B3A018008

Rina Dwi Agustiani

Program Studi

Progres Studi Akhir
Progres Studi Akhir
S3 ‧ Seminar Kemajuan 1
Tanggal Pelaksanaan/Penetapan
Tempat Pelaksanaan
Online
Judul Skripsi/Tesis/Disertasi

BAKTERI RHIZOSFER, JARINGAN TANAMAN GANYONG (Canna edulis Ker Gawl) DAN SERASAH PENGHASIL ENZIM AMILASE UNTUK PRODUKSI OLIGOSAKARIDA

Abstrak

Latar Belakang

Oligosakarida merupakan anggota kelompok penting dari mokromolekul karbohidrat yang memiliki gula rantai pendek polisakarida dengan 2 sampai 20 unit sakarida. Oligosakarida memiliki banyak manfaat di bidang pangan dan kesehatan manusia seperti meningkatkan kualitas makanan dan modifikasi rasa makanan (Marlis, 2018), meningkatkan populasi bakteri baik di saluran cerna atau sebagai senyawa prebiotik (Rycroft et al., 2011), mereduksi reaksi alergi (Nakakuki, 2012), meningkatkan penyerapan mineral dan memodulasi metabolism lipid (Sakuma, 2012). Perkembangan produk oligosakarida menjadi salah satu usaha yang memiliki nilai ekonomi yang tinggi.

Oligosakarida memiliki manfaat yang bervariasi, untuk itu upaya inovasi peningkatan produksi perlu dilakukan. Upaya yang dilakukan untuk meningkatkan produksi oligosakarida seperti galaktooligosakarida, laktosukrosa, xilooligosakarida, maltooligosakarida, dan isomaltooligosakarida antara lain melalui penemuan enzim mikrobial baru dan jenis substrat. (Dinoto, 2010). Salah satu bahan dasar (substrat) untuk memproduksi oligosakarida secara enzimatis adalah pati yang banyak di temukan diberbagai jenis tanaman seperti ganyong.

Tanaman ganyong (Cana edulis Kerr) mengandung karbohidrat tinggi terutama pati (93,3%) yang terdiri atas amilosa (33,48%) dan amilopektin (59,82%) (Avecado et al., 2011). Tingginya kandungan pati dalam umbi ganyong berpeluang untuk digunakan sebagai substrat yang baik bagi pertumbuhan berbagai macam bakteri, terutama dari kelompok bakteri amilolitik. Bakteri amilolitik yang diisolasi dari sumber kaya amilum umumnya berpotensi menghasilkan amilase dengan aktivitas tinggi (Vaseekaran et al., 2010). Bakteri tersebut dapat dieksplorasi dari rhizosfer dan jaringan tumbuhan ganyong.

Bakteri amilolitik merupakan jenis bakteri yang memiliki kemampuan menghidrolisis pati atau amilum menjadi lebih sederhana seperti glukosa, maltosa dan dekstrin (Nurmalinda et al., 2013). Bakteri amilolitik adalah penghasil enzim amilase yang dapat digunakan sebagai biokatalisator dalam proses hidrolisis pati (Turker dan Ozcan, 2015) untuk menghasilkan produk oligosakarida bervariasi seperti maltoheksosa, maltopentosa, maltotetrosa dan maltotriosa (Chung et al., 1997).

Enzim amilase merupakan salah satu enzim yang digunakan dalam proses fermentasi, teknologi bioproses, industri kertas (Mitidieri et al., 2016), industri makanan (Van der Maarel et al., 2012), dan industri biodiesel (Singh et al., 2014). Sebanyak 30% lebih bidang industri tersebut membutuhkan enzim amilase. Produksi enzim amilase saat ini masih belum memenuhi kebutuhan industri (Vijayalakshmi et al., 2012). Eksplorasi untuk isolate menghasilkan mikroba produser amilase sangat diperlukan. Tahap yang diperlukan antara lain melalui isolasi bakteri amilolitik dari berbagai sumber. Enzim yang diisolasi dari mikroba memiliki beberapa keunggulan antara lain produksinya tidak terbatas, dapat diproduksi hingga skala tertentu, lebih ekonomis dan produktifitasnya dapat ditingkatkan (Soeka, 2010).

Proses enzimatis dalam hidrolisis amilosa merupakan cara yang baik dan menguntungkan karena kondisi lingkungan bagi aktivitas enzim dapat diatur seperti suhu, pH, dan substrat untuk menghasilkan hidrolisat yang mengandung glukosa. Produksi enzim amilase secara kimiawi tidak efisien dikarenakan biaya produksi amilase ini mencapai setengah dari biaya hidrolisis amilosa dengan enzimatis. Bakteri amilase memiliki aktivitas yang rendah, hal ini menyebabkan pemakaian amilase dalam jumlah yang besar untuk mencukupi jumlah amilosa yang dapat terhidrolisis (Hao & Yan, 2006). Tahap yang perlu dilakukan antara lain melalui optimasi produksi enzim amilase sehingga diketahui kondisi yang optimum.

Metode yang digunakan untuk melakukan proses optimasi produksi enzim amilase mikrobial, salah satunya adalah metode permukaan (Response Surface Methodology, RSM) (Sinitsyn et al., 2010). Metode ini merupakan suatu teknik penyelesaian masalah untuk menemukan kondisi optimal suatu operasi dengan menggunakan matematika dan statistika dalam bentuk suatu model yang dapat menganalisis masalah tersebut. Penggunaan metode ini dapat memperoleh tingkat keakuratan yang tinggi sekaligus meminimalisasi terjadinya kesalahan dibandingkan dengan penggunaan metode konvensional yang diperoleh dengan percobaan berulang-ulang (Biorata, 2012).

Ekstrak kasar enzim yang dihasilkan dari proses fermentasi perlu dilakukan pemurnian atau purifikasi. Menurut Kumar dan Sharma (2015), purifikasi enzim dapat dilakukan dengan berbagai strategi baik menggunakan metode kromatografi, non kromatografi maupun kombinasi keduanya. Salah satu metode purifikasi non kromatografi yaitu dengan presipitasi. Presipitasi enzim dapat dilakukan menggunakan 3 jenis agen presipitasi yaitu, garam, pelarut organik dan polimer (Kramer et al., 2012). Metode purifikasi dengan kromatografi juga dapat dilakukan menggunakan kromatografi penukar ion (Kumar dan Sharma, 2015). Pada penelitian ini akan dilakukan pemilihan agen presipitasi dan senyawa penukar ion yang paling optimal agar diperoleh metode purifikasi amilase terbaik. Aktivitas enzim dalam mendegradasi substrat menjadi produk selain dipengaruhi oleh tingkat kemurniannya, juga dipengaruhi oleh kondisi lingkungan. Oleh karena itu penelitian ini dilakukan karakterisasi amilase hasil isolasi untuk menentukan kondisi waktu inkubasi pH dan suhu optimum amilase dalam menghidrolisis amilosa.

Peningkatan produksi enzim amilase mikrobial juga dapat dilakukan dengan kloning (Knorr, 1987). Gen penyandi enzim α-amilase dari bakteri amilolitik dan memperbanyak gen tersebut dalam bakteri yang mudah ditumbuhan seperti E. coli di laboratorium dapat meningkatkan produksi enzim amilase, sejalan dengan penelitian Hailemarium (2013) telah membuktikan bahwa gen enzim α-amilase, situs geothermal di Etiopia berhasil diisolasi dengan teknik matagenomik. Gen tersebut juga berhasil dikloning pada E. coli. Penelitian Berekaa (2017) ditunjukkan bahwa gen enzim α-amilase dari bakteri amilolitik berhasil dikloning pada E. coli DH5α. Penelitian lain juga membuktikan bahwa gen enzim α-amilase dari B. subtilis yang berasal dari sampel tanah Iran dapat diisolasi dan dikloning pada E. coli (Javan, 2017).

Identifikasi bakteri amilolitik yang memiliki potensi tinggi yang diisolasi dari rhizosfer dan atau jaringan tanaman ganyong dilakukan untuk mengetahui identitas, karakteristik isolat tersebut yang memiliki karakter fenotif dan filogenetik

Pembimbing/Promotor

Pembimbing III

Penelaah/Penilai