Isolasi dan Seleksi Bakteri Asimilasi Xilosa dari Buah Stroberi (Fragaria sp.)

Abstract

Hemiselulosa merupakan komponen utama dari biomassa lignoselulosa yang bermanfaat sebagai sumber substrat untuk produksi bioproduk seperti bioetanol, xilitol, dan asam xilonat. Hemiselulosa mengandung gula karbon sederhana yaitu gula pentosa (C5) dan gula heksosa (C6), yang berfungsi sebagai sumber karbon bagi mikroorganisme untuk fermentasi produksi bioproduk. Xilosa, merupakan salah satu gula pentosa yang terkandung pada hemiselulosa merupakan gula yang mampu menghambat pertumbuhan dari beberapa mikroorganisme penghasil bioproduk dari hemiselulosa. Hingga saat ini, belum ada mikroorganisme wild-type yang teridentifikasi mampu mereduksi xilosa dengan efisiensi yang sama mereduksi glukosa. Buah stroberi merupakan substrat biomassa lignoselulosa yang mengandung kaya akan xilosa dan xilitol, sehingga terdapat isolat bakteri wildtype yang mampu mereduksi xilosa dan memiliki karakteristik yang nonpatogen. Penelitian ini bertujuan mengisolasi dan menyeleksi isolat bakteri yang diseleksi dari buah stroberi berdasarkan tingkat kematangan buah. Isolat bakteri diseleksi dengan cara dikulturkan pada media Nutrient Agar (NA) yang mengandung xilosa konsentrasi 20 g/L, selanjutnya dilakukan uji laju pertumbukan pada media Luria Bertani (LB) yang ditambahkan xilosa dan glukosa sebagai substrat dan kosubstrat. Sebanyak tujuh isolat bakteri endofit berhasil diisolasi dari buah stroberi. Dua isolat diantaranya mampu tumbuh dan mengasimilasi xilosa. Isolat SP2 diisolasi dari buah stroberi tingkat kematangan bright-red, isolat SP7 diisolasi dari buah stroberi tingkat kematangan dark-red. Isolat SP2 merupakan isolat bakteri paling unggul dan efektif dalam memetabolisme dan reduksi xilosa. Identifikasi morfologi dan molekular dari SP2 memiliki kemiripan hingga 97% dengan bakteri Acinetobacter schindleri, berdasarkan dengan hasil pohon filogenetik analisis gen 16S rRNA. Isolat SP2 dapat tumbuh pada medium xilosa sebagai sumber utama karbon untuk mengakumulasi xilitol dan xilonat dari hasil analisis LC-MS/MS. Isolat SP2 yang mampu memetabolisme xilosa secara efisien berpotensi dalam produksi bioproduk.

Hemicellulose is a major component of lignocellulosic biomass, serving as a substrate source for the production of bioproducts such as bioethanol, xylitol, and xylonic acid. Hemicellulose contains simple carbon sugars, including pentose (C5) and hexose (C6) sugars, which act as carbon sources for microorganisms in the fermentation processes for bioproduct production. Xylose, one of the pentose sugars present in hemicellulose, is known to inhibit the growth of several microorganisms that produce bioproducts from hemicellulose. To date, no wildtype microorganism has been identified that can reduce xylose with the same efficiency as glucose. Strawberries are a rich source of xylose and xylitol, making them a lignocellulosic biomass substrate that supports the growth of non-pathogenic wild-type bacterial isolates that can reduce xylose. The purpose of this work is to separate and identify bacterial isolates from strawberries at various stages of ripening. The isolates were chosen based on cultivating the Nutrient Agar (NA) medium with 20 g/L xylose. Further growth rate studies were conducted on Luria Bertani (LB) medium enriched with xylose and glucose as substrate and cosubstrate, respectively. Seven endophytic bacterial isolates were successfully isolated from strawberries, with two isolates demonstrating the ability to grow and assimilate xylose. Isolate SP2 was obtained from bright-red strawberries, and isolate SP7 was isolated from dark-red strawberries. Isolate SP2 was the most superior and effective in metabolizing and reducing xylose. Morphological and molecular identification revealed that SP2 shares 97% similarity with Acinetobacter schindleri, as confirmed by the phylogenetic analysis of the 16S rRNA gene. Isolate SP2 can grow on xylose as the main carbon source to accumulate xylitol and xylonate, as shown by LC-MS/MS analysis. This efficient xylose metabolizing isolate, SP2, holds potential for bioproduct production.