Karakterisasi dan Identifikasi Molekuler Bakteri Lipolitik dari Limbah Cair Kelapa Sawit

Abstract

Limbah cair pabrik kelapa sawit (Palm Oil Mill Effluent/POME) kaya akan trigliserida yang mendukung pertumbuhan bakteri lipolitik penghasil lipase untuk menghidrolisis lemak menjadi asam lemak dan gliserol. Bakteri lipolitik dari limbah cair kelapa sawit menjadi salah satu sumber bakteri lipolitik yang potensial karena memiliki keunikan dari karakteristik limbah tersebut. Kandungan yang diperoleh dari limbah cair kelapa sawit dapat memicu pertumbuhan bakteri yang berpotensi lipolitik. Penelitian ini bertujuan mengisolasi dan mengkarakterisasi bakteri penghasil lipase dari limbah cair kelapa sawit (POME), isolat potensial yang terpilih kemudian diidentifikasi secara molekuler. Penelitian diawali dengan melakukan seleksi isolat lipolitik menggunakan media yang mengandung Rhodamin-B dan minyak zaitun, serta uji aktivitasnya secara kualitatif dan kuantitatif, mengevaluasi aktivitas enzimatiknya menggunakan minyak zaitun, p-nitrofenil butirat (p-NPB), dan p-nitrofenil palmitat (p-NPP), serta mengidentifikasi kandidat potensial untuk aplikasi bioteknologi. Tujuh isolat terpilih menunjukkan aktivitsas lipolitik dengan pendaran fluorensen yang paling terang, serta nilai indeks lipolitik berkisar antara 1,32 hingga 2,57. Dari tujuh isolat tersebut diuji hemolisis menggunakan media blood agar, hasil menunjukkan bahwa isolat IP 7 katagori hemolisis total. Aktivitas enzim ekstrak kasar dari enam isolat diukur menggunakan substrat minyak zaitun (metode titrasi dengan indikator fenolptalein) dan substrat p-NPP dan p-NPB (metode spektrofotometri). Hasil pengukuran menunjukkan isolat IP 6 menunjukkan aktivitas tertinggi dengan minyak zaitun (2,453 U/mg) dan p-NPP (0,159 U/mg), isolat IP 4 menunjukkan aktivitas tertinggi pada p-NPB (0,575 U/mg). Kurva tumbuh dan produksi enzim IP 4 dan IP 6 ditentukan untuk mengetahui waktu produksi optimum kedua isolat. Kedua isolat dengan puncak aktivitas lipase pada jam ke-24. Aktivitas spesifik tertinggi adalah 7,427 U/mg (IP 4) dan 5,418 U/mg (IP 6) dengan p-NPB. Proses pemurnian menggunakan amonium sulfat meningkatkan aktivitas IP 4 menjadi 13,318 U/mg (60–70%) dan IP 6 menjadi 9,479 U/mg (30–40%). Aktivitas optimal terjadi pada pH 8 dan suhu 70 °C (IP 4) serta 60 °C (IP 6). Ion logam mampu menurunkan aktivitas enzim lipase. Analisis bioinformatika menunjukkan bahwa IP 4 berkerabat dekat dengan Bacillus velezensis SJ (96,73% Per.ident), sedangkan IP 6 berkerabat dengan Pseudomonas sp. Gc-5-a (96,43%), berdasarkan hasil analisis isolat IP 4 dan IP 6 memiliki kandidat sebagai spesies bakteri baru atau strain bakteri baru.

Palm oil mill effluent (POME) contains high levels of triglycerides that support the proliferation of lipolytic bacteria capable of producing lipase, an enzyme responsible for hydrolysis fats into fatty acids and glycerol. These bacteria, when isolated from POME, demonstrate distinct metabolic properties that are valuable for industrial applications. Furthermore, specific compounds present in POME enhance the activity of highly lipolytic bacterial strains This study aims to isolate and characterize lipase-producing bacteria from palm oil mill effluent (POME). Potential isolates are identified through molecular methods. The research begins with the selection of lipolytic isolates using media containing Rhodamine-B and olive oil. The lipase activity of the isolates is assessed both qualitatively and quantitatively. Enzymatic activity is evaluated using olive oil, p-nitrophenyl butyrate (p-NPB), and p-nitrophenyl palmitate (p-NPP). Finally, the study identifies potential candidates for biotechnology applications. Seven selected isolates demonstrated lipolytic activity, with fluorescence and lipolytic index values ranging from 1,32 to 2,57. Hemolytic activity was assessed for all seven isolates using blood agar media, revealing that isolate IP 7 exhibited total hemolysis. The enzyme activity of crude extracts from six isolates was evaluated using olive oil as a substrate via titration with a phenolphthalein indicator, and using p-NPP and p-NPB substrates via spectrophotometric analysis. Among these, isolated IP 6 displayed the highest activity with olive oil (2,453 U/mg) and p-NPP (0,159 U/mg). isolated IP 4 displayed the highest activity with p-NPB (0,575 U/mg). Growth curves and enzyme production profiles for IP 4 and IP 6 were analyzed to identify the optimum production time. Both isolates exhibited peak lipase activity at 24 hours. The highest specific activities were 7,427 U/mg for IP 4 and 5,418 U/mg for IP 6 using p-NPB as the substrate. Purification using ammonium sulfate increased IP 4 activity to 13,318 U/mg (60–70%) and IP 6 to 9,479 U/mg (30–40%). Optimal activity occurred at pH 8 and 70?°C (IP 4) and 60?°C (IP 6). Ions of metals are able to reduce the activity of lipase enzyme. Bioinformatics analysis indicated that IP 4 shares 96,73% identity with B. velezensis SJ, while IP 6 shares 96.43% identity with Pseudomonas sp. Gc-5-a. These findings suggest that isolates IP 4 and IP 6 could constitute a novel bacterial species or strain.