SELEKSI 24 ISOLAT BAKTERI ENDOFIT SEBAGAI PENGHASIL SELULASE
DARI AKAR MANGROVE Ceriops tagal (Perr) C. B. Rob
Alfika Syari, Silvera Devi, Itnawita
Mahasiswa Program Studi S1 Kimia Bidang Biokimia Jurusan Kimia
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Kampus Bina Widya Pekanbaru, 28293, Indonesia
Alfika.syari@student.unri.ac.id
ABSTRACT
Endophytic bacteria from mangroves have the potential to produce cellulase enzymes. The application of cellulase enzymes in vivo and in vitro is relatively large, so that research to obtain isolates capable of producing cellulase enzymes with high activity is still ongoing.
Collection of 48 isolates from local strains of mangrove roots Ceriops tagal (Perr) C. B.
Rob. (C. tagal) by Biochemistry Laboratory, Department of Chemistry Faculty of Mathematics and Natural Sciences, University of Riau (FMIPA UNRI) its potential to produce cellulase is unknown. In this study, only 24 isolates were selected from 48 isolates qualitatively using Carboxymethyl Cellulose (CMC) 1% selective solid media. The selection results showed that 22 other isolates were alive because they were able to produce extracellular cellulase enzymes and only 2 isolates could not live.
Keywords: Cellulase, CMC, endophytic bacteria.
ABSTRAK
Bakteri endofit dari mangrove berpotensi untuk menghasilkan enzim selulase. Aplikasi enzim selulase ini baik secara in vivo maupun in vitro relatif banyak, sehingga penelitian untuk mendapatkan isolat yang mampu menghasilkan enzim selulase dengan aktivitas tinggi masih tetap berlangsung. Laboratorium Biokimia Jurusan Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam (FMIPA UNRI) memiliki koleksi 48 isolat strain lokal dari akar mangrove Ceriops tagal (Perr) C. B. Rob. (C. tagal) yang belum diketahui
potensinya untuk menghasilkan selulase. Pada penelitian ini hanya dilakukan seleksi 24 dari 48 isolat yang ada secara kualitatif menggunakan media padat selektif Carboxymethyl Cellulose dari 48 isolat yang ada secara kualitatif menggunakan media padat selektif Carboxymethyl Cellulose (CMC) 1%. Hasil seleksi menunjukkan 22 isolat hidup karena mampu menghasilkan enzim selulase ekstraseluler dan hanya 2 isolat yang tidak dapat hidup.
Kata kunci: Bakteri endofit, karboksimetil selulosa, selulase.
PENDAHULUAN
Indonesia memiliki hutan mangrove sekitar 27% (4,25 juta hektar) dari luas hutan mangrove dunia (Mayor et al., 2017) dan di Provinsi Riau ± 234.517 hektar berada di Kabupaten Bengkalis (29%), Kepulauan Riau (14%), dan Indragiri Hilir (57%) (Prianto et al., 2006). Mangrove disebut sebagai tanaman halofit karena dapat hidup di daerah dengan kadar garam yang tinggi (salin) (Snedaker, 1978). Ekosistem mangrove dikenal sebagai salah satu ekosistem yang dinamik karena dipengaruhi oleh pasang surut air laut, asupan air tawar dari daratan, akumulasi mineral, dan aktivitas mikroorganisme (Soedrajat, 2003). Kondisi tersebut menyebabkan mangrove mengandung banyak nutrisi dan memiliki keragaman mikroorganisme yang dapat beradaptasi
Shewade, 2013). Mikroorganisme yang hidup di daerah mangrove antara lain bakteri, jamur dan actinomycetes.
Karakteristik bakteri yang hidup di mangrove umumnya bersifat halofilik.
Bakteri halofilik menghasilkan enzim- enzim yang tidak mudah rusak pada kondisi ekstrem sehingga banyak digunakan dalam bidang industri.
Beberapa penelitian menyatakan bahwa bakteri endofit dari mangrove berpotensi untuk menghasilkan beberapa jenis enzim, salah satunya adalah enzim selulase. Enzim selulase merupakan salah satu enzim hidrolitik yang penting bagi industri dan sangat penting dalam perkembangan bioteknologi (Gilna dan Khaleel, 2011). Selulase dapat diaplikasikan untuk memperhalus bubur kertas pada industri kertas, menjaga warna kain agar tetap cemerlang pada
pada industri pangan, sebagai dekomposer bahan-bahan organik, meningkatkan nutrisi pakan ternak, berperan penting dalam biokonversi selulosa menjadi berbagai komoditas senyawa kimia dan dapat mengurangi dampak negatif dari polusi limbah terhadap lingkungan (Hartanti, 2010).
Mengingat luasnya penggunaan enzim selulase tersebut dan belum adanya penelitian mengenai aktivitas selulase dari bakteri endofit akar mangrove C.
tagal maka pada penelitian ini dilakukan seleksi 24 isolat penghasil selulase dari 48 isolat bakteri endofit akar mangrove C.
tagal yang saat ini merupakan bakteri koleksi Laboratorium Biokimia Jurusan Kimia FMIPA UNRI yang dilabel dengan kode isolat LBKURCC (332 – 355).
Seleksi dilakukan secara kualitatif menggunakan media padat selektif mengandung CMC 1%.
METODE PENELITIAN
a. Alat dan Bahan
Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah autoklaf Electric Model No. 25X (Winconsin Aluminium Foundry Co. Inc., Monitowoc), pH meter
F1 83141 (HANNA),), vortex mixer H- VM-300 (Health), incubator (Memmert), dan peralatan umum laboratorium lainnya sesuai dengan prosedur kerja.
Bahan- bahan yang digunakan adalah Nutrien Agar (NA) (Cat. No 1.05450.0500), CMC, MgSO4.7H2O, KNO3, KH2PO4, FeSO4.7H2O, CaCl2.2H2O, agar batang, dan bahan- bahan lain sesuai dengan prosedur kerja.
b. Seleksi 24 isolat bakteri endofit penghasil enzim selulase
Ke-24 isolat bakteri endofit yang akan diseleksi sebelumnya diremajakan terlebih dahulu dengan cara: Nutrient Agar miring disterilisasi menggunakan autoklaf dengan tekanan 15 lb, suhu 121 ºC selama 20 menit. Ke-24 isolat bakteri endofit yang akan diremajakan ini diambil satu ose dari stok isolat secara aseptis, selanjutnya masing-masing isolat diinokulasikan ke dalam media agar miring dan diinkubasi pada suhu 37 ºC selama 24 jam.
Media padat selektif dengan komposisi, KNO3 0,075 g, K2HPO4 0,002 g, CaCl2.2H2O 0,004 g, MgSO4.7H2O 0,020 g, FeSO4.7H2O 0,002 g, CMC 1 g,
agar batang 1,500 g, dan dilarutkan dalam 100 mL buffer fosfat 0,05 M pH 7 kemudian disterilisasi dengan autoklaf tekanan 15 lb, suhu 121 ºC selama 20 menit. Media ini kemudian dituangkan ke dalam pertridish dan dibiarkan ± 12 jam, apabila tidak ada kontaminasi maka media ini dapat digunakan untuk seleksi isolat penghasil enzim selulase. Isolat bakteri yang sudah diremajakan, diinokulasikan masing-masing ke atas media padat selektif di dalam petridish dan diinkubasi pada suhu 37ºC selama 24 jam. Isolat-isolat bakteri yang hidup pada media ini adalah bakteri yang mampu menghasilkan enzim selulase.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Isolat yang diidentifikasi kemampuannya untuk menghasilkan enzim selulase, berasal dari akar mangrove C. tagal dan merupakan koleksi Laboratorium Biokimia Jurusan Kimia FMIPA UNRI. Seleksi dari 24 isolat bakteri endofit yang mampu menghasilkan selulase dilakukan secara kualitatif dalam media padat selektif yang mengandung CMC 1%. Isolat ditumbuhkan ke dalam media padat
selektif selulase yang mengandung zat-zat kimia seperti KNO3, MgSO4.7H2O, dan FeSO4.7H2O sebagai sumber utama unsur logam K+, Mg2+, dan Fe2+ yang diduga berfungsi sebagai kofaktor, dan sulfur dari MgSO4.7H2O untuk penyusun protein dan koenzim. K2HPO4, dan CaCl2.2H2O sebagai sumber fosfor dan kalsium yang berfungsi untuk pembentukan asam nukleat, fosfolipid dan stabilitas dinding sel. CMC digunakan sebagai sumber karbon utama.
Hasil seleksi menunjukkan 22 isolat dapat hidup dalam media padat ini karena mampu menghasilkan enzim selulase ekstraseluler sedangkan 2 isolat lainnya tidak hidup (Tabel 1). Isolat yang hidup di dalam media padat selektif ini diduga karena mampu menghasilkan enzim selulase, selanjutnya enzim ini akan menghidrolisis CMC menjadi glukosa, yang akan dimanfaatkan oleh isolat uji sebagi sumber karbon selama pertumbuhan berlangsung. Menurut Yogyaswari et al., 2016 bakteri selulolitik akan mensintesis enzim selulase selama dia tumbuh pada media selektif selulase.
Hal ini dikonfirmasi oleh pernyataan Nurrochman (2015), bahwa bakteri
selulolitik merupakan bakteri yang dapat menghidrolisis kompleks selulosa menjadi oligosakarida yang lebih kecil dan akhirnya menjadi glukosa. Glukosa digunakan sebagai sumber nutrisi dan karbon bagi pertumbuhan mikroba tersebut (Triet al., 2011). Bakteri yang Tabel 1. Hasil seleksi bakteri endofit.
mampu menghasilkan enzim selulase dapat juga disebut dengan kelompok bakteri selulolitik.Enzim selulase yang diproduksi oleh bakteri selulolitik pada umumnya merupakan enzim ekstraseluler (Saropah, 2013).
No. Kode stok isolat Isolat yang hidup
1 LBKURCC332 +
2 LBKURCC333 +
3 LBKURCC334 +
4 LBKURCC335 +
5 LBKURCC336 +
6 LBKURCC337 +
7 LBKURCC338 −
8 LBKURCC339 +
9 LBKURCC340 +
10 LBKURCC341 −
11 LBKURCC342 +
12 LBKURCC343 +
13 LBKURCC344 +
14 LBKURCC345 +
15 LBKURCC346 +
16 LBKURCC347 +
17 LBKURCC348 +
18 LBKURCC349 +
19 LBKURCC350 +
20 LBKURCC351 +
21 LBKURCC352 +
22 LBKURCC353 +
23 LBKURCC354 +
24 LBKURCC355 +
Catatan: (+) isolat yang hidup, sedangkan (-) isolat yang tidak hidup.
Metode seleksi lainnya untuk menentukan suatu isolat menghasilkan enzim selulase adalah dengan cara melapisi media padat selektif yang sudah ditumbuhi isolat uji dengan larutan congo red (Rori et al., 2020). Zona bening yang terbentuk menunjukkan isolat uji menghasilkan enzim selulase hal ini disebabkan karena glukosa dengan congo red tidak berwarna sedangkan interaksi selulosa-congo red akan berwarna merah. Zona bening yang terbentuk dapat dilihat dengan jelas melalui pencucian menggunakan NaCl 1 M. Bakteri yang membentuk zona bening dan diameter koloni isolat diukur dengan menggunakan nilai indeks sehingga dapat mengetahui isolat dengan indeks rasio tertinggi merupakan isolat yang potensial untuk dioptimasi (Kurniawan, 2017).
Pengujian dengan larutan congo red ini adalah merupakan pengujian semi kuantitatif
Mikroorganisme endofit masuk ke dalam tanaman dengan beberapa cara, menurut Hidayat (2000), bakteri endofit pada tumbuhan umumnya berasal dari
akar dan selanjutnya menyebar melalui jaringan xylem ke berbagai organ lain.
Mekanisme bakteri endofit masuk ke dalam jaringan tanaman yaitu bakteri akan menempel pada permukaan tanaman dan melakukan penetrasi melalui luka (Compant et al., 2010) atau dengan cara menghidrolisis tumbuhan yang kaya akan selulosa dengan bantuan enzim selulase (Kaga dkk., 2009).
Ke-22 isolat bakteri endofit yang positif hidup pada media padat CMC 1%
diduga masuk ke dalam jaringan mangrove dengan cara mendegradasi selulosa dinding sel tumbuhan dengan bantuan enzim selulase. Ke-2 isolat bakteri endofit yaitu isolat LBKURCC338 dan LBKURCC341 yang tidak dapat hidup pada media selektif CMC karena tidak mampu menghasilkan enzim selulase, diduga masuk ke dalam jaringan mangrove C. tagal melalui jaringan tumbuhan yang terbuka atau luka dinding sel tumbuhan yang mengandung selulosa sudah rusak atau luka sehingga bakteri ini mudah masuk ke dalam jaringan mangrove.
KESIMPULAN
Hasil seleksi 24 isolat bakteri endofit dari akar mangrove C. tagal pada media selektif selulase diperoleh 22 isolat positif menghasilkan enzim selulase dan 2 isolat negatif.
UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis mengucapkan terima kasih kepada Ibu Dra. Silvera Devi, Sy. M. Si selaku Dosen pembimbing I dan Ibu Dra.
Itnawita, M. Si selaku Dosen Pembimbing II yang telah memberikan arahan, nasihat selama penelitian dan telah meluangkan waktu untuk memberikan bimbingan kepada penulis sehingga kesulitan yang penulis hadapi dapat terselesaikan berkat bimbingannya.
Penelitian ini didanai oleh Dra. Silvera Devi, Sy. M. Si dari dana bantuan biaya penelitian DIPA Universitas Riau dengan
nomor kontrak
2406d/UN.19.5.1.1.3/PL.01.00/2020.
DAFTAR PUSTAKA
Bhat, M. R., & Shewade, L. 2013.
Isolation and characterization of microorganisms from mangrove soils of CBD Belapur Creek, Navi Mumbai, MS India. International
Journal of Enviroment Sciences.
3(6): 2304 – 2312.
Compant, S., Eiter, B. R., Essitch, A. S., Owak, J. N., Lement, C. C., &
Barka, E. A. 2010. Endophytic colonization of Vitis vinifera L. by plant growth- promoting bacterium Burkholderia sp. Strain PsJN. Applied and Environmental of Biology. 71: 1685 – 1693.
Gilna, V. V., & Khaleel, K. M. 2011.
Celluase enzyme activity of Aspergillus fumigatus from mangrove soil on lignocellulosic substrates. Recent Res Sci Technol. 3(1): 132 – 134.
Hartanti. 2010. Isolasi dan seleksi bakteri selulolitik termofilik dari kawah air panas gunung Pancar, Bogor.
Skripsi. IPB, Bogor.
Hidayat, E. B. 2000. Anatomi Tumbuhan Berbiji. ITB Bandung, Bandung.
Kaga, H., Mano, H., Tanaka, F., Watanabe, A., Kaneko, S., &
Morisako, H. 2009. Rice seeds as source of endophytiv bacteria.
Microbes Environmental. 24(2):
154 – 162.
Kurniawan, A., Prihanto, A. A., Sari, S.
P., Febriyanti, D., Sambah, A. B.,
& Asriani, E. 2018. Isolation and identification of cellulolytic bacteria from mangrove sediment in Bangka Island. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 137: 1755 -1315.
Nurrochman, F. 2015. Eksplorasi bakteri selulolitik dari tanah hutan mangrove Baros Yogyakarta.
Doctoral Disertation. Universitas Muhammadiyah Surakarta, Surakarta.
Rori, C. A., Kandou, F. E. F., Tangapo, A. M. 2020. Aktivitas enzim ekstraseluler dari bakteri endofit tumbuhan mangrove Avicennia marina. Jurnal Bios Logos. 10(2):
48 – 55.
Saropah, D. A., Jannah, A., & Maunatin, A. 2013. Kinetika reaksi enzimatis ekstrak kasar enzim selulase bakteri selulolitik hasil isolasi dari bekatul. Alchemy.
Soedrajat, R. 2003. Fungsi model hidrodinamika dalam pengelolaan ekosistem mangrove (studi kasus pencemaran minyak di Estuari Sungai Donan Cilacap). Berkala Penelitian Hayati. 8(2): 81 – 84.
Tri, R. D., & Nuri, W. 2011. Pembuatan bioetanol dari kulit pisang.
Prosiding Seminar Nasional Teknik Kimia Kejuangan.
Yogyaswari, S. A., Rukmi, M. I., &
Raharjo, B. 2016. Eksplorasi bakteri selulolitik dari cairan rumen sapi Peranakan fries Holland (PfH) dan Limousine Peranakan Ongole (LIMPO).
Jurnal Biologi. 5(4): 70 – 80.
