ISOLASI BAKTERI KERATINOLITIK DARI LIMBAH BULU
AYAM DAN KARAKTERISASI ENZIM KERATINASENYA
TESIS
Oleh
HILWA WALIDA
127030019/BIO
PROGRAM PASCASARJANA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
ISOLASI BAKTERI KERATINOLITIK DARI LIMBAH BULU
AYAM DAN KARAKTERISASI ENZIM KERATINASENYA
TESIS
Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh Gelar Magister Sains pada Program Studi Magister Ilmu Biologi pada Program Pascasarjana Fakultas MIPA,
Universitas Sumatera Utara
Oleh
HILWA WALIDA
127030019/BIO
PROGRAM PASCASARJANA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
PERSETUJUAN
Judul : ISOLASI BAKTERI KERATINOLITIK DARI LIMBAH BULU AYAM DAN KARAKTERISASI ENZIM KERATINASENYA
Nama Mahasiswa : HILWA WALIDA Nomor Induk Mahasiswa : 127030019
Program Studi : Magister Biologi
Fakultas : Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam (FMIPA) Universitas Sumatera Utara
Medan, April 2015 Komisi Pembimbing :
Pembimbing II Pembimbing I
Prof. Dr. Erman Munir, M.Sc Prof. Dr. Dwi Suryanto, M.Sc NIP. 19651101 199103 1 002 NIP. 19640409 1994 03 1 003
Ketua Program Studi, Dekan FMIPA USU Pascasarjana Biologi FMIPA USU
Prof. Dr. Syafruddin Ilyas, M.Biomed Dr. Sutarman, M.Sc
PERNYATAAN ORISIONALITAS
ISOLASI BAKTERI KERATINOLITIK DARI LIMBAH BULU
AYAM DAN KARAKTERISASI ENZIM KERATINASENYA
TESIS
Dengan ini saya menyatakan bahwa saya mengakui semua karya tesis ini adalah hasil kerja saya sendiri kecuali kutipan dan ringkasan yang tiap satunya telah
dijelaskan sumbernya dengan benar.
Medan, April 2015
PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH
UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS
Sebagai sivitas akademika Universitas Sumatera Utara, saya yang bertanda tangan di bawah ini:
Nama : Hilwa Walida NIM : 127030019 Program Studi : Magister Biologi Jenis Karya Ilmiah : Tesis
Demi pengembangan ilmu pengetahuan, menyetujui untuk memberikan kepada Universitas Sumatera Utara Hak Bebas Royalti Non-Eksekutif (Non-Executive Free Right) atas tesis saya yang berjudul:
Isolasi Bakteri Keratinolitik Dari Limbah Bulu Ayam Dan Karakterisasi Enzim Keratinasenya
beserta perangkat yang ada (jika diperlukan). Dengan Hak Bebas Royalti Non-Eksekutif ini, Universitas Sumatera Utara berhak menyimpan, mengalih data, memformat, mengelola dalam bentuk data-base, merawat dan mempublikasikan tesis saya tanpa meminta izin dari saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis dan pemegang dan atau sebagai pemilik hak cipta.
Demikian pernyataan ini dibuat dengan sebenarnya.
Medan, April 2015
Telah diuji pada
Tanggal : 29 April 2015
PANITIA PENGUJI TESIS
Ketua : Prof. Dr. Dwi Suryanto, M.Sc Anggota : 1. Prof. Dr. Erman Munir, M.Sc
2. Dr. It Jamilah, M.Sc 3. Dra. Nunuk Priyani, M.Sc
RIWAYAT HIDUP
Nama Lengkap Berikut Gelar : Hilwa Walida, S.Pd Tempat dan Tanggal Lahir : Medan, 02 Januari 1991
Alamat Rumah : Jalan Medan Tenggara III No. 5 Medan Telepon/Faks/Hp : 085697451695
Email : hw2191@gmail.com Instansi Tempat Bekerja : -
Alamat Kantor : -
Telepon : -
DATA PENDIDIKAN
SD : Swasta Kartini Medan Tamat : 2002 SMP : Negeri 3 Medan Tamat : 2005 SMA : Negeri 5 Medan Tamat : 2008 Strata-1 : Pendidikan Biologi FMIPA UNJ Tamat : 2012 Strata-2 : Program Pascasarjana Biologi, Tamat : 2015
KATA PENGANTAR
Alhamdulillah puji serta syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang selalu mencurahkan nikmatNya. Karena rahmat dan hidayahNya lah penulis dapat menyelesaikan penyusunan tesis ini. Shalawat beriring salam juga penulis sampaikan kepada junjungan nabi besar Muhammad SAW.
Selama penyusunan tesis dan belajar di Program Studi Pascasarjana Biologi FMIPA USU, penulis banyak mendapatkan dukungan baik moral maupun materi dari berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis dalam kesempatan ini mengucapkan terima kasih kepada:
1. Prof. Dr. Dwi Suryanto dan Prof. Dr. Erman Munir, M.Sc selaku dosen pembimbing yang penuh kesabaran dalam membimbing dan memberi motivasi dalam penyelesain tesis ini.
2. Dr. It Jamilah, M.Sc dan Nunuk Priyani, M.Sc selaku dosen penguji yang telah memberikan saran dan kritik yang membangun dalam menyelesaikan tesis ini. 3. Prof. Dr. Syafruddin Ilyas, M.Biomed selaku ketua Program Studi Pascasarjana
Biologi FMIPA USU dan Dr. Suci Rahayu, M.Si selaku sekretaris Program Studi Pascasarjana Biologi FMIPA USU atas nasihat, saran dan bantuan yang telah diberikan dalam penyelesaian studi.
4. Para bapak dan ibu dosen Program Studi Pascasarjana Biologi FMIPA USU yang telah memberikan arahan dan bimbingan kepada penulis dalam penyelesaian studi.
5. Kedua orang tua penulis, Drs. H. Abdul Walid dan Dra. Hj. Rukyatul Hilal Sagala. Terima kasih untuk motivasi, cinta dan kasih sayang yang tulus serta doa yang tak pernah putus.
6. Saudara kandung penulis Yulia Walida, S.Pd dan Ihsanul Arifin yang selalu mendoakan dan memotivasi penulis dalam menyelesaikan tesis ini.
8. Teman-teman Program Studi Pascasarjana Biologi FMIPA USU. Terima kasih atas kebersamaan selama kuliah dengan segala suka dan duka yang dilalui bersama.
9. Pihak-pihak lain yang telah membantu penulis dalam pelaksanaan dan penyelesaian tesis ini.
Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan tesis ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu, dengan penuh rendah hati penulis akan menerima saran dan kritik untuk penyempurnaan tesis ini. Akhirnya penulis berharap semoga tesis ini dapat bermanfaat bagi semua pihak.
Medan, April 2015
ISOLASI BAKTERI KERATINOLITIK DARI LIMBAH BULU
AYAM DAN KARAKTERISASI ENZIM KERATINASENYA
ABSTRAK
Penelitian mengenai isolasi bakteri keratinolitik dari limbah bulu ayam dan karakterisasi enzim keratinasenya telah dilaksanakan. Isolasi dilakukan menggunakan medium Skim Milk Agar dan Feather Meal Agar yang diinkubasi pada suhu 31 oC dan pH 7. Uji indeks keratinolitik dilakukan di medium Feather Meal Agar. Presipitasi enzim kasar dilakukan dengan penambahan amonium sulfat secara bertingkat dan dialisis. Pengaruh pH dan suhu terhadap aktivitas keratinase dilakukan untuk mengetahui karakteristik masing-masing enzim. Sembilan belas isolat dengan karakteristik morfologi yang berbeda diperoleh dari hasil isolasi. Tiga isolat yaitu A4, B4, dan B6 dipilih untuk pengujian lanjut berdasarkan indeks keratinolitik. Aktivitas tertinggi diperoleh keratinase isolat A4 pada konsentrasi amonium sulfat 20% yaitu sebesar 95,9 U/ml, dan keratinase isolat B4 dan B6 pada konsentrasi amonium sulfat 70%, berturut-turut sebesar 57,5 U/ml dan 71,2 U/ml. Aktivitas spesifik keratinase setelah dialisis isolat A4 yaitu sebesar 4,61 U/mg, isolat B4 sebesar 3,13 U/mg, dan isolat B6 sebesar 4,08 U/mg. Aktivitas keratinase isolat A4 optimum pada pH 8 dan suhu 45 oC, keratinase isolat B4 optimum pada pH 7 dan suhu 35 oC, dan keratinase isolat B6 optimum pada pH 7 dan suhu 40 oC. Identifikasi berdasarkan gen 16S rRNA menunjukkan bahwa isolat A4, B4 dan B6 berturut-turut mendekati Leclercia adecarboxylata strain M-X17B dengan homologi 97%, Azotobacter chroococcum strain ABA-1 dengan homologi 85%, dan Stenotrophomonas maltophilia strain BIW dengan homologi 96%.
ISOLATION OF KERATINOLYTIC BACTERIA FROM
FEATHER WASTE AND CHARACTERIZATION OF ITS
KERATINASE
ABSTRACT
A study on isolation of keratinolytic bacteria from feather waste and characterization of its keratinase has been done. Isolation was conducted on Skim Milk Agar and Feather Meal Agar incubated at 31 oC and pH 7. Index keratinolytic was measured on Feather Meal Agar. Crude enzyme presipitation was performed by addition the concentration series of ammonium sulfate followed by dialysis. The influences of pH and temperature to keratinase activity were studied to examine the characteristics of each enzyme. Nineteen bacteria with different morphological characteristics were isolated from feather waste. Three isolates, A4, B4, and B6, were chosen for futher studied based on their keratinolitic index. The highest production of keratinase of A4 isolate was shown on 6 th day, B4 isolate was on 4 th day, and B6 isolate was on 5 th day. The maximum keratinase activity was produced by A4 isolate at 20% ammonium sulfate of 95.9 U/ml, B4 and B6 isolates produced it at 70% ammonium sulfate of 57.5 U/ml and 71.2 U/ml respectively. The specific activity after dialysis were 4.61 U/mg for A4 isolate, 3.13 U/mg for B4 isolate, and 4.08 U/mg for B6 isolate. The optimum of keratinase A4 isolate was at pH 8 and 45 oC, B4 isolate was at pH 7 and 35 °C, and B6 isolate was at pH 7 and 40 °C. Identification based on 16S rRNA gene showed that A4, B4 and B6 isolates closed to Leclercia adecarboxylata strain M-X17B with similarity of97%, Azotobacter chroococcum strain ABA-1 with similarity of 85%, and Stenotrophomonas maltophilia strain BIW with similarity of 96%, respectively.
DAFTAR ISI
2.3 Mikroorganisme Penghasil Enzim Keratinase 7
BAB III METODOLOGI PENELITIAN 9
3.1 Persiapan Medium Feather Meal Agar dan
Larutan Keratin 0,5% 9
3.2 Isolasi Bakteri Keratinolitik 10 3.3 Pengukuran Indeks Keratinolitik 10 3.4 Karakterisasi Morfologi Isolat 10 3.5 Penentuan Waktu Produksi Keratinase 11
3.6 Produksi Keratinase 11
3.7 Pemurnian Parsial Keratinase 12 3.7.1 Presipitasi Keratinase Dengan Konsentrasi
3.9 Penentuan Kadar Protein 13 3.10 Karakterisasi Keratinase Berdasarkan pH dan Suhu 13 3.11 Identifikasi Bakteri Keratinolitik Berdasarkan
Gen Penyandi 16S rRNA 14
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 16
4.1 Karakteristik Isolat Bakteri Keratinolitik dari Limbah
Bulu Ayam 16
4.2 Pengukuran Indeks Keratinolitik 17 4.3 Profil Produksi Enzim Keratinase 19 4.4 Aktivitas Keratinase Hasil Presipitasi dengan Amonium Sulfat
secara Bertingkat 21
4.5 Pengaruh pH terhadap Aktivitas Keratinase 24 4.6 Pengaruh Suhu terhadap Aktivitas Keratinase 25 4.7 Identifikasi Bakteri Keratinolitik Berdasarkan
DAFTAR GAMBAR
Nomor Judul Halaman
2.1 Struktur Keratin 4
4.1 Populasi Sel dan Aktivitas Keratinase Isolat Bakteri Keratinolitik
20
4.2 Aktivitas Keratinase Supernatan dan Pelet Isolat Bakteri Keratinolitik Pada Konsentrasi Amonium Sulfat Bertingkat
21
DAFTAR TABEL
Nomor Judul Halaman
2.1 Kandungan Asam Amino pada Bulu Ayam 5 2.2
4.1
4.2
4.3
Karakteristik beberapa Mikroorganisme Penghasil Keratinase
Karakteristik Morfologi Koloni dan Sel Isolat Bakteri Keratinolitik
Indeks Keratinolitik Isolat Bakteri dari Limbah Bulu Ayam
Tingkat Kemurnian Enzim Keratinase dari Isolat Limbah Bulu Ayam
7
17
18
DAFTAR LAMPIRAN
Nomor Judul Halaman
L1 Alur Kerja Penelitian 36
L2 Uji Aktivitas Enzim Keratinase 37 L3 Kurva Standar Bovine Serum Albumin (BSA) 39
L4 Uji Kadar Protein 40
L5 Komposisi Reagen Bradford dan Pembuatan Reagen Bradford
41
L6 L7
Nilai Absorbansi Kadar Protein
Identifikasi Isolat Bakteri Keratinolitik
