laporan isolasi enzim seulase pada aspergilus niger

 PENDAHULUAN

Latar Belakang

Enzim selulase merupakan enzim yang dapat menghidrolisis ikatan β(1-4) pada selulosa. Adanya selulosa dalam suatu substrat dapat menginduksi terbentuknya enzim selulase oleh mikroorganisme selulolitik. Mikroorganisme selulolitik yang dapat digunakan untuk menghasilkan enzim selulase misalnya kapang Aspergillus niger (Ul-haq et al. 2005).

Substrat yang digunakan untuk memproduksi enzim selulase adalah substrat berbahan lignoselulosa. Substrat lignoselulosa yang telah diteliti dengan kapang A. Niger yaitu jerami padi (Sa’adah et al. 2008), serbuk gergaji kayu (Guruchandran & Sasikumar 2010; Acharya et al. 2008), ampas tebu (Guruchandran & Sasikumar 2010), tandan pisang (Retnoningtyas et al. 2006), jerami gandum (Jecu 2000), kulit gandum (Jecu 2000), dan ampas singkong (Pothiraj et al. 2006).

Ampas sagu merupakan bahan lignoselulosa yang berasal dari empelur sagu yang telah diambil patinya. Kandungan pati yang terdapat dalam empelur sagu hanya 18,5% dan sisanya 81,5% merupakan ampas sagu. Ampas sagu mengandung selulosa sebesar 20% dan lignin sebesar 21% (Kiat 2006).

Ampas sagu adalah limbah perkebunan yang saat ini belum dapat dimanfaatkan secara optimal. Pemanfaatan ampas sagu hanya sebatas pada pakan ternak saja. Kandungan selulosa yang cukup tinggi dapat dimanfaatkan untuk memproduksi enzim selulase. Saat ini, enzim selulase digunakan secara luas dalam industri makanan, tekstil, pulp dan kertas serta biofuel (Nakari & Pentilla 1996; Sukumaran et al. 2005).

Fermentasi padat dapat digunakan untuk memproduksi enzim selulase. Fermentasi media padat merupakan proses fermentasi yang berlangsung dalam substrat tidak terlarut tetapi mengandung air yang cukup sekalipun tidak mengalir bebas (Dharma 1992). Terdapat beberapa faktor-faktor yang dapat mempengaruhi proses fermentasi seperti kadar air, pH, dan waktu fermentasi.

Kadar air merupakan faktor penting dalam fermentasi padat. Kadar air berpengaruh pada pertumbuhan mikroorganisme, biosintesis, dan sekresi enzim (Alam et al. 2005). Faktor lainnya adalah pH yang merupakan salah satu faktor dalam pertumbuhan mikroorganisme. Pengaturan pH sangat penting agar mikroorganisme yang ditumbuhkan dapat menghasilkan produk yang optimal (Gandjar 2006). Selain itu, waktu fermentasi juga mempengaruhi aktivitas mikroorganisme karena mikroorganisme mengalami beberapa fase pertumbuhan  (Darwis et al. 1995). Pengaruh dari kadar air, pH, dan waktu fermentasi untuk menghasilkan enzim selulase pada ampas sagu oleh A. niger belum diketahui. Oleh karena itu, diperlukan penelitian untuk mengetahui pengaruh faktor faktor ini terhadap aktivitas enzim selulase.

Tujuan

Adapun tujuan dari praktikum kali ini adalah untuk mengetahui  gram dari yeast tape singkong dan pada tape singkong itu sendiri yang  sebelumnya sudah difermentasikan selama beberapa hari.

TINJAUAN PUSTAKA

Selulosa

Selulosa adalah salah satu komponen utama dari lignoselulosa yang terdiri dari unit monomer D-glukosa yang terikat pada ikatan 1,4-glikosidik. Selulosa cenderung membentuk mikrofibril melalui ikatan inter dan intra molekuler sehingga memberikan struktur yang larut. Mikrofibril selulosa terdiri dari 2 tipe, yaitu kristalin dan amorf. Selulosa adalah karbohidrat yang paling melimpah dan mudah diperbarui. Akhir-akhir ini, banyak peneliti mengungkapkan bahwa limbah yang mengandung selulosa dapat digunakan sebagai sumber gula yang murah dan mudah didapat untuk menggantikan bahan pati dalam proses fermentasi (Graf & Koehler, 2000). Sumber selulosa yang dapat digunakan diantaranya adalah sisa-sisa produk pertanian dan hasil hutan, kertas bekas, dan limbah industri (White, 2000).

Hemiselulosa

Hemiselulosa merupakan salah satu penyusun dinding sel tumbuhan selain selulosadan lignin, yang terdiri dari kumpulan beberapa unit gula atau disebut heteropolisakarida, dan dikelompokkan berdasarkan residu gula utama sebagai penyusunnya seperti xylan, mannan, galactan dan glucan. Hemiselulosa terikat dengan polisakarida, protein dan lignin dan lebih mudah larut dibandingkan dengan selulosa.

Lignin

Lignin adalah bagian utama dari dinding sel tanaman yang merupakan polimer terbanyak setelah selulosa. Lignin yang merupakan polimer aromatik berasosiasi dengan polisakarida pada dinding sel sekunder tanaman dan terdapat sekitar 20-40% .Komponen lignin pada sel tanaman (monomer guasil dan siringil) berpengaruh terhadap pelepasan dan hidrolisis polisakarida (Anindyawati, T. 2009).

Enzim-Enzim Pendegradasi Lignoselulosa

Selulase

Selulase dapat diproduksi oleh fungi, bakteri, dan ruminansia. Produksi enzim secara komersial biasanya menggunakan fungi atau bakteri. Fungi yang bisa menghasilkan selulase antara lain genus Tricoderma, Aspergillus, dan Penicillium Sedangkan bakteri yang bisa menghasilkan selulase adalah Pseudomonas, Cellulomonas, Bacillus, Micrococcus, Cellovibrio, dan Sporosphytophaga (Sa’adah dkk.,2007).

Aspergillus niger merupakan salah satu spesies kapang potensial yang  memiliki kemampuan selulolitik. Aspergillus niger dapat tumbuh dengan cepat, diantaranya digunakan secara komersial dalam produksi asam sitrat, asam glukonat, pembuatan enzim amylase, pektinase, amiloglukosidase, dan selulase. Aspergillus niger dapat tumbuh dengan suhu 35ºC - 37ºC (optimum), 6ºC - 8ºC (minimum), 45ºC - 48ºC (maksimum) dan memerlukan oksigen yang cukup (Fransiska C Sinaga et al. 2012:2). Karena kemampuan selulolitiknya, kapang Aspergillus niger ini dapat ditumbuhkan pada media yang kaya dengan selulosa sebagai contoh adalah jerami padi. Jerami padi merupakan limbah pertanian terbesar di Indonesia. Produksi per hektar sawah bisa mencapai 12-15 ton bahan kering setiap kali panen, tergantung lokasi dan varietas tanaman. Sejauh ini, pemanfaatan jerami padi sebagai pakan ternak baru mencapai 31-39 %, sedangkan yang dibakar atau dimanfaatkan sebagai pupuk 36-62 %, dan sekitar 7- 16 % digunakan untuk keperluan industri (Safan. wordpress. com, dalam Zulfatus Sa’adah 2008:2).

Kapang Aspergillus niger

Kapang (bahasa Inggris mold) merupakan anggota regnum Fungi (Kerajaan Jamur) yang biasanya tumbuh pada permukaan makanan yang sudah basi atau terlalu lama tidak diolah. Sebagian besar kapang merupakan anggota dari kelas Ascomycetes. Aspergillus niger merupakan salah satu spesies Aspergillus yang tidak menghasilkan mikotoksin sehingga tidak membahayakan (Gras, dalam Yanti Maryanti 2008:1). Oleh karena itu dalam penelitian ini menggunakan Aspergillus niger, disamping tidak membahayakan juga mudah untuk dikembangkan. Aspergillus niger dalam proses pertumbuhannya memerlukan oksigen yang cukup (aerobik). Spesies ini kosmopolit di daerah tropis dan subtropics dan mudah di isolasi dari tanah, udara, air, rempah rempah, kapas, tebu, kapas, buah-buahan, ketimun, kopi, teh, coklat serta seresah tanah.

Aspergillus niger mempunyai hifa berseptat, memiliki koloni atau bulu dasar berwarna putih atau kuning dengan lapisan konidiospora tebal berwarna coklat sampai hitam pada media Agar Dekstrosa Kentang (PDA) 25°C. Konidiospora yaitu spora yang terjadi karena ujung suatu hifa terbelah-belah seperti tasbih (D. Dwidjoeputro, 2003: 148). Kepala konidia berwarna hitam, bulat, cenderung memisah menjadi bagian-bagian yang lebih longgar dengan bertambahnya umur. Konidiospora memiliki dinding yang halus, hialin juga berwarna coklat.

BAHAN  DAN METODE

Bahan dan Alat

Bahan

         Adapun bahan yang digunakan dalm praktikum kali ini antara lain  ampas sagu, media PCA, roti basi, alkohol 96%, urea, (NH₄)₂SO₄, KH₂PO₄, MgSO₄7H₂O, CaCl₂ H₂O, 0,1 M NaOH, 0,1 M HCL, Tween-80 dan aquades

Alat

   Alat yang digunakan pada praktikum kali ini antara lain ayakan 35 mesh, tabung reaksi, cawan petri, kawat ose, gelas beker, pipet tetes, ph meter/lakmus paper, autoclave, sentrifuse, lemari es dan oven

Metode

1.      Preparasi sampel

Sebelum digunakan ampas sagu diperas dan dikeringkan pada suhu 105^oC selama 6 jam. Selanjutnya ampas sagu kering dihaluskan dan diayak dengan ayakan 35 mesh.

2.      Pembenihan inokulasi (Aspergilus niger dari roti)

Pembenihan  dilakukan pada media PCA secara zigzag dengan menggunakan kawat inokulasi didalam tabung reaksi dan cawan petri secara aseptik. Mikroba diinokulasi pada suhu 30^oC selama 120 jam.

3.      Pembuatan larutan nutrisi

Larutan nutrisi merupakan larutan yang berfungsi untuk menyediakan unsur-unsur yang diperlukan untuk pertumbuhan. Kemudian ditimbang urea (3 g/l),(NH₄)₂SO₄ (10 g/l), KH₂PO₄(3 g/l), MgSO₄ 7H₂O (0,5 g/l), CaCl₂ H₂O (0,5 g/l) (singhania et al, 2006) dan diaduk hingga larut dalam 1 liter aquades dalam gelas beker. pH awal larutan nutrisi diukurdan diatur hingga diperoleh pH sebesar 3,4,5 dan 6 dengan penambahan 0,1 M NaOH atau ),1 M HCL.

4.      Produksi Enzim selulase

Ampas sagu sebanyak 5g dimasukkan kedalam wadah Fermentasi dengan menambahkan larutan nutrisi pH 3 sehingga diperoleh kadar air sebesar 40, 55, 70, dan 85 %. Media disterilkan dalam autoclave pada suhu 121^oC selama 20 meni. Kemudian media didinginkan. Blok agar ukuran (1x1) cm diambil dari cawan petri yang berisi jamur berumur 7 hari digunakan sebagai inokulum. Satu blok agar diinokulasi kedalam tiap wadah fermentasi yang mengandung substrat (Pothiraj et al, 2006). Selanjutnya diinkubasipada suhu ruang dengan waktu fermentasi 4,6,8 dan 10 hari. Hal yang sama juga dilakukan pada larutan pH 4,5 dan 6.

5.      Ekstraksi Enzim Selulase

Ekstraksi enzim selulase dilakukan dengan menambahkan 100 ml akuades yang mengandung 0,1 % Tween-80 kedalam ampas sagu fermentasi dan dikocok pada 150 rpm selama 2 jam pada suhu ruang. Selanjutnya, disentrifugasi pada 3.000 rpm selama 10 menit. Supernatan yang diperoleh digunakan sebagai ekstrak enzim kasar (Szendefy et al, 2006). Supernatan merupakan hasil filtrat sentrifugasi. Ekstrak enzim kasar disimpan dalam lemari eshingga siap digunakan untuk pengukuran selanjutnya.

Tempat dan Waktu

            Praktikum ini dilakukan pada hari Rabu tanggal 22 Mei 2017 bertempat di Laboratorium Teknologi Produksi Gedung 3 Fakultas Pertanian Universitas Lambunng Mangkurat Banjarbaru.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Hasil

Adapun hasil yang didapatkan dari praktikum kali ini yaitu :

Tabel 1. Larutan Glukosa Standar

No.	C Glukosa standard (M)	Absorbansi (A) pada 540 nm
1	0	0,147
2	0,0005	0,116
3	0.0010	0,459
4	0,0020	0,992
5	0,0025	1,483

Gambar 1. Kurva Kalibrasi Standar λ 540 nm

            Persamaan regresi linier Y = 524,91x – 0,0005

Absorbansi yang diperoleh dari : pH 3 = 0,484

pH 4 = 0,631

pH 5 = 0,739

pH 6 = 0,788

enzim β amilase = 2,043

Waktu inkubasi : 60 menit

Faktor Pengenceran : 5 kali

Glukosa yang dihasilkan pH 3 : Y=524,91x-0,0005

Y=absorbansi

X=glukosa yang dihasilkan

Y                = 524,91x – 0,0005

0,484          =524,91x – 0,0005

524,91x      = 0,484 + 0,0005

X                =

X                = 0,00092 μg/ml

Aktivitas enzim seulase pH 3      =

                                                    =

                                                    =

                                                    = 0,00008 U/ml

Glukosa yang dihasilkan pH 4 : Y = 524,91x – 0,0005

Y = absorbansi

x = Glukosa yang dihasilkan

Y                     = 524,91x – 0,0005

0,631               = 524,91x – 0,0005

524,91x           = 0,631+ 0,0005

X                     =

X                     = 0,00010 μg/ml

Aktifitas enzim selulase pH 4     =

                                                    =

                                                    =

                                                    = 0,00010 U/ml

Glukosa yang dihasilkan pH 5 : Y = 524,91x – 0,0005

Y = absorbansi

x = Glukosa yang dihasilkan

Y                     = 524,91x – 0,0005

0,739               = 524,91x – 0,0005

524,91x           = 0,739+ 0,0005

X                     =

X                     = 0,00012 μg/ml

Aktifitas enzim selulase pH 5     =

                                                    =

                                                    =

                                                    = 0,00012 U/ml

Glukosa yang dihasilkan pH 6 : Y = 524,91x – 0,0005

Y = absorbansi

x = Glukosa yang dihasilkan

Y                     = 524,91x – 0,0005

0,788               = 524,91x – 0,0005

524,91x           = 0,788+ 0,0005

X                     =

X                     = 0,00013 μg/ml

Aktifitas enzim selulase pH 6     =

                                                    =

                                                    =

                                                    = 0,00013 U/ml

Glukosa yang dihasilkan enzim β amilase (komersil) : Y = 524,91x – 0,0005

Y = absorbansi

x = Glukosa yang dihasilkan

Y                     = 524,91x – 0,0005

2,043               = 524,91x – 0,0005

524,91x           = 2,043+ 0,0005

X                     =

X                     = 0,00032 μg/ml

Aktifitas enzim selulase pH 4     =

                                                    =

                                                    =

                                                    = 0,00032 U/ml

Pembahasan

Laporan praktikum mikrobiologi agronmi kali ini adalah produksi enzim selulase oleh Aspergilus niger pada ampas Sagu. Dalam memproduksi enzim ada beberapa cara yang bisa digunakan, ada yang menggunakan metode mekanik ada yang menggunakan metode non mekanik.  Dalam praktikum kali ini yang digunakan adalah metode non mekanik karena hanya menggunakan alat-alat lab sederhana dalam pembuatannya. Pada proses pembuatannya terlihat hasil enzim yang didapat dengan  aktifitas paling tinggi yaitu pada pH 6. Jika diibandingkan dengan enzim komersil , maka  persentase aktifitas enzim yang dihasilkan dalam praktikum ini yaitu 40,6 % untuk mendekati tingkat aktifitas enzim komersil . dengan metode yang sederhana dan peralatan laboratorium yang terbatas dapat menghasilkan  enzim dengan tingkat aktifitas  seperti tadi.  Jadi tidak menutup kemungkinan  apabila peralatan laboratorium lebih memadai dan menggunakan bahan-bahan yang sama, hasil aktifitas enzim yang didapatkan mampu bersaing dengan enzim komersil yang diproduksi skala industri.

KESIMPULAN

Berdasarkan dari hasil pengamatan aktifitas enzim terbaik terdapat pada isolat enzim dengan pH 6. Hal tersebut menandakan enzim dapat berkeja optimum dengan pH mendekati netral.

DAFTAR PUSTAKA

Acharya, P.B., Acharya, D.K & Modi, H.A. 2008. Optimization for cellulose production by Aspergillus niger using saw dust as substrat. Afr J Biotechnol 7: 4147–4152.

Alam, M.Z., Nurdina, M & Mahmat, M.E. 2005. Production of cellulase from oil palm biomass as substrate by solid state bioconversion. American J Applied Sci 2(2): 569– 572

Darwis, A.A., Sailah, I., Irawadi, T.T & Safriani. 1995. Kajian kondisi fermentasi pada produksi selulase dari limbah kelapa sawit (tandan kosong dan sabut) oleh Neurospora sitophila. J. Teknologi Industri Pertanian 5(3): 199–207

Dwidjoeputro. 2003. Dasar-Dasar Mikrobiologi. Percetakan Kerya Unipress. Jakarta. Hal.148.

Fransiska C Sinaga. 2012. Pengaruh Ph Dan Inokulum Pada Pemanfaatan Limbah Kulit Nenas Untuk Produksi Enzim Selulase. Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik Universitas Riau

Kiat, L.J. 2006. Preparation and characterization of carboxymethyl sago waste and its hydrogel. Tesis. Serdang: Universiti Putra Malaysia.

untuk lebih lengkapnya silahkan download filenya langsung

 google drive laporan isolasi enzim dari aspergilus niger