ANALISIS PRODUKSI ENZIM AMILASE DARI JAMUR TERMOFILIK Aspergillus sp. LBKURCC304 STRAIN LOKAL BUKIK GADANG SUMATERA BARAT

(1)

1

ANALISIS PRODUKSI ENZIM AMILASE DARI JAMUR TERMOFILIK Aspergillus sp. LBKURCC304 STRAIN LOKAL

BUKIK GADANG SUMATERA BARAT

**Widylia Fitri Fadhila¹*, Saryono², Silvera Devi²**

¹Mahasiswa Program S1 Kimia

²Dosen Bidang Biokimia Jurusan Kimia

Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Riau Kampus Binawidya, Pekanbaru, 28293, Indonesia

* Widylia.fitri3152@student.unri.ac.id

ABSTRACT

Amylase is an enzyme that hydrolyzes of starch into reducing sugars and can be produced from the fermentation process by several microorganisms, including the thermophilic fungus of Aspergillus sp. LBKURCC304. Thermophilic fungi have an advantage in production of amylase enzyme because they can live at high temperature, so the metabolites such as enzymes and proteins that resulted will be more resistant to high temperature.

Based on previous studies, Aspergillus sp. LBKURCC304 has been isolated and produced amylase enzyme qualitatively at 50

^o

C, but quantitative enzyme production has never been done. The purpose of this study was to production of amylase enzyme quantitatively from this isolate, like the optimum activity from amylase crude extract and protein content as well as the optimum amylase specific activity produced every day for 18 days of the fermentation process at 50

^o

C. Nelson-Somogyi and Lowry method were used to determine the enzyme activity and the protein content, respectively. Specific activity was obtained by dividing the amylase enzyme activity with the protein content. The results obtained were analyzed using the Anova and Duncan test. Result for the highest enzyme activity was obtained on the 11th day at 0,0302±0,0041 U/mL, optimum protein content was obtained on the 7th day at 2,2821±0,0632 mg/mL, while the highest specific activity was produced on the 11th day, with 0,0214±0,0005 U/mg. One unit of amylase enzyme activity is defined as the amount of enzyme needed to produce 1 μmol of reducing sugar per minute at 50

^o

C with pH 7.

Keywords : Amylase, Aspergillus, thermophilic

(2)

2 ABSTRAK

Amilase adalah enzim yang mampu menghidrolisis amilum menjadi gula pereduksi dan dapat dihasilkan dari proses fermentasi oleh beberapa mikroorganisme seperti fungi termofilik dari Aspergillus sp. LBKURCC304. Fungi termofilik memiliki keuntungan dalam produksi enzim amilase karena mampu hidup pada suhu tinggi, sehingga metabolit yang dihasilkan seperti enzim dan protein juga akan lebih resisten terhadap suhu yang tinggi. Pada penelitian sebelumnya, Aspergillus sp. LBKURCC304 telah berhasil diisolasi dan mampu menghasilkan enzim amilase secara kualitatif pada suhu 50

^o

C, akan tetapi produksi enzim secara kuantitatif belum pernah dilakukan. Pada penelitian ini dilakukan produksi enzim amilase dari isolat secara kuantitatif yaitu menentukan aktivitas ekstrak kasar enzim amilase optimum dan kadar protein serta aktivitas spesifik amilase optimum yang dihasilkan setiap hari selama 18 hari proses fermentasi pada suhu 50

^o

C. Penentuan aktivitas enzim dilakukan dengan metode Nelson-Somogyi, kadar protein dengan metode Lowry sedangkan aktivitas spesifik dihitung berdasarkan perbandingan antara aktivitas enzim dengan kadar proteinnya. Data hasil penelitian ini diuji secara statistik dengan metode uji Anova dan Duncan jarak berganda. Hasil penelitian Aktivitas ekstrak kasar enzim amilase optimum dari Aspergillus sp. LBKURCC304 dihasilkan pada hari ke-11 sebesar 0,0302±0,0041 U/mL, kadar protein optimum pada hari ke-7 sebesar 2,2821±0,0632 mg/mL dan aktivitas spesifik amilase optimum pada hari ke-11 sebesar 0,0214±0,0005 U/mg. Satu unit aktivitas enzim amilase didefinisikan sebagai banyaknya enzim yang melepaskan 1 μmol gula pereduksi per menit pada suhu 50

^o

C dengan pH 7.

Kata kunci : Amilase, Aspergillus, termofilik PENDAHULUAN

Enzim termofilik adalah enzim yang dihasilkan organisme yang hidup pada suhu relatif tinggi, yaitu pada suhu

±45-75

^o

C (Pandey et al.,2015). Menurut Zubaidah (2000), kelompok mikroba termofilik memiliki beberapa kelebihan dibanding mikroba mesofilik, karena dapat beradaptasi pada suhu tinggi, baik dalam hal pertumbuhan maupun metabolit yang dihasilkan, misalnya protein dan enzim yang lebih resisten terhadap suhu tinggi.

Enzim termofilik umumnya dimanfaatkan

dalam proses industri, karena pada suhu yang relatif tinggi, enzim ini masih mempunyai aktivitas untuk menghidrolisis substrat menjadi produk tertentu (Dwianto, 2015).

Enzim termofilik ini digunakan dalam proses fermentasi karena mampu meminimalisasi resiko terjadinya kontaminasi sehingga produk fermentasi akan memiliki kualitas yang lebih baik.

Salah satu enzim termofilik yang sering

digunakan dalam proses industri yaitu

enzim amilase. Enzim ini biasanya

(3)

3 digunakan dalam mengkonversi limbah

yang mengandung amilum menjadi gula pereduksi (Leveque et al., 2000) atau digunakan untuk produksi alkohol dan bir.

Pemilihan mikroba sebagai sumber untuk produksi enzim memiliki banyak keuntungan dibandingkan dari tumbuhan atau hewan. Hal ini disebabkan karena pembelahan sel mikroba (jamur dan bakteri) relatif lebih cepat, sehingga waktu dan jumlah produksi metabolitnya lebih efektif. Mikroba termofilik hidup pada daerah bersuhu tinggi seperti di daerah sekitar gunung berapi atau daerah yang memiliki sumber air panas.

Penelitian sebelumnya, pada tahun 2019 berhasil mengisolasi tiga jamur genus Aspergillus sp. dari sumber air panas Bukik Gadang Kabupaten Solok, Sumatera Barat. Salah satu dari jamur ini mampu menghasilkan enzim amilase menggunakan amilum sebagai substrat secara semikuantitatif dengan rasio zona bening tertinggi yaitu sebesar 1,90 dan diberi nomor kultur LBKURCC304.

Genus Aspergillus sp. menurut hasil penelitian Unal (2015), mampu memproduksi enzim amilase dengan aktivitas sebesar 6,8 U/mL, sedangkan penelitian Puri et al (2013), menghasilkan aktivitas enzim amilase sebesar 3,3 U/mL.

Pada penelitian ini dilakukan produksi enzim amilase dari jamur termofilik Aspergillus sp. LBKURCC304 isolat dari Bukik Gadang, Sumatera Barat dalam media produksi cair Unal (2015) selama 18 hari. Setiap hari gula pereduksi hasil hidrolisis amilum oleh aktivitas

enzim amilasenya diuji secara kuantitatif dengan metode Nelson-Somogyi, kadar protein ditentukan dengan metode Lowry sedangkan aktivitas spesifik dihitung berdasarkan perbandingan antara aktivitas enzim dengan kadar proteinnya.

METODOLOGI PENELITIAN a. Alat dan Bahan

Adapun alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah Autoklaf (All America model 1925/KY-23D), rotary shaker (Lab TechScientific International), waterbath (Grant Instrument Type SUB 28), vortex mixer (H-VM-300), inkubator (Memmert), pH meter (Hanna Instrument H18014), vacuum rotary evaporator (HeidolphWB 2000), kertas saring Whatman (No.1), corong Buchner, spektrofotometer UV-Vis (Thermo-scientific genesys 10S), Laminar Air Flow Cabinet, dan alat–alat standar laboratorium lainnya sesuai prosedur kerja.

Bahan-bahan yang digunakan pada penelitian ini adalah Potato Dextrose Agar (PDA) (Merck Cat. No.1.10130.0500), Akua DM steril, Alkohol Antiseptik 70%

(Brataco), MgSO

4

.7H

2

O, Amilum, Buffer Fosfat pH 7 0,05 M, KH

2

PO

4

, yeast extract, reagen Nelson-Somogyi, reagen Arsenomolibdat, Glukosa, Bovine Serum Albumin, Reagen Folin-Ciocalteau.

Mikroorganisme yang digunakan adalah kultur Aspergillus sp.

LBKURCC304 koleksi Laboratorium

Enzim, Fermentasi dan Bio Molekuler

FMIPA Universitas Riau.

(4)

4 b. Pembuatan Media Miring PDA

Media Potato Dextrose Agar (PDA) digunakan sebagai medium peremajaan dari stok jamur LBKURCC304.

Pembuatan media ini mengikuti prosedur yang terdapat pada kemasan produk. PDA ditimbang sebanyak 3,9 g lalu ditambahkan 100 mL akua DM. Larutan dipanaskan sambil diaduk hingga larut kemudian larutan disterilisasi dengan autoklaf selama 15 menit pada suhu 121°C dan tekanan 15 lb. Media PDA dituangkan ke dalam tabung reaksi sebanyak

±5 mL/tabung dan dimiringkan. Media dapat digunakan untuk peremajaan isolat setelah didiamkan pada suhu ruang.

c. Pembuatan Media Produksi Cair Aspergillus sp. LBKURCC304 Produksi enzim amilase dilakukan dengan metode fermentasi cair menggunakan media produksi yang dijabarkan oleh Unal (2015) yaitu dengan cara melarutkan 5 g amilum, 2 g yeast extract, 1 g KH

2

PO

4

, 0,5 g MgSO

4

.7H

2

O dalam 1000 mL buffer fosfat 0,05 M pH 7. Larutan media disterilisasi menggunakan autoklaf pada suhu 121°C tekanan 15 lb selama 15 menit.

d. Pembuatan Inokulum dalam Media Produksi Cair

Media produksi sebanyak 5 mL dimasukkan ke dalam tabung Aspergillus sp. LBKURCC304 hasil peremajaan, kemudian permukaan media ini digerus perlahan menggunakan jarum ose dan divorteks agar sporanya lepas dan

homogen. Selanjutnya suspensi sel ini dimasukkan ke dalam media produksi cair dan diinkubasi menggunakan rotary shaker pada suhu 50

^o

C selama 3 hari.

e. Produksi Enzim Amilase dari Aspergillus sp. LBKURCC304 Erlenmeyer untuk produksi enzim amilase disediakan 18 buah yang masing- masing berisi media produksi. Setiap erlenmeyer dimasukkan suspensi inokulum dan diinkubasi menggunakan rotary shaker pada suhu 50

^o

C selama 18 hari. Setiap 24 jam, diambil satu erlenmeyer kemudian miselium Aspergillus sp. dipisahkan dengan media produksinya dengan cara disaring dan filtrat media produksi berupa ekstrak kasar enzim digunakan untuk menentukan aktivitas enzim dan kadar protein.

d. Uji Aktivitas Enzim Amilase Aktivitas enzim amilase dapat diukur dari gula pereduksi hasil hidrolisis amilase menggunakan substrat amilum 2%

dengan metode Nelson-Somogyi. Reagen arsenomolibdat ditambahkan untuk membentuk kompleks berwarna. yang dapat diukur pada panjang gelombang 540 nm menggunakan spekrofotometer UV-Vis. Nilai satu unit aktivitas enzim amilase didefinisikan sebagai banyaknya enzim yang melepaskan 1 μmol gula pereduksi per menit.

e. Penentuan Kadar Protein Dan Aktivitas Spesifik Enzim

Kadar protein dalam ekstrak kasar

enzim ditentukan dengan metode Lowry.

(5)

5 Penambahan reagen Folin Ciocalteau

dilakukan untuk membentuk kompleks berwarna yang dapat diukur dengan spektrofotometer UV-Vis pada panjang gelombang 700 nm. Hasil absorbansi yang diperoleh digunakan untuk menentukan konsentrasi protein sampel yang akan digunakan untuk mengetahui aktivitas spesifik enzim. aktivitas spesifik dihitung berdasarkan perbandingan antara aktivitas enzim dengan kadar proteinnya.

f. Analisis Data

Data aktivitas enzim amilase , kadar protein dan aktivitas spesifik yang diperoleh dari percobaan ini ditampilkan dalam bentuk gambar dan tabel, serta dianalisis secara statistik dengan Analysis of Variance (ANOVA) dan dilanjutkan dengan uji Duncan’s New Multiple Range Test (DNMRT) pada taraf 5%.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Produksi enzim amilase dari jamur Aspergillus sp. LBKURCC304 dilakukan dalam media fermentasi cair karena teknik fermentasi ini lebih sederhana (Domı´nguez-Espinosa & Webb, 2003), hanya memerlukan sedikit ruang dan kontrol proses yang mudah (Bühler et al., 2012). Media suplemen terdiri dari nutrisi yang dibutuhkan mikroorganisme untuk pertumbuhan.

Media produksi ini menggunakan suplemen berupa yeast extract, KH

2

PO

4

, dan MgSO

4

.7H

2

O. Yeast extract berfungsi sebagai sumber protein untuk pertumbuhan jamur (Utami et al., 2017), sedangkan mineral sebagai mikronutrisi

(Rosetaati, 2017), dan amilum sebagai substrat atau sumber karbonnya.

Hasil pengukuran aktivitas enzim amilase, kadar protein dan aktivitas spesifik yang dihasilkan oleh jamur Aspergillus sp. LBKURCC304 dapat dilihat pada Tabel 1. Aktivitas enzim amilase tertinggi yaitu pada hari ke-11, sebesar 0,0302±0,0041 U/mL dengan kadar protein tertinggi pada hari ke-7 yaitu sebesar 2,2821±0,0632 mg/mL.

Aktivitas spesifik dihitung berdasarkan perbandingan antara aktivitas enzim dengan kadar protein. Data pada tabel 1. menunjukkan aktivitas spesifik optimum adalah pada hari ke-11 yaitu sebesar 0,0214±0,0005 U/mg dengan perbandingan aktivitas enzim sebesar 0,0302±0,0041 U/mL dan kadar protein 1,4135±0,0290 mg/mL. Hasilnya dapat dilihat pada Gambar 1.

Pada Gambar 1. Aktivitas enzim

amilase optimum yang dihasilkan

Aspergillus sp. LBKURCC304 dalam

media produksi Unal ini adalah sebesar

0,0302±0,0041 U/mL. Nilai aktivitas

enzim amilase ini lebih kecil dibandingkan

penelitian Unal, 2015 yaitu

Aspergillus niger menghasilkan aktivitas

amilase sebesar 6,8 U/mL. Hal ini

menunjukkan untuk masing-masing

spesies mikoorganisme akan

menghasilkan aktivitas enzim yang

berbeda walaupun komposisi medianya

sama, oleh karena itu perlu dilakukan

penelitian lebih lanjut untuk menentukan

komposisi media optimum dari

Aspergillus sp. LBKURCC304 untuk

menghasilkan amilase yang optimum.

(6)

6

0 0.5 1 1.5 2 2.5

0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

Kadar protein (mg/ml)

Aktivitas enzim (U/ml)

Hari

aktivitas enzim (U/ml) kadar protein (mg/ml)

Tabel 1. Aktivitas enzim amilase, kadar protein dan aktivitas spesifik dari Aspergillus sp.LBKURCC304

Gambar 1. Grafik aktivitas enzim dan kadar protein Aspergillus sp.

LBKURCC304 selama 18 hari Hari

ke

Aktivitas enzim amilase (U/mL)

Kadar protein (mg/mL)

Aktivitas spesifik

(U/mg)

1 0,0129±0,0016

^de

1,9703±0,0760

^b

0,0066±0,0003

ⁱ

2 0,0152±0,0001

^de

1,8589±0,0295

^b

0,0082±0,0002

^g

3 0,0060±0,0024

^f

1,8159±0,0607

^b

0,0033±0,0001

^k

4 0,0122±0,0004

^e

1,8144±0,0519

^b

0,0067±0,0002

^hi

5 0,0219±0,0041

^bc

1,8337±0,0181

^b

0,0119±0,0002

^d

6 0,0135±0,0019

^de

1,9376±0,0248

^b

0,0070±0,0001

^h

7 0,0235±0,0008

^b

2,2821±0,0632

^a

0,0103±0,0003

^f

8 0,0005±0,0004

^h

1,8218±0,0901

^b

0,0003±0,0000

ⁿ

9 0,0199±0,0046

^c

1,8114±0,0143

^b

0,0110±0,0001

^e

10 0,0253±0,0007

^b

1,8070±0,0432

^b

0,0140±0,0004

^b

11 0,0302±0,0041

^a

1,4135±0,0290

^c

0,0214±0,0005

^a

12 0,0023±0,0003

^gh

1,9198±0,0490

^b

0,0012±0,0000

^m

13 0,0058±0,0003

^fg

1,9391±0,1364

^b

0,0030±0,0002

^k

14 0,0243±0,0008

^b

1,8768±0,0537

^b

0,0130±0,0004

^c

15 0,0163±0,0004

^d

1,6125±0,2229

^c

0,0101±0,0001

^f

16 0,0049±0,0006

^fg

1,1893±0,0094

^d

0,0041±0,0001

^j

17 0,0035±0,0007

^fgh

1,3853±0,1021

^c

0,0025±0,0002

^l

18 0,0964±0,0008

^fgh

1,0146±0,0120

^e

0,0032±0,0001

^k

(7)

7 Kadar protein dari ekstrak kasar

amilase dari Aspergillus sp.

LBKURCC304 ditentukan dengan metode Lowry. Penentuan dengan metode ini dilakukan berdasarkan pengukuran serapan cahaya. Ion Cu

²⁺

dalam reagen Lowry akan berinteraksi dengan protein dan penambahan Reagen Folin-Ciocalteu akan menghasilkan warna biru-hijau yang dapat dideteksi pada panjang gelombang 700 nm (Deepachandi et al., 2019).

Kadar protein yang dihasilkan pada ekstrak kasar amilase optimum pada hari ke-7 yaitu sebesar 2,2821±0,0632 mg/mL berbeda secara signifikan dengan hari lainnya, selanjutnya kadar protein ini mengalami penurunan sampai hari ke-11 menjadi 1,4133±0,0290 mg/mL.

Penurunan kadar protein sebagai hasil metabolit primer diduga karena sel penghasil protein yang ada sudah dimanfaatkan oleh sel di hari ke-7 untuk melakukan pembelahan sel sehingga protein menjadi berkurang.

Kadar protein yang dihasilkan oleh Aspergillus sp. LBKURCC304 ada korelasinya dengan jumlah sel penghasil protein tersebut.

Aktivitas spesifik enzim menunjukkan kemurnian suatu enzim, semakin tinggi aktivitas enzim dan semakin rendah kadar proteinnya maka semakin tinggi tingkat kemurnian enzim tersebut. Akan tetapi untuk aktivitas spesifik dari ekstrak kasar suatu enzim belum dapat dijadikan tolak ukur dari kemurnian suatu enzim tersebut karena belum dilakukan proses pemurnian enzimnya. Aktivitas spesifik optimum

adalah pada hari ke-11, hal ini disebabkan karena pada hari ke-11 memiliki aktivitas ekstrak kasar enzim amilase tertinggi sedangkan kadar protein paling rendah sehingga perbandingan aktivitas enzim dengan kadar protein terhitung menjadi paling tinggi dibandingkan pada hari-hari lainnya. Nilai aktivitas spesifik pada hari ke-11 ini secara statistik berbeda secara nyata dengan aktivitas spesifik pada hari lainnya.

KESIMPULAN

Aktivitas ekstrak kasar enzim amilase optimum dari Aspergillus sp.

LBKURCC304 dihasilkan pada hari ke-11 sebesar 0,0302±0,0041 U/mL, kadar protein optimum pada hari ke-7 sebesar 2,2821±0,0632 mg/mL dan aktivitas spesifik amilase optimum pada hari ke-11 sebesar 0,0214±0,0005 U/mg.

DAFTAR PUSTAKA

Bühler, R. M., Dutra, A. C., Vendruscolo, F., Moritz, D. E & Ninow, J. L. 2013.

Monascus pigment production in bioreactor using a co-product of biodiesel as substrate. Ciência e Tecnologia de Alimentos. 33 (1) : 9-13.

Deepachandi, B. Weerasinghe, S.

Andrahennadi, T. P., Karunaweera, N.

D. Wickramarachchi, N., Soysa, P. &

Siriwardana, Y. 2020. Quantification

of soluble or insoluble fractions of

Leishmania parasite proteins in

microvolume applications: a

(8)

8 simplification to standard lowry

assay. International Journal of Analytical Chemistry, 1 : 1-8.

Domı´nguez-Espinosa, R. M. & Webb, C.

2003. Submerged fermentation in wheat substrates for production of Monascus pigments. World Journal of Microbiology & Biotechnology, 19 : 329-336.

Dwianto, L. N. 2015. Konversi enzimatik temperatur tinggi dengan enzim termofilik. Skripsi. Bandung : Institut Teknologi Bandung.

Leveque, E., Janecek, S., Haye, B. &

Belarbi, A. 2000. Thermophilic archaeal amylolytic enzymes. Enzyme dan Microbial Technology, 26 : 3–14.

Pandey, A., Dhakar, K., Sharma, A., Priti, P., Sati, P. & Kumar, B. 2015.

Thermophilic bacteria that tolerate a wide temperature and pH range colonize the Soldhar (95 °C) and Ringigad (80 °C) hot springs of Uttarakhand, India. Annals of Microbiology, 65 : 809-816.

Putri, S. 2018. Potensi jamur Aspergillus

spp. sebagai agensia pengendali Helopeltis sp. (Hemiptera : Miridae) dan Phytophthora palmivora (Peronosporales : Pythiaceae). Skripsi.

Bandar Lampung : Universitas Lampung.

Rosetaati, E., 2017. Isolasi, pemurnian, dan karakterisasi lakase dari Trametes versicolor KALT GK.

Skripsi. Bogor : Institut Pertanian Bogor.

Unal, A. 2015. Production of α-amylase from some thermophilic Aspergillus species and optimization of its culture medium and enzyme activity. African Journal of Biotechnology, 14 (47) : 3179-3183.