Bakteri Penghasil Selulase dan Potensinya sebagai Pendegradasi Limbah Padat Industri Agar-agar.
View/ Open
Date
2017Author
Munifah, Ifah
Meryandini, Anja
Sunarti, Titi Candra
Irianto, Hari Eko
Metadata
Show full item recordAbstract
Pemanfaatan rumput laut sebagai bahan baku pada industri makanan dan
obat-obatan meningkat, namun demikian pengelolaan limbah produksi
pengolahan rumput laut sendiri belum menjadi pusat perhatian. Berbeda dengan
produksi agar-agar pada skala UKM, produksi agar-agar pada skala industri pada
prosesnya menggunakan celite sebagai filter aid. Celite biasa digunakan sebagai
penyaring (media filtrasi) karena memiliki porositas yang tinggi berupa lubanglubang
kecil yang banyak. Celite merupakan mineral yang memiliki komposisi
serupa dengan tanah diatom tersusun atas silika dan alumina. Limbah produksi
agar-agar pada skala industri masih banyak bercampur dengan celite, dan sampai
saat ini hanya berakhir menjadi sampah organik yang belum dimanfaatkan
secara optimal. Terdapat 10 industri agar-agar di Indonesia yang memiliki
kelimpahan limbah padat 7169 ton/tahun. Jumlah yang besar ini belum
dioptimalkan pemanfaatannya. Adanya kendala harga enzim, kultur mikrob yang
relatif mahal, dan sukar didapatkan, maka akan sangat ekonomis jika proses
produksi enzim memanfaatkan substrat yang berbahan baku lokal yakni limbah
padat pada industri agar-agar yang berbahan baku rumput laut merah Gracilaria
verrucosa. Sampel berupa limbah padat telah diambil dari industri agar-agar di
Jawa Timur, khususnya CV Agar Sari Jaya Malang.
Hasil penelitian mendapatkan 53 (lima puluh tiga) isolat bakteri penghasil
selulase dari limbah padat industri agar dengan nilai indeks selulolitik berkisar
antara 0.3 – 3.625. Terdapat 7 isolat terpilih dari 53 isolat yang diperoleh dengan
kode LA24, LA271, LA3A, LA3B, LA4K, LA4P dan LA45C. Hasil analisa
molekuler 16S rRNA menunjukkan bahwa ketujuh isolat bakteri tersebut masing
masing berupa Stenotrophomonas maltophilia, Pseudomonas aeruginosa,
Serratia marcescens, Stenotrophomonas maltophilia, Bacillus cereus, C.
indologenes , B. pumilus .
B. pumilus LA4P mampu menghidrolisis 2.5% LIA dengan waktu
inkubasi selama 4 hari memberikan aktivitas selulase sebesar 0.3436 U/mL, dan
C. indologenes LA4K menghidrolisis 2.5% LIA memerlukan waktu inkubasi
lebih lama yaitu 6 hari, memberikan aktivitas selulase sebesar 0.3726 UmL. B.
pumilus LA4P memiliki aktivitas optimum pada pH 7.0 sedangkan C.
indologenes LA4K pH 8.0 pada suhu 40 0C. Ketahanan panas pada selulase asal
B. pumilus LA4P maupun C. indologenes LA4K memberikan hasil bahwa
pemanasan pada suhu 50 oC menghilangkan lebih dari separuh aktivitas
awalnya. Pemanasan pada suhu 80 oC, enzim kehilangan seluruh aktivitasnya.
Selulase B. pumilus LA4P dan C. indologenes LA4K memperlihatkan kenaikan
aktivitas selulase oleh ion divalent Mg2+, Ca2+, Zn2+ dan ion monovalent berupa
K+ dan Na+. Penambahan ion trivalent Fe3+ pada selulase B. pumilus LA4P
mampu meningkatkan aktivitasnya, sedangkan pada selulase C. indologenes
LA4K penambahan ion tersebut menyebabkan aktivitasnya terinhibisi.
Penambahan pelarut organik etanol pada supernatant enzim kasar menyebabkan
enzim terdenaturasi sehingga menurunkan aktivitas selulase pada kedua isolat B.
pumilus LA4P dan C. indologenes LA4K masing masing tersisa aktivitasnya
menjadi 78.67% dan 85.47%. Keberadaan deterjen anionik SDS dan non ionik
(Triton X-100 dan Tween 80) meningkatkan aktivitas selulase pada kedua isolat.
Keberadaan deterjen anionik SDS pada selulase kasar B. pumilus LA4P dan C.
indologenes LA4K meningkatkan aktivitasnya menjadi 112.76% dan 105%.
Deterjen non ionik Triton X-100 dan Tween 80 meningkatkan aktivitas selulase
masing masing sebesar 122% dan 117.33% pada selulase B. pumilus LA4P;
130% dan 110.9% pada selulase C. indologenes LA4K.
Pengendapan amonium sulfat yang menghasilkan aktivitas selulase
tertinggi yaitu pada persentase 80% sebesar 0.1582 U/mL dengan aktivitas
spesifik sebesar 0.03736 U/mg. Proses melalui dialisis memberikan aktivitas
spesifik 0.04248 U/mg. Hasil elusi enzim selulase LA4P pada kromatografi
penukar anion yaitu Hitrap QXL strong anion exchange menghasilkan 14 fraksi.
Dari ke 14 fraksi tersebut, fraksi 8 memiliki aktivitas selulase tertinggi yaitu
sebesar 0.00691 U/mL. Purifikasi fraksi f8 melalui kolom sephacryl HiPrep
16/60 S-200HR menghasilkan 91 fraksi. Pada fraksi ke 54 memiliki aktivitas
sebesar 0.00146 U/mL, profil SDS-PAGE terdapat 2 pita yaitu 55 kDa dan 37
kDa.
Profil HPLC hasil hidrolisis oleh isolat B. pumilus LA4P menunjukkan
bahwa terdapat kenaikan konsentrasi G3 serta keberadaan G2 dan G1 pada hari
ke-4. Hasil hidrolisis oleh isolat B. pumilus LA4P dan C. indologenes LA4K
menghasilkan gula sederhana berupa selotriosa (G3) pada hari ke 3 masingmasing
sebesar 351.77 ppm dan 68.52 ppm. Mikrograph SEM struktur LIA
setelah hidrolisis memperlihatkan perubahan. Residu hidrolisis substrat selulosa
oleh isolate C. indologenes LA4K maupun isolat B. pumilus LA4P
memperlihatkan adanya peningkatan porositas dan lebih berserabut daripada
struktur internal selulosa limbah agar agar tanpa perlakuan. Profil XRD residu
substrat selulosa limbah agar-agar memperlihatkan bahwa struktur residu
substrat hari 6 dan hari ke7 memiliki kristalinitas yang lebih tinggi dari hari
sebelumnya.