ISOLASI BAKTERI PROTEOLITIK TERMOFILIK DARI
SUMBER AIR PANAS PACET MOJOKERTO DAN
PENGUJIAN AKTIVITAS ENZIM PROTEASE
SKRIPSI
Oleh :
AFIF NUR SAIDAH
NIM. 10620045
JURUSAN BIOLOGI
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS ISLAM NEGERI
MAULANA MALIK IBRAHIM MALANG
ISOLASI BAKTERI PROTEOLITIK TERMOFILIK DARI
SUMBER AIR PANAS PACET MOJOKERTO DAN
PENGUJIAN AKTIVITAS ENZIM PROTEASE
SKRIPSI
Diajukan Kepada: Fakultas Sains dan Teknologi
Universitas Islam Negeri Maulana Malik Ibrahim Malang untuk Memenuhi Salah Satu Persyaratan dalam
Memperoleh Gelar Sarjana Sains (S.Si)
Oleh:
AFIF NUR SAIDAH NIM. 10620045
JURUSAN BIOLOGI
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS ISLAM NEGERI
MAULANA MALIK IBRAHIM MALANG
MOTTO
“Maka bertasbihlah dengan (menyebut) nama Rabbmu
yang Maha besar” (Q.S. Al Waaqi'ah [56]: 96)
PERSEMBAHAN
Bismillahirrohmanirrohim
Teriring doa dan rasa syukur kepada Allah
Subhanahu wa Ta‘alayang telah
memberikan rahmat dan hidayat-Nya kepada penulis sehingga bisa
menyelesaikan tugas akhir ini. Sholawat dan salam tetap terucapkan kepada
Nabi Muhammad
Shallallahu ‘Alaihi Wassalamsebagai tauladan bagi umatnya.
Tak lupa kupersembahkan karya ini kepada:
Allah
Subhanahu wa Ta‘alaKedua orang tuaku, Bapak Sandi dan Ibu Nur Hidayati serta kedua adikku
(Faizin dan Fajril)
yang telah memberikan kasih sayang, doa, dorongan spiritual dan material,
memberikan semangat motivasi untuk terus maju, serta doa restunya didalam
hidup ini untuk mencapai cita-cita.
Mas Reza yang selalu sabar menunggu dan memberikan dorongan semangat dan
menemaniku disetiap suka citaku
Semua keluarga besarku yang selalu memberikan doanya
dan memberi semangat kepada penulis.
Segenap guru-guruku yang telah menjadi pelita dalam studiku sehingga aku
dapat memperoleh berbagai ilmu pengetahuan dan pengalaman yang sangat
berarti.
Teman-teman dan adik-adik di PonPes Darul Ulum Al-Fadholi Anis, Elma,
Zia, Iva, Mega, yang setia menemani dan memberi semangat. Tak lupa kamar F
(Icul, Nurin, Ima, Lidu, Wiwin) semoga tetap kompak dan segera menyusul.
Teman-temanku biologi angkatan 2010, semoga silaturrahim ini tetap terjaga
i
KATA PENGANTAR
Syukur alhamdulillah penulis haturkan kehadirat Allah Subhanahu wa Ta‘ala yang telah melimpahkan Rahmat dan Hidayah-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi dengan judul “Isolasi Bakteri Proteolitik Termofilik dari Sumber Air Panas Pacet Mojokerto dan Pengujian Aktivitas Enzim Protease” sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains (S.Si). Shalawat dan salam semoga tetap tercurahkan kepada Nabi Muhammmad Shallallahu ‘Alaihi Wassalam yang telah memberi petunjuk jalan kebenaran.
Penulis menyadari sepenuhnya bahwa dalam menyelesaikan penulisan skripsi ini telah mendapatkan banyak bantuan dan dorongan semangat dari berbagai pihak, oleh karena itu dengan segala kerendahan dan ketulusan hati, penulis ingin menyampaikan terimakasih sebesar-besarnya kepada:
1. Prof. Dr. H. Mudjia Rahardjo, M.Si, selaku Rektor Universitas Islam Negeri Maulana Malik Ibrahim Malang.
2. Dr. drh. Hj. Bayyinatul Muchtaromah, M.Si, selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Islam Negeri Maulana Malik Ibrahim Malang. 3. Dr. Evika Sandi Savitri, M.P, selaku Ketua Jurusan Biologi Fakultas Sains
dan Teknologi Universitas Islam Negeri Maulana Malik Ibrahim Malang. 4. Anik Maunatin, M.P, selaku dosen pembimbing Jurusan Kimia yang telah
sabar memberikan bimbingan, arahan dan memberikan waktu untuk membimbing penulis sehingga skripsi ini terselesaikan dengan baik.
5. Mujahidin Ahmad, M.Sc, selaku dosen pembimbing integrasi sains dan agama yang memberikan arahan serta pandangan sains dari perspektif Islam sehingga skripsi ini bisa terselesaikan.
6. Dr. Hj. Ulfah Utami, M.Si selaku penguji utama skripsi yang telah memberikan saran dan kritik yang mendukung dalam penulisan skripsi ini. 7. Ir. Liliek Harianie AR, M.P selaku ketua penguji skripsi dan dosen wali
yang telah memberikan saran dan kritik yang mendukung dalam penulisan skripsi ini serta membimbing selama belajar di UIN. Semoga Allah
ii
Subhanahu wa Ta‘ala selalu melimpahkan Rahmat-Nya kepada beliau dan keluarga. Amin.
8. Segenap Bapak/Ibu Dosen Universitas Islam Negeri Maulana Malik Ibrahim Malang yang telah memberikan bimbingan kepada penulis selama menempuh studi.
9. Kedua orang tua penulis Bapak Sandi dan Ibu Nur Hidayati serta adik-adik yang senantiasa memberikan kasih sayang, doa dan dorongan semangat kepada penulis selama ini.
10.Teman-teman jurusan Biologi angkatan 2010; Mega, Arif, Zaim, Anis, Ika, Faza dan lain-lain, terimakasih atas kerja sama, dukungan, dan bantuannya selama penelitian dan menempuh studi di Jurusan Biologi Fakultas Sains dan Teknologi UIN Maliki Malang. Semoga kita semua menjadi Insan Kamil yang bermanfaat bagi semua. Amin.
11.Keluarga besar Pondok Pesantren Darul Ulum Al-Fadholi yang telah banyak membimbing penulis sehingga penulis dapat belajar ilmu dunia dan akhirat.
12.Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu-persatu yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan skripsi ini baik berupa materiil maupun moril.
Semoga Allah Subhanahu wa Ta‘ala memberikan balasan atas bantuan dan pemikirannya. Akhir kata, penulis berharap skripsi ini bisa memberikan manfaat bagi penulis khususnya dan bagi pembaca pada umumnya serta menambah khasanah ilmu pengetahuan. Semoga Allah Subhanahu wa Ta‘ala senantiasa melindungi dan melimpahkan Rahmat dan Ridlo-Nya. Amin Ya Rabbal Alamin.
Malang, 10 November 2014 Penulis
iii DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL HALAMAN PENGAJUAN HALAMAN PERSETUJUAN HALAMAN PENGESAHAN
HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN TULISAN HALAMAN MOTTO
HALAMAN PERSEMBAHAN
KATA PENGANTAR ... i
DAFTAR ISI ... iii
DAFTAR TABEL ... v
DAFTAR GAMBAR ... vi
DAFTAR LAMPIRAN ... vii
ABSTRAK ... viii ABSTRACT ... ix ... x BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ... 1 1.2 Rumusan Masalah ... 7 1.3 Tujuan Penelitian ... 7 1.4 Hipotesis ... 8 1.5 Manfaat Penelitian ... 8 1.6 Batasan Masalah... 8
BAB II KAJIAN PUSTAKA 2.1 Bakteri Termofilik ... 9
2.2 Protease ... 13
2.2.1 Klasifikasi Protease ... 14
2.2.2 Protease Termofilik ... 16
2.3 Hidrolisis Protein Oleh Enzim Protease ... 18
2.4 Mikroba Termofil Penghasil Protease ... 22
2.5 Aplikasi Protease Termofilik ... 24
2.6 Identifikasi Spesies Bakteri Menggunakan Microbact ... 26
2.7 Pengujian Aktivitas Protease ... 27
2.8 Sumber Air Panas Pacet Mojokerto ... 29
BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Rancangan Penelitian ... 31
3.2 Waktu dan Tempat Penelitian ... 31
3.3 Variabel Penelitian ... 31
3.3.1 Variabel Bebas ... 31
3.3.2 Variabel Terikat ... 32
iv
3.4.1 Alat Penelitian ... 32
3.4.2 Bahan Penelitian ... 32
3.5 Prosedur Penelitian ... 33
3.5.1 Sterilisasi Alat dan Media ... 33
3.5.2 Pembuatan Media... 33
3.5.2.1 Media Skim Milk Agar (SMA) ... 33
3.5.3 Pengambilan Sampel ... 34
3.5.4 Isolasi dan Seleksi Bakteri Proteolitik Termofilik ... 34
3.5.5 Karakterisasi Bakteri Proteolitik Termofilik ... 34
3.5.5.1 Pengamatan Makroskopik Koloni ... 35
3.5.5.2 Pengamatan Mikroskopik ... 35
3.5.5.2.1 Pengamatan Bentuk Sel Bakteri ... 35
3.5.5.2.2 Pewarnaan Gram ... 36
3.5.6 Uji Bakteri Termofilik Proteolitik Secara Kualitatif ... 36
3.5.7 Identifikasi dengan Menggunakan Kit Microbact ... 36
3.5.8 Produksi Protease... 38
3.5.9 Pembuatan Kurva Standart Tirosin... 38
3.5.10 Pengujian Aktivitas Protease ... 39
3.5.11 Analisis Data ... 40
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Isolasi Bakteri Proteolitik Termofilik dari Sumber Air Panas Pacet Mojokerto ... 41
4.2 Karakterisasi Morfologi Koloni Isolat Bakteri Proteolitik Termofilik ... 42
4.3 Uji Kemampuan Aktivitas Proteolitik Bakteri Termofilik Secara Kualitatif ... 44
4.4 Hasil Uji Mikroskopis dengan Pewarnaan Gram……….. 46
4.5 Identifikasi Isolat Bakteri Proteolitik Termofilik dari Sumber Air Panas Pacet ... 50
4.5.1 Bacillus firmus ... 51
4.5.2 Bacillus cereus ... 54
4.6 Uji Kemampuan Aktivitas Proteolitik Bakteri Termofilik Secara Kuantitatif ... 58
4.7 Kajian Islam Terkait Bakteri Proteolitik Termofilik ... 63
BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan ... 69
5.2 Saran ... 69
DAFTAR PUSTAKA ... 70
v
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1 Karakteristik Morfologi Koloni Bakteri Termofilik Proteolitik
Hasil Isolasi dari Sumber Air Panas Pecet Mojokerto... 43 Tabel 4.2 Hasil Kemampuan Aktivitas Proteolitik Bakteri Termofilik
Secara Kualitatif... 45 Tabel 4.3 Hasil Uji Pewarnaan Gram Isolat Bakteri Proteolitik... 47 Tabel 4.4 Hasil uji biokimia isolat AP1, AP3, dan AP4 menggunakan
Kit Microbact... 51 Tabel 4.5 Hasil uji biokimia isolat AP2 dan AP5 menggunakan Kit
Microbact... 55 Tabel 4.6 Hasil Uji Aktivitas Enzim Protease……… 64
vi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Hidrolisis Protein Oleh Enzim Protease... 19 Gambar 4.1 Morfologi Koloni Bakteri Hasil Isolasi... 43 Gambar 4.2 Kemampuan Aktivitas Proteolitik Bakteri Termofilik Secara
Kualitatif... 45 Gambar 4.3 Hasil Uji Pewarnaan Gram... 47
vii
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1 Foto Lokasi Pengambilan Sampel Air Panas Pacet Mojokerto... 78
Lampiran 2 Pembuatan Media dan Reagen... 79
2.1 Pembuatan Media Skim Milk Agar (SMA) dalam 1000 ml ... 79
2.2 Pembuatan Media Skim Milk Broth (SMB) dalam 1000 ml .... 79
2.3 Pembuatan Larutan Standar Tirosin... 79
Lampiran 3 Diagram Prosedur Kerja Penelitian... 81
3.1 Isolasi Bakteri Proteolitik Termofilik... 81
3.2 Karakterisasi Morfologi dan Uji Biokimia Isolat ... .. 82
3.3 Uji Bakteri Termofilik Proteolitik Secara Kualitatif ... 83
3.4 Data Hasil Uji Kemampuan Aktivitas Proteolitik Bakteri Termofilik Secara Kuantitatif ... 84
3.5 Gambar Aktivitas Proteolitik Bakteri Termofilik Secara Kualitatif ………... 84
3.6 Produksi Protease ... 85
3.7 Pembuatan Kurva Standar Tirosin... 86
3.8 Uji Aktivitas Protease ... 87
Lampiran 4 Perhitungan Aktivitas Enzim Protease... 88
4.1 Data Nilai Absorbansi Sampel ... 88
4.2 Data nilai absorbansi standar tirosin dengan menggunakan spektrofotometer λ = 578 nm ... 88
4.3 Kurva Standar Tirosin yang Diperoleh... 89
4.4 Data Konsentrasi Tirosin Setelah Dimasukkan Persamaan Garis Regresi y= 0,0013x - 0,0227 ... 89
4.5 Perhitungan Aktivitas Enzim Protease ... 90
Lampiran 5 Dokumentasi Penelitian... 91
viii ABSTRAK
Saidah, Afif Nur. 2014. Isolasi Bakteri Proteolitik Termofilik dari Sumber Air Panas
Pacet Mojokerto dan Pengujian Enzim Protease. Skripsi. Jurusan Biologi Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Islam Negeri (UIN) Maulana Malik Ibrahim Malang. Pembimbing I: Anik Maunatin, M.P dan Pembimbing II: Mujahidin Ahmad, M.Sc.
Kata Kunci: Bakteri Termofilik, Enzim Protease, Zona Bening, Identifikasi, Uji Aktivitas Protease.
Bakteri termofilik merupakan mikroba yang secara umum diartikan sebagai
organisme yang hidup pada suhu diatas 45oC. Bakteri termofilik berpotensi sebagai
sumber-sumber enzim khas yang dapat digunakan pada proses pengolahan limbah maupun pelapukan mineral. Protease adalah enzim yang berperan dalam reaksi biokatalis yang menyebabkan pemecahan protein. Protease yang stabil terhadap panas sangat diperlukan dalam industri pangan dan non pangan serta aplikasi bioteknologi karena mengurangi kemungkinan kontaminan selain itu lebih ekonomis. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui jenis bakteri proteolitik termofilik yang terdapat di sumber air panas Pacet Mojokerto dengan melakukan isolasi dan identifikasi serta untuk mengetahui aktivitas enzim protease.
Penelitian ini merupakan penelitian deskriptif kualitatif. Data yang diperoleh disajikan secara deskriptif meliputi karakteristik makroskopis, mikroskopis, uji aktivitas protease secara kualitatif dan kuantitatif serta identifikasi sampai tingkat spesies
menggunakan Kit Microbact. Uji potensi proteolitik secara kualitatif dengan mengukur
diameter zona bening yang dihasilkan disekitar koloni. Sedangkan secara kuantitatif di uji aktivitas enzim dengan menggunakan kasein sebagai substrat.
Hasil isolasi diperoleh lima isolat bakteri proteolitik termofilik yang memiliki kemampuan proteolitik dengan menghasilkan zona bening pada substrat kasein.
Berdasarkan ciri-ciri mikroskopis dan uji Microbact, diperoleh 5 isolat dan hanya 2 yang
berbeda spesies yaitu isolat AP1, AP3, dan AP4 termasuk bakteri Bacillus firmus.
Sedangkan isolat AP2 dan AP5 termasuk bakteri Bacillus cereus. Hasil uji aktivitas
proteolitik secara kualitatif dari 5 isolat yang mampu menghasilkan zona bening disekitar koloni yaitu AP1 memiliki nilai aktivitas kualitatif 9,6 mm, AP2 memiliki nilai aktivitas kualitatif 4 mm, AP3 memiliki nilai aktivitas kualitatif 14 mm, AP4 memiliki nilai aktivitas kualitatif 25 mm dan AP5 memiliki nilai aktivitas kualitatif 12 mm. Sedangkan secara kuantitatif aktivitas enzim protease isolat AP1 sebesar 0,4870 U/mL, AP2 sebesar 0,4615 U/mL, AP3 sebesar 0,3850 U/mL, AP4 sebesar 0,4020 U/mL dan AP5 sebesar 0,6910 U/mL. Secara kualitatif, zona bening tertinggi dimiliki oleh isolat AP4 yaitu sebesar 25 mm. Sedangkan aktivitas enzim tertinggi dimiliki isolat AP5 yaitu sebesar 0,6910 U/mL.
ix ABSTRACT
Saidah, Afif Nur. 2014. Isolation of Thermophilic Bacteria Proteolytic Hot Pacet
Mojokerto and Protease Enzyme Testing. Thesis. Department of Biology, Faculty of Science and Technology of the State Islamic University (UIN) Maulana Malik Ibrahim Malang. Supervisor I: Anik Maunatin, MP and Advisor II: Mujahideen Ahmad, M.Sc.
Keywords: Thermophilic Bacteria, Enzymes Protease, Clear Zone, Identification, Protease Activity Test.
Thermophilic bacteria are microbes that are generally defined as organisms that
live at temperatures above 45oC. Thermophilic bacteria potential as sources of typical
enzyme that can be used in the processing of waste and mineral weathering. Protease is an enzyme that plays a role in the biocatalyst reaction that causes the breakdown of protein. Heat-stable protease is needed in food and non food industry and biotechnological applications because it reduces the possibility of contaminants in addition to the more economical. This study aims to determine the type of proteolytic thermophilic bacteria found in hot springs Pacet Mojokerto by isolation and identification as well as to determine the activity of the protease enzyme.
This research is a qualitative descriptive study. The data obtained are presented in descriptive includes characteristic macroscopic, microscopic, protease activity assay qualitatively and quantitatively as well as identification to the species level using Microbact Kit. Test potential proteolytic qualitatively by measuring the diameter of clear zone around the colonies generated. While quantitatively in enzyme activity assay using casein as a substrate.
The results obtained five isolates isolation proteolytic thermophilic bacteria have the ability to proteolysis with clear zone on the substrate casein. Based on the microscopic characteristics and test Microbact, obtained 5 isolates and only 2 different
species that isolates AP1, AP3, and AP4 including Bacillus firmus. While isolates AP2
and AP5 including Bacillus cereus. Test results are qualitatively proteolytic activity of 5
isolates were able to produce a clear zone around the colony that AP1 has a value of 9,6 mm qualitative activity, AP2 has a value of 4 mm qualitative activity, AP3 has a value of 14 mm qualitative activity, AP4 has a value of 25 mm qualitative activity and AP5 has a value of 12 mm qualitative activity. While the protease enzyme activity quantitatively AP1 isolates of 0,4870 U/mL, AP2 of 0,4615 U/mL, AP3 of 0,3850 U/mL, AP4 of 0,4020 U/mL and AP5 of 0,6910 U/mL. Qualitatively, the highest clear zone is owned by AP4 isolates at 25 mm. While the highest enzyme activity AP5 isolates possessed the amount of 0,6910 U/mL.
x (UIN) . . . . AP1 AP3 AP4 . AP2 AP5 AP1 AP2 AP3 AP4 AP5 AP1 / U AP2 U / AP3 / U AP4 / U AP5 / U AP4 AP5 / U .
