i
ISOLASI DAN IDENTIFIKASI BAKTERI ENDOFIT PENGHASIL INHIBITOR α-GLUKOSIDASE DARI KULIT DAN DAGING
BUAH SALAK PONDOH (Salacca edulis)
SKRIPSI
Untuk memenuhi sebagian persyaratan
guna memperoleh gelar Sarjana Sains
Disusun oleh:
Citra Praba Yunita Dewi
NIM. M0413009
PROGRAM STUDI BIOLOGI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SEBELAS MARET
ii
PERSETUJUAN
SKRIPSI
Isolasi dan Identifikasi Bakteri Endofit Penghasil Inhibitor a-Glukosidase
dari Kulit dan Daging Buah Salak Pondoh (Salacca edulis)
Oleh:
Citra Praba Yunita Dewi NIM. M0413009
Telah disetujui untuk diujikan
Surakarta, 25 Desember 2017
Menyetujui,
Pembimbing I
Dr. Ari Susilowati, M. Si. NIP. 19690428 199702 2 006
Pembimbing II
Siti Lusi Arum Sari, M. Biotech. NIP. 19760812 200501 2 001
Mengetahui,
Kepala Program Studi Biologi FMIPA UNS
iii
HALAMAN PERNYATAAN
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi ini adalah hasil penelitian saya sendiri
dan tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar
kesarjanaan di suatu perguruan tinggi, serta tidak terdapat karya atau pendapat
yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali secara tertulis diacu
dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.
Apabila di kemudian hari dapat ditemukan adanya unsur penjiplakan maka gelar
kesarjanaan yang telah diperoleh dapat ditinjau dan/atau dicabut.
Surakarta, 8 Januari 2017
iv
Isolasi dan Identifikasi Bakteri Endofit Penghasil Inhibitor α-Glukosidase dari Kulit dan Daging Buah Salak Pondoh (Salacca edulis)
Citra Praba Yunita Dewi
Program Studi Biologi, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Sebelas Maret, Surakarta.
ABSTRAK
α-Glukosidase merupakan enzim yang terletak di mikrovili usus halus manusia, berfungsi mengkatalis hidrolisis oligosakarida atau disakarida menjadi glukosa, yang kemudian diabsorpsi oleh pembuluh darah. Inhibitor aktivitas a-glukosidase dapat menunda hidrolisis oligosakarida dan disakarida menjadi glukosa, sehingga dapat mencegah atau mengatasi hiperglikemia pada penderita diabetes melitus. Kulit dan daging buah salak pondoh (Salacca edulis) diketahui dapat menghasilkan senyawa inhibitor α-glukosidase. Bakteri endofit yang hidup di dalam jaringan tanaman, berpotensi menghasilkan senyawa seperti pada tanaman inangnya. Eksplorasi bakteri endofit dari kulit dan daging buah salak pondoh merupakan salah satu cara untuk mendapatkan isolat bakteri penghasil
inhibitor α-glukosidase. Penelitian ini bertujuan untuk mengisolasi dan
mengidentifikasi bakteri endofit penghasil inhibitor a-glukosidase dari kulit dan daging buah salak pondoh, serta mengetahui aktivitas inhibitor a-glukosidasenya.
Isolasi bakteri endofit dilakukan dengan menginokulasi potongan sampel tanaman yang telah disterilisasi permukaannya pada media Nutrient Agar. Isolat bakteri yang didapat selanjutnya dimurnikan. Pengujian aktivitas penghambatan terhadap α-glukosidase dilakukan dengan metode spektrofotometrik (λ= 415 nm), dengan p-nitrophenyl α-D-glukopiranoside sebagai substrat. Identifikasi bakteri dilakukan berdasarkan sekuen gen 16S rRNA. Sekuensing dilakukan di 1st Base
Singapore dan sekuen yang diperoleh dianalisis menggunakan perangkat BLAST
Nucleotide pada website NCBI. Sebanyak 6 isolat bakteri endofit penghasil
inhibitor a-glukosidase diperoleh dari proses isolasi, dengan presentasi penghambatan berkisar antara 6,14-62,95%. Bakteri yang diperoleh adalah isolat Dt-A dan Dt-B merupakan genus Xanthomonas, Kt-E merupakan genus
Paenibacillus, Kt-I merupakan genus Bacillus, Dm-A1 dan Dm-A2 merupakan
family Enterobacteriaceae.
v
Isolation and Identification Endophytic Bacteria as a-Glucosidase Inhibitor from Peel and Flesh of Salak Pondoh Fruit (Salacca edulis)
Citra Praba Yunita Dewi
Department of Biology, Faculty of Mathematics and Natural Sciences, Sebelas Maret University, Surakarta.
ABSTRACT
a-Glucosidase is an intestine enzyme in human that catalyze hydrolysis of oligosaccharides or disaccharides into glucose molecules, then absorbed by blood vessel. Inhibitor of a-glucosidase can delay the hydrolysis of oligosaccharides and disaccharides into glucose, thus prevent or cope hyperglycemia in diabetes mellitus. The peel and flesh of salak pondoh fruit (Salacca edulis) are known can produce a-glucosidase inhibitor. Endophytic bacteria that live in plant tissues, potentially producing secondary metabolites as in host plant. Exploration of endophytic bacteria from the peel and flesh of salak pondoh fruit is one way to obtain isolates bacteria producing a-glucosidase inhibitor. The objectives of this research are to isolation and identification endophytic bacteria producing a-glucosidase inhibitor from the peel and flesh of salak pondoh fruit, and to know the activity of its a-glucosidase inhibitor.
Isolation of endophytic bacteria was done by inoculating the sample pieces of plants that have been sterilized on Nutrient Agar medium. The isolated bacteria isolates were purified. Inhibitory test of a-glucosidase activity was performed by spectrophotometric method (λ= 415 nm) with p-nitrophenyl a-D-glucopyranoside as the substrate. Bacteria identification based on gene 16S rRNA sequence. Sequencing was done in 1st Base Singapore, and the sequences were analyzed by using BLAST Nucleotide in NCBI website. Six isolates endophytic bacteria producing a-glucosidase inhibitor were obtained from isolation process. Inhibitory activity ranges from 6.14-62.95%. The bacteria obtained were isolate Dt-A and Dt-B are genus Xanthomonas, Kt-E is genus Paenibacillus, Kt-I is genus Bacillus, Dm-A1 and Dm-A2 are family Enterobacteriaceae.
vi MOTTO
اًرْسُي ِرْسُعْلا َعَم َّنِإَف
“Karena sesungguhnya sesudah kesulitan itu ada kemudahan.”
(Al-Insyirah: 5)
“Untuk menjadi maju memang banyak hambatan. Kecewa semenit dua menit
boleh, tetapi setelah itu harus bangkit lagi.”
(Joko Widodo)
“Kegagalan tidak menjadikan manusia semakin rendah dan terpuruk, namun
justru menjadikan manusia semakin kuat.”
“Siapa yang bersungguh-sungguh, akan berhasil. Siapa yang bersabar, akan
vii
PERSEMBAHAN
ِمْيِحَّرلا ِنَمْحَّرلا ِهّللا ِمْسِب
Saya persembahkan sebuah karya untuk:
Bapak dan Ibu tercinta, yang selalu
memberikan dukungan, semangat, dan do’a di
setiap tetesan keringat tanpa mengenal lelah,
Segenap dosen di Program Studi Biologi
FMIPA UNS,
Teman-teman seperjuangan, Amoeba (Biologi
2013),
viii
KATA PENGANTAR
Assalamu’alaykum Wr. Wb.
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas limpahan rahmat
dan karunia-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul
“Isolasi dan Identifikasi Bakteri Endofit Penghasil Inhibitor a-Glukosidase dari
Kulit dan Daging Buah Salak Pondoh (Salacca edulis)”, sebagai syarat untuk
meraih gelar Sarjana Sains dari Program Studi S1 Biologi, Fakultas Matematika
dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Sebelas Maret Surakarta.
Penelitian skripsi dan penyusunan naskah skripsi ini, tidak terlepas dari
bantuan, masukan, serta saran dari berbagai pihak. Untuk itu, penulis ingin
menyampaikan terima kasih kepada:
1. Prof. Ir. Ari Handono Ramelan, M. Sc. (Hons.), Ph. D. selaku Dekan Fakultas
Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sebelas Maret Surakarta
yang begitu inspiratif memotivasi mahasiswa serta memberikan izin
penelitian kepada penulis untuk keperluan penyelesaian skripsi,
2. Ibu Dr. Ratna Setyaningsih, M. Si. selaku Kepala Program Studi Biologi
FMIPA UNS dan Dosen Penelaah I, yang telah memberikan izin dalam
pelaksanaan skripsi serta telah memberikan banyak bimbingan dan saran
selama penulisan naskah skripsi ini,
3. Ibu Dr. Ari Susilowati, M. Si. selaku Dosen Pembimbing yang selalu bersedia
membimbing, memberikan banyak saran, semangat, dan motivasi kepada
penulis dari awal hingga akhir penelitian dan penyusunan naskah skripsi,
4. Ibu Siti Lusi Arum Sari, M. Biotech. selaku Dosen Pembimbing yang selalu
bersedia membimbing, memberikan banyak saran, semangat, dan motivasi
kepada penulis dari awal hingga akhir penelitian dan penyusunan naskah
skripsi,
5. Bapak Dr. Agung Budiharjo, M. Si. selaku Dosen Penelaah II yang telah
memberikan banyak bimbingan dan saran selama penulisan naskah skripsi
ix
6. Bapak Dr. Wiryanto, M. Si. selaku Dosen Pembimbing Akademik yang selalu
memberikan motivasi, saran, dan semangat selama masa studi di Program
Studi Biologi FMIPA UNS,
7. Dosen-dosen di Program Studi Biologi FMIPA UNS yang selalu dengan
sabar membimbing penulis selama masa studi di Program Studi Biologi
FMIPA UNS,
8. Staff Laboratorium Biologi FMIPA UNS dan staff Laboratorium Biomedik
FK UNS yang telah banyak membantu dalam pelaksanaan penelitian skripsi,
9. Bapak Prandono beserta keluarga selaku pemilik kebun salak pondoh yang
telah membantu dalam penyediaan sampel untuk penelitian skripsi,
10. Bapak dan Ibu penulis tercinta serta seluruh keluarga yang selalu mendukung,
memberikan semangat, dan mendoakan penulis, sehingga menjadi alasan bagi
penulis untuk tidak pernah menyerah sampai bisa menyelesaikan skripsi ini,
11. Sahabat-sahabat dan teman-teman nge-lab penulis: Latifah, Nabila, Laili,
Yusfia, Windha, Niluh, dan Iga yang telah membantu dan memberikan
semangat dalam menyelesaikan tantangan-tantangan saat penelitian skripsi,
12. Teman-teman Amoeba (Biologi angkatan 2013) yang selalu memberikan
semangat dan motivasi dalam penyelesaian naskah skripsi ini,
13. Penulis-penulis literatur yang telah menjadi sumber referensi bagi penulis
dalam menyelesaikan skripsi ini,
14. Berbagai pihak yang tidak dapat saya sebutkan satu-persatu.
Penulis menyadari bahwa dalam melakukan penelitian skripsi serta
penyusunan naskah skripsi ini masih banyak kekurangan dan masih jauh dari
sempurna. Oleh karena itu, penulis sangat mengharapkan kritik dan saran yang
membangun dari para pembaca. Semoga skripsi ini dapat bermanfaat dan dapat
menambah wawasan bagi pembaca. Terima kasih. Wassalamu’alaykum Wr. Wb.
Surakarta, 31 Desember 2017
x DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL………. i
HALAMAN PENGESAHAN………... ii
HALAMAN PERNYATAAN……….. iii
ABSTRAK……… iv
ABSTRACT……….. v
HALAMAN MOTTO………... vi
HALAMAN PERSEMBAHAN……… vii
KATA PENGANTAR……….. viii
DAFTAR ISI………. x
DAFTAR TABEL………. xii
DAFTAR GAMBAR……… xiii
DAFTAR LAMPIRAN………. xiv
BAB I PENDAHULUAN……….
A. Latar Belakang Masalah……….
B. Perumusan Masalah………
C. Tujuan Penelitian………
D. Manfaat Penelitian……….. 1
1
2
3
3
BAB II LANDASAN TEORI………...
A. Tinjauan Pustaka ………...
1. Hiperglikemia pada Diabetes Melitus………...
2. Peran Enzim a-Glukosidase dalam Pencernaan Karbohidrat
pada Manusia……….
3. Mekanisme Penghambatan Enzim a-Glukosidase……….
4. Salak Pondoh (Salacca edulis)………….……….
5. Mikroba Endofit……….
6. Identifikasi Berdasarkan Gen Penyandi 16S rRNA…………..
B. Kerangka Pemikiran………... 4 4 4 4 6 11 12 14 14
BAB III METODE PENELITIAN………
A. Tempat dan Waktu………. 16
xi
B. Alat dan Bahan………...
1. Alat………
2. Bahan……….
C. Cara Kerja Penelitian………..
1. Persiapan Sampel………...
2. Pembuatan Media NA dan Media NA Miring………..
3. Isolasi dan Pemurnian Bakteri Endofit………..
4. Karakterisasi Morfologis Bakteri Endofit……….
5. Produksi Metabolit Sekunder Penghambat a-Glukosidase……
6. Uji Aktivitas Inhibitor Enzim a-Glukosidase………
7. Pembuatan Larutan Acarbose………
8. Amplifikasi Gen Penyandi 16S rRNA………...
9. Elektroforesis Hasil PCR………...
10. Sekuensing Gen Penyandi 16S rRNA………...
D. Analisis Data……….. 16 16 17 18 18 18 18 19 20 20 22 22 23 23 23
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN………..
A. Isolat Bakteri Endofit Kulit dan Daging Buah Salak Pondoh……
B. Aktivitas Inhibitor a-Glukosidase dari Isolat Bakteri Endofit
Kulit dan Daging Buah Salak Pondoh ………...
C. Identifikasi Bakteri Endofit Penghasil Inhibitor a-Glukosidase
Berdasarkan Sekuen Gen 16S rRNA……….………. 24
24
26
28
BAB V PENUTUP………
A. Kesimpulan……….
B. Saran………... 31
31
31
DAFTAR PUSTAKA………... 32
LAMPIRAN……….. 39
xii
DAFTAR TABEL
Tabel 1. Reaksi enzimatis uji aktivitas inhibitor enzim a-glukosidase….. 21 Tabel 2. Karakteristik morfologi koloni dan sel isolat bakteri endofit
kulit dan daging buah salak pondoh……… 25
Tabel 3. Aktivitas inhibitor a-glukosidase dari isolat bakteri endofit kulit dan daging buah salak pondoh………. 26
Tabel 4. Presentase kemiripan isolat bakteri endofit penghasil inhibitor a-glukosidase dari kulit dan daging buah salak pondoh
xiii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1. (a) (b)
Mekanisme hidrolisis oligosakarida.………...
Mekanisme hidrolisis disakaida……….. 5
5
Gambar 2. Aktivitas endo- dan exo-α-glukosidase……….... 6 Gambar 3. Mekanisme penghambatan enzim α-glukosidase oleh
acarbose………... 7
Gambar 4. Struktur kimia acarbose………... 8 Gambar 5. Interaksi sisi aktif α-glukosidase dengan acarbose…………. 8 Gambar 6. (a)
(b)
Struktur umum flavonoid……….…………...
Struktur kimia flavonoid glikosida……….. 9
9
Gambar 7. Reaksi substrat pNPG dan flavonoid glikosida terhadap enzim a-glukosidase.………... 10
Gambar 8. (a) (b)
(c)
(d)
Buah salak pondoh dengan kulit Luar.………....
Buah salak pondoh tanpa kulit luar.………...….
Buah salak pondoh muda………...
Buah salak pondoh tua………..………... 11
11
11
11
Gambar 9. Skema kerangka pemikiran penelitian.……….... 15 Gambar 10. Bakteri endofit tumbuh di sekitar daging dan kulit buah
salak pondoh ………... 24
Gambar 11. Isolat bakteri endofit dari daging dan kulit buah salak pondoh ……… 25
xiv
DFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1. Certificate of Analysis (COA) enzim a-glukosidase……….... 39 Lampiran 2. Certificate of Analysis (COA) substrat p-nitrophenyl
a-D-glucopyranoside………... 40
Lampiran 3. Perhitungan larutan enzim a-glukosidase……… 41 Lampiran 4. Absorbansi ekstrak DNA bakteri endofit kulit dan daging
buah salak pondoh penghasil inhibitor a-glukosidase………. 42
Lampiran 5. Perubahan warna rekasi kimia pada microplate……….. 42 Lampiran 6. Pewarnaan gram isolat bakteri endofit kulit dan daging buah
salak pondoh (perbesaran 400x)……….. 43
Lampiran 7. Perhitungan aktivitas inhibisi supernatan sampel bakteri endofit kulit dan daging buah salak pondoh.………... 43
Lampiran 8. Presentase kemiripan sekuen 16S rRNA isolat bakteri endofit dengan sekuen pada GenBank .………... 45
