ISOLASI DAN KARAKTERISASI BAKTERI DI PANTAI SELATAN PROVINSI JAWA TIMUR YANG BERPOTENSI MENGHASILKAN KITINASE
PROPOSAL SKRIPSI
Diajukan untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan Mencapat Derajat S- 1
Jurusan Agronomi
Oleh :
MOHAMMAD NURCHOLIS ADIYANTO 201410200311093
PROGRAM STUDI AGROTEKNOLOGI JURUSAN AGRONOMI
FAKULTAS PERTANIAN- PETERNAKAN UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
BAB I. PENDAHULUAN
1.1 LATAR BELAKANG
Ketersediaan makanana pokok bagi seluruh masyarakat dalam sebuah negara sangat berpengaruh terhadap kualitas sumber daya manusia negara tersebut, sehingga pemenuhan kebutuhan akan makanan pokok menjadi penting. Bahan pertanian yang dapat digunakan sebagai makanan pokok adalah yang dapat menghasilkan energi tinggi dan kaya akan karbohidrat. Padi secara umum memang masih merupakan panganan pokok rakyat Indonesia, namun kebutuhan akan pangan karbohidrat yang semakin meningkat akibat laju pertumbuhan penduduk yang pesat meningkatkan kesulitan untuk memenuhi kebutuhan pangan skala nasional jika hanya dengan mengandalkan produksi padi, mengingat terbatasnya sumber daya terutama lahan dan irigasi.
Jagung (Zea mays) merupakan salah satu serealia yang strategis dan bernilai ekonomis serta mempunyai peluang untuk dikembangkan karena kedudukannya sebagai sumber utama karbohidrat dan protein setelah beras. Jagung dengan kandungan karbohidrat 74,26 g per 100 g porsi edible dan menghasilkan total energi 365 Kcal (USDA, 2008 cit. Hersynanda, 2009) sangat berpotensi sebagai alternatif makanan pokok. Senada dengan hal tersebut Zubachtirodin et al. (2006) cit. Hersynanda (2009) juga menambahkan bahwa dalam perekonomian nasional, jagung penyumbang terbesar kedua setelah padi dalam subsektor tanaman pangan. Berdasarkan Angka Sementara (ASEM) produksi jagung tahun 2009 sebesar 17,59 juta ton pipilan kering, meningkat 1,28 juta ton (7,81 %) dibandingkan produksi tahun 2008. Kondisi ini mengindikasikan besarnya peranan jagung dalam memacu pertumbuhan subsektor tanaman pangan dan perekonomian nasional pada umumnya.
serangan S. zeamais juga menyebabkan penurunan mutu benih jagung sehingga daya berkecambah benih jagung tinggal 43% pada penyimpanan benih jagung selama tiga bulan (Dinarto dan Astriani, 2008).
Kitin adalah polimer kedua terbanyak di alam setelah selulosa. Kitin merupakan komponen penyusun tubuh serangga, udang, kepiting, cumi-cumi, dan artropoda lainnya, serta bagian dari dinding sel kebanyakan jamur dan alga. Setiap tahun dari perairan (laut) dihasilkan sekitar 1011 ton kitin, namun kurang dari 0,1% yang dimanfaatkan kembali. Kitin memiliki struktur yang mirip selulosa. Selulosa tersusun atas monomer glukosa, sedangkan kitin tersusun dari monomer N-asetilglukosamin. Keduanya memiliki kelarutan sangat rendah dalam air serta mengalami biodegradasi melalui mekanisme yang hampir serupa dengan melibatkan komplek enzim (Toharisman, 2007). Berbagai mikroorganisme mensekresi metabolit yang dapat mempengaruhi aktivitas dan pertumbuhan patogen. Banyak mikroorganisme menghasilkan dan mengeluarkan enzim litik yang dapat menghidrolisis sebagian besar senyawa polimer termasuk kitin (Pal & Gardener, 2006). Kitinase ialah enzim yang mendegradasi kitin menjadi N-asetilglukosamin. Degradasi kitin dapat dilakukan oleh organisme kitinolitik dengan melibatkan enzim kitinase, seperti dari kelompok bakteri (Muharni, 2009). Bakteri kitinolitik merupakan kelompok bakteri penghasil kitinase yang dapat mendegradasi senyawa kitin. Menurut Toharisman (2007), kitinase dari organisme laut berperan dalam proses daur ulang kitin. Banyak bakteri dan jamur mengeluarkan kitinase untuk menguraikan kitin menjadi karbon dan nitrogen. Dua senyawa tersebut selanjutnya dipakai sebagai sumber energi biota lainnya. Dengan adanya kitinase penguraian kitin berlangsung terus-menerus sehingga tidak terjadi akumulasi kitin dari sisa cangkang udang, kepiting, cumi dan organisme laut lainnya.
1.2 RUMUSAN MASALAH
1.3 TUJUAN
Tujuan dari dilaksanakannya penelitian ini adalah untuk mengetahui jenis bakteri yang mampu memproduksi enzim kitinase dalam konsentrasi yang tinggi pada mikroba yang berasal dari air laut.
1.4 HIPOTESIS
Hipotesis dari penelitian ini adalah :
1. Diduga penambahan serbuk cangkang udang pada taraf yang berbeda berpengaruh pada tingkat pertumbuhan bakteri kitinolitik yang terisolasi.
1.5 LUARAN
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Tanaman Jagung
Palawija secara harfiah berarti tanaman kedua. Berdasarkan makna dari bahasa Sansekerta, palawija bermakna hasil kedua, dan merupakan tanaman hasil panen kedua di samping tanaman utama. Jagung (Zea mays L.) merupakan salah satu bahan pangan yang penting di Indonesia karena jagung merupakan sumber karbohidrat kedua setelah beras. Di samping itu, jagung juga merupakan bahan baku industri dan pakan ternak (Ross, 1992).
Jagung (Zea mays L.) merupakan salah satu bahan pangan yang penting di Indonesia karena jagung merupakan sumber karbohi-drat kedua setelah beras. Di samping itu, jagung juga merupakan bahan baku industri dan pakan ternak. Seperti tanaman lain, jagung juga memerlukan unsur hara untuk kelangsungan hidup-nya. Unsur hara tersebut terdiri dari C, H, O, N, P, K, Ca, Mg, S, Fe, B, Cu, Zn, Mo, Mn, Cl, Si, Na, dan Co (Ross, 1992).
2.2 Hama Tanaman a. Serangga
Hama merupakan suatu organisme yang mengganggu tanaman,merusak tanaman dan menimbulkan kerugian secara ekonomi,membuat produksi suatu tanaman berkurang dan dapat juga menimbulkan kematian pada tanaman,serangga hama mempunyai bagian tubuh yang utama yaitu caput, abdomen ,dan thorax. Serangga hama merupakan organisme yang dapat mengganggu pertumbuhan tanaman dan mengakibatkan kerusakan dan kerugian ekonomi. Hama dari jenis serangga dan penyakit merupakan kendala yang dihadapi oleh setiap para petani yang selalu mengganggu perkembangan tanaman budidaya dan hasil produksi pertanian. Hama dan penyakit tersebut merusak bagian suatu tanaman, sehingga tanaman akan layu dan bahkan mati (Harianto, 2009).
b. Struktur Tubuh Serangga
Tubuh serangga dibagi menjadi tiga bagian, yaitu kepala, dada dan perut. Pada kepala terdapat satu pasang antena. Dada terdiri dari 3 ruas dan pada dada tersebut terdapat tiga pasang kaki yang beruas- ruas. Sayap terdapat pada bagian ini dan pada umumnya ada dua pasang yang terletak dibagian dada ruas kedua dan ruas ketiga. Perut terdiri atas 6 sampai 11 ruas (ruas belakang posterior digunakan sebagai alat reproduksi). c. Zat Penyusun Tubuh Serangga (Zat Kitin)
Kitin adalah polimer kedua terbanyak di alam setelah selulosa. Kitin merupakan komponen penyusun tubuh serangga, udang, kepiting, cumi-cumi, dan artropoda lainnya, serta bagian dari dinding sel kebanyakan jamur dan alga. Setiap tahun dari perairan (laut) dihasilkan sekitar 1011 ton kitin, namun kurang dari 0,1% yang dimanfaatkan kembali. Kitin memiliki struktur yang mirip selulosa. Selulosa tersusun atas monomer glukosa, sedangkan kitin tersusun dari monomer N-asetilglukosamin. Keduanya memiliki kelarutan sangat rendah dalam air serta mengalami biodegradasi melalui mekanisme yang hampir serupa dengan melibatkan komplek enzim (Toharisman, 2007).
Kitin, yang menyusun cangkang luar pada sebagian besar serangga, merupakan bahan yang sempurna dalam hal kekuatan, elastisitas (kekenyalan) dan sifat insulasi (penyekatan). Zat dengan sifat yang begitu luar biasa ini, tidak dapat tidak, membuat orang berpikir, jika pesawat terbang dan pesawat luar angkasa dibuat dari bahan yang bersifat seperti kitin, bagaimanakah bentuknya? Sebenarnya, struktur zat ini adalah bahan yang diimpikan para insinyur aeronotika. Namun, walaupun teknologi kita sudah maju, ummat manusia belum dapat menandingi rancangan yang berkelas tinggi ini. 2.3 BioPestisida
Biopestisida merupakan formula yang berisi konsorsium mikroba pendegradasi suatu bahan tertentu yang berfungsi dalam perombakan bahan organik biologis yang dibuat khusus untuk menghambat pertumbuhan suatu organisme yang susunan tubuhnya dapat didegradasi oleh konsorsium mikroba tersebut (Febriansyah, 2011). Mikroba antagonis yang mempunyai potensi untuk pengendalian hayati patogen tanaman sudah banyak dilaporkan oleh beberapa peneliti, di antaranya Pseudomonas kelompok pendar (fluorescens), Gliocladium sp., Trichoderma spp., Paecilomyces lilacinus, Verticilium spp., Metarrhizium anisopliae, Beauvaria bassiana, dan Bacillus sp (Soesanto, dkk., 2013).
2.4 Bakteri Kitinolitik
berperan dalam proses daur ulang kitin. Banyak bakteri dan jamur mengeluarkan kitinase untuk menguraikan kitin menjadi karbon dan nitrogen. Dua senyawa tersebut selanjutnya dipakai sebagai sumber energi biota lainnya. Dengan adanya kitinase penguraian kitin berlangsung terus-menerus sehingga tidak terjadi akumulasi kitin dari sisa cangkang udang, kepiting, cumi dan organisme laut lainnya.
a. Enzim Kitinase
Kitinase adalah enzim yang akan mengkatalisis pemecahan senyawa polimer kitin pada ikatan glikosidik β-1,4. Kitinase terdapat di berbagai organisme dan diklasifikasikan dalam famili 18, 19 dan 20 glikosida hidrolase. Enzim kitinase dihasilkan oleh bakteri, fungi, tanaman, dan hewan. Enzim kitinase saat ini banyak digunakan sebagai agen biokontrol karena dapat mendegradasi kitin menjadi produk yang ramah lingkungan dan dapat digunakan dalam bidang kesehatan, pangan, industri dan lain-lain
BAB III. ALAT, BAHAN, DAN METODE 3.1 Tempat dan Waktu
Penelitian ini dilakukan di dalam Laboratorium Agronomi 3 (Mikrobiologi) milik Fakultas Pertanian- Peternakan, Universitas Muhammadiyah Malang mulai Bulan November 2017- Januari 2018.
3.2 Alat dan Bahan a. Alat
Alat yang digunakan pada penelitian ini adalah Autoclave, Erlenmeyer, Kompor Gas, Tabung Reaksi, Cawan Petri, Rak Tabung Reaksi, Pipet Ukur, Pani Sterilisasi, Laminar Air Flow (LAF), Mikro Pipet.
b. Bahan
Bahan yang digunakan pada penelitian ini adalah Growmore Merah, Growmore Hijau, Agar (Pemadat), Garam Fisiologis (NaCl), dan Sampel Air Laut dari Beberapa Pesisir Pantai Laut Selatan Provinsi Jawa Timur.
3.3 Rancangan Percobaan
Rancangan percobaan yang digunakan dalam penelitian ini adalah model Rancangan Acak Lengkap (RAL) dengan satu faktor yakni konsentrasi serbuk cangkang udang pada beberapa taraf. Taraf yang digunakan berjumlah tujuh dengan empat kali pengulangan pada masing- masing taraf.
3.4 Metode Kerja
Metode kerja yang digunakan pada penelitian ini adalah sebagai berikut : a. Pengambilan sampel air laut
1. Menyiapkan alat dan bahan yang akan digunakan dalam keadaan steril. 2. Menyimpan alat dan bahan yang digunakan kedalam kotak penyimpanan
(coolbox).
3. Mengambil sampel air laut menggunakan erlenmeyer dengan posisi mulut erlenmeyer menghadap ke laut.
4. Menyimpan erlenmyer berisi sampel air laut ke dalam coolbox. b. Isolasi mikroba dari sampel air laut
1. Menyiapkan alat dan bahan yang akan digunakan dalam keadaan steril di dalam LAF.
3. Mengulang langkah nomor 2 hingga 9 kali untuk keperluan pengenceran supaya didapat biakan murni.
4. Biakan murni yang didapat dituang kedalam cawan petri yang berisi media agar yang sudah ditambahkan serbuk cangkang udang dengan taraf yang berbeda. 5. Mengamati laju pertumbuhan yang berlangsung pada media yang telah
diinokulasikan dengan biakan murni. c. Pembuatan kitin
1. Menyiapkan alat dan bahan (limbang cangkang udang).
2. Mencuci cangkang udang hingga bersih dan mengeringkannya di bawah sinar matahari selama satu hari.
3. Menghaluskan cangkang udang hingga menjadi serbuk halus.
4. Menimbang serbuk cangkang udang sebanyak 100 gr dan memasukkannya ke dalam erlenmeyer.
5. Menambahkan NaOH sebanyak 500 ml ke dalam erlenmeyer.
6. Menghomogenkan bahan yang ada did alam erlenmeyer menggunakan magnetic strirer selama 2 jam pada suhu 60° C.
7. Memisahkan endapan yang terbentuk dari filtrat.
8. Mencuci endapan yang didapat dengan menggunakan aquadest hingga pH netral dan selanjutnya mengeringkan endapat tersebut dengan oven selama 4 jam pada suhu 60° C.
9. Menimbang endapat sebanyak 64 gr yang sudah kering dan melarutkannya dengan HCl pekat sebanyak 640 ml.
10. Mendiamkan campuran selama dua hari pada suhu kamar.
11. Mencuci endapan yang diperoleh dengan aquades hingga pH netral. 12. Mengeringkan kembali pada oven selama 4 jam pada suhu 60°C. d. Pembuatan media agar kitin.
1. Menyiapkan alat dan bahan.
2. Melakukan sterilisasi bahan media agar kitin dan koloid kitin dengan autoclave dalam wadah yang berbeda selama 15 menit pada suhu 121° C.
3. Mencampur koloid kitin dengan bahan media agar kitin lain dalam keadaan steril. 4. Menuangkan media agar kitin steril ke dalam cawan petri.
e. Inokulasi mikroba air laut
2. Isolat yang diperoleh diambil sebanyak 1 ml dan menuangkannya ke dalam cawan petri berisi media agar kitin.
3. Menginkubasi cawan berisi isolat selama 48- 72 jam pada suhu 30° C. 3.5 Pengamatan
Pengamatan yang dilakukan meliputi penghitungan jumlah koloni yang hidup dalam media yang kemudian dianalisis secara kuantitatif perbedaan penggunaan jumlah kitin yang digunakan dalam pembuatan media agar kitin dan asal isolat yang digunakan.
3.6 Analisis data
DAFTAR PUSTAKA
Ross, S. A. (1992). Fisiologi Tumbuhan Jilid 2. Hal. 40.
