Isolasi dan Karakterisasi Bakteri Lignoselulolitik Limbah ... fileIsolasi dan Karakterisasi Bakteri...
Transcript of Isolasi dan Karakterisasi Bakteri Lignoselulolitik Limbah ... fileIsolasi dan Karakterisasi Bakteri...
Isolasi dan Karakterisasi Bakteri Lignoselulolitik Limbah Isi Rumendan Rayap Dalam Formulasi Inokulan Fermentasi Limbah
Sistem Pertanian Terintegrasi
Isolation and Characterization of Lignocellulolytic Bacteria from RumenContent Waste and Termites on Formulating of Inocullant
as Fermentor of Integrated Farming System Waste
oleh:Mudita, I M., I. Wirawan, dan I. B. G. Partama
FAKULTAS PETERNAKAN UNIVERSITAS UDAYANAEmail:[email protected], HP. 081338791005
ABSTRAK
Duapuluh (20) isolat bakteri lignoselulolitik asal limbah isi rumen sapi bali dan rayaptelah disolasi dan dikarakterisasi kemampuannya mendegradasi substrat lignoselulosa sintetisdan alami dalam upaya produksi bioinokulan fermentor limbah sistem pertanian terintegrasi.Karakterisasi kemampuan degradasi lignoselulosa dilakukan melalui pengamatan diameterzone bening dan aktivitas enzim yang dihasilkan pada substrat uji yang dipakai yaitu AsamTanat (sumber Lignin), Carboxymethyl cellulose/CMC (sumber selulosa), Xylan (sumberxylanosa/hemiselulosa), jerami padi, dedak padi dan feses sapi. Hasil penelitian menunjukkanisolat BCR 5.1 Mix dan BCR 3.1 Mix yang berasal dari limbah isi rumen sapi bali, sertaisolat BR 2 Mix dan BR 1.5 Mix yang berasal dari rayap menghasilkan diameter zone beningdan aktivitas enzim lignoselulase yang lebih tinggi (P<0,05) dibandingkan isolat lainnya.Secara berturut-turut, isolat BCR 5.1 Mix, BCR 3.1 Mix, BR 2 Mix dan BR 1.5 Mixmenghasilkan diameter zone bening pada substrat CMC (0,393cm, 0,390cm, 0,404cm,0,412cm), substrat xylan (0,733cm, 0,726cm, 0,744cm,0,730cm), substrat Asam Tanat(0,303cm, 0,260cm, 0,255cm, 0,243cm), Dedak padi (0,672cm, 0,642cm, 0,497cm,0,487cm), jerami padi (0,313cm, 0,288cm, 0,382cm, 0,380cm) dan pada feses sapi (0,358cm,0,364cm, 0,369cm,0,362cm). Terhadap aktivitas enzim lignoselulase, isolat BCR 5.1 Mix,BCR 3.1 Mix, BR 2 Mix dan BR 1.5 Mix juga mampu menghasilkan aktivitas enzim lignase,selulase dan xylanase yang lebih tinggi baik pada substrat sintetis (Asam tanat, CMC, Xylan)maupun substrat alami (Jerami padi, dedak padi dan feses sapi). Berdasarkan kemampuandegradasi substrat dan aktivitas enzim yang dihasilkan, isolat BCR 5.1 Mix, BCR 3.1 Mix,BR 2 Mix dan BR 1.5 Mix dipilih sebagai sumber inokulan yang akan dimanfaatkan dalamformulasi bioinokulan fermentor limbah simantri dalam produksi pakan maupun pupukorganik.
Kata Kunci: Aktivitas Enzim, Bakteri Pendegradasi Lignoselulosa, Diameter Zone Bening,Isolasi, Karakterisasi,
ABSTRACT
Twenty of lignocellulose degrading bacteria isolates from bali cattle rumen contentwaste and termites had been isolated and characterized on ability of degrading lignocellulosedegrade substrates on Formulating of Inocullant as Fermentor of Integrated Farming SystemWaste. Characterization of lignocellulose degrade ability by measuring of clear zone diameterand lignocellulase enzyme activity were produced on pure lignocellulose substrat were tannicacid (as lignin resourches), Carboxymethyl cellulose/CMC (as cellulose resourches), Xylan(as xylanose/hemicellulose resourches) and natural substrates such as rice straw, rice bran,and cattle fecal. This study showed two bacterial isolates from bali cattle rumen contentwaste (coded as BCR 5.1 Mix and BCR 3.1 Mix) and two bacterial isolates from termites(coded as BR 2 Mix and BR 1.5 Mix) were able to produce diameter of clear zone andlignocellulose enzyme activity much higher then the other. Bacterial isolates coded as BCR5.1 Mix, BCR 3.1 Mix, BR 2 Mix and BR 1.5 Mix were produce diameter of clear zone onCMC substrates (0,393cm, 0,390cm, 0,404cm, 0,412cm), xylan substrates (0,733cm,0,726cm, 0,744cm,0,730cm), tannic acid substrates (0,303cm, 0,260cm, 0,255cm, 0,243cm),rice bran substrates (0,672cm, 0,642cm, 0,497cm, 0,487cm), rice straw substrates (0,313cm,0,288cm, 0,382cm, 0,380cm) and cattle fecal (0,358cm, 0,364cm, 0,369cm,0,362cm).Lignocellulose degrading bacteria isolates coded as BCR 3.1 Mix, BR 2 Mix and BR 1.5 Mixso were able to produce higher lignocellulase enzyme activity on all substrates. Based onability degrading substrates (pure and natural substrates) and enzyme activity produced, werelignocellulose degrading bacteria isolates coded as BCR 5.1 Mix, BCR 3.1 Mix, BR 2 Mixdan BR 1.5 Mix chosen as inocullant resourches for formulate inocullant as fermentor onIntegrated Farming System for feed and fertiliser production.
Kata Kunci: Aktivitas Enzim, Bakteri Pendegradasi Lignoselulosa, Diameter Zone Bening,Isolasi, Karakterisasi
PENDAHULUAN
Pengembangan sistem pertanian terintegrasi (Simantri) merupakan salah satu model
unggulan pemberdayaan masyarakat pedesaan dalam pembanguan ekonomi berbasis
pertanian di Bali. Simantri dilaksanakan berorientasi pada pengembangan usaha pertanian-
peternakan tanpa limbah (zero waste) melalui pemanfaatan limbah pertanian (limbah jerami)
menjadi pakan, limbah ternak, yaitu feses dan urine menjadi pupuk organik, biourine maupun
biogas. Namun pemanfaatan limbah sangat membutuhkan peranan teknologi pengolahan,
mengingat limbah kaya senyawa lignoselulosa yang sangat sulit tercerna oleh ternak.
Lignoselulosa terdiri tiga polimer yaitu lignin, selulosa dan hemiselulosa (Howard et
al., 2003; Perez et al., 2002). Degradasi secara sempurna ketiga polimer tersebut baru akan
dapat menyediaan semua potensi nutrisi yang terkandung dalam bahan pakan bahan pakan
asal limbah inkonvensional. Lignoselulosa hanya bisa dicerna/didegradasi oleh mikroba
tertentu, yaitu mikroba/bakteri lignoselulolitik. Sehingga upaya menumbuhkembangkan
bakteri lignoselulolitik sangat penting artinya dalam optimalisasi pengembangan sistem
pertanian terintegrasi. Mikrobia ini banyak terdapat pada saluran pencernaan khususnya
dalam rumen ternak ruminansia (kambing, sapi maupun kerbau), sel tubuh maupun saluran
pencernaan rayap, tanah pertanian maupun lahan gambut (Mudita et al, 2009; Purwadaria et
al., 2003ab; 2004; Watanabe et al., 1998).
Rumen sapi bali kaya akan mikrobia pendegradasi serat (bakteri, protozoa dan fungi),
enzim pendegradasi serat dan nutrien ready fermentable (Hungate, 1966; Mudita et al.,
2009). Kamra (2005) mengungkapkan mikrobia rumen ternak ruminansia di daerah tropik
terdiri dari bakteri (1010–1011 sel/ml, tediri dari 50 jenis), protozoa bersilia (104–106/ml,
terdiri dari 25 jenis), dan fungi anaerob (103-105 zoospore/ml, terdiri dari 5 jenis). Sedangkan
rayap yang merupakan hewan pemakan kayu, didalam tubuhnya (sel tubuh, air liur dan
saluran pencernaan) terdapat mikrobia (bakteri, kapang/fungi, dan protozoa) dan berbagai
enzim pendegradasi serat seperti kompleks enzim selulase (endo-β-D-1.4-glukanase/CMC-
ase, aviselase, eksoglukanase dan β-D-14-glukosidase) dan enzim hemiselulase (endo-1,4-β-
xilanase dan β-D-1,4-mannanase) (Watanabe et al., 1998; Purwadaria et al., 2003a,b;2004.
Sehingga isi rumen sapi Bali dan rayap sangat potensial dijadikan sebagai sumber isolat
bakteri lignoselulolitik dalam optimalisasi pengembangan sistem pertanian terintegrasi.
METODE PENELITIAN
Kegiatan isolasi bakteri lignoselulolitik dari limbah isi rumen sapi bali dan rayap
dilaksanakan di Laboratorium Bersama Faklultas Peternakan Universitas Udayana, Denpasar.
sedangkan Kegiatan isolasi bakteri lignoselulolitik, lignolitik, selulolitik, hemiselulolitik
(silanolitik) menggunakan medium pertumbuhan selektif cair (medium No. 6 dalam Ogimoto
and Imai, 1981). dengan substrat gabungan CMC+AT+Xy untuk mikroba lignoselulolitik,
substrat CMC untuk mikroba selulolitik, Asam tanat (AT) untuk mikroba lignolitik dan
Xylan (Xy) untuk mikroba silanolitik. Kultur diinkubasi pada T 39oC selama 5 hari, Koloni
bakteri yang tumbuh dipindahkan secara kuantitatif kedalam petridisk/cawan petri yang telah
diisi medium pertumbuhan padat (sesuai dengan jenis bakteri yang ditumbuhkan).
Selanjutnya diinkubasi kembali selama 5 hari dalam kondisi anaerob. Adanya pertumbuhan
koloni bakteri ditandai dengan adanya pembentukan zone bening disekitar koloni bakteri.
Koloni bakteri yang membentuk zone bening dipilih untuk dimurnikan menggunakan
medium pertumbuhan padat cawan petri.
Isolat bakteri murni yang telah diperoleh diseleksi berdasarkan kemampuan degradasi
substrat dan aktivitas enzim yang dihasilkan. Uji kemampuan degradasi substrat oleh isolat
bakteri lignoselulolitik dilakukan pada 6 jenis substrat, yaitu: (1) 1% substrat CMC, (2) 1%
substrat silan, (3) 1% substrat asam tanat, (4) 1% substrat jerami padi, (5) 1% substrat dedak
padi, dan (6) 1% substrat feses sapi dalam medium padat cawan petri. Seleksi ini didasarkan
pada pembentukan diameter zona bening di sekeliling koloni/larutan isolat yang
diinokulasikan pada paper disc 60 mm. Sedangkan evaluasi kemampuan aktivitas enzim dari
isolat bakteri lignoselulolitik dilakukan pada 4 jenis substrat, yaitu: substrat lignoselulosa
(kombinasi substrat Asam Tanat, CMC, dan silan) serta substrat alami (jerami padi, dedak
padi, dan feses sapi) dengan mengukur aktivitas enzim lignase, selulase dan silanase setelah
inkubasi/kontak dengan substrat selama 30 menit, 1 jam, 3 jam, 6 jam, 12 jam dan 24 jam.
Pengujian aktivitas enzim dilakukan menggunakan spektrofotometer pada substrat
mengandung 1% substrat uji. Masing-masing larutan substrat dalam buffer diambil 8 ml,
ditambahkan 1 ml sumber enzim dan 1 ml aquades. Campuran larutan diinkubasi pada
incubator bergoyang dan dihomogenkan dengan fortex selama ±1 menit sebelum diukur
aktivitas enzim yang dihasilkan. Pengukuran aktivitas enzim dilakukan dengan cara
menghitung banyaknya produk yang dihasilkan dari reaksi enzim tersebut (Efiok, 1996).
Produk yang diukur adalah gula reduksi (glukosa dari selulosa dan silosa dari xilanosa) serta
vanilin dari asam tanat. Pengukuran produk yang dihasilkan dilakukan dengan cara sebagai
berikut: Untuk gula reduksi, pengukuran dilakukan dengan cara mengambil 1 ml sampel
ditambahkan pada 3 ml reagen dinitrosalisilat (DNS) dan 1 ml aquades, sedangkan untuk
vanilin, pengukuran dilakukan dengan cara mengambil 1 ml sampel ditambahkan pada 4 ml
metanol, kemudian masing-masing diukur absorbansinya menggunakan spektrofotometer
pada panjang gelombang 508,5 nm untuk glukosa, 509 untuk silosa dan 279 untuk vanilin.
Data kegiatan isolasi akan ditampilkan secara deskriptif, sedangkan data degradasi
substrat dan aktivitas enzim dianalisis dengan sidik ragam menggunakan rancangan acak
lengkap/RAL dengan jumlah isolat bakteri sebagai perlakuan dan dengan 3 kali ulangan dan
apablia terdapat nilai berbeda nyata, analisis dilanjutkan dengan uji beda nyata
jujur//Honestly Significant Different/HSD (Sastrosupadi, 2000).
HASIL DAN PEMBAHASAN
5.1 Isolat Murni Bakteri Lignoselulolitik yang Berhasil Diisolasi
Kegiatan isolasi bakteri dengan memanfaatkan medium pertumbuhan selektif
lignoselulosa telah berhasil mengisolasi 10 isolat bakteri lignoselulolitik (bakteri
pendegradasi lignoselulosa) murni dari limbah isi rumen sapi bali dan 10 isolat asal rayap
(Tabel 5.1). Disamping itu, dari limbah isi rumen sapi bali diperoleh pula 4 isolat bakteri
lignolitik (bakteri pendegradasi lignin), 6 isolat bakteri selulolitik (bakteri pendegradasi
selulosa), dan 8 isolat xylanolitik (bakteri pendegradasi xylan/hemiselulosa). Sedangkan dari
rayap, diperoleh pula 7 isolat bakteri lignolitik, 9 isolat bakteri selulolitik dan 11 isolat
bakteri xylanolitik (Tabel 5.1). Penamaan isolat tsb masih memakai kode berdasarkan sumber
isolat dan jenis substrat yang mampu didegradasi (yang dipakai saat isolasi).
Tabel 5.1 Isolat Murni Bakteri yang Telah Diperoleh
No Jenis Isolat Sumber Isolat
Isi Rumen Sapi Bali Rayap
1 BakteriLignoselulolitik
10 10
BCR1.1Mix; BCR1.2Mix; BCR2Mix;BCR2.1Mix; BCR2.2Mix;BCR3.1Mix;BCR3.2Mix; BCR4Mix; BCR5.1Mix;
BCR5.2Mix
BR1Mix; BR1.2Mix; BR1.3Mix;BR1.4Mix; BR1.5Mix; BR1.6Mix;BR2Mix; BR3Mix; BR4.2Mix;
BR4.3Mix
2 BakteriLignolitik
4 7
BCR1AT; BCR1.1AT; BCR1.2AT;BCR2AT
BR1AT; BR2AT; BR3AT; BR4AT;BR5AT; BR6AT; BR7AT
3BakteriSelulolitik
6 9
BCR1CMC; BCR2CMC; BCR2.1CMC;BCR2.2CMC; BCR2.3CMC;
BCR3CMC
BR2CMC; BR3.1CMC; BR3.2CMC;BR3.3CMC; BR3.4CMC; BR3.5CMC;BR3.6CMC; BR3.7 CMC; BR3CMC
4Bakterixylanolitik
8 11
BCR1XY; BCR2XY; BCR3XY;BCR4XY; BCR4.1XY; BCR4.2XY;
BCR4.3XY; BCR5XY
BR1XY; BR1.3XY; BR2.1XY;BR3.1XY; BR3.2XY; BR3.3XY;BR4.1XY; BR4.2XY; BR4.3XY:
BR4.4XY; BR4.5XY
TOTAL 28 27
Keterangan: Kegiatan isolasi dilaksanakan di Lab. Mikrobiologi dan Lab. Nutrisi Ternak,Lab. Bersama Fakultas Peternakan Universitas Udayana,
Dihasilkannya masing-masing 10 isolat bakteri lignoselulolitik pada kedua sumber
inokulan menunjukkan bahwa kedua sumber isolat mengandung bakteri pendegradasi
lignoselulosa yang sangat potensial dimanfaatkan sebagai sumber inokulan fermentor limbah
simantri. Bakteri lignoselulolitik (bakteri pendegradasi lignoselulosa) akan mempercepat
proses degradasi komponen serat dari limbah-limbah pertanian terintegrasi dalam produksi
pupuk organik maupun pakan ternak. Adanya populasi bakteri lignoselulolitik yang tinggi
(Tabel 5.1) secara umum berpotensi memberikan kemampuan dalam mendegradasi senyawa
lignoselulolitik yang tinggi pula, walaupun tingkat degradasi substrat juga akan dipengaruhi
oleh kemampuan individual khususnya aktivitas enzim dari tiap isolat mikroba serta adanya
mikroba (dengan aktivitas enzimnya) yang melanjutnya proses degradasi produk yang
dihasilkan oleh mikroba sebelumnya. Karena pada dasarkan proses degradasi senyawa
lignoselulolitik melibatkan kompleks (beberapa) mikroba yang bekerja secara berantai hingga
senyawa lignoselulolitik dapat didegradasi secara sempurna menjadi monomer/komponen
penyusunnya. Tingginya populasi bakteri lignoselulolitik juga mencerminkan potensi yang
besar dari limbah cairan rumen sapi Bali maupun rayap untuk dimanfaatkan sebagai
starter/inokulan untuk proses fermentasi/pengolahan bahan pakan kaya serat menjadi pakan
alternatif berkualitas. Hal ini sejalan dengan pendapat Kamra (2005) yang mengungkapkan
mikroba rumen ternak ruminansia di daerah tropik terdiri dari bakteri (1010–1011 sel/ml, tediri
dari 50 jenis), protozoa bersilia (104–106/ml, terdiri dari 25 jenis), dan fungi anaerob (103-105
zoospore/ml, terdiri dari 5 jenis). Sedangkan rayap yang merupakan hewan pemakan kayu,
didalam tubuhnya (sel tubuh, air liur dan saluran pencernaan) terdapat mikrobia (bakteri,
kapang/fungi, dan protozoa) dan berbagai enzim pendegradasi serat seperti kompleks enzim
selulase (endo-β-D-1.4-glukanase/CMC-ase, aviselase, eksoglukanase dan β-D-14-
glukosidase) dan enzim hemiselulase (endo-1,4-β-xilanase dan β-D-1,4-mannanase)
(Watanabe et al., 1998; Purwadaria et al., 2003a,b;2004. Sehingga isi rumen sapi Bali dan
rayap sangat potensial dijadikan sebagai sumber isolat bakteri lignoselulolitik dalam
optimalisasi pengembangan sistem pertanian terintegrasi
5.2 Kemampuan Degradasi Substrat Isolat Bakteri Lignoselulolitik
5.2.1 Isolat Bakteri Lignoselulolitik Asal Limbah Isi Rumen Sapi Bali
Mengingat telah berhasil diisolasi bakteri pendegradasi lignoselulosa, sehingga untuk
evaluasi kemampuan degradasi dan aktivitas enzim isolat dilakukan penuh terhadap isolat
bakteri pendegradasi lignoselulosa tersebut baik yang bersumber dari limbah isi rumen sapi
bali maupun rayap. Analisis kemampuan degradasi substrat dilakukan melalui pengukuran
diameter zone bening yang dapat dihasilkan oleh isolat tersebut pada tiap substrat uji yang
dipakai sebagai evaluator (Tabel 5.2).
Tabel 5.2 menunjukkan isolat bakteri pendegradasi lignoselulosa asal limbah isi
rumen sapi bali mampu menghasilkan diameter zone bening pada substrat selulosa sintetis
(CMC) antara 0,227 – 0,393 cm, dimana isolat dengan kode BCR5.1Mix menghasilkan
kemampuan degradasi tertinggi dengan diameter zone bening 0,393 cm, sedangkan isolat
dengan kode BCR1.1Mix mempunyai kemampuan degradasi paling kecil, namun secara
statistik berbeda tidak nyata (P>0,05). Hal ini menunjukkan semua isolat mempunyai
kemampuan mendegradasi CMC yang sama yang mencerminkan aktivitas enzim CMCase
(endo glukanase) semua isolat sama. Pada substrat xylan yang merupakan jenis senyawa
hemiselulosa yang umumnya terdapat pada rumput-rumputan, inokulasi 15 μl kultur isolat
lignoselulolitik yang diisolasi dari limbah isi rumen sapi bali mampu menghasilkan diameter
zone bening yang cukup tinggi yaitu antara 0,439 – 0,733 cm, dimana isolat BCR5.1Mix dan
BCR3.1Mix mampu menghasilkan diameter zone bening terbaik 1 dan 2, sedangkan diameter
zone bening terendah dihasilkan oleh isolat dengan kode BCR2Mix (Tabel 5.2).
Tabel 5.2 Kemampuan Degradasi Berbagai Jenis Substrat dari Isolat BakteriLignoselulolitik yang Diisolasi dari Limbah Isi Rumen Sapi bali
ISOLAT1
Diameter zone bening yang dihasilkan oleh 15 μl kultur isolat murnipada substrat (cm)
CMC Xylan As. Tanat DedakPadi
JeramiPadi
Feses Sapi
BCR 1.1 Mix 0,227a2 0,664bc 0,073a 0,609bc 0,222abc 0,240a
BCR 1.2 Mix 0,295a 0,661bc 0,198abc 0,619bc 0,232ab 0,314a
BCR 2 Mix 0,302a 0,439a 0,174ab 0,416a 0,169a 0,270a
BCR 2.1 Mix 0,314a 0,534ab 0,140ab 0,527ab 0,141a 0,283a
BCR 2.2 Mix 0,265a 0,693c 0,189abc 0,609bc 0,223abc 0,293a
BCR 3.1 Mix 0,390a 0,726c 0,260bc 0,642bc 0,288b 0,364a
BCR 3.2 Mix 0,229a 0,708c 0,234bc 0,620bc 0,233ab 0,291a
BCR 4 Mix 0,305a 0,538ab 0,187abc 0,608bc 0,221abc 0,312a
BCR 5.1 Mix 0,393a 0,733c 0,303c 0,672c 0,313c 0,358a
BCR 5.2 Mix 0,362a 0,706c 0,260bc 0,647bc 0,287b 0,342a
SEM3 0,043 0,031 0,025 0,028 0,027 0,030
Keterangan:1) Isolat bakteri pendegradasi lignoselulosa yang diisolasi dari isi rumen sapi bali
2)Hurup sama pada kolom yang sama menunjukkan nilai berbeda tidak nyata (P>0,05)
3)Standard Error of the treatmens means
Pada Gambar 5.2 tampak bahwa bila dibandingkan dengan panjang diameter zone
bening yang dihasilkan pada substrat CMC, diameter yang dihasilkan pada substrat xylan
jauh lebih panjang. hal ini disebabkan karena pada prinsipnya senyawa
xylanosa/hemiselulosa jauh lebih mudah terdegradasi dibandingkan dengan substrat CMC
yang merupakan cerminan senyawa selulosa suatu bahan organik. Namun bila dibandingkan
dengan diameter zone bening yang dihasilkan pada substrat asam tanat yang merupakan
cerminan substrat, lebar zone bening yang dihasilkan jauh lebih rendah, dimana diameter
zone bening yang dihasilkan oleh isolat bakteri pendegradasi lignoselulosa asal limbah isi
rumen sapi bali adalah sebesar 0,073 – 0,303 cm. Isolat bakteri dengan kode BCR5.1Mix
menghasilkan diameter zone bening tertinggi, disusul oleh isolat dengan kode BCR3.2Mix
atau BCR5.2Mix. Sedangkan isolat dengan BCR1.1Mix menghasilkan diameter zone bening
paling rendah, yaitu 0,073 cm (Tabel 5.2). Hal ini sejalan dengan pendapat Howard et al.,
2003 maupun Perez et al., 2002 yang mengungkapkan bahwa lignin merupakan faktor
pembatas utama degradasi lignoselulosa suatu bahan organik. Hal itu tercermin jelas dari
diameter zone bening yang dihasilkan, dimana diameter zone bening pada substrat asam tanat
mempunyai nilai yang jauh lebih rendah daripada yang dihasilkan pada substrat CMC
maupun Xylan (Tabel 5.2). Disis lain, isolat bakteri dengan kode BCR5.1Mix dan BCR3.1Mix
selalu mampu menghasilkan panjang diameter zone bening yang lebih tinggi dibandingkan
dengan isolat bakteri lainnya sehingga menunjukkan kualitas isolat bakteri pendegradasi
tersebut mempunyai kemampuan yang tinggi dalam mendegradasi substrat/meterial organik.
Terhadap substrat alami yang dievaluasi yaitu jerami padi, dedak padi dan feses sapi,
isolat bakteri pendegradasi lignoselulosa asal limbah isi rumen sapi bali mampu
menghasilkan diameter zone bening masing-masing antara 0,416-0,673 cm, 0,141-0,313 cm
dan 0,240-0,358 cm dari tiap 15μl koloni isolat bakteri yang diinokulasikan. Pada Tabel 5.2
dan Gambar 5.1 tampak pula isolat bakteri dengan kode BCR 5.1 Mix mampu menghasilkan
diameter zone bening tertinggi pada substrat jerami padi dan dedak padi, yaitu masing-
masing 0,672 cm dan 0,313 cm, sedangkan isolat bakteri dengan kode BCR 3.1 Mix mampu
menghasilkan diameter zone bening tertinggi pada substrat feses sapi bali yaitu sebesar 0,364
cm/15 μl isolat bakteri.
Sehingga dari semua substrat uji yang dievaluasi telah menunjukkan bahwa isolat
bakteri pendegradasi lignoselulosa asal limbah isi rumen sapi bali dengan kode BCR 5.1 Mix
dan BCR 3.1 Mix merupakan 2 isolat bakteri unggul yang layak untuk dikembangkan dan
dimanfaatkan sebagai sumber inokulan fermentor limbah simantri.
5.2.2 Isolat Bakteri Lignoselulolitik Asal Rayap
Hasil evaluasi kualitas isolat bakteri pendegradasi lignoselulosa asal rayap khususnya
pada kemampuan pembentukan zone bening pada substrat uji menunjukkan bahwa isolat
bakteri lignoselulolitik asal rayap mampu menghasilkan diameter zone bening antara 0,303 –
0,412 cm/15 μl kultur isolat pada substrat CMC, dimana isolat bakteri dengan kode BR1.5Mix
dan BR2Mix menghasilkan diameter zone bening tertinggi dan berbeda nyata (P<0,05)
dibandingkan dengan isolat lainnya yaitu dengan diameter zone bening sebesar 0,412 cm dan
0,404 cm, sedangkan isolat bakteri dengan kode BR1.6Mix menghasilkan diameter zone
bening terendah yaitu 0,303 cm/15 μl (Tabel 5.3 dan Gambar 5.2). Terhadap substrat xylan,
isolat bakteri lignoselulolitik asal rayap mampu menghasilkan diameter zone sebesar 0,575 –
0,744 cm, dimana isolat bakteri dengan kode BR2Mix dan BR.5Mix mampu menghasilkan
diameter zone bening tertinggi pertama dan kedua, dengan diameter zone bening masing-
masing sebesar 0,744 cm dan 0,730 cm dan diameter zone bening terendah dihasilkan oleh
isolat bakteri dengan kode BR1Mix dengan diameter zone bening sebesar 0,575 cm.
Sedangkan terhadap substrat asam tanat menunjukkan isolat bakteri dengan kode BR2Mix
dan BR1.5Mix menghasilkan diameter zone bening tertinggi dan berbeda nyata (P<0,05)
dengan isolat bakteri dengan kode BR4.3Mix dengan diameter zone bening 0,108 mm.
Tabel 5.3 Kemampuan Degradasi Berbagai Jenis Substrat dari Isolat BakteriLignoselulolitik yang Diisolasi dari Rayap
ISOLAT
Diameter Zone Bening yang Dihasilkan saat Inokulasi 15 μl IsolatBakteri pada Berbagai Substrat (cm)
CMC Xylan As. TanatDedakPadi
JeramiPadi
FesesSapi
BR 1 Mix 0,349ab 0,575a 0,228bc 0,472a 0,318a 0,334aBR 1.2 Mix 0,399bc 0,649ab 0,185abc 0,472a 0,335a 0,336aBR 1.3 Mix 0,361abc 0,603ab 0,202abc 0,482a 0,302a 0,309aBR 1.4 Mix 0,399bc 0,720ab 0,137ab 0,474a 0,370a 0,347aBR 1.5 Mix 0,412c 0,730b 0,243c 0,487a 0,380a 0,362aBR 1.6 Mix 0,303a 0,605ab 0,121ab 0,448a 0,268a 0,260aBR 2 Mix 0,404c 0,744b 0,255c 0,497a 0,382a 0,369aBR 3 Mix 0,308a 0,576a 0,114ab 0,475a 0,368a 0,274aBR 4.2 Mix 0,394bc 0,612ab 0,161abc 0,476a 0,361a 0,312aBR 4.3 Mix 0,354abc 0,598ab 0,108a 0,483a 0,274a 0,266a
SEM 0,013 0,029 0,023 0,009 0,037 0,036
Keterangan:1) Isolat bakteri pendegradasi lignoselulosa yang diisolasi dari rayap
2)Hurup sama pada kolom yang sama menunjukkan nilai berbeda tidak nyata (P>0,05)
3)Standard Error of the treatmens means
Berdasarkan diameter zone bening yang terbentuk pada substrat lignoselulosa sintetis
yang dipakai (asam tanat, CMC dan Xykan) tampak ak bahwa isolat BR2Mix dan BR1.5Mix
mempunyai kemampuan degradasi yang cukup tinggi sehingga layak dikembangkan sebagai
sumber inokulan fermentor bahan berserat kasar tinggi. Bila dibandingkan dengan tingkat
degradasi substrat yang dihasilkan, hasil penelitian menunjukkan tingkat degradasi tertinggi
dihasilkan pada substrat xylanosa/xylan, disusul selanjutnya oleh CMC dan yang paling
rendah adalah pada substrat asam tanat. Hasil penelitian ini semakin memperjelas bahwa
substrat lignin/asam tanat mempunyai tingkat degradasi terkecil dan merupakan faktor
pembatas utama pada pemanfaat limbah sebagai produk penyusun/produksi bahan bernilai
ekonomis.
Aplikasi isolat bakteri pendegrasi lignoselulosa asal rayap pada substrat alami bahan
limbah asal limbah simantri menunjukkan hal yang hampir sama, dimana isolat dengan kode
BR2 Mix dan BR 1.5 Mix merupakan isolat yang mampu menghasilkan diameter zone
bening tertinggi 1 dan 2. Sehingga semakin menegaskan bahwa isolat tersebut sangat layak
dipilih untuk formulasi bioinokulan fermentor limbah pertanian terintegrasi sehingga usaha
pertaniana kan semakin bermanfaat dan terbebas dari berbagai resiko permasalahan
pencemaran lingkungan. Semakin tinggi tingkat degradasi substrat umumnya akan semakin
rendah emisi polutan yang dilepaskan di atmosfer. Laju degradasi yang tinggi umumnya akan
mengurangi keberadaan unsur Hidrogen bebas sehingga pembentukan gas metan maupun
amoniak feses dan urine akan semakin dibatasi (Akin dan Benner, 1988; Hungate, 1996;
Kamra, 2005). Tabel 5.3 juga menunjukkan khusus untuk substrat alami yaitu substrat limbah
pertanian terintegrasi, isolat bakteri lignoselulosa asal rayap mermpunyai kemampuan tinggi
dalam mendegradasi dedak padi, kemudian disusul oleh substrat jerami padi dan asam tanat
yang mempunyai kemampuan degradasi yang lebih rerndah. Hal ini merupakan cerminan dari
adanya senyawa lignoselulosa pada suatu bahan. Semaikn tinggi kandungan lignoselulosa
akan semakin sulit bahan pakan/material organik tersebut terdegradasai (Perez et al. 2002,
Howard et al., 2003).
5.3 Aktivitas Enzim Isolat Bakteri Lignoselulolitik
5.3.1 Aktivitas Enzim Lignoselulase pada Substrat Lignoselulosa
5.3.1.1 Aktivitas Enzim Lignoselulase Isolat Bakteri Asal Isi Rumen Sapi Bali pada
Substrat Lignoselulosa Sintetis
Hasil evaluasi kemampuan aktivitas enzim lignoselulase dari isolat bakteri
pendegradasi lignoselulosa yan telah diisolasi dari limbah isi rumen sapi bali menunjukkan
bahwa pada substrat lignoselulosa, isolat bakteri lignoselulolitik asal limbah mempunyai
aktivitas enzim lignase (enzim yang bertugas mendegradasi lignin) yang cukup tinggi yaitu
0,135 – 1,688 U/ml setelah kontak dengan substrat selama 30 menit, 0,063-3,531 U/ml
(setelah 1 jam kontak), 0,902-3,351 U/ml (3 jam kontak). 2,403-3,780 U/ml (6 jam kontak),
2,403-4,363 U/ml (12 jam kontak) dan 2,175 – 4,477 U/ml (24 jam kontak), dimana isolat
bakteri lignoselulolitik dengan kode BCR 5.1 Mix dan BCR 3.1 Mix mampu menghasilkan
aktivitas enzim yang lebih tinggi dari isolat lainnya kecuali pengamatan pada menit ke 30
(Tabel 5.4). Aktivitas enzim selulase dari isolat bakteri lignoselulolitik secara berturut-turut
sebesar 0,643-2,159 U/ml, 0,843 - 2,391 U/ml, 1,477 – 2,560 U/ml, 1,879 -2,825 U/ml,
2,111-3,168 U/ml dan 1,971-3,930 U/ml yang dihasilkan setelah kontak dengan substrat
selama 30 menit, 1 jam, 3 jam, 6 jam, 12 jam, dan 24 jam. Sedangkan aktivitas enzim
xylananse yang dihasilkan oleh isolat bakteri lignoselulolitik asal limbah isi rumen sapi bali
adalah masing-masing sebesar 90,0 - 640,177 U/ml, 230,13 – 802,98 U/ml, 450,33 – 1155,63
U/ml, 695,36 – 1059,60 U/ml, 652, 32 – 1153,42 U/ml dan 841,06 – 1125,83 U/ml yang
dihasilkan setelah kontak dengan substrat selama 30 menit, 1 jam, 3 jam, 6 jam, 12 jam, dan
24 jam (Tabel 5.4a,b,c)
Pada Tabel 5.4a tampak puila bahwa isolat bakteri pendegradasi lignoselulosa dengan
kode BCR5.1Mix dan BCR3.1Mix mempunyai aktivitas enzim selulase terbaik 1 dan/atau 2
pada setiap periode waktu kontak dengan substrat lignoselulosa. hal yang sama juga terjadi
untuk aktivitas enzim xylanase. Hal ini menunjukkan bahwa isolat bakteri dengan kode BCR
5.1 Mix dan BCR 3.1 Mix mempunyai kualitas tinggi sehingga sangat layak untuk
dimanfaatkan sebnagai bahan bioinokulan fermentor bahan organik kaya lignoselulosa.
Tabel 5.4a Aktivitas Enzim Lignase Isolat Bakteri Lignoselulolitik Asal Limbah IsiRumen Sapi Bali Pada Substrat Sintetis lignoselulosa
IsolatAktivitas E.Lignase (U/ml) isolat BCR Mix pada S. Lignoselulosa
setelah kontak sampai waktu ke....30 menit 1 jam 3 jam 6 jam 12 jam 24 jam
BCR 1.1 Mix 0,135a1 1,732bc 2,175c 2,403a 2,976ab 3,217abcBCR 1.2 Mix 1,305bc 2,198bc 2,927d 3,052bc 3,569bc 4,087bcBCR 2 Mix 0,349a 1,971bc 0,902a 3,134cd 3,576bc 3,272abcBCR 2.1 Mix 1,688d 2,405bc 1,982c 2,551ab 3,310abc 3,172abcBCR 2.2 Mix 0,390a 1,833bc 1,351b 2,879abc 3,410abc 3,341abcBCR 3.1 Mix 1,522cd 2,633c 3,531e 3,762e 4,211c 4,397cBCR 3.2 Mix 1,142b 0,063a 3,134d 3,576de 3,272abc 2,810abBCR 4 Mix 0,170a 1,560b 0,902a 3,134cd 2,403a 2,175aBCR 5.1 Mix 1,688d 2,564c 3,507e 3,780e 4,363c 4,477cBCR 5.2 Mix 0,390a 0,304a 1,320b 2,672abc 2,503ab 2,348a
SEM2 0,064 0,200 0,067 0,102 0,221 0,276
Keterangan: 1) Hurup sama pada kolom yang sama menunjukkan nilai berbeda tidak nyata (P>0,05),2) Standard Error of the treatmens means
Tabel 5.4b Aktivitas Enzim Selulase Isolat Bakteri Lignoselulolitik Asal Limbah IsiRumen Sapi Bali Pada Substrat Sintetis lignoselulosa
IsolatAktivitas E.Selulase (U/ml) isolat BCR Mix pada S. Lignoselulosa
setelah kontak sampai waktu ke....30 menit 1 jam 3 jam 6 jam 12 jam 24 jam
BCR 1.1 Mix 1,480bc1 1,700bc 1,938bcd 2,292bc 2,587bc 3,212cdBCR 1.2 Mix 1,343b 1,426b 1,676ab 1,941ab 2,111a 2,677aBCR 2 Mix 1,509bc 1,902cd 1,894bc 1,962ab 2,007a 2,992bcBCR 2.1 Mix 2,045d 1,855cd 2,123cd 2,480cde 2,742cd 3,340cdeBCR 2.2 Mix 1,277b 1,950cd 2,218cde 2,546cde 2,819cd 3,588defBCR 3.1 Mix 2,159d 2,391e 2,531e 2,781de 3,168d 3,745efBCR 3.2 Mix 0,557a 0,974a 1,477a 1,879a 2,150a 1,986aBCR 4 Mix 0,643a 0,843a 1,563ab 1,894ab 2,254ab 1,971aBCR 5.1 Mix 2,147d 2,388e 2,560e 2,825e 3,099d 3,930fBCR 5.2 Mix 1,879cd 2,154de 2,322de 2,389cd 2,617bc 2,933bc
SEM2 0,087 0,081 0,080 0,081 0,090 0,095Keterangan: 1) Hurup sama pada kolom yang sama menunjukkan nilai berbeda tidak nyata (P>0,05),
2 )Standard Error of the treatmens means
Tabel 5.4c Aktivitas Enzim Xylanase Isolat Bakteri Lignoselulolitik Asal Limbah IsiRumen Sapi Bali Pada Substrat Sintetis lignoselulosa
IsolatAktivitas E.Xylanase (U/ml) isolat BCR Mix pada S. Lignoselulosa setelah
kontak sampai waktu ke....30 menit 1 jam 3 jam 6 jam 12 jam 24 jam
BCR 1.1 Mix 236,203ab1 583,33abc 671,08abc 686,53a 844,37ab 841,06aBCR 1.2 Mix 333,333abc 690,39bc 849,89bcd 845,47abcd 846,58ab 938,19aBCR 2 Mix 240,618a 462,80abc 450,33a 699,78a 811,26ab 901,55aBCR 2.1 Mix 192,053a 230,13a 523,18ab 735,10ab 652,32a 985,65abBCR 2.2 Mix 90,000a 519,32abc 772,63abcd 858,72abcd 789,18ab 974,83aBCR 3.1 Mix 611,479d 802,98c 1006,62cd 1059,60d 1153,42bc 1125,83abBCR 3.2 Mix 209,713a 382,45ab 863,13bcd 984,55cd 1049,67abc 1083,89abBCR 4 Mix 520,971cd 522,63abc 576,16ab 695,36a 782,56ab 962,47aBCR 5.1 Mix 640,177d 800,77c 912,80bcd 958,06bcd 1334,44c 1261,59bBCR 5.2 Mix 507,726bcd 722,63bc 1155,63d 796,14abc 824,50ab 891,83a
SEM2 54,727 76,732 79,004 44,777 79,519 56,897
Keterangan: 1) Hurup sama pada kolom yang sama menunjukkan nilai berbeda tidak nyata (P>0,05),2) Standard Error of the treatmens means
5.3.1.2 Aktivitas Enzim Isolat Bakteri Asal Isi Rumen Sapi Bali pada Substrat LimbahPertanian Terintegrasi
Hasil evaluasi aktivitas enzim selulase dari isolat bakteri pendegradasi lignoselulosa
asal limbah isi rumen sapi bali menunjukkan bahwa isolat bakteri mampu menghasilkan
aktivitas enzim selulase (endo glukanase) yang cukup tinggi yaitu pada substrat jerami padi
sebesar 0,473 – 1,414 U/ml (kontak 30 menit), 0,336 – 1,882 U/ml (kontak 1 jam), 0,902 –
2,025 U/ml (kontak 3 jam), 0,851 – 2,159 U/ml (kontak 6 jam), 0,700 – 2,306 (kontak 12
jam), dan 0,628 – 1,897 (kontak 24 jam). Aktivitas enzim selulase tertinggi setelah 30 menit
kontak dengan substrat jerami padi dihasilkan oleh isolat dengan kode BCR2.2Mix, sedangkan
setelah kontak 1 – 12 jam dihasilkan oleh isolat dengan kode BCR3.1Mix, sedangkan setelah
24 jam kontak dengan substrat jerami padi, aktivitas enzim tertinggi dihasilkan oleh isolat
BCR5.1Mix (Tabel 5.5a).
Tabel 5.5a Aktivitas Enzim Selulase Isolat Bakteri Lignoselulolitik Asal Limbah IsiRumen Sapi Bali Pada Substrat Jerami Padi
Isolat
Aktivitas Enzim Selulase (U/ml) Isolat Bakteri Lignoselulolitik AsalLimbah Isi Rumen Sapi Bali Pada Substrat Jerami Padi
30 menit 1 jam 3 jam 6 jam 12 jam 24 jam
BCR 1.1 Mix 1,242bc1 1,486cde 1,709bc 1,727bcd 2,068b 1,536bcdBCR 1.2 Mix 0,634ab 0,426a 0,902a 1,316abc 1,611ab 1,063abcBCR 2 Mix 1,224bc 1,319cd 1,605bc 1,807bcd 1,858b 0,628aBCR 2.1 Mix 0,968abc 1,105bc 1,242ab 1,512abcd 1,626ab 0,902abBCR 2.2 Mix 1,414c 1,581de 1,837c 1,804bcd 1,664ab 1,218abcdBCR 3.1 Mix 1,373c 1,882e 2,025c 2,159d 2,306b 1,727cdBCR 3.2 Mix 0,938abc 1,134cd 1,182ab 1,364abc 1,328ab 0,965abBCR 4 Mix 0,560a 0,336a 0,962a 1,197ab 1,551ab 1,033abcBCR 5.1 Mix 0,491a 1,319cd 1,706bc 2,013cd 2,281b 1,897dBCR 5.2 Mix 0,473a 0,646ab 1,045a 0,851a 0,700a 0,926abSEM2 0,126 0,092 0,110 0,150 0,226 0,141
Keterangan: 1) Hurup sama pada kolom yang sama menunjukkan nilai berbeda tidak nyata (P>0,05),2) Standard Error of the treatmens means
Pada substrat dedak padi, aktivitas enzim selulase tertinggi pada menit ke-30
dihasilkan oleh BCR3.1Mix, pada jam ke-1 sampai jam ke-6, aktivitas enzim tertinggi
dihasilkan oleh isolat dengan kode BCR5.1Mix, pada jam ke-12 aktivitas selulase tertinggi
dihasilkan oleh isolat BCR3.1Mix, sedangkan pada jam ke-24 aktivitas enzim tertinggi
dihasilkan kembali oleh isolat dengan kode BCR5.1Mix (Tabel 5.5b). Sedangkan pada
substrat feses sapi, aktivitas enzim selulase tertinggi pada menit ke-30 dihasilkan oleh isolat
dengan kode BCR2Mix (1,768 U/ml), sedangkan aktivitas enzim selulase tertinggi setelah
kontak dengan substrat selama 1-3 jam dihasilkan oleh isolat BCR5.1Mix (2,153 U/ml dan
3,058 U/ml), pada waktu kontak dengan substrat selama 6 jam, aktivitas enzim selulase
tertinggi dihasilkan oleh isolat BCR3.1Mix. Sedangkan pada jam ke-12 dan ke-24, isolat
BCR5.1Mix kembali menghasilkan aktivitas enzim tertinggi dibandingkan dengan isolat
lainnya (Tabel 5.5c).
Tabel 5.5b Aktivitas Enzim Selulase Isolat Bakteri Lignoselulolitik Asal Limbah IsiRumen Sapi Bali Pada Substrat Dedak Padi
IsolatAktivitas Enzim Isolat Bakteri Lignoselulolitik Asal Limbah Isi
Rumen Sapi Bali Pada Substrat Dedak Padi30 menit 1 jam 3 jam 6 jam 12 jam 24 jam
BCR 1.1 Mix 0,476a1 1,024a 1,691ab 2,552a 3,195a 2,617abBCR 1.2 Mix 1,408c 2,141b 2,769c 2,554a 2,828a 2,516abBCR 2 Mix 0,575a 1,131a 2,048abc 2,659a 3,195a 2,617abBCR 2.1 Mix 1,349c 1,378a 1,676ab 2,703a 2,840a 2,694bBCR 2.2 Mix 1,218bc 1,256a 1,325a 2,081a 2,775a 2,379aBCR 3.1 Mix 1,646c 2,099b 2,629bc 2,837a 4,138b 3,561cBCR 3.2 Mix 0,417a 1,042a 1,870abc 2,254a 2,849a 2,438abBCR 4 Mix 0,634a 1,140a 1,959abc 2,132a 2,754a 3,689cBCR 5.1 Mix 1,364c 2,182b 2,867c 3,120a 4,109b 3,641cBCR 5.2 Mix 0,756ab 1,200a 2,138abc 2,272a 2,724a 3,599cSEM2 0,102 0,081 0,200 0,261 0,109 0,057
Keterangan: 1) Hurup sama pada kolom yang sama menunjukkan nilai berbeda tidak nyata (P>0,05),2) Standard Error of the treatmens means
Tabel 5.5c Aktivitas Enzim Selulase Isolat Bakteri Lignoselulolitik Asal Limbah IsiRumen Sapi Bali Pada Substrat Feses Sapi
Isolat
Aktivitas Enzim Selulase (U/ml) Isolat Bakteri Lignoselulolitik AsalLimbah Isi Rumen Sapi Bali Pada Substrat Feses Sapi
30 menit 1 jam 3 jam 6 jam 12 jam 24 jam
BCR 1.1 Mix 1,399ab1 1,569ab 1,858ab 0,210bcd 1,051a 0,581abBCR 1.2 Mix 1,655ab 2,102b 2,566bc 2,528cdef 1,069a 0,628abBCR 2 Mix 1,768b 1,864ab 1,971ab 2,754def 0,985a 0,098aBCR 2.1 Mix 1,632ab 1,894ab 2,194ab 2,224bcde 1,140a 0,700abBCR 2.2 Mix 1,646ab 1,727ab 1,807ab 1,810ab 1,137a 0,729abBCR 3.1 Mix 1,685ab 2,114b 2,513bc 3,171f 2,953b 2,552cBCR 3.2 Mix 1,161ab 1,804ab 1,798ab 2,001bc 1,158a 0,819bBCR 4 Mix 0,854a 1,233a 1,703a 1,298a 0,902a 1,194bBCR 5.1 Mix 1,450ab 2,153b 3,058c 2,864ef 3,242b 2,563cBCR 5.2 Mix 1,045ab 1,575ab 1,911ab 1,328a 1,051a 1,015bSEM2 0,177 0,165 0,160 0,130 0,185 0,131
Keterangan: 1) Hurup sama pada kolom yang sama menunjukkan nilai berbeda tidak nyata (P>0,05),2) Standard Error of the treatmens means
Berdasarkan hasil penelitian tersebut, tampak jelas bahwa isolat BCR5.1Mix
merupakan isolat terbaik yang mampu menghasilkan aktivitas enzim tertinggi sehingga
sangfat layak dimanfaatkan sebagai sumber inokulan fermentor limbah pertanian terintegrasi.
sedangkan isolat terbaik ke-2 yang layak dimanfaatkan pula sebagai sumber inokulan adalah
isolat BCR3.1Mix, mengingat nilai aktivitas enzim yang dihasilkan isolat tersebut juga relatif
tinggi dan malah beberapa kali semapat mempunyai aktivitas enzim terbaik. Pemanfaatan
isolat dengan aktivitas enzim terbaik sebagai sumber inokulan diharapkan akan menghasilkan
inokulan yang berkualitas tinggi sehingga waktu permentasi dapat dipersingkat dan kualitas
produk yang dihasilkan akan semakain baik.
5.3.2 Aktivitas Enzim Isolat Bakteri Lignoselulolitik Asal Rayap
5.3.2.1 Aktivitas Enzim Lignoselulase Isolat Bakteri Asal Rayap pada SubstratLignoselulosa Sintetis
Evaluasi aktivitas enzim isolat bakteri pendegradasi lignoselulosa yang diisolasi dari
rayap menunjukkan bahwa isolat bakteri dengan kode BR2Mix mampu menghasilkan
aktivitas enzim lignase tertinggi selama periode waktu kontak dengan substrat ligoselulosa,
dengan nilai aktivitass enzim secara berturut-turut adalah 1,688 U/ml, 2,391 U/ml, 3,845
U/ml, 3,897 U/ml, 4,018 U/ml dan 4,156 U/ml, sedangkan asktivitas enzim terbaik ke-2 dan
ke-3 dihasilkan oleh isolat dengan kode BR1.5Mix dan BR1.2Mix (Tabel 5.8a). Aktivitas
enzim selulase yang dihasilkan oleh isolat bakteri pendegradasi lignoselulosa asal rayap
menunjukkan bahwa isolat dengan kode BR2Mix dan BR1.5Mix menghasilkan aktivitas enzim
tertinggi dan berbeda nyata dengan isolat lainnya dengan kisaran nilai aktivitas tertinggi dari
2,221 – 3,614 U/ml setelah kontak dengan substrat 30 menit sampai 24 jam, sedangkan
secara keseluruhan aktivitas enzim selulase yang dihasilkan seluruh isolat berkisar antara
0,55 – 3,614 U/ml (Tabel 5.8b).
Tabel 5.8a Aktivitas Enzim Lignase Isolat Bakteri Lignoselulolitik Asal Rayap PadaSubstrat Sintetis lignoselulosa
IsolatAktivitas Enzim Lignase (U/ml) Isolat Bakteri Lignoselulolitik AsalRayap Pada Periode Waktu Tertentu dalam Substrat Lignoselulosa
30 menit 1 jam 3 jam 6 jam 12 jam 24 jam
BR 1 Mix 0,321a1 0,408a 2,010abc 3,017ab 2,848a 2,727abBR 1.2 Mix 1,557bcd 2,426b 3,359cd 3,659ab 4,107ab 3,88bcdBR 1.3 Mix 0,273a 1,767b 1,592a 3,052ab 2,748a 2,313aBR 1.4 Mix 1,177b 0,408a 3,224bcd 3,749ab 3,376ab 2,948abcBR 1.5 Mix 1,688cd 2,391b 3,845d 3,897ab 4,018ab 4,156cdBR 1.6 Mix 0,425a 2,350b 1,903ab 2,879a 3,618ab 3,19abcBR 2 Mix 1,791d 2,736b 4,025 4,073 4,328b 4,684dBR 3 Mix 0,383a 2,109b 1,592a 2,996ab 3,611ab 3,618abcdBR 4.2 Mix 1,305bc 2,360b 3,203bcd 3,121ab 3,638ab 4,156cdBR 4.3 Mix 0,239a 1,905b 2,348abc 2,783a 3,321ab 3,631abcd
SEM2 0,086 0,255 0,270 0,233 0,298 0,273
Keterangan: 1) Hurup sama pada kolom yang sama menunjukkan nilai berbeda tidak nyata (P>0,05),2) Standard Error of the treatmens means
Tabel 5.8b Aktivitas Enzim Selulase Isolat Bakteri Lignoselulolitik Asal Rayap PadaSubstrat Sintetis lignoselulosa
Isolat
Aktivitas Enzim Selulase (U/ml) Isolat Bakteri Lignoselulolitik AsalRayap Pada Periode Waktu Tertentu dalam Substrat Lignoselulosa
30 menit 1 jam 3 jam 6 jam 12 jam 24 jam
BR 1 Mix 2,147cd 2,172c 2,206c 2,299ab 2,355bcd 2,760bcBR 1.2 Mix 2,135cd 1,858bc 2,007c 2,423abc 2,575de 3,108cdBR 1.3 Mix 0,857ab 0,935a 1,474ab 1,867a 2,081ab 1,822aBR 1.4 Mix 0,557a 0,917a 1,331a 1,792a 1,917a 1,968aBR 1.5 Mix 2,278cd 2,221c 2,861 2,992bc 3,025 3,614dBR 1.6 Mix 1,113ab 1,894bc 2,117c 2,400ab 2,540cd 3,171cdBR 2 Mix 2,340d 2,254c 2,772de 3,037c 2,927ef 3,549dBR 3 Mix 1,545bc 1,852bc 1,935bc 2,114a 2,132abc 2,680bcBR 4.2 Mix 1,343b 1,340ab 1,501ab 1,944a 2,117ab 2,385abBR 4.3 Mix 1,509bc 1,670bc 1,876bc 2,206a 2,325abcd 2,802
SEM 0,156 0,146 0,096 0,137 0,083 0,114Keterangan: 1) Hurup sama pada kolom yang sama menunjukkan nilai berbeda tidak nyata (P>0,05),
2) Standard Error of the treatmens means
Sedangkan terhadap aktivitas enzim xylanase, isolat dengan kode BR2Mix dan
BR1.5Mix menghasilkan aktivitas enzim tertinggi pertama dan kedua, masing-masing dengan
nilai aktivitas enzim berturut-turut sebesar 1,791 U/ml dan 1,688 U/ml (t 30 menit), 1134,11
U/ml dan 1131,90 U/ml (t 1 jam), 1337m75 U/ml dan 1243,93 U/ml (t 3 jam), 1390,73 U/ml
dan 1289,18 U/ml (t 6 jam), 1578,37 U/ml dan 1555,19 U/ml (t 12 jam) dan 1611,48 U/ml
dan 1581,68 U/ml (t 24 jam) (Tabel 5.8c)
Tabel 5.8c Aktivitas Enzim Xylanase Isolat Bakteri Lignoselulolitik Asal Rayap PadaSubstrat Sintetis lignoselulosa
Isolat
Aktivitas Enzim Xylanase (U/ml) Isolat Bakteri Lignoselulolitik AsalRayap Pada Periode Waktu Tertentu dalam Substrat Lignoselulosa
30 menit 1 jam 3 jam 6 jam 12 jam 24 jam
BR 1 Mix 0,321a1 775,83bc 1210,82cd 1120,31bcd 1012,14a 958,06aBR 1.2 Mix 1,557bcd 340,51a 633,55ab 845,48ab 873,068a 1096,03aBR 1.3 Mix 0,273a 588,85ab 620,31ab 750,55a 870,861a 995,59aBR 1.4 Mix 1,177b 437,64ab 973,51bcd 1028,70bc 1060,71a 1123,62aBR 1.5 Mix 1,688cd 1131,90c 1243,93cd 1289,18cd 1555,19b 1581,68bBR 1.6 Mix 0,425a 585,54ab 838,85abc 913,91ab 844,371a 1030,02aBR 2 Mix 1,791c 1134,11c 1337,75d 1390,73d 1578,37b 1611,48bBR 3 Mix 0,383a 462,80ab 450,33a 699,78a 811,258a 901,55aBR 4.2 Mix 1,305bc 690,40ab 849,89abc 845,48ab 846,578a 938,19aBR 4.3 Mix 0,239a 583,33ab 671,08ab 686,53a 844,371a 841,06a
SEM2 71,722 77,020 87,991 55,199 63,097 67,157Keterangan: 1) Hurup sama pada kolom yang sama menunjukkan nilai berbeda tidak nyata (P>0,05),
2) Standard Error of the treatmens means
Berdasarkan data hasil penelitian tersebut tampak bahwa isolat dengan kode BR2Mix
dan BR1.5Mix mempunyai aktivitas enzim lignoselulase (lignase, selulase dan xylanase)
unggul (terbaik 1 dan 2), sehingga isolat ini sangat layak dikembangkan untuk sumber
inokulan fermentor bahan organik dengan kandungan lignoselulosa tinggi. Howard et al.,
(2003) mengungkapkan semakin tinggi nilai aktivitas enzim, semakin baik kemampuan
isolat/mikroba dalam mendegradasi substrat/material organik. hal ini sejalan dengan hasil
penelitian yang telah diperoleh dimana nilai aktivitas enzim yang tinggi (Tabel 5.8-5.9) akan
menghasilkan diameter zone bening yang tinggi pula (Tabel 5.2 – 5.3). Disamping itu dari
penelitian ini diperoleh isolat dengan kualitas unggul dan realatif konstan mampu
menampilkan kualitas unggul tersebut.
5.3.2.2 Aktivitas Enzim Isolat Bakteri Asal Rayap pada Substrat Limbah PertanianTerintegrasi
Hasil evaluasi kualitas isolat bakteri pendegradasi lignoselulosa asal rayap pada
substrat limbah pertanian terintegrasi menunjukkan bahwa isolat bakteri pendegradasi
lignoselulosa asal rayap menghasilkan aktivitas enzim selulase pada substrat jerami padi
sebesar 0, 238 – 1,262 U/ml (t 30 menit, tertinggi BR1.6Mix), 0,369 – 3,107 U/ml (t 1 jam,
tertinggi BR2Mix), 0,712 – 3,695 U/ml (t 6 jam, tertinggi BR2Mix), 0,753 – 3,710 U/ml (t 12
jam, tertinggi BR2Mix) dan 0,223 – 2,730 U/ml (t 24 jam, tertinggi BR1.5Mix). Terhadap
aktivitas enzim yang dihasilkan pada substrat dedak padi, menunjukkan isolat bakteri asal
rayap mampu menghasilkan aktivitas selulase sebesar 0,342 – 1,703 U/ml (t 30 menit,
tertinggi BR1.6Mix), 0,128 – 2,397 U/ml (t 3 jam, tertinggi BR1.5Mix), 1,116 – 3,960 U/ml (t
6 jam, tertinggi BR1.5Mix), 1,914 – 4,784 U/ml (t 12 jam, tertinggi BR1.5Mix) dan 1,938–
3,367 U/ml (t 24 jam, tertinggi BR1.5Mix) (Tabel 5.9). Sedangkan terhadap aktivitas enzim
selulase pada substrat feses sapi, isolat bakteri lignoselulolitik menghasilkan nilai aktivitas
enzim berkisar antara 0,985 – 1,536 U/ml (t 30 menit, tertinggi BR4.2Mix), 1,352 – 2,269
U/ml (t 3 jam, tertinggi BR2Mix), 1,224 – 2,290 U/ml (t 6 jam, tertinggi BR2Mix), 1,039 –
2,677 U/ml (t 12 jam, tertinggi BR2Mix), dan 0,205 – 2,099 U/ml (t 24 jam, tertinggi
BR1.5Mix) (Tabel 5.9)
Tabel 5.9 Aktivitas Enzim Selulase Isolat Bakteri lignoselulolitik Asal Rayap padaSubstrat Limbah Pertanian Terintegrasi
Isolat
Aktivitas Selulase (U/ml) Isolat Bakteri Lignoselulolitik AsalRayap Pada Periode Waktu Tertentu dalam Substrat Jerami padi
30 menit 1 jam 6 jam 12 jam 24 jam
BR 1 Mix 0,738bc 1,298a 2,468bcd 1,882ab 1,550cdBR 1.2 Mix 0,441ab 0,423a 0,712a 1,444ab 2,321eBR 1.3 Mix 0,959cd 0,935a 1,694abc 1,212ab 1,722dBR 1.4 Mix 0,744bc 1,405a 1,938abc 1,030ab 0,383bBR 1.5 Mix 1,155cd 1,316a 2,739cd 2,218b 2,448eBR 1.6 Mix 1,262d 1,325a 1,801abc 0,837ab 0aBR 2 Mix 0,887bcd 3,107b 3,695d 3,710c 2,416eBR 3 Mix 0,411ab 0,578a 1,617abc 0,753a 1,192cBR 4.2 Mix 1,143cd 0,512a 1,206ab 1,167ab 1,246cBR 4.3 Mix 0,238a 0,369a 0,831a 1,224ab 1,335cSEM 0,099 0,222 0,284 0,280 0,075
IsolatAktivitas Selulase (U/ml) Isolat Bakteri Lignoselulolitik Asal
Rayap Pada Periode Waktu Tertentu dalam Substrat Dedak padi30 menit 3 jam 6 jam 12 jam 24 jam
BR 1 Mix 0,753ab 1,212c 1,664abc 3,382bc 2,659abBR 1.2 Mix 1,435cd 1,295c 2,724cd 2,706ab 2,284abBR 1.3 Mix 1,108bc 0,128a 2,486bcd 4,260cd 1,938aBR 1.4 Mix 0,557a 0,566ab 3,081de 2,456ab 2,772abBR 1.5 Mix 1,137bc 2,397d 3,960e 4,784d 3,367bBR 1.6 Mix 1,703d 0,682b 1,399ab 3,218b 2,611abBR 2 Mix 1,242cd 2,382d 2,264bcd 3,397bc 3,361bBR 3 Mix 0,729ab 2,010d 1,986abcd 2,022a 1,944aBR 4.2 Mix 1,390cd 2,292d 1,995abcd 2,176a 2,191abBR.4.3 Mix 0,342a 2,039d 1,116a 1,914a 2,956abSEM 0,093 0,105 0,222 0,188 0,240
Isolat
Aktivitas Selulase (U/ml) Isolat Bakteri Lignoselulolitik AsalRayap Pada Periode Waktu Tertentu dalam Substrat Feses Sapi
30 menit 3 jam 6 jam 12 jam 24 jam
BR 1 Mix 1,247ab 2,126cd 2,066bcd 1,456b 0,980bcBR 1.2 Mix 1,158ab 2,215d 1,894bcd 1,200ab 1,218cdBR 1.3 Mix 1,244ab 1,352a 1,474ab 1,343ab 1,224dBR 1.4 Mix 1,003a 1,629abc 1,664abc 1,212ab 1,444deBR 1.5 Mix 0,997a 2,141cd 2,156cd 2,575d 2,099gBR 1.6 Mix 1,259ab 1,977cd 1,224a 1,206ab 1,509eBR 2 Mix 1,149ab 2,269d 2,290d 2,677d 1,825fBR 3 Mix 0,985a 1,843abcd 1,888bcd 1,039a 0,307aBR 4.2 Mix 1,536b 1,408ab 2,156cd 1,438ab 0,205aBR 4.3 Mix 1,408ab 1,891bcd 1,780abcd 2,087c 0,884bSEM 0,101 0,106 0,118 0,082 0,048
Berdasarkan nilai tertinggi aktivitas enzim yang dihasilkan, pemilihan isolat unggul
agak sulit dilakukan mengingat adanya fluktuasi isolat yang memperoleh nilai aktivitas
tertinggi, yang mana hal ini menunjukkan tingginya aktivitas enzim dari isolat bakteri asal
rayap yang dihasilkan. Namun berdasarkan nilai skor dapat dipilih isolat bakteri pendegradasi
lignoselulosa asal rayap unggul pertama dan kedua adalah isolat bakteri dengan kode BR2Mix
dan BR1.5Mix. Isolat inilah nantinya akan dimanfaatkan sebagai sumber inokulan fermentor
limbah pertanian terintegrasi. Melalui pemanfaatan isolat ini diharapkan degradasi senyawa
lignoselulosa limbah pertanian terintegrasi akan lebih mudah dilakukan dan ketersediaan
senyawa yang lebih sederhana yang siap dimanfaatkan ternak maupun tanaman akan lebih
tinggi sehingga akan memacu produktivitas usaha pertanian terintegrasi yang dihasilkan.
SIMPULAN
Berdasarkan data hasil penelitian dapat disimpulkan bahwa:
1. Dari limbah isi rumen sapi bali berhasil diisolasi 10 isolat bakteri lignoselulolitik, 4 isolat
bakteri lignolitik (bakteri pendegradasi lignin), 6 isolat bakteri selulolitik (bakteri
pendegradasi selulosa), dan 8 isolat xylanolitik (bakteri pendegradasi xylan/hemiselulosa).
Sedangkan dari rayap, berhasil diisolasi 10 isolat bakteri lignoselulolitik, 7 isolat bakteri
lignolitik, 9 isolat bakteri selulolitik dan 11 isolat bakteri xylanolitik
2. Isolat bakteri pendegradasi lignoselulosa asal limbah isi rumen sapi bali dengan kode
BCR5.1Mix dan BCR3.1Mix merupakan isolat terpilih yang mempunyai kemampuan
degradasi dan aktivitas enzim unggul pada berbagai substrat baik substrat sintetis dan
substrat limbah pertanian terintegrasi.
3. Isolat bakteri pendegradasi lignoselulosa asal rayap dengan kode BR2Mix dan BCR1.5Mix
merupakan isolat terpilih yang mempunyai kemampuan degradasi dan aktivitas enzim
unggul pada berbagai substrat baik substrat sintetis dan substrat limbah pertanian
terintegrasi.
DAFTAR PUSTAKA
Akin, D. E., and R. Benner. 1988. Degradation of Polysaccharides and Lignin by ruminalBacteria and Fungi. Applied and Environmental Microbiology; 1117-1125
Efiok, B. J. S. 1996. Basic Calculation for Chemical and Bniological Analysis. AOACInternational, Maryland, USA
Howard R. L., Abotsi E., J. V. Rensburg E. L., and Howard S. 2003. LignocelluloseBiotechnology; Issues of Bioconversion and Enzyme Production. Review. AfricanJournal of Biotechnology Vol. 2 (12); 602-619
Hungate, R.E.. 1966. The Rumen and its Microbes. Academic Press, inc., New York
Kamra, D. N. 2005. Rumen Microbial Ecosystem. Special Section: Microbial Diversity.Current Science. Vol. 89. No. 1. hal 124-135. [cited 2007 Decembre 20]. Availablefrom: URL: http://www.ias.ac.in/currsci/jul102005/124.pdf
Mudita, I M., I G.L.O.Cakra, AA.P.P.Wibawa, dan N.W. Siti. 2009. Penggunaan CairanRumen Sebagai Bahan Bioinokulan Plus Alternatif serta Pemanfaatannya dalamOptimalisasi Pengembangan Peternakan Berbasis Limbah yang BerwawasanLingkungan. Laporan Penelitian Hibah Unggulan Udayana, Universitas Udayana,Denpasar.
Ogimoto, K. And S. Imai. 1981. Atlas of Rumen Microbiology. Japan Scientific SocietiesPoress, Tokyo
Perez, J., J. Munoz-Dorado, T. De la Rubia, and J. Martinez. 2002. Biodegradation andBiological Treatment of Cellulose, Hemicellulose and Lignin; an overview. Int.Microbial, 5: 53-56
Purwadaria, T., Pesta A. Marbun, Arnold P. Sinurat dan P. Ketaren. 2003a. PerbandinganAktivitas Enzim Selulase dari Bakteri dan Kapang Hasil Isolasi dari Rayap. JITV Vol.8 No. 4 Th 2003:213-219
Purwadaria, T., T., Pius P. Ketaren, Arnold P. Sinurat, and Irawan Sutikno. 2003b.Identification and Evaluation of Fiber Hydrolytic Enzymes in The Extract of Termites(Glyptotermes montanus) for Poultry Feed Application. Indonesian Journal ofAgricultural Sciences 4(2) 2003; 40-47
Purwadaria, T., T., Puji Ardiningsip, Pius P. Ketaren dan Arnold P. Sinurat. 2004. Isolasi danPenapisan Bakteri Xilanolitik Mesofil dari Rayap. Jurnal Mikrobiologi Indonesia, Vol.9, No. 2.September 2004, hlm. 59-62
Sastrosupadi, A.. 2000. Rancangan Percobaan Praktis Bidang pertanian. Edisi Revisi.Penerbit Kanisius, Yogyakarta
Watanabe H, Noda H, Tokuda G, Lo N. 1998. A Celulase gene of Terrmite Origin. Nature394: 330-331