OPTIMASI WAKTU INKUBASI, SUHU DAN pH UNTUK PRODUKSI
MANANASE OLEH BAKTERI DARI SALURAN PENCERNAAN
LARVA Attacus atlas (L.)
Skripsi
Untuk memenuhi sebagian persyaratan
Guna memperoleh gelar Sarjana Sains
Oleh:
Esti Handayani
M0408103
JURUSAN BIOLOGI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
2013
ii
PENGESAHAN
SKRIPSI
OPTIMASI WAKTU INKUBASI, SUHU DAN pH UNTUK PRODUKSI
MANANASE OLEH BAKTERI DARI SALURAN PENCERNAAN
LARVA Attacus atlas (L.)
Oleh:
Esti Handayani
M0408103
Telah dipertahankan di depan Tim Penguji pada tanggal...
dan dinyatakan telah memenuhi syarat
Surakarta, 22 Oktober 2013 Penguji I
Tjahjadi Purwoko, M.Si NIP. 19701130 200003 1 002
Penguji II
Dr. Artini Pangastuti NIP. 19750531 200003 2 001
Penguji III
Dr. Ratna Setyaningsih, M. Si NIP. 19660714 199903 2 001
Penguji IV
Dr. Ari Susilowati, M. Si NIP. 19690428 199702 2 006
Mengesahkan Dekan FMIPA
Prof, Ir. Ari Handono Ramlan, M.Sc, (Hons),Ph.D NIP. 19690428 199702 2 006
Ketua Jurusan Biologi
iii
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, 20 Agustus 2013
Esti Handayani NIM. M0408103
iv
OPTIMASI WAKTU INKUBASI, SUHU DAN pH UNTUK PRODUKSI
MANANASE OLEH BAKTERI DARI SALURAN PENCERNAAN
LARVA Attacus atlas (L.)
Esti Handayani
M0408103
ABSTRAK
Manan merupakan senyawa hemiselulosa yang terdapat di alam dan merupakan polisakarida kedua yang sangat melimpah setelah selulosa. Hidrolisis manan akan menghasilkan manosa dan manooligosakarida. Mananase adalah enzim penghidrolisis manan, galaktomanan, dan glukomanan menjadi manosa. Mananase banyak digunakan dalam industri pulp dan kertas untuk proses pemutihan dan pengganti bahan kimia yang memiliki efek samping negativ terhadap lingkungan. Produksi mananase oleh mikroorganisme lebih menguntungkan, karena lebih ekonomis, produktivitas lebih tinggi
dan kondisi produksi lebih terkontrol. Penelitian ini bertujuan menentukan waktu
inkubasi, suhu dan pH optimum untuk produksi mananase ekstraseluler oleh isolat
bakteri um1-f/12-2009 yang diisolasi dari saluran pencernaan larva Attacus atlas L.
dengan substrat locust bean gum dan menentukan aktivitas pada kondisi optimum.
Produksi mananase dilakukan dengan menunmbuhkan bakteri pada media
produksi dengan komposisi (g/l) KH2PO4 7,54; K2HPO4 2,32; MgSO4.7H2O 0,2;
(NH4).2SO4 0,3; CaCl2.2H2O 0,05; FeSO4.7H2O 0,01, locust bean gum 0,5%
sebagai sumber karbon dan 1 g ekstrak khamir. Penentuan waktu inkubasi optimum dilakukan selama 48 jam dengan pengukuran aktivitas mananase setiap 4 jam sekali. Kadar gula reduksi diukur dengan metode DNS dan aktivitas mananase diukur dengan metode Bailey. Penentuan suhu optimum dilakukan pada variasi suhu 30, 40, 50, 60, dan 65 °C, sedangkan optimasi pH dilakukan pada variasi pH 5, 6, 7, 8, dan 9. Data penelitian yaitu suhu dan pH dianalisis menggunakan Analysis of Variance (ANOVA). Produksi mananase dari isolat bakteri um1-f/12-2009 dangan substrat locust bean gum 0,5% optimum pada waktu inkubasi 44 jam, suhu 50°C, dan pH 7 dengan aktivitas enzim 0,1397 U/ml.
Kata kunci: optimasi, produksi mananase, bakteri dari Attacus atlas L.
v
OPTIMIZATION OF INCUBATION TIME, TEMPERATURE AND pH
FOR MANNANASE PRODUCTION FROM BACTERIA IN THE
DIGESTIVE TRACT OF Attacus atlas (L.) LARVAE
Esti Handayani
M0408103
ABSTRACT
Mannan is a hemicelluloses compounds that exist in nature and very abundant polysaccharide after cellulose. Mannan hydrolysis will produce mannose and manooligosaccharides. Mannanase is enzyme that hydrolyzed mannan, galactomannan and glucomannan into mannose. Mannanase enzyme widely used in the pulp and paper industry for the bleaching process and substitute chemicals that have negative adverse effects on the environment. Mannanase production is more advantageous by microorganisms, because it is more economic, higher productivity and production conditions more controlled. The research aimed to determine incubation time, temperature, and pH optimum to productions extracellular mannanase by um1-f/12-2009 bacterium isolates isolated from the digestive tract of Attacus atlas L. larvae with locust bean gum as a substrate and determine mannanase activity in the optimum condition.
Mannanase production was done by growing bacterial in the production medium with composition (g/L) KH2PO4 7,54; K2HPO4 2,32; MgSO4.7H2O 0,2,
(NH4). 2SO4 0,3; CaCl2.2H2O 0,05; FeSO4 .7 H2O 0,01, locust bean gum 0.5% as
a carbon source and 1 g of yeast extract. Determination of the optimum incubation time in mannanase was done for 48 hours with mannanase activity measurement every 4 hours. The level of reducting sugars was analyzed using DNS method and then mannanase activity was calculated with Bailey method. Determination of optimum temperature was donewith various temperature 30, 40, 50, 60, and 65
o
C, while determination of the optimum pH was done with various pH 5, 6, 7, 8, and 9. The research data include temperature and pH optimum were analyzed using Analysis of Variance (ANOVA). Mananase production of bacterial isolates um1-f/12-2009 with locust bean gum 0,5% as a substrate was optimum at the incubation time of 44 hours with, temperature of 50 °C, and pH 7 with enzyme activity of 0.1397 U/ml.
Keywords: optimation, production of mannanase, bacteria from Attacus atlas L.
vi
HALAMAN MOTTO
“Mengeluhlah, maka berbagai kesulitan bahkan yang tak terduga pun muncul Bersyukurlah, maka berbagai kemudahan yang tak terduga pun timbul.”
(Itelegency Brainstorming Empowermen)
“If you want something you’ve never had,
you must be willing to do something you’ve never done.”
(Thomas Jefferson)
“Success is a journey, not a destination.”
(Ben Sweetland)
vii
HALAMAN PERSEMBAHAN
Skripsi ini kupersembahkan untuk:
Ibu dan Bapak tercinta yang selalu mencurahkan doa, dukungan dan kasih sayang
Kakak-kakakku tersayang yang selalu mendampingiku dalam suka dan duka
Sahabat-sahabat terkasihku
Almamater
viii
KATA PENGANTAR
Alkhamdulillahirobbil‘alamin, segala puji bagi Allah SWT, atas segala
limpahan rahmat dan hidayah-Nya yang tak terhingga sehingga penulis dapat menyelesaikan penelitian dan yang berjudul "Optimasi Waktu Inkubasi, Suhu dan pH untuk Produksi Mananase oleh Bakteri dari Saluran Pencernaan Larva Attacus Atlas
(L.)" sebagai syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains Jurusan Biologi, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Sebelas Maret Surakarta.
Dalam melakukan penelitian maupun penyusunan skripsi ini penulis telah mendapatkan banyak masukan, bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak. Oleh karena itu pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya 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 telah memberikan ijin penelitian untuk keperluan skripsi.
2. Dr. Agung Budihardjo, M.Si. selaku Ketua Jurusan Biologi, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Sebelas Maret Surakarta yang telah memberikan ijin penelitian untuk keperluan skripsi.
3. Dr. Ratna Setyaningsih, M.Si. selaku dosen pembimbing I yang telah memberikan bimbingan, masukan serta motivasi selama penelitian sampai selesainya penyusunan skripsi.
4. Dr. Ari Susilowati, M.Si. selaku dosen pembimbing II yang telah memberikan bimbingan, masukan serta motivasi selama penelitian sampai selesainya penyusunan skripsi.
5. Tjahjadi Purwoko, M.Si. selaku dosen penelaah I yang telah memberikan bimbingan dan masukan kepada penulis.
6. Dr. Artini Pangastuti, M.Si. selaku dosen penelaah II yang telah memberikan bimbingan dan masukan kepada penulis.
ix
7. Estu Retnaningtyas, N. S. PT., M. Si. selaku pembimbing akademik yang telah memberikan masukan, motivasi dan dukungan kepada penulis.
8. Kepala dan staf Laboratorium Biologi yang telah mengijinkan dan membantu penulis untuk melakukan penelitian di laboratorium.
9. Sahabat tercintaku (Majedha Hayun Faturahman, Annisa Inayati, Risa Umami, Athiyah, Thiara mardi, Asti Windarni, S.Si., Citra Arum Pawestri, S.Si., Sri Winarseh, S.Si., Tri Wulan Sukma, S.Si., dan Dini pamujiningatik) yang selalu memberikan dukungan, perhatian, kasih sayang yang begitu luar biasa, semoga tidak akan pernah terlupakan.
10. Tim Attacus terutama Alfin Titian Permata, S.Si., Nurana Fiatun, S.Si., dan
Rianita, S.Si. terimakasih atas referensi skripsinya.
11. Keluarga Biologi 2008 untuk kebersamaan, semangat dan inspirasi semoga silaturahmi selalu terjaga dan semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu per satu yang telah memberikan bantuannya.
Penulis menyadari bahwa dalam melakukan penelitian dan penyusunan skripsi ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu masukan yang berupa saran dan kritik yang membangun dari para pembaca akan sangat membantu. Semoga skripsi ini dapat berguna dan memberikan kontribusi dalam perkembangan ilmu pengetahuan terutama dalam bidang mikrobiologi.
Surakarta, Agustus 2013
Penulis
x DAFTAR ISI
Halaman
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 ... xiii
DAFTAR GAMBAR ... xiv
DAFTAR LAMPIRAN ... xvi
BAB I PENDAHULUAN ... 1
A. Latar Belakang ... 1
B. Rumusan Masalah ... 3
C. Tujuan Penelitian ... 3
D. Manfaat Penelitian ... 4
BAB II DASAR TEORI ... 5
A. Tinjauan Pustaka ... 5
1. Manan ... 5
2. Enzim Mananase ... 6
3. Mikroorganisme Penghasil Mananase ... 11
4. Pertumbuhan Bakteri ... 12
5. Bakteri Saluran Pencernaan Attacus atlas (L.) ... 14
B. Kerangka Pemikiran ... 15
BAB III METODE PENELITIAN... 17
A. Waktu dan Tempat ... 17
B. Alat dan Bahan Penelitian ... 17
1. Alat ... 17
2. Bahan ... 17
C. Cara Kerja ... 18
1. Peremajaan Isolat ... 18
xi
3. Uji Produksi Mananase ... 19
4. Pembuatan Kurva Standar Bakteri ... 20
5. Pembuatan Kurva Pertumbuhan Bakteri ... 21
6. Penentuan Optimasi Waktu Inkubasi, Suhu dan pH ... 21
7. Pengukuran Aktivitas Mananase ... 22
8. Pembuatan Kurva Standar Glukosa ... 24
D. Analisis Data ... 25
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 26
1. Penentuan Waktu Inkubasi Optimum ... 27
2. Penentuan Suhu Optimum ... 30
3. Penentuan pH Optimum ... 33
BAB V KESIMPULAN ... 36
A. Kesimpulan ... 36
B. Saran... 36
DAFTAR PUSTAKA ... 37
RIWAYAT HIDUP PENULIS ... 49
xii
DAFTAR TABEL
Halaman Tabel 1. Aktivitas mananase isolat bakteri dari saluran pencernaan Attacus
atlas L. pada waktu inkubasi 24 jam ... 27
Tabel 2. Aktivitas mananase dengan variasi waktu inkubasi ... 29
Tabel 3. Aktivitas mananase dengan variasi suhu ... 31
Tabel 4. Aktivitas mananase dengan variasi Ph ... 35
xiii
DAFTAR GAMBAR
Halaman Gambar 1. Struktur Manan ... 6 Gambar 2. Pemotongan heteromanan oleh komplek enzim mananase
(Kurakake et al. 2001) ... 7 Gambar 3. Fase pertumbuhan bakteri pada kultur curah ... 14 Gambar 4. Kerangka pemikiran ... 16 Gambar 5. Waktu inkubasi optimal bakteri isolat Um1-f/12-2009 dengan
substrat locust bean gum 0,5% ... 28 Gambar 6. Produksi mananase oleh isolate Um1-f/12-2009 dengan substrat
locust bean gum 0,5% pada waktu inkubasi 44 jam dan suhu 30,
40, 50, 60, dan 65°C ... 31 Gambar 7. Produksi mananase oleh isolate Um1-f/12-2009 pada substrat
locust bean gum 0,5%, suhu 50°C, waktu inkubasi 44 jam dan pH
5,6,7,8 dan 9 ... 34
xiv
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran 1. Kurva Standar Bakteri ... 43
Lampiran 2. Hasil perhitungan aktivitas dan OD pada produksi mananase ... 43
Lampiran 3. Analisis data variasi waktu inkubasi ... 44
Lampiran 4. Analisis Data Variasi Suhu ... 46
Lampiran 5. Analisis Data Variasi pH ... 47
