Dosen Pembimbing : Nengah Dwianita Kuswytasari, S.Si, M.Si. Oleh : Azizah Rahayu NRP

(1)

Oleh :

Azizah Rahayu NRP. 1507. 100. 063 Dosen Pembimbing :

(2)

(3)

Penicillium sp.

Produksi selulase

Membantu degradasi selulosa

Produksi enzim selulase murah dan efisien

(4)

Bagaimana pengaruh masa inkubasi dan konsentrasi

inokulum dalam proses produksi enzim selulase dengan

menggunakan medium tongkol jagung.

(5)

Menggunakan isolat

Penicillium

sp. koleksi laboratorium Mikrobiologi

dan Bioteknologi Biologi ITS yang diisolasi dari kawasan pesisir Wonorejo

Surabaya.

Menggunakan dua jenis medium tongkol jagung; medium dengan

treatment

mekanik, dan medium dengan

treatment

mekanik dan

kimiawi.

Fermentasi dikondisikan pada suhu 35°C dengan pH 6.

Aktivitas enzim diukur pada panjang gelombang 540 nm.

(6)

Mengetahui pengaruh masa inkubasi dan konsentrasi

inokulum

Penicillium

sp. terhadap aktivitas enzim selulase

dengan menggunakan medium tongkol jagung.

(7)

Memperoleh enzim selulase dari isolat

Penicillium

sp.

dengan menggunakan media tongkol jagung yang sangat

berguna untuk diaplikasikan pada berbagai jenis industri.

Memberikan informasi tentang aktivitas enzim selulase

dari isolat

Penicillium

sp. pada medium tongkol jagung.

(8)

Penelitian dilakukan pada bulan Januari sampai Juli 2014

di Laboratorium Mikologi, Botani serta Laboratorium

Mikrobiologi dan Bioteknologi Biologi ITS.

Tempat dan Waktu Penelitian

(9)

Pembuatan larutan

Pembuatan larutan DNS

1,4 g NaOH

Dilarutkan dalam 20 ml aquades Ditambahkan 0,7 g DNS

21,6 g garam Rochelle

0,5 ml fenol + 0,6 g sodium metabisulfit Dilarutkan dalam 50 ml aquades

(10)

Pembuatan larutan NaOH 2%

Pembuatan larutan CMC 1%

200 gr NaOH

Dilarutkan dengan

aquades hingga 1000 ml

Disterilkan dengan

autoclave

Dilarutkan dengan sodium buffer

sitrat pH 4,8 hingga 100 ml

1 gr CMC

Pembuatan larutan tween 80 0,1%

Pembuatan larutan avicel 1%

1 ml tween 80

Dilarutkan hingga

mencapai 100 ml dan

diaduk hingga homogen

1 g avicel

Dilarutkan dalam 100

ml buffer sitrat pH 4,8

(11)

Pembuatan medium padat PDA

Pembuatan medium pertumbuhan

200 gr kentang _{2 gr yeast ekstrak}

+ 1,5 gr KH₂PO₄

+ 0,2 gr CaCl₂. 2H₂O

+ 1 gr MgSO₄.7H₂O

+ 0,2 gr MnSO₄.H₂O

+ 0,2 gr FeSO₄.7H₂O

+ 1,5 gr dextrose + 1,5 gr agar batangan Disaring dan suspensi diencerkan

kembali dalam 1000 ml aquades Direbus dlm 1000 ml aquades

Disterilkan dgn autoclave

Dituang ke dalam tabung reaksi @ 6 ml

Dipanaskan hingga larut sempurna

Disterilkan dgn autoclave

(12)

Persiapan medium tongkol jagung

• _Tahap

_treatment

_{secara mekanik}

• _Tahap

_treatment

_{secara kimiawi}

Dioven pada suhu 100°C selama 2 jam

Disaring dgn ukuran 120-140 mess Dicacah kecil lalu digiling

Tongkol jagung

Dioven pada suhu 100°C selama 3 jam Padatan substrat disiram air panas pada

suhu 70-80°C

Dipisah dgn kertas saring

Substrat ditambahkan lar. NaOH 2% (1:10)

(13)

Pembuatan kurva standar glukosa

Ditimbang glukosa anhidrat masing-masing 0; 0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1; 1,2; 1,4; 1,6; 1,8; 2 mg

dibuat kurva standar

Ditambahkan @ 1 ml buffer sitrat Divortex dan diambil @ 0,5 ml

diukur absorbansinya (540 nm)

Ditambahkan 3 ml DNS, dipanaskan selama 5 menit lalu didinginkan dengan es

(14)

Pembuatan strater kapang

Peremajaan kapang

diinokulasikan isolat kapang

kultur stok

Diinkubasi pada suhu ruang (7 hari)

Diinkubasi pada suhu ruang 2,5 gr substrat

+ 12,5 ml medium pertumbuhan

Divortex dan dihitung jmlh sporanya (106_/ml)

Kultur kapang + 10 ml aquades steril Medium PDA

kultur kerja

10% suspensi spora

(15)

Optimasi enzim selulase pada medium tongkol jagung

Filtrat diuji aktivitas enzimnya

+ 20 ml lar. ekstrak tween 80 0,1% + disentrifuge dan disaring

Diinkubasi pada suhu 35°C selama 20 hari dgn range masa inkubasi hari ke-4; 7; 12; 16; dan hari ke-20

5 gr substrat + 25 ml medium pertumbuhan

Diinokulasikan strater kapang dgn konsentrasi 10%, 15% dan 20% dari total medium

(16)

• _{uji aktivitas enzim endoglukanase}

1 ml enzim + 1 ml lar. CMC 1%

Diuji kadar gula pereduksinya Diinkubasi pada suhu 37°C selama

120 menit

Didinginkan dlm es selama 10 menit, dan diukur absorbansinya

(540 nm)

Dipanaskan dlm water bath

100°C selama 5 menit + 1 ml lar. DNS

Dikonversikan berdasarkan kurva standar glukosa

(17)

• _{uji aktivitas enzim eksoglukanase}

1 ml enzim + 1 ml lar. avicel 1%

Diuji kadar gula pereduksinya Diinkubasi pada suhu 50°C selama

60 menit

(540 nm)

(18)

• _{uji aktivitas enzim Fp-ase}

0,5 ml enzim + 1 ml buffer sitrat +

kertas saring Whatman no 1 (1x6 cm) _{Diuji kadar gula pereduksinya}

Diinkubasi pada suhu 50°C selama 60 menit

(540 nm)

(19)

Rancangan Penelitian

Penelitian ini menggunakan rancangan acak lengkap (RAL) pola 2

faktorial dengan setiap perlakuan terdiri dari dua kali ulangan.

Lama Fermentasi Konsentrasi inokulum Enzim selulase K1 K2 K3 1 2 1 2 1 2 H1 E1 H1E1K1 H1E1K1 H1E1K2 H1E1K2 H1E1K3 H1E1K3 E2 H1E2K1 H1E2K1 H1E2K2 H1E2K2 H1E2K3 H1E2K3 E3 H1E3K1 H1E3K1 H1E3K2 H1E3K2 H1E3K3 H1E3K3 H2 E1 H2E1K1 H2E1K1 H2E1K2 H2E1K2 H2E1K3 H2E1K3 E2 H2E2K1 H2E2K1 H2E2K2 H2E2K2 H2E2K3 H2E2K3 E3 H2E3K1 H2E3K1 H2E3K2 H2E3K2 H2E3K3 H2E3K3 H3 E1 H3E1K1 H3E1K1 H3E1K2 H3E1K2 H3E1K3 H3E1K3 E2 H3E2K1 H3E2K1 H3E2K2 H3E2K2 H3E2K3 H3E2K3 E3 H3E3K1 H3E3K1 H3E3K2 H3E3K2 H3E3K3 H3E3K3 H4 E1 H4E1K1 H4E1K1 H4E1K2 H4E1K2 H4E1K3 H4E1K3 E2 H4E2K1 H4E2K1 H4E2K2 H4E2K2 H4E2K3 H4E2K3 E3 H4E3K1 H4E3K1 H4E3K2 H4E3K2 H4E3K3 H4E3K3 H5 E1 H5E1K1 H5E1K1 H5E1K2 H5E1K2 H5E1K3 H5E1K3 E2 H5E2K1 H5E2K1 H5E2K2 H5E2K2 H5E2K3 H5E2K3 E3 H5E3K1 H5E3K1 H5E3K2 H5E3K2 H5E3K3 H5E3K3

(20)

Data penelitian ini dianalisa dengan menggunakan metode deskriptif

kuantitatif dengan menggunakan dua faktor, yakni variasi masa inkubasi

dan konsentrasi inokulum.

(21)

endoglukanase eksoglukanase Fp-ase

Medium I 15%- hari ke 4

(3,4904 U/ml) (11,3525 U/ml)10%- hari ke 4 (42,2619 U/ml)20%- hari ke 8

Medium II 15%- hari ke16

(7,706 U/ml) (11,1408 U/ml)15%- hari ke 4 20%- hari ke 16(34,9702 U/ml)

(22)

Medium I Medium II Treatment mekanik (digiling, dipanaskan, dioven) V V Treatment kimiawi (perlakuan alkali NaOH) V X

(23)

(Pratiwi, 2006)

• _{proses delignifikasi tidak dapat menghilangkan}

lignin secara keseluruhan, karena lignin terikat

pada selulosa maupun hemiselulosa.

• _{Kadar selulosa setelah delignifikasi menjadi lebih}

rendah,

dikarenakan

mikrofibril

selulosa

dibungkus oleh lignin, sehingga selulosa ikut

terlarut bersama lignin yang hilang.

• _{Kadar hemiselulosa meningkat, dikarenakan ikut}

terlarutnya xilan bersama lignin yang merupakan

komponen utama dari hemiselulosa. Sehingga

kadar hemiselulosa meningkat.

• _{Delignifikasi juga menyebabkan perubahan warna}

(24)

Data dan Pembahasan

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 0 5 10 15 20 25 10% 15% 20%

Aktivitas endoglukanase pada medium I

Aktivitas tertinggi : 3,4904 U/ml

Perhitungan :

• _{Regresi linier dari kurva standar y = 0,042x – 0,003}

• _{Absorbansi produk (gula pereduksi) : 1,7605 – 0,708 = 1,0525} • _{Waktu inkubasi : 120 menit}

• _{Berat molekul glukosa : 180} • _{V1 : volume larutan = 3 ml} • _{V2 : volume enzim = 1 ml}

• _{Konsentrasi produk (gula pereduksi) :} _{y =0,042x – 0,003} 1, 0525 = 0,042x – 0,003 x = 25,1309

Aktivitas endoglukanase = [gula pereduksi] x V1x 103 µmol

BM x V2 x T

= (25,1309 x 3 x 103 µmol)/ (180 x 1 x 120) = 3,4904 U/ml

(25)

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 5 10 15 20 25 10% 15% 20%

Aktivitas tertinggi : 7,706 U/ml

Aktivitas endoglukanase pada medium II

Perhitungan :

• _{Berat molekul glukosa : 180}

• _{Konsentrasi produk (gula pereduksi) :} _{y =0,042x – 0,003} 12,3275 = 0,042x – 0,003

x = 55,4880 U/ml

Aktivitas endoglukanase = [gula pereduksi] x V1x 103 µmol

BM x V2 x T

= (55,4880 x 3 x 103 µmol) / (180 x 1 x 120) = 7,7066 U/ml

(26)

0 2 4 6 8 10 12 0 5 10 15 20 25 10% 15% 20% Perhitungan :

• _{Konsentrasi produk (gula pereduksi) :} y =0,042x – 0,003

1, 7135 = 0,042x – 0,003 x = 40,8690

Aktivitas eksoglukanase pada medium I

Aktivitas tertinggi : 11,3525 U/ml

Aktivitas eksoglukanase = [gula pereduksi] x V1x 103µmol

BM x V2x T

= (40,8690 x 3 x 103 µmol) / (180 x 1 x 60) = 11,3525 U/ml

(27)

0 2 4 6 8 10 12 0 5 10 15 20 25 10% 15% 20% Perhitungan :

1, 6815 = 0,042x – 0,003 x = 40,1071

Aktivitas eksoglukanase = [gula pereduksi] x V1 x 103 µmol

BM x V2 x T

= (40,1071 x 3 x 103 µmol) / (180 x 1 x 120) = 11,1408 U/ml

Aktivitas eksoglukanase pada medium II

Aktivitas tertinggi : 11,1408 U/ml

(28)

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 0 5 10 15 20 25 10% 15% 20%

Aktivitas Fp-ase pada medium I

Aktivitas tertinggi : 42,2619 U/ml

Perhitungan :

• _{Berat molekul glukosa : 180} • _{V1 : volume larutan = 4,5 ml} • _{V2 : volume enzim = 0,5 ml}

2,127 = 0,042x – 0,003 x = 50,7142

Aktivitas Fp-ase = [gula pereduksi] x V1x 103 µmol

BM x V2 x T

= (50,7142 x 4,5 x 103 µmol) / (180 x 0,5 x 60)

(29)

0 5 10 15 20 25 30 35 40 0 5 10 15 20 25 10% 15% 20%

Aktivitas Fp-ase pada medium II

Aktivitas tertinggi : 34,9702 U/ml

Perhitungan :

• _{Berat molekul glukosa : 180} • _{V1 : volume larutan = 4,5 ml} • _{V2 : volume enzim = 0,5 ml}

1,7595 = 0,042x – 0,003 x = 41,9642

Aktivitas Fp-ase = [gula pereduksi] x V1x 103 µmol

BM x V2 x T

= (41,9642 x 4,5 x 103 µmol) / (180 x 0,5 x 60)

(30)

Grafik aktivitas enzim selulase pada medium I

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 0 5 10 15 20 25

endoglukanase-10% endoglukanase-15% endoglukanase-20% eksoglukanase-10% eksoglukanase-15% eksoglukanase-20%

fpase-10% fpase-15% fpase-20%

fpase - 20% - 42,2619 U/ml

Masa inkubasi (hari)

Akti v ita s e nz im (U/ m l)

(31)

Grafik aktivitas enzim selulase pada medium II

0 5 10 15 20 25 30 35 40 0 5 10 15 20 25

endoglukanase-10% endoglukanase-15% endoglukanase-20% eksoglukanase-10% eksoglukanase-15% eksoglukanase-20%

fpase-10% fpase-15% fpase-20%

(32)

Aktivitas enzim selulase pada medium pertama

Masa fermentasi Konsentrasi starter Aktivitas endoglukanase (U/ml) Aktivitas eksoglukanase (U/ml) Aktivitas Fp-ase (U/ml) 4 hari 10% 0,5059 11,3525 0 15% 3,4904 9,5304 1,08133 20% 2,1064 8,2638 0 8 hari 10% 0,9143 0 0,5059 15% 1,8435 0 27,4305 20% 0 0 42,2619 12 hari 10% 0 0 9,7916 15% 0 0 9,4345 20% 0 0 2,2123 16 hari 10% 1,5773 0 0 15% 1,6980 0 14,8710 20% 0,0496 0 35,7738 20 hari 10% 0 ` 0,2314 0 15% 0,5092 0 0 20% 0 0,2678 0

(33)

Aktivitas enzim selulase pada medium kedua

Masa fermentasi Konsentrasi starter Aktivitas endoglukanase (U/ml) Aktivitas eksoglukanase (U/ml) Aktivitas Fp-ase (U/ml) 4 hari 10% 0,8779 10,9528 0 15% 7,4140 11,1408 0 20% 7,5892 10,1455 0,3373 8 hari 10% 0 0 0 15% 3,4871 0 0 20% 6,8601 0 32,1031 12 hari 10% 3,0935 0 13,8194 15% 1,8105 0 9,8809 20% 7,0271 0 19,3650 16 hari 10% 0,8796 0 0 15% 7,7066 0 11,2599 20% 5,3009 0 34,9702 20 hari 10% 6,0234 4,5072 23,8293 15% 6,9444 1,3955 10,8730 20% 6,9113 0,5555 6,2003