KAJIAN RASIO KARBON DAN NITROGEN
DARI ONGGOK DAN UREA
PADA PRODUKSI BIOINSEKTISIDA
OLEH Bacillus thuringiensis subsp. israelensis
oleh
ZULFA HENDRA
F34101064
2006
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
KAJIAN RASIO KARBON DAN NITROGEN
DARI ONGGOK DAN UREA
PADA PRODUKSI BIOINSEKTISIDA
OLEH Bacillus thuringiensis subsp. israelensis
oleh
ZULFA HENDRA
F34101064
SKRIPSI
Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Mendapatkan Gelar
SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN
Pada Departemen Teknologi Industri Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian
Institut Pertanian Bogor
2006
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
KAJIAN RASIO KARBON DAN NITROGEN
DARI ONGGOK DAN UREA
PADA PRODUKSI BIOINSEKTISIDA
OLEH Bacillus thuringiensis subsp. israelensis
SKRIPSI
Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Mendapatkan Gelar
SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN
Pada Departemen Teknologi Industri Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian
Institut Pertanian Bogor
oleh
ZULFA HENDRA
F34101064
Dilahirkan pada tanggal 10 Juli 1983 Di Pekan Kamis
Tanggal Kelululusan : Mei 2006 Disetujui,
Bogor, Mei 2006
ZULFA HENDRA. F34101064. Kajian Rasio Karbon dan Nitrogen dari Onggok
dan Urea Pada Produksi Bioinsektisida Oleh Bacillus thuringiensis. subsp. israelensis. Di Bawah Bimbingan Mulyorini Rahayuningsih dan Khaswar Syamsu. 2006.
RINGKASAN
Negara-negara yang secara geografis terletak diwilayah tropis selalu dihadapkan dengan masalah wabah penyakit yang penyebarannya dilakukan oleh nyamuk, diantaranya adalah malaria, kaki gajah (filariasis), dan demam berdarah. Di Indonesia demam berdarah rutin terjadi setiap tahun, biasanya pada musim hujan. Selama ini penanganannya dengan cara 3 M dan penyemprotan dengan bahan kimiawi. Tetapi, hal ini menimbulkan masalah yaitu resistennya serangga target dan mencemari lingkungan sekitar baik manusia, tanaman maupun hewan lain. Timbulnya masalah ini memaksa konsumen menggunakan alternatif insektisida lain seperti insektisida mikrobial yang tidak resisten terhadap serangga sasaran dan ramah lingkungan. Oleh karena itu, kajian ini adalah memproduksi bahan aktif bioinsektisida yang dihasilkan oleh Bacillus thuringiensis subsp israelensis berbahan baku produk samping yang murah sebagai bahan baku utama. Salah satu produk samping sebagai bahan baku alternatif adalah onggok tapioka. Onggok tapioka ini selain sebagai sumber karbon juga merupakan produk yang juga mengandung protein, vitamin dan mineral. Komposisi ini dibutuhkan mikroorganisme dalam pertumbuhannya.
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh konsentrasi onggok tapioka sebagai sumber kabon dan urea sebagai sumber nitrogen dalam media kultivasi terhadap pertumbuhan Bacillus thuringiensis subsp israelensis, menentukan parameter kinetika fermentasi produksi bioinsektisida, mendapatkan nilai toksisitas dari produk yang dihasilkan terhadap larva nyamuk Aedes aegypti, serta mendapatkan formulasi media terbaik yang menghasilkan bioinsektisida oleh Bacillus thuringiensis subsp israelensis dengan toksisitas tertinggi.
Penelitian ini dimulai dengan analisa bahan baku untuk mengetahui kadar karbon dan nitrogen yang dikandung dalam onggok dan urea untuk menentukan formulasi media berdasarkan perbandingan kandungan karbon (C) dan nitrogen (N). Tahap selanjutnya adalah persiapan inokulum pada media agar miring dan Nutrient Broth, persiapan media kultivasi onggok dan urea, inkubasi pada rotary shaking incubator serta pengambilan contoh pada jam ke 0,6,12,18,24,36,48,60, dan 72 untuk menganalisa pH, bobot kering biomassa, jumlah spora hidup (VSC), dan penggunaan substrat untuk menentukan kinetika fermentasi, serta pengujian bioassay terhadap larva nyamuk Aedes aegypti pada jam ke 24, 48, dan 72 untuk menentukan LC50 dengan program Probit Quant.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa onggok tapioka cocok digunakan sebagai substrat untuk pertumbuhan sel Bti. Nilai pH yang terjadi selama kultivasi menunujukkan keadaan yang normal untuk pertumbuhan sel Bti yaitu berkisar 5,94 – 7,24. Nilai Bobot kering biomassa tertinggi dicapai pada formulasi media A5B (C:N=11:1) yaitu sebesar 12,70 g/L. Jumlah spora hidup berkisar antara 6 x 107 sampai 2,57 x 109 VSC/ml. Analisis sidik ragam menunujukkan bahwa
kombinasi antara onggok dan urea memberikan pengaruh nyata terhadap bobot kering biomassa dan tidak berpengaruh nyata terhadap jumlah spora hidup.
Uji kadar substrat sisa metode fenol yang digunakan untuk menghitung efisiensi penggunaan substrat ([So-St]/So) menunjukkan bahwa formulasi media A1B (C:N=3:1), menunjukkan nilai efisiensi yang paling besar yaitu sebesar 93,46% dan yang terendah terdapat pada formulasi media A4B (C:N=9:1) yaitu sebesar 75,76%.
Berdasarkan hasil perhitungan kinetika fermentasi, dapat diketahui bahwa laju pertumbuhan spesifik berdasarkan bobot kering biomassa (µx) yang tertinggi diperoleh pada formulasi media A1B (C:N=3:1) yaitu sebesar 0,116 jam-1. nilai konversi subtrat menjadi biomassa (Yx/s) tertinggi pada formulasi media A2B (C:N=5:1) yaitu sebesar 0,194 g sel/g substrat. Adapun nilai konversi subtrat menjadi produk (Yp/s) tertinggi juga pada formulasi media A2B (C:N=5:1) yaitu sebesar 0,256 log vsc/g substrat. Akan tetapi nilai konversi biomassa menjadi produk (Yp/x) tertinggi terdapat pada formulasi media A1B (C:N=3:1) yaitu sebesar 1,630 log vsc/g sel.
Kultivasi menggunakan formula media A1B menghasilkan kristal protein (δ-endotoksin) yang mempunyai toksisitas tertinggi terhadap larva nyamuk Aedes
aegypti. Hal ini terbukti dari hasil perhitungan dari uji bioassay tingkat toksisitas yang paling tinggi diperoleh pada formulasi media A1B (C:N=3:1) yaitu sebesar 1,39 µg/ml, sedangkan yang terendah pada formulasi media A5B (C:N=11:1) yaitu sebesar 2,18 µg/ml.
ZULFA HENDRA. F 34101064. The Study of Ratio Carbon and Nitrogen From
Casava Bagasse and Urea In Bioinsectiside Production By Bacillus thuringiensis. subsp. israelensis. Supervised by : Mulyorini Rayahuningsih and Khaswar Syamsu. 2006.
SUMMARY
Countries that are geographically in tropical territory are always facing diseases problem, which are spreaded by mosquito for example malaria, filariasis, and dengue haemorrarghic fever. Routinily it happens in Indonesian every year, on rainy season. Nowadays, the prevention is done by 3M and chemical spray. Nevertheless, this method causes some problems, such as the resistancy of targeted insect and polution to environment as well as human, plant, and animals. These problems force consumers to use another insecticide alternative, such as microbial insecticides. These microbial insecticides do not cause resistance of the target insect and safe. This research aims to produce active material bioinsecticides that is produced by Bacillus thuringiensis subsp israelensis using by product of casava, which is cheap material. One of by products as alternative material is casava bagasse. Casava bagasse can be used as carbon souces and it has protein, vitamin and mineral that are needed by microorganisms to grow.
The specific objectives of this research are to determine cassava bagasse concentration as carbon source and urea as nitrogen source in cultivation media that influence Bacillus thuringiensis. subsp. israelensis growth, to determine parameters of kinetic fermentation in bioinsecticide production, to determine toxicity of bioinsecticide to Aedes aegypti larva, and also to find the best formulation of media which produce bioinsectiside by Bacillus thuringiensis. subsp. israelensis with the highest toxicity.
The research was started with raw material analysis, then continued with developing inoculum in Nutrient Agar and Nutrient Broth, preparing fermentation medium cassava bagasse and urea, incubation in rotary shaking incubator and taking sample in 0, 6, 12, 18, 24, 36, 48, 60, and 72nd hours after incubation. The samples were used for analysis of pH, dry cell weight, Viable Spore Count (VSC), and substrates utilization to determine fermentation kinetics, and also bioassay to Aedes aegypti larvae in 24, 48, 72th hours incubation to determine LC50 with Probit Quant program.
The research result showed that casava bagasse is suitable to be used as substrate for growing B.t.i cells. pH value showed during fermentation were in the normal range i.e 5,94 - 7,24. The highest dry cell weight was obtained at the medium formule of A5B (C: N=11:1), which was 12, 70 g/L. The viable spore count was obtained in the range of 6 x 107 - 2, 57 x 109 spora/ml. Statictical analysis showed that combination of casava bagasse and urea significantly affect the dry cell weight and not significantly affect viable spore count.
The sugar-content residue test with fenol method is used to measure substrates utilization efficiency ([So-St]/So). It showed that medium formulae of A1B (C: N = 3:1) has the highest efficiency, which was 93, 46%. The lowest efficiency occurred in media formulation of A4B (C: N=9:1), which was 75, 76%.
Evaluation of fermentation kinetics showed that the highest spesific growth rate based on dry cell weight (µx) was resulted by media formule of A1B (C: N=3:1), which was 0,116 hour-1. The highest conversion (conversion from substrate to biomass) value (Y x/s) was in A2B formulation (C: N=5:1), which was 0,194 g cell/g substrate. The highest conversion (conversion from substrate to product) value (Y p/s) was also in A2B formulation (C: N=5:1), which was 0,256 log vcs/g substrate. However, the highest conversion (conversion from biomass to product) value (Y p/x) was in A1B formulation (C: N=3:1), which was 1,630 log vsc/g cell.
Cultivation using media formulation of A1B produces crystal protein ( -endotoxin) in high toxicity to Aedes aegypti larva. This is indicated by the highest toxicity level from bioassay test which was shown by medim formulae of A1B (C: N=3:1), which was 1, 39 µg/ml, and the lowest toxicity level was shown by medim formulae of A5B (C: N=11:1), which was 2, 18 µg/ml.
PERNYATAAN
Saya menyatakan dengan sebenar-benarnya bahwa skripsi yang berjudul “Kajian Rasio Karbon dan Nitrogen Dari Onggok dan Urea Pada Produksi Bioinsektisida Oleh Bacillus thuringiensis subsp. israelensis” adalah hasil
karya saya sendiri dengan arahan dosen pembimbing, kecuali yang dengan jelas ditunjukkan rujukannya.
Bogor, Maret 2006
ZULFA HENDRA F 34101064
BIODATA PENULIS
Zulfa Hendra dilahirkan di Pekan Kamis, Bukittinggi (Sumatra Barat) pada tanggal 10 Juli 1983 dari ayah Syainir dan ibu Husna. Putra ke enam dari delapan bersaudara ini meyelesaikan pendidikan dasar di Sekolah Dasar Negeri 38 V Surau Selatan tahun 1989-1995, Sekolah Lanjutan Tingkat Pertama di MTS swasta PTI Gobah tahun 1995-1998 dan Sekolah Menengah Umum di SMU Negeri 1 Til-Kam tahun 1998-2001. Pada tahun 2001, penulis diterima di Institut Pertanian Bogor melalui jalur Undangan Seleksi Masuk (USMI) IPB pada Departemen Teknologi Industri Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian IPB. Pada bulan April 2006, penulis dinyatakan lulus dari perguruan tinggi tersebut setelah meyelesaikan tugas akhirnya yang berjudul “Kajian Rasio Karbon dan Nitrogen Dari Onggok dan Urea Pada Produksi Bioinsektisida Oleh Bacillus thuringiensis subsp. israelensis”.
Selama kuliah, penulis tidak hanya mengikuti kegiatan akademik saja. Untuk mengasah kemampuan berorganisasi dan kepemimpinannya, penulis mengikuti berbagai organisasi seperti HIMALOGIN (Himpunan Mahasiswa Teknologi Industri), Forum Komunikasi Agroindustri, dan Ikatan Alumni SMUN Til-Kam se-Jabodetabek. Sebagai bekal untuk terjun di dunia industri penulis diberikan kesempatan untuk melaksanakan magang di departemen IT (Information Technology) PT. Indolakto Sukabumi, praktek lapang di Unit Produksi IV PT. Indofarma (Persero) Tbk. Bekasi, dan mendapatkan pelatihan dan training kewirausahaan yang diadakan oleh P2SDM IPB. Selain itu penulis juga pernah berwirausaha bersama teman-teman mahasiswa dibidang konveksi, dan distributor majalah.
KATA PENGANTAR
Bismillahirahmaanirahiim. Segala puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul “Kajian Rasio Karbon dan Nitrogen Dari Onggok dan Urea Pada Produksi Bioinsektisida Oleh Bacillus thuringiensis subsp. israelensis”. Skripsi ini disusun berdasarkan penelitian
yang dilakukan dari bulan Februari 2005 sampai dengan bulan Desember 2005. Penelitian dan penyusunan skripsi ini tidak mungkin selesai tanpa bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:
1. Seluruh keluarga tercinta, terutama orang tua, kakak-kakak dan adik-adik yang selalu memberikan dukungan, doa, serta kasih sayang.
2. Dr. Ir. Mulyorini Rahayuningsih, Msi dan Dr. Ir. Khaswar Syamsu, MSc., selaku dosen pembimbing atas segala bimbingan, arahan dan saran-saran baik selama penelitian maupun selama penyusunan skripsi.
3. Dr. Ir. Nastiti Siswi Indrasti, selaku dosen penguji atas saran dan masukannya. 4. Pak Taufik di Laboratorium Entomologi, Fakultas Kedokteran Hewan, IPB
atas bantuannya telah memberikan telur nyamuk Aedes aegypti.
Saran, kritik, dan tanggapan dari semua pihak sangat penulis harapkan. Semoga karya ini dapat bermanfaat bagi pihak yang membutuhkan.
Bogor, Maret 2006
