UJI AKTIVITAS AMILASE DARI BAKTERI THERMO-AMILOLITIK PADA SUMBER AIR PANAS PARIANGAN KABUPATEN
TANAH DATAR
ARTIKEL ILMIAH
Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Pendidikan (STRATA 1)
YUNI SHARI IDRUS NIM.10010207
PROGRAM STUDI PENDIDIKAN BIOLOGI
SEKOLAH TINGGI KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN (STKIP) PGRI SUMATERA BARAT
PADANG
2016
UJI AKTIVITAS AMILASE DARI BAKTERI THERMO-AMILOLITIK PADA SUMBER AIR PANAS PARIANGAN KABUPATEN
TANAH DATAR
Yuni Shari Idrus, RRP. Megahati, Yosmed Hidayat Program Studi Pendidikan Biologi STKIP PGRI Sumatera Barat
e-mail: ryriie01@gmail.com
ABSTRACT
Enzymes are catalysts that can help a chemical process. Enzyme can be obtained from microorganisms, plants and animals. Enzyme from the bacterium widely used for breed rapidly so economical when used for industry. Bacteria producing enzymes are widely used by the industry is a thermophilic bacterium. One of the enzymes that are produced by the thermophilic microorganisms is amylase. Amylase is an enzyme that is used in the group break down starch.
Thermophilic bacteria have enzymes that are more resistant to heat. At the hot springs Pariangan has obtained four isolates of amylase, but it is not known amilase activity. The purpose of this research was to the results of amylase activity and optimization of thermo-amylolytic bacteria in a hot spring Pariangan Tanah Datar. Implementation research is amylase activity test, optimization amliase with parameter variation of substrate, substrate concentration, pH, and temperature. The results showed that, four thermo-amylolytic isolates (S1.3, S2.3, S3.1 and S3.2) in a hot spring Pariangan Tanah Datar, have different enzyme activity. S2.3 bacterial isolates had the highest activity value with the value of the activity of 66.68 U / ml. Results incubation amylase is known that isolates S2.3 mempoduksi amylase optimum at the 8th hour incubation. Amylase of bacterial isolates S2.3 match the grain substrate, substrate concentration of 2% at pH 7.5, and the incubation temperature of 500C Based on these results, the isolated bacteria S2.3 high potential to be developed more and used in industry.
Keyword: Thermophil, Enzym, Amylase, and hot spring.
Pendahuluan
Enzim merupakan sekelompok protein yang berfungsi sebagai katalisator untuk berbagai reaksi kimia dalam proses aktivitas biologis. Enzim dapat diperoleh dari mikroorganisme, tanaman dan hewan.
Enzim dari mikroba lebih banyak digunakan dibandingkan enzim dari tanaman atau hewan karena mikroorganisme dapat berkembang biak dengan cepat, pertumbuhan relatif mudah diatur, enzim yang dihasilkan tinggi sehingga ekonomis bila digunakan untuk industri, dan enzim yang digunakan lebih stabil (Yusak, 2004).
Salah satu enzim yang banyak dihasilkan oleh mikroorganisme termofilik adalah amilase. Amilase merupakan kelompok enzim yang digunakan dalam memecah pati dan berperan penting dalam industri (Lestari, 2000). Banyak industri yang melibatkan bantuan amilase terutama amilase termostabil dalam proses reaksi- reaksi kimianya, amilase mewakili sekitar 30% dari produksi enzim industri di seluruh
dunia (Van der Maarel et al., 2002). Pada bidang industri pangan enzim termo- amilolitik berperan dalam pembuatan sirup glukosa, pembuatan roti, dan makanan bayi.
Pada bidang industri non pangan enzim amilolitik berperan pada industri kertas, penyamakan kulit, farmasi, tekstil dan sebagai aditif detergen. Proses industri ini memerlukan enzim amilolitik yang tahan pada suhu yang tinggi sekitar 70 - 800C (Hag et al., 2010).
Indonesia merupakan negara yang kaya akan sumber air panas yang memiliki suhu cukup tinggi. Selama ini sumber air panas yang ada hanya dimanfaatkan masyarakat sebagai tempat pemandaian air panas saja, sedangkan sumber air panas dapat dimanfaatkan sebagai media untuk pertumbuhan bakteri dalam penghasil enzim yang bermanfaat pada bidang industri.
Berdasarkan penelitian sebelumnya yang telah dilakukan oleh Hermanila (2015), diketahui bahwa sumber air panas Pariangan Kabupaten Tanah datar mempunyai suhu
antara 470 C-500 C dan pH antara 8.4-9.0, dan didapatkan sebanyak 4 isolat bakteri yang penghasil bakteri penghasil amilase.
Tetapi belum diketahui aktivitas amilase dari bakteri thermo-amilolitik pada Sumber Air Panas Pariangan Kabupaten Tanah Datar.
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui hasil aktivitas dan optimasi amilase dari bakteri thermo-amilolitik pada sumber air panas Pariangan Kabupaten Tanah Datar.
Metode Penelitian
Penelitian ini menggunakan metode deskriptif yang dilaksanakan dengan 3 tahap yaitu peremajaan bakteri penghasil amilase, menguji aktivitas amilase thermo-amilolitik dan menentukan suhu, pH, substrat, dan konsentrasi substrat optimum untuk aktivitas optimasi amilase.
Penelitian ini dilaksanakan pada bulan April-Mei 2016. Untuk mendapatkan aktivitas amilase dari bakteri thermo- amilolitik pada sumber air panas Pariangan Kabupaten Tanah Datar, sampel bakteri dalam stok gliserin yang telah diisolasi sebelumnya oleh Hermanila pada bulan Juni 2015, dibawa ke laboratorium Mikrobiologi Jurusan Biologi FMIPA Universitas Negeri Padang.
Peremajaan Bakteri
Peremajaan isolat penghasil amilasedengan cara ambil medium NA yang masih cair dan masukkan dalam tabung reaksi lalu dimiringkan, biarkan memadat. Isolat asmilase yang berasal dari stok gliserin diambil dengan jarum ose steril lalu digoreskan ke dalam tabung reaksi yang berisi NA padat secara aseptik dan diinkubasi pada suhu 500C selama 24 jam (Karwati, 2009).
Isolasi Amilase
Isolat penghasil amilase ditanam ke dalam 25 ml medium basal (3gr K2HPO4, 3gr KH2PO4, 3gr MgSO4, 5gr NaCl, dan 10gr pati) dengan pH 7,5 dan dishaker dengan kecepatan 150 rpm pada suhu 500C selama 24 jam. Aktivitas spesifik amilase diukur setiap 2 jam. Waktu inkubasi yang memperlihatkan aktivitas tertinggi diambil sebagai acuan untuk menentukan waktu inkubasi terbaik untuk proses optimasi
kemudian ditentukan kinetika pertumbuhan bakteri termo-amilolitik.
Bila terjadi pertumbuhan bakteri selanjutnya dipindahkan 5 ml kultur bakteri ke dalam 100 ml medium basal dan disentrifugasi dengan kecepatan 150 rpm selama 24 jam.
Kultur bakteri yang terbentuk disentrifius dengan kecepatan 500 rpm selama 10 menit.
Supernatan yang mengandung ekstrak amilase termostabil diambil dengan mikropipet dan dimasukkan ke dalam tabung mikrosentrifius untuk uji aktivitas (Agustien, 2010).
Uji Aktivitas Amilase
Uji aktivitas amilase dilakukan dengan cara menginkubasi 0,5 ml pati 1% selama 5 menit pada suhu 500C kemudian ditambahkan 0,5 ml amilase lalu diinkubasi lagi selama 1 jam pada suhu 500C. Untuk menghentikan proses hidrolisis dilakukan pemanasan pada air mendidih (1000C) selama 20 menit. Lalu ditambahkan 1 ml lautan Samogy Nelson kemudian divortex dan dipanaskan lagi ke dalam air mendidih selama 20 menit.
Selanjutnya didinginkan dalam air es/air mengalir dan ditambahkan 1 ml laurtan arsenomoliblad lalu dikocok kemudian dicukupkan volume menjadi 10 ml dengan menambahkan 7 ml aquadest. Ukur absorbansi pada panjang gelombang 540 nm (Samogy Nelson).
1. Penentuan substrat amilase
Pengujian dilakukan pada amilase dengan kurva pertumbuhan tertinggi kemudian diujikan pada empat macam substrat yang berbeda yaitu, beras, gandum, kentang, dan sagu. Kemudian di uji aktivitas amilasenya(Kurniawan, 2011).
2. Penentuan konsentrasi substrat optimum amilase
Pengujian dilakukan pada amilase dengan kurva pertumbuhan tertinggi dan substrat optimum kemudian diujikan pada empat macam konsentrasi substrat yang berbeda yaitu 0.5%, 1%, 1.5%, dan 2%.
Kemudian di uji aktivitas amilasenya (Kurniawan, 2011).
3. Penentuan pH optimum amilase Pengujian dilakukan pada amilase dengan kurva pertumbuhan tertinggi, substrat dan konsentrasi substrat optimum
kemudian diujikan pada empat macam pH yang berbeda yaitu 6.5, 7, 7.5, dan 8.
Kemudian di uji aktivitas amilasenya (Kurniawan, 2011).
4. Penentuan suhu optimum amilase Pengujian dilakukan pada amilase dengan kurva pertumbuhan tertinggi, substrat, konsentrasi substrat, dan pH optimum kemudian diujikan pada empat macam suhu inkubasi yang berbeda yaitu 450C, 500C, 550C, dan 600C. Kemudian di uji aktivitas amilasenya (Kurniawan, 2011).
Hasil dan Pembahasan
Dari penelitian tentang Uji Aktivitas Amilase dari Bakteri Thermo-Amilolitik pada Sumber Air Panas Pariangan Kabupaten Tanah Datar yang telah dilakukan, maka didapatkan hasil dan pembahasan sebagai berikut:
1. Uji Aktivitas Amilase dari Bakteri Thermo-Amilolitik
Dari penelitian yang telah dilakukan, diperoleh hasil aktivitas amilase yang berbeda dari empat isolat bakteri yang berbeda. Aktivitas amilase tertinggi diperoleh oleh isolat dengan kode S2.3 yaitu 66,68 U/ml, dilanjutkan dengan isolat dengan kode S1.3 yaitu 64,54 U/ml, S3.2 yaitu 43,76 U/ml, dan S3.1 yaitu 37,04 U/ml. Isolat dengan aktivitas tertinggi dipilih untuk penelitian selanjutnya.
Gambar 1. Hasil uji aktivitas amilase empat isolat bakteri
Adanya aktivitas enzim yang berbeda nilainya setiap isolat disebabkan oleh enzim yang dihasilkan setiap jenis
mikroorganisme yang berbeda akan menghasilkan enzim yang berbeda jumlah dan urutan asam amino pembentuk enzim tersebut. Menurut Agustien (2010) bahwa aktivitas spesifik enzim yang berbeda dari isolat Bacillus sp. kemungkinan disebabkan jumlah enzim dan asam amino protein enzim yang dihasilkan masing–masing isolat Bacillus spp. berbeda satu sama lainnya.
2. Optimasi Isolat Dengan Aktivitas Amilase Tertinggi
a. Kurva Pertumbuhan Isolat S2.3 Aktivitas optimum dari amilase diperoleh pada jam ke-8 dengan nilai OD 1,667 dan aktivitas amilasenya 33,64 U/ml. Amilase optimum pada jam ke-8 ini yang akan dipakai untuk melihat optimasi variasi substrat, optimasi konsentrasi substrat, optimasi pH dan optimasi suhu.
Gambar 2. Kurva pertumbuhan isolat S2.3
Isolat S2.3 mengalami fase log dari jam ke-6 hingga jam ke-8, sehingga amilase optimum diperoleh pada jam ke-8. Menurut Kosim dan Putra (2010) bahwa pada fase log ini bakteri mengalami pertumbuhan eksponensial. Selain itu, kebutuhan akan energi bagi bakteri pada fase ini lebih tinggi dibandingkan pada fase lainnya dan pada fase ini sel banyak menghasilkan zat-zat metabolit yang dibutuhkan, salah satunya adalah enzim. Pertumbuhan bakteri mulai statis pada jam ke-8, hal ini dikarenakan zat nutrisi dalam media
64,54 66,68
37,04 43,76
0 10 20 30 40 50 60 70 80
S1.3 S2.3 S3.1 S3.2
Aktivitas Enzim (U/ml)
Isolat bakteri
0 5 10 15 20 25 30 35 40
1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8
2 4 6 8 10 12 14
Pertumbuhan Bakteri (OD)
Waktu (jam)
Aktivitas Enzim (U/ml)
Pertumbuh Aktivitasan
sudah sangat berkurang. Isolat S2.3 mengalami masa stasioner ±4 jam.
Menurut Hendrianie (2001) pada fase ini sel menjadi tahan pada kondisi ekstrim seperti panas, dingin, radiasi dan bahan kimia. Setelah fase stasioner berakhir profil pertumbuhan bakteri memasuki fasa kematian (death).
b. Variasi Substrat Amilase
Hasil yang diperoleh dari pengujian variasi substrat amilase dari isolat S2.3 adalah gandum dengan aktivitas amilasenya yaitu 42,04 U/ml.
Gambar 3. Hasil optimasi amilase pada berbagai substrat Menurut Greenwood and Munro (1979) perbedaan aktivitas enzim ini dikarenakan oleh perbedaan komposisi pati masing-masing substrat.
Kandungan pati gandum dapat memberikan nutrisi dan sumber energi yang sesuai bagi amilase dari isolat S2.3 untuk mengaktifkan dan mempercepat pertumbuhan dan produksi enzim dengan aktivitas tertinggi.
c. Konsentrasi Substrat Optimum Amilase
Hasil uji aktivitas amilase dari berbagai konsentrasi substrat optimun yaitu dengan konsentrasi substrat 2%
dengan aktivitas amilasenya yaitu 64,06 U/ml.
Kandungan konsentrasi substrat 2% merupakan konsentrasi yang baik bagi amilase dari isolat bakteri S2.3, karena dapat mengaktifkan sisi aktif
enzim untuk mempercepat pertumbuhan dan produksi enzim dengan aktivitas tertinggi. Menurut Mutia (2013) pada konsentrasi substrat yang rendah, sisi aktif tempat terjadinya kontak antara enzim dan substrat hanya menampung substrat yang sedikit. Bila konsentrasi substrat diperbesar, maka semakin banyak substrat yang dapat berhubungan dengan enzim pada sisi aktif tersebut.
Akibatnya kompleks enzim-substrat semakin besar dan aktivitas enzim juga semakin besar.
Gambar 4. Hasil optimasi amilase pada berbagai konsentrasi substrat d. pH Optimum Amilase
Hasil uji aktivitas amilase dari berbagai pH optimum yaitu dengan konsentrasi pH 7,5 dengan aktivitas amilasenya yaitu 81,92 U/ml. Menurut Kristjonson (1999) pH optimum pertumbuhan bakteri termofilik penghasil amilase terletak antara pH 6,0-9,0.
Menurut Hermanila (2015), sumber air panas Pariangan Kabupaten Tanah Datar yang memiliki pH berkisar antara 8-9 atau bersifat basa.
pH optimum lebih tinggi daripada pH lingkungan, tetapi enzim tersebut menunjukkan aktivitas yang relative tinggi. Menurut Legninger (dalam Wahyuna, 2012) bahwa aktivitas katalitik enzim di dalam sel mungkin diatur sebagian oleh perubahan pada pH medium lingkungan. pH optimum enzim tidak perlu sama dengan pH lingkungan.
33,11
42,04
21,32
14,12
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
Beras Gandum Kentang Sagu
Aktivitas Enzim (U/ml)
Variasi substrat
16,92
42,04
50,84
64,06
0 10 20 30 40 50 60 70
0,5 1 1,5 2
Aktivitas Enzim (U/ml)
Konsentrasi substrat (%)
Gambar 5. Hasil optimasi amilase pada berbagai pH
e. Suhu Optimum Amilase
Hasil uji aktivitas amilase dari berbagai suhu optimum diperoleh yaitu dengan suhu 500C dengan aktivitas amilasenya yaitu 81,92 U/ml.
Gambar 6. Hasil optimasi amilase pada berbagai suhu
Aktivitas tertinggi didapatkan pada suhu inkubasi 500C, karena merupakan suhu yang sesuai bagi pertumbuhan bakteri termofilik untuk memproduksi amilase. Menurut Kristjonson (1999) suhu optimum pertumbuhan bakteri termofilik penghasil amilase terletak antara 40-700C. Dari optimasi yang dilakukan maka amilase hanya bekerja pada rentangan suhu spesifik pada sumber air panas Pariangan Kabupaten Tanah Datar yaitu 500C. Menurut Hermanila (2010), sumber air panas Pariangan Kabupaten Tanah Datar yang memiliki suhu berkisar antara 47- 500C.
Kesimpulan dan Saran
Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan terhadap bakteri thermo-amilolitik penghasil amilase dari Sumber Air Panas Pariangan Kabupaten Tanah Datar didapatkan kesimpulan, aktivitas amilase dari bakteri thermo-amilolitik pada sumber air panas Pariangan Kabupaten Tanah Datar adalah berkisar antara 37,04 - 66,68 U/ml, dengan aktivitas amilase tertinggi pada isolat S2.3 yaitu 66,68 U/ml. Optimasi amilase dari bakteri thermo-amilolitik pada sumber air panas Pariangan Kabupaten Tanah Datar didapatkan bahwa amilase dari isolat bakteri S2.3 optimum pada suhu 500C, pH 7,5, substrat gandum dengan konsentrasi substrat 2%.
Untuk penelitian kedepannya disarankan agar dilakukan optimasi lanjutan dari penelitian ini untuk meningkatkan produksi amilase dan identifikasi bakteri dari isolat yang telah berhasil diisolasi dari sumber air panas Pariangan Kabupaten Tanah Datar.
Daftar Pustaka
Agustien, A. 2005. Isolasi dan Karakterisasi Enzim Amilase Termostabil dari Bakteri Isolate Sumbar. JurnalMIPA.
Hlm. 4: 18 (Abstr.).
Greenwood, C. T. and D. N. Munro. 1979.
Carbohydrates. Applied Science Publ.
Ltd., London.
Hag, I., S.Ali, M.M. Javed, U. Hameed,A.
Saleem, F.Adnan dan M.A. Qadeer.
2010.Production of Alpha Amylase From a Randomly Induced Mutant Strain Bacillus Amyliliquefaciens and Its Aplication as a Desizer in Textile Industry. Jurnal. Park. J. Bot., 42(1):
473-484
Hermanila. 2015. Bakteri Termo-Amilolitik Yang Berasal Dari Sumber Air Panas Pariangan Kabupaten Tanah Datar.
Skripsi Program Studi Pendidikan Biologi STKIP PGRI Sumatera Barat.
Hendrianie, N. 2001. Mikrobiologi Industri.
Teknik Kimia, FTI ITS: Surabaya Karwati. 2009. Degradasi Hidrokarbon
Pada Tanah Tercemari Minyak Bumi
61,98 64,06
81,92
60,79
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
6,5 7 7,5 8
Aktivitas Enzim (U/ml)
pH Substrat
72,57
81,92
63,34
55,25
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
45 50 55 60
Aktivitas Enzim (U/ml)
Suhu Inkubasi (0C)
Dengan Isolat A10 Dan D8. Jurna.
Hlm. 9-10.
Kurniawan, H.M. 2011. Isolasi dan Optimasi Bakteri Termo-Proteolitik Isolat Sumber Air Panas Semurup Kabupaten Kerinci, Jambi. Jurnal MIPA. Universitas Andalas.
Kosim, M., S. R. Putra. 2010. Pengaruh Suhu Protease Dari Bacillus Substilis.
Prosiding Skripsi Semseter Genap 2009-2010. Jurusan Kimia FMIPA ITS: Surabaya.
Kristjonson JK. 1999. Thermophilic Bacteria, IRC. Press New York.
Lestari, P. 2000. Eksplorasi Enzim Termostabil dari Mikro Termofil.
Hayati. 7: 21 – 25.
Mutia, M., Seniwati, D., Rugaiyah, A., dan Firdaus, Z. 2013. Isolasi dan Karakterisasi Enzim Amilase dari Akar
Rimpang Alang-Alang (Imperata cylindrica). Jurnal MIPA. Hlm. 3-5.
Van der Maarel, M., Van der Veen, B., Uitdehaag, H., Leemhuis, H., and Dijkhuizen, L. 2002. Properties and application of starch converting enzymes of the α- amylase family. J.
Biotechnol. Jurnal. Hlm. 94: 137-155.
Wahyuna, D. 2012. Isolasi dan Karakterisasi Bakteri Termo- Proteolitik Sumber Air Panas Sungai Medang, Sungai Penuh, Jambi. Skripsi Jurusan Biologi Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Andalas
Yusak, Y. 2004. Pengaruh Suhu dan pH Bufer Asetat Terhadap Hidrolisa CMC Oleh Enzim Selulase Dari Ekstrak Aspergillus Niger Dalam Media Campuran Onggok dan Dedak. Jurnal Sains Kimia. Hlm. 8(2):35-37.
