ISOLASI DAN IDENTIFIKASI BAKTERI AMILOLITIK DARI …
Transcript of ISOLASI DAN IDENTIFIKASI BAKTERI AMILOLITIK DARI …
PROSIDING SEMINAR NASIONAL III TAHUN 2017 “Biologi, Pembelajaran, dan Lingkungan Hidup Perspektif Interdisipliner”
Diselenggarakan oleh Prodi Pendidikan Biologi-FKIP bekerjasama dengan Pusat Studi Lingkungan dan Kependudukan (PSLK)
Universitas Muhammadiyah Malang, tanggal 29 April 2017
Hanzen et al, Isolasi dan Identifikasi 259
available at http://research-report.umm.ac.id/index.php/
ISOLASI DAN IDENTIFIKASI BAKTERI AMILOLITIK DARI TANAH YANG
TERCAMPUR LIMBAH KULIT UBI KAYU DI BONDOWOSO, JAWA TIMUR Isolation and Identification of Amilolitik Bacteria on Soil Contaminated with Cassava’s Peel Waste
at Bondowoso, East Java
W.F. Edi Hanzen1, Utami Sri Hastuti
2, Suparno Putera Makkadafi
1, Putri M. Al. Asna
2,
Febriani Sarwendah Asri Nugraheni2
1Pascasarjana Pendidikan Biologi Universitas Negeri Malang
2Jurusan Biologi FMIPA Universitas Negeri Malang
Jalan Semarang No. 5, Kota Malang
e-mail korespondensi: [email protected]
ABSTRAK Bondowoso merupakan salah satu daerah yang memiliki industri pengolahan tape yang berbahan dasar ubi kayu.
Industri tersebut menyisahkan kulit yang berpotensi menjadi limbah yang dapat mencemari lingkungan, oleh karena itu perlu adanya perhatian dan upaya untuk mengatasi limbah kulit ubi kayu tersebut. Limbah kulit ubi kayu banyak
mengandung pati atau amilum, sehingga menyebabkan terdapat banyak kandungan amilum pada tanah yang
tercampur limbah kulit ubi kayu. Ada kemungkinan terdapat bakteri amilolitik dalam tanah tempat pembuangan
limbah kulit ubi kayu tersebut. Bakteri amilolitik mampu menghidrolisis amilum dengan bantuan enzim amilase. Enzim amilase memiliki peran penting dalam pengolahan limbah yang banyak mengandung amilum. Penelitian ini
bertujuan untuk 1) mengisolasi dan mengidentifikasi bakteri amilolitik dari sampel tanah limbah kulit ubi kayu di
Bondowoso 2) menghitung indeks hidrolisis amilum pada masing-masing isolat bakteri dari limbah kulit ubi kayu di
Bondowoso. 3) menentukan spesies bakteri amilolitik yang paling potensial menghidrolisis amilum. Sampel tanah diambil dari 5 titik berbeda secara acak pada tanah yang tercampur limbah kulit ubi kayu. Isolasi dan penentuan
indeks hidrolisis pada bakteri amilolitik ditentukan dengan mengunakan media amilum agar. Hasil penelitian ini
menunjukan bahwa; 1) terdapat 4 spesies bakteri amilolitik, yaitu Bacilus circulans, Bacilus subtilis, Bacilus
coagulans dan Pseudomonas aeruginosa. 2) indeks hidrolisis amilum berbeda antar spesies bakteri amilolitik yaitu dalam rentang nilai antara 1,18 sampai 3,20. 3) indeks hidrolisis amilum tertinggi dimiliki oleh bakteri Pseudomonas
aeruginosa dengan indeks hidrolisis amilum 3,20. Sehingga bakteri tersebut paling potensial menghidrolisis amilum.
Kata kunci: bakteri amilolitik, indeks hidrolisis amilum,enzim amilase, identifikasi,limbah kulit ubikayu.
ABSTRACT Bondowoso is one of many regionthat has a “tape” processing industry which made from cassava. The industry has
peel residue that potential to become waste and can be polluting the environment, it needs attention and efforts to
overcome the cassava’s peel waste. Cassava’s waste contains a lot of starch, causing the starch content there are
many on the soil mixed cassava peel waste. There will likely amylolytic bacteria in the soil where sewage cassava peels them. Amylolytic bacteria were able to hydrolyze starch by the enzyme amylase. Amylase enzyme has an
important role in the processing of wastes that contain lots of starch. This study aims to 1) isolate and identify
amylolytic bacteria from soil samples cassava peel waste at Bondowoso 2) calculate the index hydrolysis of starch in
each isolate bacteria from cassava peel waste in Bondowoso. 3) determinate the bacterial species most potential amylolytic hydrolyze starch. Soil samples were collected from 5 different points randomly in mixed waste ground
cassava bark. Isolation and determination of bacterial amylolytic hydrolysis index determined using media Starch
Agar. These results indicate that; 1) There are four species of bacteria amylolytic, namely Bacilus circulans, Bacilus
subtilis, Bacilus coagulans and Pseudomonas aeruginosa. 2) different starch hydrolysis index between amylolytic bacterial species that is in the range between 1.18 to 3.20. 3) The highest starch hydrolysis index is owned by
Pseudomonas aeruginosa with starch hydrolysis index of 3.20. So that the bacteria most potential to hydrolyze
starch.
Keywords: cassava’s peel waste, amylolytic bacteria, starch hydrolysis index, amylaseenzyme, identification.
Pengolahan tape telah dilakukan dibeberapa daerah
di Indonesia, salah satu diantaranya di Kabupaten
Bondowoso Provinsi Jawa Timur. Masyarakat
Bondowoso melakukan pengolahan tape dengan bahan
dasar ubi kayu. Pengolahan tersebut dilakukan untuk
memenuhi kebutuhan pangan dan juga meningkatkan
pendapatan bagi masyarakat. Industri pengolahan tape
tersebut hanya memanfaatkan bagian dagingnya saja
sedangkan bagian kulit dibuang begitu saja dan hanya
sedikit masyarakat yang memanfaatkan kulit ubi kayu
sebagai makanan ternak. Volume kulit ubi kayu yang
dihasilkan cukup besar yaitu dengan persentase jumlah
kulit luar sebesar 0,5-2% sedangkan limbah kulit bagian
dalam sebesar 8-15% dari berat total singkong segar
(Hikmiyati dan Yanie, 2009). Kulit ubi kayu yang tidak
dimanfaakan tersebut berpotensi menjadi sumber
pencemaran lingkungan, sehingga perlu mendapatkan
perhatian dan penanganan khusus. Berdasarkan hal
tersebut maka perlu ada upaya untuk mengatasi limbah
PROSIDING SEMINAR NASIONAL III TAHUN 2017 “Biologi, Pembelajaran, dan Lingkungan Hidup Perspektif Interdisipliner”
Diselenggarakan oleh Prodi Pendidikan Biologi-FKIP bekerjasama dengan Pusat Studi Lingkungan dan Kependudukan (PSLK)
Universitas Muhammadiyah Malang, tanggal 29 April 2017
Hanzen et al, Isolasi dan Identifikasi 260
available at http://research-report.umm.ac.id/index.php/
kulit ubi kayu dengan memanfaatkan bakteri yang
berperan sebagai dekomposer.
Tanah merupakan tempat hidup yang paling ideal
bagi bagi bakteri dekomposerkarena tanah mengandung
bahan organik, anorganik dan meneral yang berlimpah.
Didalam tanah yang tercampur limbah kulit ubi kayu
kemungkinan hidup berbagai spesies bakteri amilolitik,
karena pada limbah kulit ubi kayu masih terkandung
amilum. Adapun kandungan kimia yang terdapat pada
kulit ubi kayu antara lain; air 7,9-10,32%, amilum 44-
59%, protein 1,5-3,7%, pektin 0,22%, lemak 0,8-2,1%,
abu 0,2-2,3%, serat 17,5-27,4%, ca 0,42-0,77%, mg 0,12-
0,24% P 0,02-0,10%, HCN 18,0-304,4 ppm (Rukmana,
1986; Richana, 2013). Amilum yang terdapat pada limbah
kulit ubi kayu akan diuraikan oleh bakteri amilolitik
menjadi menjadi senyawa yang lebih sederhana, yaitu
glukosa. Bakteri amilolitik pada umumnya banyak
tumbuh dengan subur pada bahan yang mengandung
amilum. Hal ini sejalan dengan penelitian Hastuti, et. Al.,
(2014) mengenai bakteri amilolitik dalam limbah hasil
olahan sagu yang menyatakan bahwa limbah kulit sagu
masih mengandung amilum, sehingga menjadisubstrat
yang baik bagi pertumbuhan bekteri amilolitik. Adapun
spesies bakteri amilolitik yang berhasil diisolasi dan
diindentifikasi dari limbah hasil olahan sagu tersebut
antara lainadalah: Bacillus mycoides, Serratia
liquefaciens, Bacillus alvei, Bacillus licheniformis,
Bacillus cereus.
Bakteri amilolitik mempunyai kemampuan
menghidrolisis yang mungkin berbeda antara spesies yang
satu dan spesies yang lain, oleh sebab itu maka perlu
dilakukan penelitian yang bertujuan untuk 1) mengisolasi
dan mengidentifikasi bakteri amilolitik dari sampel tanah
limbah kulit ubi kayu di Bondowoso 2) menghitung
indeks hidrolisis amilum pada masing-masing isolat
bakteri dari limbah kulit ubi kayu di Bondowoso. 3)
menentukan spesies bakteri amilolitik yang paling
potensial menghidrolisis amilum. Hasil perhitungan
indeks hidrolisis bakteri tersebut dapat digunakan untuk
menentukan spesies bakteri amilolitik yang paling
potensial, sehingga dapat dimanfaatkan untuk
bioremidiasi limbah kulit singkong yang terdapat di
Kabupaten Bondowoso maupun di pabrik pengolahan
tape didaerah lain.
METODE
Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Biologi,
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Negeri Malang. Penelitian ini dimulai pada
bulan Februari sampai dengan bulan Maret 2017.Bahan
yang digunakan dalam penelitian ini adalah limbah kulit
ubi kayu, medium Nutrient Agar (NA), alkohol 70%,
larutan iodium, mediumAmilum Agar (AA), sampel tanah
yang tercampur limbah kulit ubi kayu.
Sampel tanah diambil dari 5 titik berbeda secara
acak pada tanah yang tercampur limbah kulit ubi kayu.
Sampel tanah diambil sebanyak 50 ml untuk dihaluskan,
lalu dilarutkan dalam 450 ml Medium Luria Berthani cair
sehingga diperoleh tingkat pengenceran 10-1. Selanjutnya
diaklimatisasi dengan mengunakan shaker selama 5x24
jam dengan kecepatan 100 rpm. Suspensi Sampel diambil
sebanyak 1 ml yang selanjutnya dicampur dengan 9 ml
Luria Berthani sehingga diperoleh tingkat pengenceran
10-2. Pengenceran dilakukan secara bertahap sehingga
diperoleh tinggkat pengenceran 10-2
, 10-3
, 10-4
, 10-5
, 10-6
,
10-7
,10-8
, 10-9
, 10-10
, 10-11
, 10-12.
Suspensi sampel dari masing-masing pengenceran
diinokulasikan sebanyak 0,1 ml pada medium Nutrient
Agar (NA), kemudian diinkubasikan pada suhu 370
C
selama 1X24 jam. Setiap bakteri yang tumbuh pada
medium Nutrient Agar (NA) diisolasi. Selanjutnya
dilakukan uji kemampuan hidrolisis amilum pada masing-
masing isolat bakteri dilakukan dengan cara
menginokulasi bakteri pada medium Amilum Agar
dengan metode gores dan diinkubasi pada suhu 370
C
selama 1x24 jam kemudian diteteskan larutan iodin. jika
terdapat zona bening disekitar koloni bakteri maka hal ini
menunjukan bahwa bakteri tersebut memiliki kemampuan
untuk menghidrolis amilum. Selanjutnya dilakukan
pengukuran indeks hirolisis bakteri amilolitik dengan
menggunakan rumus:
(diameterzona bening + diameter koloni bakteri)- diameter koloni bakteri
diameter koloni bakteri
Setiap bakteri amilolitik diisolasi dan
diidentifikasai dengan Kit Microbact GNB 12/B/E.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Berdasarkan hasil isolasi bakteri dari limbah kulit
ubi kayu dan pengujian sifat amilolitik ditemukan 4 isolat
bakteri amilolitik dengan kode isolat H, I, N, dan Q yang
disajikan pada Tabel 1. Setiap isolat bakteri ditumbuhkan
pada medium Amilum Agar yang kemudian ditambahkan
larutan iodin menunjukan zona bening disekitar koloni
bakteri yang disajikan pada Gambar 1.
Gambar 1. Koloni bakteri amilolitik pada medium Amilum
Agar. (Keterangan: Daerah jernih disekitar koloni
bakteri menunjukan bahwa bakteri mampu menghidrolisis amilum pada medium).
PROSIDING SEMINAR NASIONAL III TAHUN 2017 “Biologi, Pembelajaran, dan Lingkungan Hidup Perspektif Interdisipliner”
Diselenggarakan oleh Prodi Pendidikan Biologi-FKIP bekerjasama dengan Pusat Studi Lingkungan dan Kependudukan (PSLK)
Universitas Muhammadiyah Malang, tanggal 29 April 2017
Hanzen et al, Isolasi dan Identifikasi 261
available at http://research-report.umm.ac.id/index.php/
Hal ini menunjukkan bahwa masing-masing isolat
bakteri tersebut merupakan bakteri yang bersifat
amilolitik. Hal ini sejalan dengan Fardiaz (1987) yang
menyatakan bahwa mikroba yang memproduksi enzim
ekstraseluler jika ditumbuhkan pada media yang
mengandung substrat yang dapat dihidrolisis akan
mengeluarkan enzim tersebut di sekitar koloninya dan
akan menghidrolisa subtrat di sekeliling koloni. zona
bening yang terbentuk disekitar koloni bakteri merupakan
Aktivitas amilase bakteri amilolitik (Winarno, 2002).
selanjutnya dilakukan pengukuran indeks hidrolisis
amilum terhadap isolat bakteri tersebut yang disajikan
pada Tabel 2. Pengukuran indeks hidrolisis terhadap
amilum pada masing-masing spesies bakteri bertujuan
untuk mengetahui spesies bakteri yang paling potensial
dalam menghidrolisis amilum, sehingga dapat
dimanfaatkan untuk keperluan bioremidiasi limbah kulit
ubi kayu. Hasil identifikasi bakteri amilolitik disajikan
pada Tabel 3.
Tabel 1 Spesies Bakteri Amilolitik yang Terdapat pada Limbah
Kulit Ubi Kayu.
No Kode isolat Sifat amilolitik
1 H + 2 I +
3 N +
4 Q +
+ = memiliki sifat amilolitik
- = tidak memiliki sifat amilolitik
Tabel 2 Indeks Hidrolisis Setiap Bakteri Amilolotik.
No Kode isolat Indeks hidrolisis
X1 X2 X3 X
1 H 1,31 2,81 3,00 2,37
2 I 3,25 3,04 3,07 3,12
3 N 1,13 1,16 1,27 1,18
4 Q 3,27 1,71 4,27 3,20
Tabel 2 hasil identifikasi setiap isolatbakteri amilolitik.
No Kode isolat Nama Spesies
1 H Bacilus circulans
2 I Bacilus subtilis
3 N Bacilus coagulans 4 Q Pseudomonas aeruginosa
Berdasarkan hasil isolasi dan identifikasi bakteri
ditemukan 4 spesies bakteri amilolitik pada limbah kulit
ubi kayu yaitu: Bacilus circulans, Bacilus subtilis, Bacilus
coagulans dan Pseudomonas aeruginosa. Secara alami
bakteri amilolitik hidup didalam tanah. Hal ini sesuai
dengan penelitian Djasmasari dan Fuad (2011) yang
mengemukakan bahwa telah berhasil mengidentifikasi
bakteri Bacilus circulans dan Bacilus coagulans dari
tanah. Bakteri amilolitik juga hidup pada limbah yang
mengandung amilum, hal ini ditunjang oleh Hastuti, et.
Al., (2013) yang mengemukakan bahwa bakteri
Pseudomonas aeruginosa ditemukan pada batang
mangrove yang telah lapuk.
Kemampuan indeks hidrolisis amilum setiap
spesies bekteri berbeda-beda yaitu dalam rentang nilai
antara 1,18 sampai 3,20. Hasilpenelitian menunjukkan
bahwa bakteri Pseudomonas aeruginosa memiliki
aktivitas hidrolisis amilum yang paling tinggi.
Bakteri amilolitik mampu memproduksi enzim
amilase yang berfungsi sebagai biokatalisator yang
mampu mengkatalis proses hidrolisis amilum untuk
menghasilkan molekul yang lebih sederhana seperti
glukosa, maltosa dan dekstrin (Forgati, 1983; Nangin,
2015). Hal ini ditunjang oleh Enny (2008)yang
menyatakan bahwa bakteri amilolitik menghasilkan
sedikitnya 3 enzim, yaitu α-amilase, β-amilase dan
βglukosidase untuk memecah amilum menjadi glukosa. α-
amilase akan memecah ikatan α-1,4 menghasilkan
glukosa, maltosa dan dekstrin. β-amilase akan memecah
pati dari ujung nonreduksi menjadi β-maltosa dan
dekstrin. Sedangkan β-glukosidaseakan memecah ikatan
β-1,6 pada rantai cabang dan dekstrin menjadi
glukosa.Bakteri amilolitik memiliki tingkat pertumbuhan
yang cepat sehingga hanya dibutuhkan waktu yang relatif
singkat untuk memproduksi enzim amilase (Fadlilah dan
Shovitri,2014). Hal tersebut dapat dimanfaatkan untuk
proses bioremediasi limbah kulit ubi kayu yang
komponen penyusunnya sebagian besar terdiri amilum.
Penelitian ini telah berhasil mengisolasi dan
mengidentifikasi bakteri amilolitik yang hidup didalam
tanah yang tercampur limbah kulit ubi kayu di
Bondowoso, yaitu: Bacilus circulans, Bacilus subtilis,
Bacilus coagulans dan Pseudomonas aeruginosa.
Didalam tanah hidup spesies-spesies bakteri amilolitik
yang dapat menghidrolisis amilum, sehingga dapat
mengatasi masalah limbah tersebut. Spesies-spesies
bakteri tersebut juga mempunyai potensi menghidrolisis
amilum dilokasi lain yang mengalami permasalahan
limbah yang sama. Sehubungan dengan hal tersebut maka
keseimbangan ekosistem perlu mendapatkan perhatian,
agar spesies-spesies bakteri amilolitik dapat terjaga
kelestariannya. Tanah tempat hidup bakteri amilolitik
harus tetap terpelihara agar terhindar dari bahan-bahan
kimia pencemar lingkungan antara lain: diterjen, oli, dsb.
Apabila spesies-spesies bakteri amilolitik dapat terjaga
kelestariannya, maka masalah limbah yang mengandung
amilum dapat teratasi dengan bantuan bakteri amilolitik
yang mempunyai potensi mendegradasi amilum menjadi
senyawa-senyawa yang lebih sederhana dan relatif mudah
larut dalam air.
PENUTUP
Kesimpulan dalam penelitian ini adalah:
1. Terdapat 4 spesies bakteri amilolitik dari limbah kulit
ubi kayu yaitu: Bacilus circulans, Bacilus subtilis,
Bacilus coagulans dan Pseudomonas aeruginosa.
2. Indeks hidrolisis amilum bakteri amilolitikberada
dalam rentang nilai antara 1,18 sampai 3,20.
3. Indeks hidrolisis amilum tertinggi dimiliki oleh
bakteri Pseudomonas aeruginosa dengan indeks
PROSIDING SEMINAR NASIONAL III TAHUN 2017 “Biologi, Pembelajaran, dan Lingkungan Hidup Perspektif Interdisipliner”
Diselenggarakan oleh Prodi Pendidikan Biologi-FKIP bekerjasama dengan Pusat Studi Lingkungan dan Kependudukan (PSLK)
Universitas Muhammadiyah Malang, tanggal 29 April 2017
Hanzen et al, Isolasi dan Identifikasi 262
available at http://research-report.umm.ac.id/index.php/
hidrolisis amilum 3,2, sehingga bakteri tersebut
palingpotensial menghidrolisis amilum.
UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis mengucapkan terima kasih kepada rekan-
rekan asisten laboratorium mikrobiologi yang telah
mendampingi penulis dalam melakukan penelitian.
DAFTAR RUJUKAN
Djasmasari, W dan Fuad, A. 2011. Isolasi Penghasil
Ekoenzim dari Tanah. Akademi Kimia Analisis
Bogor: Bogor.
Enny, W. 2008. Peranan Mikroba Tanah Pada Kegiatan
Rehabilitasi Lahan Bekas Tambang. Jurnal Info
Hutan (Agustus, V). No.2 Bogor: Pusat Litbang
Hutan dan Konservasi Alam, Departemen
Kehutanan. Hal: 151.
Fadlilah, F. R dan Shovitri, M. 2014. Potensi Isolat
Bakteri Bacillus dalam Mendegradasi Plastik
dengan Metode Kolom Winogradsky. Jurnal
Teknik Pomits. Vol. 3, No. 2, (2014) ISSN: 2337-
3539.
Fardiaz, S. 1987. Mikrobiologi Pangan I. Bogor: Fakultas
Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor.
Fogarti, W. M., 1983. Microbial Enzymes and
Biotechnology. New York: Applied Science
Publisher.
Hastuti, U.S., Sangur, K and Khasanah, H.N. 2013.
Biodiversity and Enzyme Activity of Indigenous
Cellulolytic and Amylolytic Bacterias in Decayed
Mangrove Stem Waste Product at Waai Seashore,
Ambon Island. Journal KnE Life Sciences, (online)
Volume 2, pp. 433-438, 2015. pdf, diakses 1 april
2017.
Hastuti, U.S., Yakub, P. and Khasanah, H.N. 2014.
Biodiversity of Indigenous Amylolytic and
Cellulolytic Bacteria in Sago Waste Product at
Susupu, North Moluccas. Journal of Life Sciences,
(online) Volume 8, Nomer 11, pp. 920-924,
2014,http;/Journal_of_Life_Sciences_2014.11.pdf,
diakses 1 april 2017.
Hikmiyati dan Yanie, N.S. 2009. Pembuatan Bioetanol
dari Limbah Kulit Singkong Melalui Proses
Hidrolisa Asam dan Enzimatis. Skripsi Semarang:
Fakultas Teknik Kimia, Universitas Diponegoro.
Nangin, D. 2015. Enzim Amilase Pemecah Pati Mentah
dari Mikroba. Jurnal Pangan dan Agroindustri,
volume 3, nomer 3, 2015.http;/jpa.ub.id.pdf,
diakses 1 april 2017.
Richana, N. 2013. Mengenal Potensi Ubi Kayu Dan Ubi
Jalar. Nuansa cendikia: Bandung.
Rukmana, R. Ubi Kayu Budi Daya dan Paska Penen.
Kenesius: Yogyakarta.
Winarno, F.G. 2002. Kimia Pangan dan Gizi. PT.
Gramedia Pustaka Utama: Jakarta.