Optimasi Produksi Xilanase dari Bakteri Laut Bacillus subtilis LBF M8 Menggunakan Tongkol Jagung pada Bioreaktor
Abstract
Keunikan dan karakter seperti sifat halotoreran dan salinitas yang tinggi dari bakteri laut, menjadikannya sebagai sumber alternatif untuk produksi enzim dalam aplikasi industri. Peningkatan skala produksi dalam bioreaktor skala laboratorium merupakan faktor penting sebelum melakukan produksi pada skala industri. Optimasi parameter untuk produksi xilanase telah banyak dilakukan, tetapi hanya sedikit yang berasal dari bakteri laut khususnya Bacillus sp. Penelitian ini bertujuan untuk melakukan optimasi parameter produksi xilanase dengan menggunakan biomassa tongkol jagung sebagai substrat dan peningkatan produksi pada skala bioreaktor. Sebelum dilakukan optimasi produksi, dilakukan uji kualitatif untuk melihat kemampuan xilanolitik isolat Bacillus subtilis LBF M8 menggunakan metode merah congo. Proses optimasi dilakukan pada 2 skala yaitu pada skala flask dan bioreaktor. Konsentrasi biomassa, pH media, suhu produksi, dan kecepatan agitasi menjadi parameter yang dioptimasi pada skala flask, sedangkan pada skala bioreaktor proses optimasi dilakukan pada 2 parameter penting dalam bioreaktor yaitu kecepatan agitasi dan laju aerasi. Xilanase yang dihasilkan kemudian dianalisis kemampuan enzimatiknya menggunakan Sodium Dodecil Sulphate-Polyacrylamide Gel (SDS-PAGE) Thin layer Chromatography (TLC) dan High Performance Liquid Chromatography (HPLC).
Berdasarkan aktivitas xilanase tertinggi, konsentrasi 1,5% tongkol jagung, pH media 6, suhu produksi 30OC, dan kecepatan agitasi 200 rpm menjadi kondisi optimum pada skala flask. Pada perbandingan substrat untuk produksi xilanase, aktivitas xilanase tertinggi ditunjukkan pada produksi menggunakan beechwood xylan yang merupakan substrat komersial dibandingkan dengan produksi menggunakan substrat dari limbah pertanian. Tongkol jagung menunjukkan aktivitas xilanase yang lebih tinggi dibandingkan dengan produksi menggunakan limbah pernaian lainnya seperti jerami padi dan ampas tebu. Parameter proses optimasi meningkatkan aktivitas xilanase dari 1.864 U/mL pada 96 jam menjadi 2.963 U/mL pada inkubasi 24 jam. Optimasi laju agitasi dan aerasi dalam bioreaktor dengan kondisi optimum pada skala flask secara signifikan meningkatkan aktivitas xilanase menjadi 4,963 U / mL, dengan kecepatan agitasi 200 rpm dan laju aerasi 1 vvm sebagai kondisi optimum. Berdasarkan hasil analisis SDS-PAGE, xilanase dari B. subtilis LBF M8 tidak membentuk pita tunggal sehingga perlu dilakukan proses pemurnian. Analisis TLC dan HPLC menunjukkan xilanase dari B. subtilis LBF M8 memiliki potensi untuk menghidrolisis xilan untuk menghasilkan xilooligosakarida dengan xilohexosa (X6) sebagai produk utama. Analisis HPLC dan TLC tidak mendeteksi xilosa sebagai produk akhir, jadi tidak diperlukan pemurnian terhadap xilooligosakarida yang dihasilkan.