi. Isolat JP2
memiliki indeks kitinolitik tertinggi yakni 1,65. Produksi kitinase tertinggi isolat JP2
diperoleh pada hari ke-4 dengan aktivitas kitinase 0,0063 U/ml. Aktivitas tertinggi diperoleh
pada konsentrasi ammonium sulfat 50% yakni sebesar 0,0087 U/ml dengan aktivitas spesifik
sebesar 0,046 U/mg. Aktivitas kitinase meningkat secara signifikan pada pH optimum 6 dan
suhu optimum 60 °C yakni 0,05066 U/ml (3,8113 U/mg) setelah dialisis. Nilai Km dan Vmaks
adalah masing-masing 0,321 µg/ml dan 71,429 µg. Berdasarkan identifikasi gen 16S rRNA,
menunjukkan bahwa isolat JP2 tergolong ke dalam Bacillus licheniformis.
Kata kunci: Bacillus licheniformis, kitinase, termofilik
SCREENING OF CHITINOLITIC BACTERIA FROM PENEN HOT SPRING,
SIBIRU-BIRU SUBDISTRICT, DELI SERDANG DISTRICT AND
CHARACTERIZATION OF ITS CHITINASE
ABSTRACT
A study of chitinolytic bacteria from hot springs and characterization of its chitinase has been
done. Isolation was done using minimum salt agar with colloidal chitin as the sole carbon
source incubated at 53 °C for 7 days. Examination of chitinase was performed on the same
medium. Precipitation of crude chitinase was performed with different levels of ammonium
sulphate. Characterization of chitinase including pH, temperature and Km dan Vmax was
carried out. Ten chitinolytic isolates were isolated from hot springs. JP2 showed more to
utilize chitin with chitinase index of 1.65. The maximum activity of chitinase was produced 4
days after incubation with chitinase activity of 0.0063 U/ml. The maximum activity was
0.0087 U/ml at 50% of ammonium sulphate with specific activity of 0.046 U/mg. Chitinase
activity increased at pH 6 and at 60 ᴼC by 0.05066 U/ml with specific activity 3.8113 U/mg
after dialysis. Km and Vmax values were 0.321 mg/ml and 71.429 µg, respectively. Based on
16S rRNA gene identification, JP2 showed that isolate was Bacillus licheniformis.
Keywords: Bacillus licheniformis, chitinase, thermophilic
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR
ABSTRAK
ABSTRACT
DAFTAR ISI
DAFTAR GAMBAR
DAFTAR TABEL
DAFTAR LAMPIRAN
i
iii
iv
v
vii
viii
ix
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
1.2 Tujuan Penelitian
1.3 Rumusan Masalah
1.4 Manfaat Penelitian
1
1
2
3
3
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Mikroorganisme Termofilik
2.2 Kitin
2.3 Kitinase dan Pemanfaatannya
2.4 Bakteri Kitinolitk
2.5 Karakteristik Kitinase dari Bakteri Kitinolitik
4
4
5
6
8
9
BAB 3
METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Waktu dan Tempat Penelitian
3.2 Bahan dan Alat
3.3 Isolasi Bakteri Kitinolitik
3.4 Karakterisasi Morfologi dan Pewarnaan Gram
Isolat Bakteri Kitinolitik
3.5 Pengukuran Indeks Kitinolitik
3.6 Peremajaan Isolat dan Penentuan Waktu Produksi
3.7 Produksi Enzim Kitinase
3.8 Presipitasi Enzim Kitinase pada Beberapa
Konsentrasi Amonium Sulfat
3.9 Proses Dialisis Hasil Pengendapan Amonium Sulfat
50%
3.10 Pengukuran Aktivitas Kitinase
3.11 Penentuan Konsentrasi Protein
3.12 Pengaruh pH terhadap Aktivitas Kitinase
3.13 Pengaruh Suhu terhadap Aktivitas Kitinase
3.14 Pengukuran Kinetika Kitinase
3.15 Identifikasi Bakteri Kitinolitik Berdasarkan Sekuen
Gen Penyandi 16S rRNA
11
11
11
12
12
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil Isolasi dan Karakteristik Morfologi Isolat
Bakteri
Kitinolitik
dari
Sumber Air
Panas Penen
20
20
BAB 4
13
13
13
14
15
15
16
16
17
17
18
4.2
4.3
4.4
4.5
4.6
4.7
4.8
BAB 5
Pengukuran Indeks Kitinolitik
Profil Produksi Kitinase Isolat JP2
Pengendapan Enzim Kitinase pada Beberapa
Konsentrasi Amonium Sulfat
Pengaruh pH terhadap Aktivitas Kitinase
Isolat JP2
Pengaruh Suhu terhadap Aktivitas Kitinase
Penentuan Nilai Km dan Vmaks Kitinase Isolat JP2
Identifikasi Isolat dengan Menggunakan Gen
Penyandi 16S rRNA
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
5.2 Saran
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
21
22
24
27
29
30
31
33
33
33
34
39
DAFTAR GAMBAR
Gambar
Gambar 1.
Gambar 2.
Gambar 3.
Gambar 4.
Gambar 5.
Gambar 6.
Gambar 7.
Struktur Kitin
Zona Bening Isolat Bakteri Kitinolitik dari Sumber Air
Panas Penen
Pertumbuhan dan Aktivitas Kitinase Isolat JP2 Selama
Pengkulturan
Aktivitas Kitinase Supernatan dan Pelet Isolat JP2 Pada
Berbagai Konsentrasi Amonium Sulfat
Pengaruh pH terhadap Aktivitas Kitinase
Pengaruh Suhu terhadap Aktivitas Kitinase Isolat JP2
Persamaan Lineawar-Burk
Halaman
5
21
23
25
27
29
31
DAFTAR TABEL
Tabel
Tabel 1.
Tabel 2.
Tabel 3.
Karakteristik Morfologi Isolat Bakteri Kitinolitik dari
Sumber Air Panas Penen
Indeks Kitinolitik Isolat Bakteri dari Sumber Air Panas
Penen
Tingkat Kemurnian Enzim Kitinase Isolat JP2
Halaman
21
22
26
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran
Lampiran 1.
Lampiran 2
Lampiran 3.
Lampiran 4.
Lampiran 5.
Lampiran 6.
Lampiran 7.
Lampiran 8.
Lampiran 9.
Alur Kerja Penelitian
Kurva Standard N-Acetyl-D-Glukosamin (GlcNAc)
Kurva Standar Bovine Serum Albumin (BSA)
Pembuatan Larutan Schales
Uji Aktivitas Kitinase Modifikasi Spindler (1997)
Metode Penentuan Kadar Protein (Bradford, 1976)
Komposisi Reagen Bradfrod & Pembuatan Ragen
Bradford
Perhitungan Parameter Km dan Vmaks
Data Hasil Sequencing Identifikasi Isolat JP2
dengan Menggunakan Gen Penyandi 16S rRNA
Halaman
40
41
42
43
44
45
47
48
49
PENEN, KECAMATAN SIBIRU-BIRU, KABUPATEN DELI SERDANG
DAN KARAKTERISASI KITINASENYA
TESIS
Oleh
JANE MELITA KELIAT
117030040/BIO
PROGRAM PASCASARJANA BIOLOGI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2013
PENAPISAN BAKTERI KITINOLITIK DARI SUMBER AIR PANAS PENEN,
KECAMATAN SIBIRU-BIRU, KABUPATEN DELI SERDANG
DAN KARAKTERISASI KITINASENYA
TESIS
Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh Gelar Magister Sains pada Program
Studi Magister Ilmu Biologi Pada Program Pascasarjana Fakultas MIPA, Universitas
Sumatera Utara
Oleh
JANE MELITA KELIAT
117030040/BIO
PROGRAM PASCASARJANA BIOLOGI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2013
PERSETUJUAN
Judul
Kategori
Nama
Nomor Induk Mahasiswa
Program Studi
Departemen
Fakultas
: PENAPISAN BAKTERI
KITINOLITIK DARI
SUMBER AIR PANAS PENEN, KECAMATAN
SIBIRU-BIRU, KABUPATEN DELI SERDANG
DAN KARAKTERISASI KITINASENYA
: TESIS
: JANE MELITA KELIAT
: 117030040
: PASCASARJANA (S-2) BIOLOGI
: BIOLOGI
: MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN
ALAM (FMIPA) UNIVERSITAS SUMATERA
UTARA
Medan, Agustus 2013
Komisi Pembimbing
:
Pembimbing 2
Pembimbing 1
Prof. Dr. Erman Munir, M. Sc
NIP. 196511011 199103 1 002
Prof. Dr. Dwi Suryanto, M. Sc
NIP. 19640409 199403 1 003
Ketua Program Studi
Pascasarjana Biologi FMIPA USU
Dekan FMIPA USU
Prof. Dr. Syafruddin Ilyas, M. Biomed
NIP. 19660209 199203 1 003
Dr. Sutarman, M.Sc
NIP. 19631026 199103 1 001
PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK
KEPENTINGAN AKADEMIS
Sebagai sivitas akademika Universitas Sumatera Utara, saya bertanda tangan di bawah ini:
Nama
NIM
Program Studi
Jenis Karya Ilmiah
: Jane Melita Keliat
: 117030040
: Magister Biologi
: Tesis
Demi pengembangan ilmu pengetahuan, menyetujui untuk memberikan kepada Universitas
Sumatera Utara Hak Bebas Royalti Non-Eksekutif (Non-Executive Free Right) atas tesis saya
yang berjudul:
Penapisan Bakteri Kitinolitik dari Sumber Air Panas Penen, Kecamatan Sibiru-biru,
Kabupaten Deli Serdang dan Karakterisasi Kitinasenya
Beserta perangkat yang ada (jika diperlukan). Dengan Hak Bebas Royalti Non-Eksekutif ini,
Universitas Sumatera Utara berhak menyimpan, mengalih data, memformat, mengelola
dalam bentuk data-base, merawat dan mempublikasikan tesis saya tanpa meminta izin dari
saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis dan pemegang dan atau sebagai
pemilik hak cipta.
Demikian pernyataan ini dibuat dengan sebenarnya
Medan, Agustus 2013
Jane Melita Keliat
PERNYATAAN ORISIONALITAS
PENAPISAN BAKTERI KITINOLITIK DARI SUMBER AIR PANAS PENEN,
KECAMATAN SIBIRU-BIRU, KABUPATEN DELI SERDANG
DAN KARAKTERISASI KITINASENYA
TESIS
Dengan ini saya menyatakan bahwa saya mengakui semua karya tesis ini adalah hasil kerja
saya sendiri kecuali kutipan dan ringkasan yang tiap satunya telah dijelaskan sumbernya
dengan benar.
Medan, Agustus 2013
Jane Melita Keliat
NIM. 117030040
Telah diuji pada
Tanggal : 28 Agustus 2013
PANITIA PENGUJI TESIS
Ketua
: Prof. Dr. Dwi Suryanto, M. Sc
Anggota
: 1. Prof. Dr. Erman Munir, M. Sc
2. Dr. It Jamilah, M. Sc
3. Dr. Ir. Yunasfi, M. Si
Lulus Pada Tanggal : 28 Agustus 2013
RIWAYAT HIDUP
Nama Lengkap Berikut Gelar
: Jane Melita Keliat, S.Si
Tempat dan Tanggal Lahir
: Medan, 31 Januari 1989
Alamat Rumah
: Jl. Parang 1 Gang Kuala Sari No. 12C
Padang Bulan, Medan
Telepon/Faks/Hp
: 081375724162
: [email protected]
Instansi Tempat Bekerja
: -
Alamat Kantor
: -
Telepon
: -
DATA PENDIDIKAN
SD
: Swasta Al- Azhar Medan
Tamat :
2000
SLTP
: Negeri 1 Medan
Tamat :
2003
SMA
: Negeri 2 Medan
Tamat :
2006
Strata-1
: Departemen Biologi, FMIPA USU
Tamat :
2011
Strata-2
: Program Pascasarjana Biologi,
Tamat :
2013
FMIPA USU
PENGHARGAAN
Ungkapan terima kasih kepada Sekretaris Jendral Pendidikan Tinggi (SEKJEN DIKTI) yang
telah memberikan Beasiswa Unggulan selama pendidikan pada Program Pascasarjana
Biologi. Terima kasih kepada Kepala Laboratorium Pusat Antar Universitas Institut Pertanian
Bogor (PAU) IPB dan kepada Kepala Balai Teknis Kesehatan Lingkungan dan Pengendalian
Penyakit Kelas I Medan (BTKL PPM Kelas I Medan) yang telah memberikan fasilitas dalam
menyelesaikan tesis ini.
KATA PENGANTAR
Assalamu`alaikum Wr. Wb.
Segala puji dan syukur saya ucapkan kepada Allah SWT yang telah memberikan berkah dan
rahmat-Nya sehingga saya dapat menyelesaikan tesis ini. Shalawat beriring salam saya
sampaikan kepada junjungan kita nabi besar Muhammad SAW. Dalam kesempatan ini, saya
mengucapkan terimakasih kepada segenap pihak:
1. Prof. Dr. Dwi Suryanto, M.Sc selaku dosen pembimbing I dan Prof. Dr. Erman Munir,
M.Sc selaku dosen pembimbing II, atas bimbingan, pengarahan, perhatian dan pengertian
yang telah diberikan kepada saya.
2. Dr. It Jamilah, M.Sc selaku dosen penguji I dan Dr. Ir. Yunasfi, M. Si selaku dosen
penguji II yang telah memberikan saran dan kritik yang membangun serta wawasan
sehingga pengetahuan saya bertambah.
3. Prof. Dr. Syafruddin Ilyas, M. BioMed selaku Ketua Program Studi Pascasarjana Biologi
USU, Dr. Suci Rahayu, M. Si selaku Sekretaris Program studi Pascasarjana Biologi USU
yang telah banyak memberi nasihat, saran dan membantu saya dalam menyelesaikan
kuliah pascasarjana. Staf administrasi Program Pascarjana Biologi USU yang telah
bersabar menguruskan administrasi selama kuliah serta seluruh staf dan pegawai Program
Pascasarjana Biologi USU.
4. Kepada SEKJEN DIKTI yang telah memberikan saya Beasiswa Unggulan dalam
melanjutkan perkuliahan di Program Pascasarjana Biologi, FMIPA USU.
5. Ayahanda tercinta, Thomas E. Keliat yang telah memberikan kasih sayang, perhatian dan
pengertian yang besar serta ibunda tercinta, Ida Krisna Ketaren (almh.) yang takkan
pernah terganti. Saudara-saudara tercinta Kartika Novira Keliat, Am.Keb, Dicky Harinta
Keliat, Amd, Junitia Arihta Keliat atas doa, motivasi dan pengertiannya. Nasarudddin
Silaen, Tegar Eka Karsa Silaen, Radja Pasha Silaen dan Quinsha A. Trikarsa Silaen yang
menambah kehangatan keluarga. Nini, K. Ketaren dan Nenek, Siti Nurhaida yang telah
memberikan semangat dan doa kepada saya.
6. Keluarga besar Laboratorium Mikrobiologi dan Biokimia PAU, IPB, keluarga besar
Laboratorium Mikrobiologi, Departemen Biologi, USU, keluarga besar Laboratorium
Biologi dan Laboratorium Kimia BTKL-PPM Kelas 1 Medan, terima kasih telah
menerima saya dan memberikan fasilitas dalam pengerjaan penelitian.
7. Teman-Teman penerima Beasiswa Unggulan SEKJEN DIKTI 2011 dan teman-teman
Program Pascasarjana Biologi USU tahun 2011, terimakasih atas motivasi yang telah
diberikan.
8. Siti Maimunah, S. Si, Dwi Putri Ramadhani, S. Si, Nasryanti Syam, S. Si, Galih Ari
Wirawan Siregar, SP dan Rivo Hasper Dimenta, S. Si terima kasih atas motivasi dan
kebersamaannya. Keluarga Besar Nenek Neng dan Tante Fifi, Amd di Jakarta, dan
Keluarga besar Mama Uda Poni Ketaren, SS di Bekasi atas motivasi dan pengertiannya
selama saya berada di Bogor.
9. Keluarga besar Ketaren Kuala, Ibu Arsih, Ibu Octa Fitriani, Pak Eddy Sasmito atas
perhatiannya yang begitu besar. Kakek H. Harmain, SH atas dukungan yang telah
diberikan kepada saya.
10. Pihak-pihak lain yang telah membantu saya dalam pelaksanaan dan penyelesaian tesis ini.
Akhir kata, semoga karya ini bermanfaat bagi para pembaca dan perkembangan
ilmu pengetahuan.
Wassalamu`alaikum Wr. Wb.
Medan, Agustus 2013
Jane Melita Keliat
PENAPISAN BAKTERI KITINOLITIK DARI SUMBER AIR PANAS PENEN,
KECAMATAN SIBIRU-BIRU, KABUPATEN DELI SERDANG DAN
KARAKTERISASI KITINASENYA
ABSTRAK
Penelitian tentang penapisan bakteri kitinolitik dari sumber air panas Penen dan karakterisasi
kitinasenya telah dilakukan. Isolasi dilakukan menggunakan medium agar garam minimum
dengan kolidal kitin sebagai satu-satunya sumber karbon yang diinkubasi pada suhu 53 C
selama 7 hari. Uji indeks kitinase dilakukan pada media yang sama, dengan melihat zona
bening terbesar yang dihasilkan oleh masing-masing isolat. Presipitasi enzim kasar dilakukan
dengan kadar amonium sulfat yang berbeda. Karakter kitinase yang dipelajari mencakup pH,
suhu, dan nilai Km dan Vmaks. Sepuluh isolat kitinolitik diperoleh dari hasil isolasi. Isolat JP2
memiliki indeks kitinolitik tertinggi yakni 1,65. Produksi kitinase tertinggi isolat JP2
diperoleh pada hari ke-4 dengan aktivitas kitinase 0,0063 U/ml. Aktivitas tertinggi diperoleh
pada konsentrasi ammonium sulfat 50% yakni sebesar 0,0087 U/ml dengan aktivitas spesifik
sebesar 0,046 U/mg. Aktivitas kitinase meningkat secara signifikan pada pH optimum 6 dan
suhu optimum 60 °C yakni 0,05066 U/ml (3,8113 U/mg) setelah dialisis. Nilai Km dan Vmaks
adalah masing-masing 0,321 µg/ml dan 71,429 µg. Berdasarkan identifikasi gen 16S rRNA,
menunjukkan bahwa isolat JP2 tergolong ke dalam Bacillus licheniformis.
Kata kunci: Bacillus licheniformis, kitinase, termofilik
SCREENING OF CHITINOLITIC BACTERIA FROM PENEN HOT SPRING,
SIBIRU-BIRU SUBDISTRICT, DELI SERDANG DISTRICT AND
CHARACTERIZATION OF ITS CHITINASE
ABSTRACT
A study of chitinolytic bacteria from hot springs and characterization of its chitinase has been
done. Isolation was done using minimum salt agar with colloidal chitin as the sole carbon
source incubated at 53 °C for 7 days. Examination of chitinase was performed on the same
medium. Precipitation of crude chitinase was performed with different levels of ammonium
sulphate. Characterization of chitinase including pH, temperature and Km dan Vmax was
carried out. Ten chitinolytic isolates were isolated from hot springs. JP2 showed more to
utilize chitin with chitinase index of 1.65. The maximum activity of chitinase was produced 4
days after incubation with chitinase activity of 0.0063 U/ml. The maximum activity was
0.0087 U/ml at 50% of ammonium sulphate with specific activity of 0.046 U/mg. Chitinase
activity increased at pH 6 and at 60 ᴼC by 0.05066 U/ml with specific activity 3.8113 U/mg
after dialysis. Km and Vmax values were 0.321 mg/ml and 71.429 µg, respectively. Based on
16S rRNA gene identification, JP2 showed that isolate was Bacillus licheniformis.
Keywords: Bacillus licheniformis, chitinase, thermophilic
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR
ABSTRAK
ABSTRACT
DAFTAR ISI
DAFTAR GAMBAR
DAFTAR TABEL
DAFTAR LAMPIRAN
i
iii
iv
v
vii
viii
ix
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
1.2 Tujuan Penelitian
1.3 Rumusan Masalah
1.4 Manfaat Penelitian
1
1
2
3
3
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Mikroorganisme Termofilik
2.2 Kitin
2.3 Kitinase dan Pemanfaatannya
2.4 Bakteri Kitinolitk
2.5 Karakteristik Kitinase dari Bakteri Kitinolitik
4
4
5
6
8
9
BAB 3
METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Waktu dan Tempat Penelitian
3.2 Bahan dan Alat
3.3 Isolasi Bakteri Kitinolitik
3.4 Karakterisasi Morfologi dan Pewarnaan Gram
Isolat Bakteri Kitinolitik
3.5 Pengukuran Indeks Kitinolitik
3.6 Peremajaan Isolat dan Penentuan Waktu Produksi
3.7 Produksi Enzim Kitinase
3.8 Presipitasi Enzim Kitinase pada Beberapa
Konsentrasi Amonium Sulfat
3.9 Proses Dialisis Hasil Pengendapan Amonium Sulfat
50%
3.10 Pengukuran Aktivitas Kitinase
3.11 Penentuan Konsentrasi Protein
3.12 Pengaruh pH terhadap Aktivitas Kitinase
3.13 Pengaruh Suhu terhadap Aktivitas Kitinase
3.14 Pengukuran Kinetika Kitinase
3.15 Identifikasi Bakteri Kitinolitik Berdasarkan Sekuen
Gen Penyandi 16S rRNA
11
11
11
12
12
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil Isolasi dan Karakteristik Morfologi Isolat
Bakteri
Kitinolitik
dari
Sumber Air
Panas Penen
20
20
BAB 4
13
13
13
14
15
15
16
16
17
17
18
4.2
4.3
4.4
4.5
4.6
4.7
4.8
BAB 5
Pengukuran Indeks Kitinolitik
Profil Produksi Kitinase Isolat JP2
Pengendapan Enzim Kitinase pada Beberapa
Konsentrasi Amonium Sulfat
Pengaruh pH terhadap Aktivitas Kitinase
Isolat JP2
Pengaruh Suhu terhadap Aktivitas Kitinase
Penentuan Nilai Km dan Vmaks Kitinase Isolat JP2
Identifikasi Isolat dengan Menggunakan Gen
Penyandi 16S rRNA
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
5.2 Saran
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
21
22
24
27
29
30
31
33
33
33
34
39
DAFTAR GAMBAR
Gambar
Gambar 1.
Gambar 2.
Gambar 3.
Gambar 4.
Gambar 5.
Gambar 6.
Gambar 7.
Struktur Kitin
Zona Bening Isolat Bakteri Kitinolitik dari Sumber Air
Panas Penen
Pertumbuhan dan Aktivitas Kitinase Isolat JP2 Selama
Pengkulturan
Aktivitas Kitinase Supernatan dan Pelet Isolat JP2 Pada
Berbagai Konsentrasi Amonium Sulfat
Pengaruh pH terhadap Aktivitas Kitinase
Pengaruh Suhu terhadap Aktivitas Kitinase Isolat JP2
Persamaan Lineawar-Burk
Halaman
5
21
23
25
27
29
31
DAFTAR TABEL
Tabel
Tabel 1.
Tabel 2.
Tabel 3.
Karakteristik Morfologi Isolat Bakteri Kitinolitik dari
Sumber Air Panas Penen
Indeks Kitinolitik Isolat Bakteri dari Sumber Air Panas
Penen
Tingkat Kemurnian Enzim Kitinase Isolat JP2
Halaman
21
22
26
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran
Lampiran 1.
Lampiran 2
Lampiran 3.
Lampiran 4.
Lampiran 5.
Lampiran 6.
Lampiran 7.
Lampiran 8.
Lampiran 9.
Alur Kerja Penelitian
Kurva Standard N-Acetyl-D-Glukosamin (GlcNAc)
Kurva Standar Bovine Serum Albumin (BSA)
Pembuatan Larutan Schales
Uji Aktivitas Kitinase Modifikasi Spindler (1997)
Metode Penentuan Kadar Protein (Bradford, 1976)
Komposisi Reagen Bradfrod & Pembuatan Ragen
Bradford
Perhitungan Parameter Km dan Vmaks
Data Hasil Sequencing Identifikasi Isolat JP2
dengan Menggunakan Gen Penyandi 16S rRNA
Halaman
40
41
42
43
44
45
47
48
49