AKTIVITAS SELULASE DARI Ganoderma lucidum YANG DIINKUBASIKAN DALAM MEDIA JERAMI PADI
SKRIPSI YUSUP BASUNI AL AZAM
PROGRAM STUDI ILMU NUTRISI DAN MAKANAN TERNAK FAKULTAS PETERNAKAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2008
RINGKASAN YUSUP BASUNI AL AZAM. D24104050. 2008. Aktivitas Selulase dari Ganoderma lucidum yang Diinkubasikan dalam Media Jerami Padi. Skripsi. Program Studi Ilmu Nutrisi dan Makanan Ternak, Fakultas Peternakan, Institut Pertanian Bogor. Pembimbing Utama : Prof. Dr. Ir. Toto Toharmat, M.Agr.Sc. Pembimbing Anggota : Dr. Ir. Idat Galih Permana, M.Sc.Agr. Penelitian ini bertujuan mengkaji aktivitas enzim selulase yang dihasilkan oleh Ganoderma lucidum. Ganoderma lucidum diinkubasikan selama 0, 2, 3 dan 4 minggu pada media tumbuh jerami padi yang kedalamnya ditambahkan kromium (Cr) sebanyak 0, 500, 1000 dan 1500 ppm. Percobaan menggunakan rancangan acak lengkap pola faktorial 4 x 4 dengan 3 ulangan. Parameter yang diamati adalah penyusutan bahan kering biomassa, kadar bahan kering media dan aktivitas enzim selulase yang diekstrak dari media. Analisa keragaman dan uji kontras orthogonal digunakan untuk membandingkan rataan peubah yang diamati. Masa inkubasi meningkatkan (P<0,01) penyusutan bahan kering biomasa, menurunkan kadar bahan kering media dan meningkatkan aktivitas enzim selulase. Sedangkan penambahan Cr dengan level yang berbeda ke dalam media tidak mempengaruhi penyusutan bahan kering biomassa, kadar bahan kering media dan aktivitas enzim selulase. Aktivitas enzim selulase tertinggi diperoleh dari media yang diinkubasi Ganoderma lucidum selama 3 minggu (116,72 IU/ml). Hasil yang diperoleh mengindikasikan bahwa Ganoderma lucidum menghasilkan enzim selulase. Namun produksi enzim tidak dipengaruhi oleh penambahan Cr ke dalam media. Kata-kata kunci: jerami padi, Cr, Ganoderma lucidum, selulase
ABSTRACT Activity of Cellulase Produced by Ganoderma lucidum Incubated in Medium Composed of Rice Straw Y. B. Al Azam, T. Toharmat and I. G. Permana This experiment aimed to evaluate the activity of enzyme produced by Ganoderma lucidum. Ganoderma lucidum was incubated for 0, 2, 3 and 4 weeks in the medium composed of rice straw added 0, 500, 1000, 1500 ppm chromium (Cr). Treatments were allocated in a Factorial Completely Randomized Design 4 x 4 with 3 replications. Biomass dry matter reduction, dry matter content of medium, and the activity of cellulase extracted from medium were observed. Analysis of Variance (ANOVA) and Orthogonal Contrast Test were applied to compare the mean of variables. Incubation time significantly (P<0.01) increased the reduction of biomass dry matter reduction, decreased medium dry matter content and increased the activity of cellulase. Addition of Cr at different level into the medium did not affect the reduction of biomass dry matter reduction, medium dry matter content and the activity of cellulase. The cellulase extracted from the medium incubated by the Ganoderma lucidum for 3 weeks had the highest activity (116.72 IU/ml). The result indicated that Ganoderma lucidum produced cellulase. However, the production of enzyme was not affected by the addition of Cr in the medium. Key words: rice straw, Chromium, Ganoderma lucidum, cellulase
AKTIVITAS SELULASE DARI Ganoderma lucidum YANG DIINKUBASIKAN DALAM MEDIA JERAMI PADI
YUSUP BASUNI AL AZAM D24104050
Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Peternakan pada Fakultas Peternakan Institut Pertanian Bogor
PROGRAM STUDI ILMU NUTRISI DAN MAKANAN TERNAK FAKULTAS PETERNAKAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2008
AKTIVITAS SELULASE DARI Ganoderma lucidum YANG DIINKUBASIKAN DALAM MEDIA JERAMI PADI
Oleh YUSUP BASUNI AL AZAM D24104050
Skripsi ini telah disetujui dan disidangkan di hadapan Komisi Ujian Lisan pada tanggal 28 Oktober 2008
Pembimbing Utama
Pembimbing Anggota
Prof. Dr. Ir. Toto Toharmat, M.Agr.Sc. NIP. 131 284 834
Dr. Ir. Idat Galih Permana, M.Sc.Agr. NIP. 131 956 694
Dekan Fakultas Peternakan Institut Pertanian Bogor
Dr. Ir. Luki Abdullah, M.Sc.Agr. NIP. 131 955 531
RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan di Kota Angin Majalengka pada tanggal 10 Nopember 1986 dari pasangan ayah H. Ahun Djamhur dan Ibu Unah. Pendidikan dasar dan menengah diselesaikan di Maja, Majalengka tahun 2004. Pada tahun yang sama penulis diterima di Program Studi Nutrisi dan Makanan Ternak, Fakultas Peternakan, Institut Pertanian Bogor melalui jalur USMI (Undangan Seleksi Masuk IPB). Selama mengikuti pendidikan di IPB, penulis aktif di kegiatan Organisasi OMDA HIMMAKA (Himpunan Mahasiswa Majalengka), keprofesian HIMASITER (Himpunan Mahasiswa Ilmu Nutrisi dan Makanan Ternak) dan pecinta alam KEPAL-D (Kelompok Pecinta Alam Fakultas Peternakan). Penulis pernah menjadi trainer teknik pencampuran ransum unggas dan pembuatan jerami amoniasi pada program kegiatan Lembaga Penelitian dan Pemberdayaan Masyarakat (LPPM) IPB, selain itu penulis juga aktif di berbagai kepanitiaan di lingkungan IPB. Kegiatan di luar kampus yang diikuti penulis adalah menjadi fasilitator outbound di IPB OUTBOUND dan Navigator Indonesia.
KATA PENGANTAR Alhamdulillahirabbil’aalamiin. Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas segala karunia dan rahmatnya-Nya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan.
Penelitian ini mengambil tema mengenai enzim selulase yang
disekresikan oleh jamur Ganoderma lucidum pada media tumbuh jerami padi dengan penambahan kromium (Cr).
Penelitian ini berjudul Aktivitas Selulase dari
Ganoderma lucidum yang Diinkubasikan dalam Media Jerami Padi. Skripsi ini ditulis berdasarkan hasil penelitian yang penulis lakukan mulai bulan Mei-Juli 2008 bertempat di Laboratorium Ilmu Nutrisi Ternak Perah dan Laboratorium Biokimia, Fisiologi dan Mikrobiologi Nutrisi, Departemen Ilmu Nutrisi dan Teknologi Pakan, Fakultas Peternakan, Institut Pertanian Bogor. Ganoderma lucidum adalah spesies jamur yang menghasilkan enzim ekstraseluler yang mampu menguraikan ikatan lignoselulosa sehingga dapat hidup pada bahan sumber serat.
Media tumbuh yang digunakan untuk pertumbuhan
Ganoderma lucidum pada penelitian ini adalah jerami padi. Ganoderma lucidum berpotensi digunakan dalam mentransformasikan Cr anorganik menjadi Cr organik. Penulis menyadari masih banyak kekurangan dalam penulisan skripsi ini. Akhirnya harapan penulis semoga skripsi ini dapat bermanfaat khususnya bagi penulis sendiri dan untuk pembacanya.
Bogor, Nopember 2008
Penulis
DAFTAR ISI Halaman RINGKASAN ............................................................................................
ii
ABSTRACT ................................................................................................
iii
RIWAYAT HIDUP ....................................................................................
vi
KATA PENGANTAR ................................................................................
vii
DAFTAR ISI ...............................................................................................
viii
DAFTAR TABEL .......................................................................................
x
DAFTAR GAMBAR ..................................................................................
xi
DAFTAR LAMPIRAN ...............................................................................
xii
PENDAHULUAN ......................................................................................
1
Latar Belakang .................................................................................. Tujuan ...............................................................................................
1 2
TINJAUAN PUSTAKA .............................................................................
3
Jerami Padi ........................................................................................ Perlakuan pada Jerami Padi .................................................... Kromium ........................................................................................... Kromium Organik ................................................................... Ganoderma lucidum .......................................................................... Enzim Selulase ..................................................................................
3 4 5 6 7 8
METODE ......................................................................................................
10
Waktu Dan Tempat ........................................................................... Materi ................................................................................................ Alat ......................................................................................... Bahan ...................................................................................... Prosedur ........................................................................................... Pembuatan Media Agar ......................................................... Penanaman Starter Isolat kedalam Media Agar ..................... Persiapan Media Jerami Padi ................................................. Penanaman Starter kedalam Media Jerami Padi...................... Rancangan Percobaan ...................................................................... Teknik Analisis ................................................................................ Penyusutan Bahan Kering Media ........................................... Aktivitas Enzim .....................................................................
10 10 10 10 11 11 11 11 11 12 12 12 13
HASIL DAN PEMBAHASAN ..................................................................
14
Pertumbuhan Ganoderma lucidum ................................................. Penyusutan Bahan Kering Media .................................................... Bahan Kering Media .......................................................................
14 14 16
Aktivitas Enzim Selulase .................................................................
19
KESIMPULAN DAN SARAN ..................................................................
23
Kesimpulan ...................................................................................... Saran ..............................................................................................
23 23
UCAPAN TERIMA KASIH ......................................................................
24
DAFTAR PUSTAKA .................................................................................
25
LAMPIRAN
28
..............................................................................................
DAFTAR TABEL Nomor
Halaman
1. Komposisi Nutrien Jerami Padi .......................................................
3
2. Perbandingan Komposisi Kimia Limbah Pertanian (% BK) .............
4
3. Penyusutan Bahan Kering Media (%) pada Level Cr 0-1500 ppm dan Masa Inkubasi 0, 2, 3 dan 4 Minggu ..........................................
15
4. Bahan Kering Media (%) pada Level Cr 0-1500 ppm dan Masa Inkubasi 0, 2, 3 dan 4 Minggu ..........................................................
17
5. Perbandingan Glukosa yang Dilepaskan (ppm) dan Aktivitas Enzim Selulase (IU/ml) pada Level Cr 0-1500 dan Masa Inkubasi 0, 2, 3 dan 4 Minggu ………………………………………........................
20
DAFTAR GAMBAR Nomor
Halaman
1. Struktur Faktor Toleransi Glukosa (GTF) (Linder, 1992) .................
6
2. Struktur Asam Nikotinat dan Asam Pikolinat ...................................
7
3. Inokulan Isolat Ganoderma lucidum Umur 10 hari (a) dan Jerami Padi yang Telah Difermentasikan Selama 3 Minggu dan Telah Dipenuhi Miselium Ganoderma lucidum (b) .....................................
14
4. Kurva Persentase Penyusutan Bahan Kering Media Tumbuh Ganoderma lucidum yang Mengandung Cr pada Level Cr 0-1500 ppm dan Masa Inkubasi 0, 2, 3 dan 4 Minggu ..................................
16
5. Kurva Persentase Bahan Kering Media Tumbuh Ganoderma lucidum yang Mengandung Cr pada Level Cr 0-1500 ppm dan Masa Inkubasi 0, 2, 3 dan 4 Minggu ................................................
18
6. Aktivitas Enzim Selulase pada Level Cr 0-1500 ppm dan Masa Inkubasi 0, 2, 3 dan 4 Minggu …………………………………......
21
DAFTAR LAMPIRAN Nomor
Halaman
1. Komposisi Larutan DNS ....................................................................
29
2. Pembuatan Larutan Spectro Zero dan Larutan Standar .....................
29
3. Anova RAL Faktorial Uji Kontras Orthogonal Persentase Bahan Kering Media pada Level Cr 0 – 1500 ppm dan Masa Inkubasi 0, 2, 3 dan 4 Minggu ..................................................................................
30
4. Anova RAL Faktorial Uji Kontras Orthogonal Persentase Penyusutan Bahan Kering Media pada Level Cr 0 – 1500 ppm dan Masa Inkubasi 0, 2, 3 dan 4 Minggu ..................................................
30
5. Anova RAL Faktorial Uji Kontras Orthogonal Aktivitas Enzim Selulase pada Level Cr 0 – 1500 ppm dan Masa Inkubasi 0, 2, 3 dan 4 Minggu ............................................................................................
31
PENDAHULUAN Latar Belakang Komponen serat kasar merupakan salah satu pembatas dalam pemanfaatan nutrien. Komplek lignoselulosa penyusun serat kasar tidak mampu dicerna oleh saluran pencernaan ternak dan tidak didegradasi oleh mikroba rumen. Beberapa mikroorganisme dapat memecah ikatan komplek lignoselulosa dan digunakan untuk mengolah pakan sumber serat atau dimanfaatkan untuk menghasilkan enzim yang dapat digunakan sebagai pakan imbuhan untuk meningkatkan kecernaan nutrien. Salah satu mikroorganisme yang memiliki kemampuan tinggi dalam mendegradasi komplek lignoselulosa jerami adalah jamur Ganoderma lucidum. Ganoderma lucidum adalah jamur saprofitik dan parasit karena tumbuh pada batang mati atau serbuk gergaji kayu (Suriawiria, 2001). Jamur tersebut dikenal sebagai jamur pembusuk putih (white rot fungi). Misra et al. (2007) melaporkan bahwa fermentasi jerami (mustard straw) dengan Ganoderma lucidum pada suhu 350C selama 21 hari memberikan nilai kecernaan in vitro dan delignifikasi yang maksimal. Pada pengujian in vivo menggunakan domba jantan, kadar limfosit darah sebagai
indikator
kekebalan
meningkat
20%
dari
limfosit
domba
yang
mengkonsumsi ransum yang mengandung rumput gajah hasil fermentasi jamur Ganoderma lucidum (Evvyernie et al., 2002).
Ganoderma lucidum berpotensi
digunakan dalam mentransformasikan kromium (Cr) anorganik menjadi Cr organik. Suplementasi Cr ke dalam pakan lebih menguntungkan apabila diberikan dalam bentuk Cr organik. Adanya enzim ekstraseluler yang dimiliki oleh Ganoderma lucidum menyebabkan jamur tersebut mampu merombak serat kasar terutama lignin dan selulosa, serta menggunakannya sebagai energi untuk pertumbuhannya (Vares dan Hatakka, 1997).
Enzim yang disekresikan Ganoderma lucidum merupakan
multienzim yang mampu mencerna serat (Ariwibowo, 1996). Namun kemampuan enzim ekstraseluler khususnya selulase dari Ganoderma lucidum dalam media yang kaya mineral Cr belum dikaji secara mendalam.
Tujuan Penelitian ini bertujuan untuk mengkaji aktivitas enzim selulase yang dihasilkan oleh Ganoderma lucidum pada media tumbuh jerami padi yang mengandung level Cr berbeda pada berbagai waktu inkubasi.
2
TINJAUAN PUSTAKA Jerami Padi Jerami padi merupakan salah satu limbah pertanian yang cukup potensial sebagai sumber makanan ternak ruminansia (Utomo et al., 1981). Para peternak Indonesia khususnya di pulau Jawa sudah terbiasa memberi makan ternaknya dengan jerami padi. Hal ini dilakukan mengingat pada saat musim kemarau peternak sulit mendapat rumput dan hijauan makanan ternak segar (Utomo et al., 1981). Doyle et al. (1986) menyatakan bahwa kandungan nutrien jerami padi umumnya rendah, protein kasarnya berkisar 2,2-9,5%, hemiselulosa 21-29% dan lignin 4-8%. Hogan dan Leche (1981) melaporkan bahwa komponen jerami padi yang dapat dicerna secara in vitro hanya 45-50% saja. Rendahnya kandungan nutrisi menyebabkan pemakaian jerami padi dalam ransum ternak ruminansia menjadi terbatas. Kandungan nutrien jerami padi diperlihatkan pada Tabel 1. Tabel 1. Komposisi Nutrien Jerami Padi Komposisi Nutrien Bahan kering Abu
Nilai (% BK) 91 11-19
Protein kasar
3-5
Lemak
1,82
Serat kasar
27-40
BETN
40,38
Ca
0,11-0,58
P
0,14-0,30
Selulosa
33
Silika
13
Sumber: Nista et al (2004)
Jerami padi juga mengandung silika yang tinggi disertai kadar pati dan lemak yang rendah. Silika pada jerami padi terikat dalam gugus organik. Bersama-sama dengan mineral lainnya, silika membentuk suatu lapisan tipis yang menyelimuti bagian luar dinding sel sehingga dapat menghalangi kerja enzim pencerna dalam saluran pencernaan.
Pertambahan satu persen silika dalam pakan hijauan akan
menurunkan koefisen cerna bahan kering (KCBO) sebanyak satu persen (Sofyan dan Sriharini, 1986). Silika tersebut merupakan kristal yang terdapat dalam dinding sel dan mengisi ruang antar sel. Kristal silikat tidak larut dalam cairan rumen, dengan demikian merupakan hambatan utama bagi mikroba rumen dan enzim yang dihasilkannya untuk mencerna jerami padi (Sutrisno, 1983).
Selain kandungan
silika, umur panen yang cukup tinggi menyebabkan jerami padi sulit dirombak oleh mikroba rumen (Sutardi, 1980). Hal tersebut mengakibatkan penggunaan jerami padi masih terbatas sebagai bulk dan menggantikan tidak lebih dari 25% kebutuhan ternak akan rumput.
Perbandingan komposisi nutrien jerami padi dengan hasil
ikutan pertanian lainnya diperlihatkan pada Tabel 2. Tabel 2. Perbandingan Komposisi Kimia Limbah Pertanian (% BK) Bahan Jerami padi Jerami jagung Jerami kacang tanah Jerami kedelai
Abu
PK
Lemak
SK
Beta-N
19,97
4,51
1,51
28,79
45,21
8,42
4,77
1,06
30,53
55,82
18,69
11,06
1,80
29,92
38,21
7,56
10,56
2,82
36,28
42,80
Sumber: Lab. Ilmu dan Teknologi Pakan Fakultas Peternakan IPB (2000)
Perlakuan pada Jerami Padi Perlakuan pada jerami padi untuk meningkatkan nilai gizinya dapat dilakukan secara fisik, kimia dan biologi atau kombinasinya. Perlakuan secara fisik meliputi penggilingan, pembuatan pellet, penyinaran radiasi dan proses penguapan. Perlakuan secara kimia dapat dilakukan dengan perendaman dalam larutan asam atau basa, penambahan urea dan amonia. Perlakuan biologi dapat dilakukan dengan penambahan enzim dan penambahan kapang pada jerami (Ibrahim, 1983). Menurut Suryahadi dan Piliang (1994) perlakuan secara fisik mampu meningkatkan kualitas, namun hasil yang diperoleh tidak sebanding dengan energi dan biaya yang dikeluarkan. Perlakuan kimia dapat meningkatkan kecernaan lebih besar, tetapi biaya yang dikeluarkan tetap tinggi. Perlakuan biologi memberikan harapan yang cukup besar, karena dipandang mudah dan murah untuk diterapkan.
4
Kromium Kromium (Cr) merupakan mineral mikro esensial yang sangat penting dalam metabolisme glukosa, protein dan lemak dalam jaringan otot ternak. Selain itu Cr juga diketahui bertanggung jawab dalam pengaturan kolesterol darah. Sebagian besar terdapat di alam dalam bentuk Cr3+ (Ohh dan Lee, 2005). Unsur Cr dalam tubuh dapat membentuk senyawa komplek yang disebut glucose tolerance factor (GTF). Molekul tersebut terlibat dalam interaksi antara insulin dan sel reseptor yang memungkinkan banyaknya pasokan glukosa ke dalam sel.
Sel akan mengubah
glukosa menjadi energi yang diperlukan untuk sintesis protein, pertumbuhan jaringan tubuh, pemeliharaan sel, peningkatan fertilitas, peningkatan imunitas, pemulihan pasca stres, glikogenesis, lipogenesis, transpor dan pengambilan asam amino oleh sel, mempengaruhi sintesis asam nukleat dan memainkan peranan dalam ekspresi gen (Vincent dan Davis, 1997; NRC, 1997). Fungsi utama Cr adalah untuk meningkatkan aktivitas insulin dalam metabolisme glukosa dan untuk mempertahankan kecepatan transpor glukosa dari darah kedalam sel. Cr juga berperan dalam mengaktifkan kerja beberapa enzim (Piliang dan Al Haj, 2006). Unsur Cr tersebar di seluruh jaringan tubuh dengan konsentrasi yang rendah. Konsentrasi Cr tertinggi dalam jaringan tubuh manusia maupun hewan adalah waktu lahir dan menurun sesuai dengan pertambahan umur. Unsur Cr terakumulasi pada otot, limfa, jantung, pankreas, ginjal, hati dan tulang (Linder, 1992; NRC, 1997; Groof dan Gropper, 2000). Sumber Cr adalah ragi bir, margarin, buah, sayur, keju, daging sapi, roti, minyak jagung, minyak biji kapuk, gandum, dedak dan molases (Piliang dan Al Haj, 2006; Groof dan Gropper, 2000). Defisiensi Cr menyebabkan terganggunya toleransi glukosa (Glucose Tolerance).
Defisiensi yang lebih parah akan mengakibatkan pertumbuhan
terganggu, hiperglikemia (hyperglycemia), glikosaria (glycosaria) dan meningkatnya kadar kolesterol dalam serum (Piliang dan Al Haj, 2006). Glucose Tolerance Factor (GTF) merupakan molekul yang larut dalam air, dalam larutan stabil terhadap panas dan mempunyai hubungan dengan mineral Cr (Piliang dan Al Haj, 2006). Struktur GTF tersusun dari komplek antara Cr3+ dengan 2 molekul asam nikotinat dan 3 asam amino yang terkandung dalam glutation yaitu
5
glutamat, glisin dan sistein (Linder, 1992). Struktur GTF diperlihatkan dibawah, pada Gambar 1. Unsur Cr merupakan komponen aktif dalam struktur GTF, sehingga tanpa adanya Cr pada intinya, GTF tidak dapat bekerja mempengaruhi insulin. Sumber alami GTF adalah kapang, organ hati, merica, keju dan daging (Burton, 1995; Winarno, 2002).
Setiap individu mempunyai kemampuan yang berbeda dalam
mensintesis GTF. Sintesis GTF berlangsung oleh bakteri dalam usus halus atau dalam hati (Piliang dan Al Haj, 2006).
Gambar 1. Struktur Faktor Toleransi Glukosa (GTF) (Linder, 1992) Kromium Organik Komplek Cr organik terdapat dalam bentuk Cr chelate, Cr proteinat dan Cr pikolinat (Lindenmann, 1996). Senyawa Cr proteinat merupakan Cr organik yang didapat dari protein ragi. Salah satu ragi yang banyak mengandung Cr adalah ragi bir karena banyak mengandung senyawa komplek yang mengandung Cr dan aktif secara biologis yang dikenal dengan GTF (Groof dan Gropper, 2000). Senyawa Cr pikolinat terbentuk dari Cr3+ yang mengikat tiga molekul asam pikolinat (Gambar 2). Apabila tiga molekul asam pikolinat atau nikotinat diikat oleh Cr3+ maka akan terbentuk Cr pikolinat atau Cr nikotinat. Pada keadaan alami Cr berikatan dengan asam nikotinat sehingga Cr yang berasal dari asam nikotinat lebih disukai karena sifat alaminya. Pada asam pikolinat gugus karboksil berada pada posisi tiga, sedangkan asam nikotinat pada posisi dua, kedua bentuk tersebut sama efektifnya dalam mempengaruhi metabolisme energi (Groof dan Gropper, 2000).
6
Gambar 2. Struktur Asam Nikotinat dan Asam Pikolinat (Groof dan Gropper, 2000) Ganoderma lucidum Jamur Ganoderma lucidum termasuk kingdom fungi, klas basidiomycetes, subklas
holobasidiomycetes,
seri
hymenomycetes,
ordo
agaricales,
famili
polyporacea, genus Ganoderma dan spesies ini termasuk kedalam spesies Ganoderma lucidum (Alexopoulus, 1979). Menurut Suryahadi dan Piliang (1994) jamur adalah tumbuhan tingkat rendah yang tidak mempunyai zat hijau daun (klorofil). Untuk kelangsungan hidupnya tanaman ini berperan sebagai parasit atau saprofit. Fardiaz (1992) menjelaskan bahwa jamur adalah fungi multiseluler yang mempunyai filamen dan pertumbuhannya pada makanan mudah dilihat karena penampakannya yang berserabut seperti kapas.
Pertumbuhan jamur mula-mula
berwarna putih, tetapi jika spora telah timbul akan terbentuk warna tergantung dari jenisnya. Dilihat dari sifat hidupnya, Ganoderma lucidum termasuk jamur saprofitik karena tumbuh pada batang mati atau serbuk gergaji kayu (Suriawiria, 2001). Jamur ini dikenal juga sebagai jamur pembusuk putih (white rot fungi) karena merupakan parasit penyebab busuknya batang kelapa sawit. Adanya enzim ekstraseluler yang dimiliki oleh Ganoderma lucidum menyebabkan jamur ini mampu merombak serat kasar terutama lignin dan selulosa dan menggunakannya sebagai energi untuk pertumbuhan (Vares dan Hatakka, 1997). Pada umumnya jamur yang berpotensi mendegradasi lignin termasuk kelompok mesofil yang hidup pada suhu antara 5-37 0
C dan optimum pada suhu 39-40 0C (Febrina, 2002). Jenis enzim ekstraseluler yang diproduksi jamur dipengaruhi oleh substrat
tumbuhnya. Adapun enzim yang disekresikan oleh Ganoderma lucidum merupakan enzim ligninase yang terdiri atas enzim lakase, enzim lignin peroksidase (LiP) dan
7
enzim mangan peroksidase (MnP). Ganoderma lucidum memiliki enzim dengan aktivitas lignolitik yang tinggi. Kapang yang diinokulasikan ke dalam suatu media, mula-mula akan mengalami fase adaptasi untuk menyesuaikan diri dengan media dan kondisi lingkungan sekitarnya. Pada fase ini belum terjadi pembelahan sel karena beberapa enzim belum disintesa.
Fase selanjutnya adalah pertumbuhan awal, sel mulai
membelah dengan kecepatan yang masih rendah karena baru selesai tahap penyesuaian diri.
Pertumbuhan logaritmik terjadi ketika inokulum mengalami
pertumbuhan yang cepat sampai dicapai pertumbuhan lambat. Pertumbuhan lambat disebabkan berkurangnya zat nutrisi di dalam media dan adanya hasil metabolisme yang dapat menghambat pertumbuhan. Fase berikutnya adalah pertumbuhan statis, jumlah sel pada fase ini tetap. Bila inkubasi dilanjutkan pada fase ini tidak akan menambah jumlah sel, melainkan jumlah sel hidup akan berkurang serta adanya lisis atau pecahnya sel karena kerja suatu antibodi, yang menyebabkan massa sel menurun sampai terjadi kematian (Fardiaz, 1992). Jamur memerlukan makanan dari zat yang terkandung dalam tanaman seperti selulosa, hemiselulosa, lignin dan zat isi sel lainnya. Selulosa, hemiselulosa dan lignin merupakan penyusun makro molekul yang terlalu besar dan tidak larut dalam air untuk diasimilasi langsung oleh cendawan. Cendawan akan mengeluarkan enzim ekstraseluler untuk depolimerasi molekul-molekul menjadi bahan-bahan yang dapat larut, sehingga dapat diasimilasi dengan mudah dan digunakan oleh cendawan untuk metabolisme dan pertumbuhannya (Suryahadi dan Piliang, 1994). Ganoderma lucidum mempunyai kandungan senyawa aktif baik pada tubuh buah maupun pada miselium.
Kandungan senyawa aktif ini bermanfaat untuk
kesehatan kebugaran tubuh dan senyawa tersebut antara lain: polisakarida, adenosin, asam ganoderik, protein, triterpenoid, vitamin, elemen makro dan mikro, germanium organik, antikanker, antitumor, antikarsinogen dan zat pengatur tubuh (Sjabana, 2001). Enzim Selulase Enzim merupakan katalis hayati yaitu senyawa organik yang dihasilkan oleh sel-sel hidup (Pelczar dan Chan, 1986), terdiri dari satu atau beberapa gugus polipeptida (protein). Enzim dapat diproduksi dengan cara mengekstraksi komponen
8
tanaman, hewan dan mikroorganisme (Darwis dan Sukara, 1989). Tanpa enzim suatu reaksi selular akan berlangsung sangat lambat, bahkan mungkin tidak terjadi reaksi. Enzim bersifat sangat spesifik dalam mengkatalis reaksi, sehingga meskipun jumlah enzim ribuan di dalam sel dan substrat pun sangat banyak, tidak akan terjadi kekeliruan (Shahib, 1992). Selulase adalah enzim yang dapat mendegradasi selulosa. Enzim ini mampu menghidrolisa selulosa menjadi gula sederhana atau glukosa. Menurut Schlegel (1994) mekanisme pemecahan selulosa oleh selulase sekurang-kurangnya terdiri dari tiga enzim: (1) Enzim-enzim endo-β-1,4 glukanase mempengaruhi secara serentak ikatan β-1,4 didalam makromolekul dan menghasilkan potongan-potongan besar berbentuk rantai dengan ujung-ujung bebas, (2) Enzim ekso-β-1,4 glukanase memotong mulai dari ujung-ujung rantai, disakarida selobiosa, (3) Enzim-enzim β glukosidase menghidrolisasi selobiosa dengan membentuk glukosa. Enzim selulase bersifat indusibel yaitu enzim yang dihasilkan sebagai tanggapan terhadap jenis makanan yang terdapat di dalam lingkungan pertumbuhan organisme penghasilnya. Enzim selulase sesungguhnya merupakan suatu kompleks enzim yang terdiri dari beberapa enzim yang bekerja terhadap satu atau bersamasama menggunakan selulosa menjadi D-glukosa (Kim et al., 1984). Mikroorganisme penghasil selulase adalah jamur dan bakteri.
Menurut
Landecker (1972) diantara mikroorganisme tanah yang ada ternyata jamur merupakan spesies yang paling baik kemampuan hidup dan daya saingnya dibandingkan dengan mikroorganisme lainnya. Hal ini disebabkan karena jamur mempunyai laju pertumbuhan dan efisiensi tingkat metabolik dalam menghasilkan enzim yang tinggi.
9
METODE Waktu dan Tempat Penelitian dilaksanakan dari bulan Mei sampai dengan Juli 2008. Semua kegiatan dikonsentrasikan di Laboratorium Nutrisi Ternak Perah dan Laboratorium Biokimia, Fisiologi dan Mikrobiologi Nutrisi, Departemen Ilmu Nutrisi dan Teknologi Pakan, Fakultas Peternakan, Institut Pertanian Bogor. Materi Alat Alat yang digunakan pada penelitian adalah: Ose, cawan petri, gelas ukur, labu erlenmeyer, tabung reaksi, hot plate, bunsen, sprayer, korek api, timbangan digital, autoclave, laminar air flow, shaker water bath, vortex, spektrofotometer, botol 300 ml, kertas saring Whatman no. 41, sarung tangan, alumunium foil, ember dan kantong plastik. Bahan Bahan yang digunakan pada penelitian antara lain: jerami padi, starter isolat Ganoderma lucidum, PDA (Potato Dextrose Agar), aquades, Tween 80, larutan DNS dan alkohol 70%. Jerami yang digunakan berumur ± 1 minggu setelah pemanenan dan diperoleh dari pesawahan di sekitar lingkar kampus Institut Pertanian Bogor, Darmaga. Jerami dicacah hingga berukuran 2-3 cm dan dikeringkan selama 3 hari sehingga diperoleh kadar air 10%. Isolat Ganoderma lucidum diperoleh dari Balai Penelitian Bioteknologi Perkebunan Indonesia (BPBPI), Bogor. Starter yang digunakan dalam penelitian ini adalah hasil peremajaan inokulum dilakukan pada media agar miring tabung reaksi yang berisi medium Potato Dextrose Agar (PDA) dan diinkubasi selama 1 minggu pada suhu ruang.
Peremajaan bertujuan untuk mendapatkan starter Ganoderma
lucidum yang fresh dan digunakan sebagai stok. Prosedur Pembuatan Media Agar Media agar merupakan media tempat pembiakkan starter yang digunakan. Sebanyak 39 g PDA dimasukkan ke dalam labu erlenmeyer yang berisi 1000 ml
aquades. Hasil campuran dipanaskan hingga mendidih serta medium larut secara sempurna, kemudian diaduk merata.
Media disterilisasi mengunakan autoclave
dengan suhu 1210C dan tekanan 1,2 atm selama 15 menit.
Media dituangkan
secukupnya ke dalam cawan petri, kemudian didinginkan dan media siap digunakan. Penanaman Starter Isolat ke dalam Media Agar Laminar air flow disterilisasi menggunakan lampu ultraviolet selama 2 jam. Starter diambil dari stok media miring menggunakan ose, kemudian diinokulasikan ke dalam cawan petri yang telah dipanaskan. Starter dibiarkan tumbuh di media agar selama ±10 hari sebelum digunakan. Persiapan Media Jerami Padi Sebanyak 2034 ml aquades ditambahkan ke dalam 1 kg jerami padi kering untuk menghasilkan jerami padi dengan 30% BK dan penambahan Cr dalam bentuk CrCl3.6H2O pada level (0, 500, 1000, 1500 ppm Cr), campuran diaduk di dalam ember hingga merata. Penentuan penambahan air dihitung dengan rumus: Air yang diperlukan = 91/30 x 1000 g = 3033,33 g (Air + Jerami). Air yang diperlukan = 3033,33 g – 1000 g = 2033,33 g air ≈ 2034 ml aquades. Jerami padi 30% BK dimasukkan ke dalam botol selai 300 ml sebanyak ± 150 g dan ditutup rapat dengan alumunium foil. Jerami tersebut disterilisasi selama 30 menit dengan suhu 1210C dan tekanan 1,2 atm, kemudian didiamkan selama 1 hari dan media siap ditanami kultur. Penanaman Starter ke dalam Media Jerami Padi Penanaman starter ke dalam media tumbuh jerami padi dilakukan di laminar air flow. Starter diambil dari media agar menggunakan ose dan diokulasikan ke dalam media di dalam botol selai 300 ml, botol kemudian ditutup kembali dengan alumunium foil. Media jerami yang telah diinokulasi disimpan pada rak-rak inkubasi dan diamati pada minggu ke-0, 2, 3 dan ke-4. Inkubasi Ganoderma lucidum pada media jerami padi selama 4 minggu dilakukan pada suhu ruang. Rancangan Percobaan Percobaan ini mengkaji dua faktor, yaitu: (1) masa inkubasi: 0, 2, 3, 4 minggu dan (2) level Cr: 0, 500, 1000, 1500 ppm. Percobaan ini menggunakan
11
Rancangan Acak Lengkap (RAL) pola faktorial 4 x 4 dengan setiap perlakuan terdiri dari 3 ulangan. Model matematik yang digunakan adalah: Yijk = µ + αi + βj + (αβ)ij + εijk Keterangan : µ
= Nilai rataan umum
k
= Ulangan
αi
= Pengaruh masa inkubasi ke -i (i = 0, 2, 3, 4 minggu)
βj
= Pengaruh level Cr ke -j (j = 0, 500, 1000, 1500 ppm)
εijk
= Pengaruh galat percobaan
(αβ)ij = Interaksi antara pengaruh masa inkubasi dan level Cr Peubah yang diamati pada penelitian ini adalah: (1) penyusutan bahan kering media (%) (2) bahan kering media (%) dan (3) aktivitas enzim selulase (IU/ml). Data yang diperoleh dianalisis menggunakan analisis sidik ragam dan apabila hasilnya berbeda nyata maka dilakukan uji kontras orthogonal untuk mengetahui perbedaan antar perlakuan (Steel dan Torrie, 1995). Teknik Analisis Penyusutan Bahan Kering Media Media hasil fermentasi dari setiap perlakuan diambil dan ditimbang sebagai dasar perhitungan laju penyusutan bahan kering media dan bahan kering media. Kadar air media fermentasi atau jerami padi dievaluasi setiap akhir inkubasi. Sampel media diambil dari dalam botol fermentasi sebanyak 3 g dan diletakkan di dalam cawan porselin. Cawan berisi sampel kemudian dimasukkan ke dalam oven 1050C selama 24 jam. Perhitungan bahan kering media dilakukan sebagai berikut: berat setelah di oven % BK Media =
x 100% berat sebelum di oven
Bahan kering awal media dan bahan kering media setelah fermentasi dihitung berdasakan data bahan kering sampel.
Nilai penyusutan bahan kering media
diperhitungkan dari data tersebut.
12
Aktivitas Enzim a). Ekstraksi Aktivitas enzim selulase pada supernatan hasil ekstraksi sampel media jerami diukur dengan metode Chahal (1985) dan Ghose (1987). Media hasil fermentasi sebanyak 5 gram dimasukkan ke dalam tabung in vitro, kemudian ditambah larutan Tween 80 [0,1%] sebanyak 50 ml. Campuran tersebut di kocok menggukan vortex, kemudian diinkubasikan dalam shaker bath selama 30 menit dengan suhu air sama dengan suhu ruangan. Campuran disaring menggunakan insect net. Hasil saringan tersebut digunakan untuk penentuan aktivitas enzim. b). Pengukuran Aktivitas Enzim Sebanyak 50 mg kertas saring Whatman no. 41 yang telah dipotong keci-kecil dimasukkan ke dalam tabung, filtrat hasil perendaman media jerami padi yang diperkirakan mengandung enzim dimasukkan sebanyak 0,5 ml dan ditambahkan buffer sitrat ph 4,8 sebanyak 1 ml. Sampel diinkubasi selama 60 menit pada shaker water bath dengan suhu air 390C. Sebanyak 3 ml DNS ditambahkan untuk menghentikan aktivitas enzim, kemudian sampel dipanaskan pada air mendidih selama 5 menit, kemudian didinginkan dan ditambahkan aquades sebanyak 5 ml kemudian dikocok menggunakan vortex. Glukosa yang dihasilkan dari aktivitas enzim yang mencerna kertas saring ditentukan dengan metode spektrofotometri. Satu ml sebanding dengan 2 mg glukosa ekuivalen dengan 0,185 unit/ml. Perhitungan untuk mendapatkan aktivitas selulase dibuat berdasarkan 1 µmol glukosa = 0,18 mg dan 1 unit aktivitas FP-ase (filter paper-ase) adalah 1 µmol glukosa yang dihasilkan per menit. Apabila inkubasi dilakukan selama satu jam, maka 1 mg glukosa yang dihasilkan per ml filtrat = 1 60 x 0,18
=
0,0925 unit, sehingga:
mg glukosa x 0,0925 Satu unit FP-ase (IU/ml)
=
ml
13
HASIL DAN PEMBAHASAN Pertumbuhan Ganoderma lucidum Setelah Ganoderma lucidum diinokulasikan pada media, pertumbuhan Ganoderma lucidum mulai nampak setelah inkubasi berumur 1 minggu dan pertumbuhannya semakin jelas setelah berumur 2 minggu. Ganoderma lucidum tumbuh di dalam ruangan botol dan menunjukkan pertumbuhan yang intensif, baik yang dekat ke dinding botol maupun bagian tengah botol. Pertumbuhan meningkat terus sesuai dengan bertambahnya lama inkubasi.
Pertumbuhan jamur ditandai
dengan miselium putih yang semakin lama waktu inkubasi semakin memenuhi seluruh media. Fardiaz (1992) menjelaskan bahwa jamur adalah fungi multiseluler yang mempunyai filamen dan pertumbuhannya pada makanan mudah dilihat karena penampakannya yang berserabut seperti kapas.
Pertumbuhan jamur mula-mula
berwarna putih, tetapi jika spora telah timbul akan terbentuk warna tergantung dari jenisnya. Kondisi media jerami padi dalam botol selai 300 ml setelah difermentasi selama 3 minggu ditunjukkan dalam Gambar 3.
0 ppm
500 ppm 1000 ppm 1500 ppm
(a)
(b)
Gambar 3. Inokulan Isolat Ganoderma lucidum Umur 10 Hari (a) dan Jerami Padi yang Telah Difermentasikan Selama 3 Minggu dan Telah Dipenuhi Miselium Ganoderma lucidum (b) Penyusutan Bahan Kering Media Masa inkubasi sangat nyata (P<0,01) meningkatkan persentase penyusutan bahan kering media. Penambahan kromium (Cr) ke dalam media hingga 1500 ppm tidak mempengaruhi persentase penyusutan bahan kering media.
Persentase
penyusutan bahan kering media tertinggi tercapai setelah media selama 4 minggu (12,50%).
diinkubasikan
Rataan persentase penyusutan bahan kering media
terdapat pada Tabel 3 dan kurvanya ditunjukkan pada Gambar 4. 20 Penyusutan BK Media (%)
Penyusutan BK Media (%)
20 16
12 8
4
16
12 8
4
0
0 0
1
2
3
4
0
Masa Inkubasi (Minggu)
1
0 ppm
3
4
500 ppm
20
20
16
Penyusutan BK Media (%)
Penyusutan BK Media (%)
2
Masa Inkubasi (Minggu)
12 8 4
16
12
0 0
1
2
3
8
4 0
4
0
Masa Inkubasi (Minggu)
1
1000 ppm
Gambar 4.
2
3
4
Masa Inkubasi (Minggu) 1500 ppm
Kurva Persentase Penyusutan Bahan Kering Media Tumbuh Ganoderma lucidum yang Mengandung Cr pada Level Cr 0-1500 ppm dan Masa Inkubasi 0, 2, 3 dan 4 Minggu
Laju persentase penyusutan bahan kering meningkat seiring dengan bertambahnya waktu inkubasi. Hal ini menunjukkan bahwa Ganoderma lucidum mendegradasi
media tumbuhnya dan
menggunakan
pertumbuhan dan metabolisme hidupnya.
bahan organik untuk
Menurut Asriningrum et al. (2003)
hilangnya selulosa, lignin dan pigmen lain karena terdegradasi oleh jamur menjadi polimer sederhana atau monomer-monomer. Semakin tinggi tingkat degradasi oleh jamur maka penurunan berat semakin tinggi.
Senyawa sederhana yang terbentuk
akan digunakan oleh jamur dan dimetabolisme menghasilkan senyawa baru, CO2 dan
15
air.
Kehilangan media tumbuh disebabkan karena proses tersebut dan hilangnya
media dalam bentuk CO2. Tabel 3. Penyusutan Bahan Kering Media (%) pada Level Cr 0-1500 ppm dan Masa Inkubasi 0, 2, 3 dan 4 Minggu Masa Inkubasi
Level Cr
Rataan
(ppm)
0
2
3
4
0
0±0
2,93±1,92
8,30±3,52
10,17±5,28
5,35±2,68
500
0±0
6,23±3,24
15,36±0,59
11,12±8,24
8,18±3,02
1000
0±0
9,55±2,75
16,07±3,59
11,93±2,12
9,39±2,11
1500
0±0
5,51±4,39
10,00±2,61
16,80±6,23
8,08±3,31
Rataan
C
0±0
6,05±3,08
B
A
12,43±2,58
A
12,50±5,47
Keterangan: Rataan dengan superskrip huruf besar yang berbeda pada baris yang sama menunjukkan berbeda sangat nyata (P<0,01)
Bahan Kering Media Seperti halnya penyusutan bahan kering media, masa inkubasi sangat nyata (P<0,01) menurunkan persentase bahan kering media, sedangkan penambahan Cr ke dalam media hingga 1500 ppm tidak mempengaruhi persentase bahan kering media. Persentase bahan kering media terendah pada masa inkubasi 3 minggu (27,61%). Rataan persentase bahan kering media terdapat pada Tabel 4. Persentase bahan kering media semakin rendah seiring lamanya waktu inkubasi dan setelah mencapai titik optimum (minggu ke-3) persentase bahan kering media kembali naik (minggu ke-4), ditunjukkan oleh Gambar 5. Hal ini dikarenakan terjadinya proses hidrolisis komponen karbohidrat menghasilkan glukosa yang selanjutnya menghasilkan energi, CO2 dan air. Hidrolisis komponen serat dapat dipastikan dilakukan Ganoderma lucidum dengan mengeluarkan enzim ekstraseluler pada media tumbuhnya dan Ganoderma lucidum memiliki enzim dengan aktivitas lignolitik yang tinggi. Enzim yang dihasilkan diduga merupakan campuran dari berbagai enzim. Enzim selulase sesungguhnya merupakan suatu kompleks enzim yang terdiri dari beberapa enzim yang bekerja terhadap satu atau bersama-sama menggunakan selulosa menjadi D-glukosa (Kim et al., 1984). Menurut Schlegel (1994) mekanisme pemecahan selulosa oleh selulase sekurang-kurangya terdiri dari tiga enzim: (1) Enzim-enzim endo-β-1,4 glukanase mempengaruhi secara serentak
16
ikatan β-1,4 didalam makromolekul dan menghasilkan potongan-potongan besar berbentuk rantai dengan ujung-ujung bebas, (2) Enzim ekso-β-1,4 glukanase memotong mulai dari ujung-ujung rantai, disakarida selobiosa, (3) Enzim-enzim β glukosidase menghidrolisasi selobiosa dengan membentuk glukosa. Tabel 4. Bahan Kering Media (%) pada Level Cr 0-1500 ppm dan Masa Inkubasi 0, 2, 3 dan 4 Minggu Masa Inkubasi (Minggu)
Level Cr
Rataan
(ppm)
0
2
3
4
0
30,62±1,81
30,13±0,63
28,87±0,96
28,67±1,67
29,33±1,27
500
31,96±1,64
29,09±1,04
26,74±0,17
28,57±2,92
28,78±1,44
1000
31,81±1,40
28,05±1,09
26,24±0,95
27,77±0,61
28,70±1,01
1500
32,02±0,78
29,25±1,18
28,58±0,73
26,67±2,18
29,13±1,22
Rataan
31,60±1,41A 29,13±0,99B 27,61±0,70C 27,92±1,84C
Keterangan: Rataan dengan superskrip huruf besar yang berbeda pada baris yang sama menunjukkan berbeda sangat nyata (P<0,01)
Perubahan kadar air menggambarkan bahwa jamur Ganoderma lucidum aktif menggunakan komponen jerami padi yang sebagian besar merupakan komponen lignoselulosa. Sesuai dengan pernyataan Suryahadi dan Piliang (1994) bahwa jamur memerlukan makanan dari zat yang terkandung dalam tanaman seperti selulosa, hemiselulosa, lignin dan zat isi sel lainnya.
Selulosa, hemiselulosa dan lignin
merupakan penyusun makromolekul yang terlalu besar dan tidak larut dalam air untuk diasimilasi langsung oleh cendawan. Cendawan akan mengeluarkan enzim ekstraseluler untuk depolimerasi molekul-molekul menjadi bahan-bahan yang dapat larut, sehingga dapat diasimilasi dengan mudah dan digunakan oleh cendawan untuk metabolisme dan pertumbuhannya. Seiring dengan lamanya inkubasi, pertumbuhan Ganoderma lucidum semakin meningkat sehingga semakin banyak pula nutrien yang digunakan untuk memenuhi kebutuhan hidupnya.
Nutrien tersebut dikonversi menjadi senyawa yang dapat
digunakan oleh sel Ganoderma lucidum untuk metabolisme yang selanjutnya digunakan untuk pertumbuhannya.
17
32 BK Media (%)
BK Media (%)
32
31
29
28
31
29
28
26
26 0
1
2
3
4
0
Masa Inkubasi (Minggu)
1
0 ppm
3
4
500 ppm
32 BK Media (%)
32 BK Media (%)
2
Masa Inkubasi (Minggu)
31
29
31
29
28
28
26
26 0
1
2
3
Masa Inkubasi (Minggu) 1000 ppm
Gambar 5.
4
0
1
2
3
4
Masa Inkubasi (Minggu) 1500 ppm
Kurva Persentase Bahan Kering Media Tumbuh Ganoderma lucidum yang Mengandung Cr pada Level Cr 0-1500 ppm dan Masa Inkubasi 0, 2, 3 dan 4 Minggu
Proses metabolisme dalam sel Ganoderma lucidum menghasilkan H2O dan dikeluarkan ke dalam media tumbuhnya sehingga bahan kering media semakin rendah.
Enzim yang disekresikan oleh Ganoderma lucidum telah menyebabkan
terjadinya perombakan dan pengurain struktur komponen serat jerami padi yang semula terikat antara selulosa dengan lignin membentuk ikatan komplek lignoselulosa.
Vares dan Hatakka (1997) menyatakan bahwa adanya enzim
ekstraseluler yang dimiliki oleh Ganoderma lucidum menyebabkan jamur ini mampu merombak serat kasar terutama lignin dan selulosa dan menggunakannya sebagai energi untuk pertumbuhan.
Adapun enzim yang disekresikan oleh Ganoderma
lucidum merupakan enzim ligninase yang terdiri atas enzim lakase, enzim lignin peroksidase (LiP) dan enzim mangan peroksidase (MnP). Kondisi ini menyebabkan bahan organik yang tersedia semakin meningkat. Tetapi seiring dengan lamanya
18
waktu fermentasi, bahan organik yang tersedia digunakan oleh Ganoderma lucidum untuk memenuhi kebutuhan energi bagi metabolisme dan pertumbuhannya, sehingga persentase bahan organik dan bahan keringnya menjadi menurun. Aktivitas Enzim Selulase Peningkatan kadar air media menunjukkan adanya aktifitas enzim yang terus berlangsung selama fermentasi. Enzim selulase merupakan salah satu enzim yang disekresikan oleh Ganoderma lucidum selama proses fermentasi. Enzim selulase menghidrolisis komponen dinding sel jerami dan menghasilkan glukosa.
Semakin
banyak glukosa yang dilepaskan menunjukkan semakin tinggi aktivitas enzim selulase. Rataan glukosa dan aktivitas enzim selulase yang mendegradasi substrat kertas saring whatman 41 sebagai sumber serat terdapat pada Tabel 5. Hasil penelitian menunjukkan bahwa pada umur 0 minggu telah tersedia glukosa. Kemungkinan tersedianya glukosa tersebut berasal dari glukosa penyusun jerami itu sendiri setelah diautoclave.
Semakin tinggi suhu yang diberikan,
persentase daya larut gula semakin besar (Buckle et al., 1988). Menurut Sutardi (1981) karbohidrat bahan makanan dibagi menjadi 2 bagian, yaitu serat kasar dan Beta-N. Walaupun tidak selalu benar, serat kasar merupakan karbohidrat yang sulit dicerna (lignoselulosa), sedangkan Beta-N merupakan bagian karbohidrat yang mudah dicerna, seperti pati dan pelbagai jenis gula. Dengan demikian, kandungan Beta-N memberikan gambaran kasar tentang banyaknya pati dan gula bahan makanan. Media jerami padi yang telah disterilisasi tidak menunjukkan perubahan fisik yang mencolok akan tetapi bahan terlihat lebih lunak. Menurut Winarno (2002) pada proses pematangan, penyimpanan atau pengolahan, komponen selulosa dan hemiselulosa mengalami perubahan sehingga terjadi perubahan tekstur. Masa inkubasi sangat nyata (P<0,01) meningkatkan aktivitas enzim selulase yang ditunjukkan dengan semakin tingginya glukosa yang dilepaskan dengan bertambahnya masa inkubasi, sedangkan penambahan Cr ke dalam media hingga 1500 ppm tidak mempengaruhi aktivitas enzim selulase. Aktivitas enzim selulase tertinggi terjadi pada masa inkubasi 3 minggu sebanyak 116,72 IU/ml dan aktivitas enzim selulase terendah pada masa inkubasi 2 minggu sebanyak 83,84 IU/ml.
19
Tabel 5. Perbandingan Glukosa yang Dilepaskan (ppm) dan Aktivitas Enzim Selulase (IU/ml) pada Level Cr 0-1500 ppm dan Masa Inkubasi 0, 2, 3 dan 4 Minggu Masa Inkubasi
Level Cr (ppm)
0
2
3
Rataan
4
Glukosa yang Dilepaskan (ppm) 0
1430±81
2207±598
1431±223
2658±2437
1931±835
500
1130±143
1734±396
2889±640
2129±511
1970±423
1000
1281±142
1819±228
3598±978
2605±1068
2326±604
1500
1231±45
1873±349
2708±451
1579±459
1848±326
1268±103D 1908±393C
2657±573A
2243±1119B
Rataan
Aktivitas Enzim (IU/ml) 0
0±0
96,95±26,28
62,87±9,80
116,78±107,09
84,86±36,69
500
0±0
76,21±17,42
126,94±28,12
93,53±22,45
86,58±18,57
1000
0±0
79,91±10,00
158,08±42,98
114,47±46,91
102,18±26,53
1500
0±0
82,28±15,32
118,99±19,81
69,38±20,15
81,18±14,31
Rataan
0±0
D
83,84±17,25
C
A
116,72±25,18
98,54±49,15
B
Keterangan: Rataan dengan superskrip huruf besar yang berbeda pada baris yang sama menunjukkan berbeda sangat nyata (P<0,01)
Aktivitas enzim selulase meningkat seiring dengan bertambahnya lama masa inkubasi dan mengalami penurunan pada minggu keempat. Hal ini menunjukkan bahwa pada minggu ketiga Ganoderma lucidum memacu produksi enzimnya karena jamur harus mulai menggunakan nutrien diantaranya dari selulosa jerami padi dan menggambarkan fase pertumbuhan walaupun masih lambat. Penurunan aktivitas enzim selulase pada minggu keempat kemungkinan menunjukkan variasi laju pertumbuhan yang kemungkinan menurun. Mengingat pertumbuhan Ganoderma lucidum lambat dan dapat tumbuh untuk menghasilkan tubuh buah hingga lebih dari 3 bulan, maka perlambatan pertumbuhan tersebut dapat terjadi akibat perubahan lingkungan yang membatasi pertumbuhan jamur tersebut. Kondisi pertumbuhan yang bervariasi ditunjukkan oleh Ganoderma lucidum yang tumbuh pada media tanpa penambahan Cr. Pertumbuhan jamur pada media dengan penambahan Cr 0 ppm menurun pada minggu ketiga akan tetapi kembali naik pada minggu keempat.
20
Aktivitas enzim selulase meningkat dengan laju yang sama hingga masa inkubasi 2
160
160
120
120
Unit FP-ase (IU/ml)
Unit FP-ase (IU/ml)
minggu. Aktivitas enzim selulase ditunjukkan pada Gambar 6.
80
40
80
40
0
0 0
1
2
3
0
4
1
3
4
500 ppm
0 ppm
160
160
120
120
Unit FP-ase (IU/ml)
Unit FP-ase (IU/ml)
2
Masa Inkubasi (Minggu)
Masa Inkubasi (Minggu)
80
40
80
40
0
0 0
1
2
3
Masa Inkubasi (Minggu) 1000 ppm
4
0
1
2
3
4
Masa Inkubasi (Minggu) 1500 ppm
Gambar 6. Aktivitas Enzim Selulase pada Level Cr 0-1500 ppm dan Masa Inkubasi 0, 2, 3 dan 4 Minggu Menurut Fardiaz (1992) kapang yang diinokulasikan ke dalam suatu media, mula-mula akan mengalami fase adaptasi untuk menyesuaikan diri dengan media dan kondisi lingkungan sekitarnya. Pada fase ini belum terjadi pembelahan sel karena beberapa enzim belum disintesa. Fase selanjutnya adalah pertumbuhan awal, sel mulai membelah dengan kecepatan yang masih rendah karena baru selesai tahap penyesuaian diri.
Pertumbuhan logaritmik terjadi ketika inokulum mengalami
pertumbuhan dan perkembangbiakkan yang cepat sampai dicapai pertumbuhan lambat. Pertumbuhan lambat disebabkan berkurangnya zat nutrisi di dalam media dan adanya hasil metabolisme yang dapat menghambat pertumbuhan.
Fase
berikutnya adalah pertumbuhan statis, jumlah sel pada fase ini tetap. Bila inkubasi dilanjutkan pada fase ini tidak akan menambah jumlah sel, melainkan jumlah sel
21
hidup akan berkurang serta adanya lisis atau pecahnya sel karena kerja suatu antibodi, yang menyebabkan massa sel menurun sampai terjadi kematian. Dalam kajian ini Ganoderma lucidum tidak menunjukkan kematian pada minggu keempat karena miselium yang berwarna putih semakin bertambah dan menutupi media jerami padi dengan tingkat penutupan media yang lebih tinggi dari minggu sebelumnya.
22
KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Lamanya masa inkubasi Ganoderma lucidum sangat nyata (P<0,01) meningkatkan aktivitas enzim selulase.
Penambahan Cr kedalam media tidak
mempengaruhi aktivitas enzim selulase. Aktivitas enzim selulase tertinggi sebanyak 116,72 IU/ml pada masa inkubasi 3 minggu. Saran Perlu dilakukan analisis inkorporasi Cr pada Ganoderma lucidum untuk mengetahui Cr yang terikat oleh sel Ganoderma lucidum.
UCAPAN TERIMAKASIH Alhamdulillahirabbil’aalamiin. Maha suci Allah atas segala sesuatu ciptaanNya, atas berkah dan karunia-Nya pula tugas akhir ini dapat diselesaikan. Terima kasih penulis ucapkan kepada Prof. Dr . Ir. Toto Toharmat, M.Agr.Sc. dan Dr. Ir. Idat G. Permana, M.Sc.Agr. atas bimbingan, saran dan nasihat yang telah diberikan.
Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada Dr. Ir. Ibnu Katsir
Amrullah, MS. selaku dosen pembimbing akademik, kepada Dr. Ir. Dwierra Evvyerni Amirroenas, MS, M.Sc. selaku dosen pembahas seminar atas saran yang telah diberikan. Kepada Dr. Ir. Kartiarso, M.Sc. dan Ir. Komariah, M.Si selaku dosen penguji skripsi atas saran dan koreksi yang diberikan.
Kepada Ir. Lidy
Herawati, MS., Ir. Anita S. Tjakradidjaja, M.Rur.Sc. dan Dr. Despal, S.Pt. M.Sc.Agr. penulis ucapkan terima kasih atas perhatian, dorongan dan semangat yang diberikan. Sembah bakti dan ucapan terima kasih yang tulus dan tak terkira penulis haturkan kepada kedua orang tua dan keluarga besar di Majalengka yang selalu mencurahkan kasih sayang yang tiada hentinya, do’a, kesabaran, dukungan moril dan materil yang diberikan kepada penulis. Semoga penulis dapat memenuhi harapan dan memberikan yang terbaik. Aamiin. Kepada Ir. Fauzia Agustin, M.Sc. dan Iwan Prihantoro, S.Pt, M.Si. yang telah memberikan bantuan kepada penulis untuk menyelesaikan tugas akhir ini, Ibu Dian, Ibu Yani, Mbak Lela, Imel, Anggi, Kenia, Qq, KD, Dd, Meri dan Edo yang telah membantu penelitian penulis.
Teman-teman seperjuangan Nutrisi 41, penulis
mengucapkan terima kasih banyak atas kebersamaan dan hangatnya suasana kekeluargaan yang telah tercipta. Senior dan teman-teman “Warkop Baraya” yang telah menempa penulis untuk memahami sebagian kecil arti dari kehidupan, temanteman KEPAL-D, IPB OUT BOUND, FORMATIN-D, kosan Feedlot, kosan Mardhotillah dan untuk semua keluarga besar Departemen Ilmu Nutrisi dan Teknologi Pakan serta civitas akademika Fakultas Peternakan.
Banyak sekali
pelajaran yang penulis dapat ambil selama kegiatan penelitian ini. Semoga kebaikan semua teman-teman dan civitas akademika Fakultas Peternakan IPB tersebut mendapat balasan dari Allah SWT. Aamiin. Bogor, Nopember 2008 Penulis
DAFTAR PUSTAKA Alexopoulos, C. J. 1979. Introductory Mycology. 3rd Ed. John Wiley, New York. Ariwibowo, T. 1996. Aktivitas lignolitik dan selulolitik Ganoderma spp serta uji ketergantungan aktivitas lignolitiknya terhadap selulosa. Skripsi. Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam. Institut Pertanian Bogor, Bogor. Asriningrum, E. Priono, D. E. Amirroenas dan D. Tanuwiryono. 2003. Evaluasi kecernaan dan retensi nitrogen domba jantan lokal yang mengkonsumsi biomassa limbah serat kelapa sawit hasil fermentasi oleh Ganoderma lucidum. Pusat Ilmu Hayati, Lembaga Penelitian. Institut Pertanian Bogor, Bogor. Buckle, K. A., R. A. Edwards, G. H. Fleet dan M. Wootton. 1988. Ilmu Pangan. Terjemahan: Purnomo, H. dan Adiono. Universitas Indonesia Press, Jakarta. Burton, J. L. 1995. Supplemental chromium: Its benefit to the bovine immune system. J. Anim. Feed Sci. Technol. 53:117 – 125. Chahal, D. S. 1985. Solid-state fermentation with Trichoderma reesei for cellulose production. J. AEM. 49:205-210. Darwis, A. A. dan E. Sukara. 1989. Penuntun Praktikum Isolasi, Purifikasi dan Karakterisasi Enzim. Pusat Antar Universitas. Institut Pertanian Bogor, Bogor. Doyle, P. T., C. Devendra and G. R. Pearce. 1986. Rice Straw as a Feed for Ruminant. International Development Program of Australian University and Collages Limited, Canberra. Evvyernie, D., Irawadi, T. T., Tanuwiryono, D., Lubnah,, Kurniastuti, A., Purwaningrum, I. F., dan Priono, E. 2002. Peningkatan nutrisi limbah serat kelapa sawit untuk pakan hijauan alternatif melalui pengolahan dengan kapang isolat dan Ganoderma lucidum. Laporan Akhir Hibah Penelitian Projek DUElike Institut Pertanian Bogor. Fardiaz, S. 1992. Mikrobiologi Pangan 1. Pusat Antar Universitas Pangan dan Gizi. Institut Pertanian Bogor, Bogor. Febrina, R. 2002. Karakterisasi isolat jamur berpotensi mendegradasi lignin. Skripsi. Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam. Institut Pertanian Bogor, Bogor. Ghose, T. K. 1987. Measurement of cellulose activities. Pure and Appl. Chem., vol. 59: 257-268. Groof, J. L. and Gropper, S. S. 2000. Advanced Nutrition and Human Metabolism. 3rd Ed. Wadsworth Thomson Learning. Belmont CA. Hogan, J. P. and T. F. Leche. 1981. Types of fibrous residues and their characteristic. in: The utilization of fibrous agriculture residues (ed. G. R. Pearce). Australian Government Publishing Service, Canberra. Pp: 3-13. Ibrahim, M. N. M. 1983. Physical, chemical, physico-chemical and biological treatment of crop residues. in: The utilization of fibrous agricultural residues (ed. G. R. Pearce). Australian Government Publishing Service, Canberra. Pp: 53-68.
Kim, D. W., Y. K. Jeong, Y. H. Jang and J. K. Lee. 1984. Purification and characteristic of endoglucanase and exoglucanase component from Trichoderma viride. J. of Ferment. and Bioeng. 77: 363-369. Landecker, E. M. 1972. Fundamental of the Fungi. Printice Hill Mc New York University, New York. Lindenmann, M. D. 1996. Organic chromium-the missing link in farm animal nutrition? in: Proccedings of the 12th Annual Symphosium on Biotechnology in The Feed Industry. Nottingham University Press. Linder, M. C. 1992. Nutrisi dan Metabolisme Mikromineral dalam: Biokimia Nutrisi dan Metabolisme dengan Pemakaian secara Klinis. Cetakan Pertama. Universitas Indonesia Press, Jakarta. Misra, A. K., A. S. Mishra., M. K. Tripathi., R. Prasad., S. Vaithiyanathaan and R. C. Jakhmola. 2007. Optimization of solid state fermentation of mustard (Brassica campestris) straw for production of animal feed by white rot fungi (Ganoderma lucidum). Asian-Aust. J. Anim. Sci. Vol. 20. No. 02: 208213. National Research Council. 1997. The Role of Chromium in Animal Nutrition. National Academic Press, Washington, D . C. Nista, D., H. Natalia dan A. Taufik. 2004. Teknologi Pengolahan Pakan. BPTU Sembawa, Palembang. Ohh, S. J. and J. Y. Lee. 2005. Dietary chromium-methionine chelate supplementation and animal performance. Asian-Aust. J. Anim. Sci. Vol. 18. 6: 898-907. Pelczar, M. J. dan E. C. S. Chan. 1986. Dasar-dasar Mikrobiologi 1. Terjemahan: Hadioetomo, R. S et al. Universitas Indonesia Press, Jakarta. Piliang, W. G. dan D. H. Al Haj. 2006. Fisiologi Nutrisi Volume II. Institut Pertanian Bogor Press, Bogor. Schlegel, H. G. 1994. Mikrobiologi Umum. Ed. Keenam. Terjemahan: Baskoro, R. M. T. dan J. R. Wattimena. Gadjah Mada University Press, Yogyakarta. Shahib, M. N. 1992. Pemahaman Seluk Beluk Biokimia dan Penerapan Enzim. PT. Citra Aditya Bakti, Bandung. Sjabana, D. 2001. Manfaat Ganoderma lucidum. Yayasan DHS, Jakarta. Sofyan, L. A. dan I. S. Sriharini. 1986. Taraf pemberian onggok dan tepung daun ubi kayu untuk domba yang mendapat ransum basal jerami padi. Laporan Penelitian. Fakultas Peternakan. Institut Pertanian Bogor, Bogor. Sofyan, L. A., L. Aboenawan, E. B. Laconi, A. D. Hasjmi, N. Ramli, M. Ridla dan A. D. Lubis. 2000. Pengetahuan Bahan Makanan Ternak. Fakultas Peternakan. Institut Pertanian Bogor, Bogor. Steel, R. G. D. dan J. H. Torrie. 1995. Prinsip dan Prosedur Statistika. Terjemahan: B. Sumantri. Gramedia Pustaka Utama, Jakarta.
26
Suriawiria. 2001. Budidaya Ling Zhi dan Maitake Jamur Berkhasiat Obat. Penebar Swadaya, Jakarta. Suryahadi dan W. G. Piliang. 1994. Manfaat biofermentasi pakan dari limbah lignoselulosa oleh jamur tiram (Pleurotus ostreatus) ditinjau berdasarkan kajian metabolisme dan dinamika mikroba rumen. Laporan Penelitian. Pusat Antar Universitas. Institut Pertanian Bogor, Bogor. Sutardi, T. 1980. Landasan Ilmu Nutrisi. Departemen Ilmu Makanan Ternak. Fakultas Peternakan. Institut Pertanian Bogor, Bogor. Sutardi, T. 1981. Sapi Perah dan Pemberian Makanannya. Departemen Ilmu Makanan Ternak. Fakultas Peternakan. Institut Pertanian Bogor, Bogor. Sutrisno, C. T. 1983. Pengaruh minyak nabati dalam mengatasi defisiensi Zn pada sapi yang memperoleh ransum berbahan dasar jerami. Disertasi. Fakultas Pasca Sarjana. Insititut Pertanian Bogor, Bogor. Utomo, R., S. R. S. Budhi dan Sukanto. 1981. Bahan kering dan bahan organik tercerna in vitro silase jerami padi yang diberi beberapa aditif. Proc. Sem. Penelitian Peternakan BPPT. Departemen Pertanian, Jakarta. Vares, T. and A. Hatakka. 1997. Lignin-degrading activity and ligninolytic enzymes of different white rot fungi: Effect of manganese and malonate. Can. J. of Botany. 75 (1): 61-71. Vincent, J. B. and C. M. Davis. 1997. Chromium in carbohydrate and lipid metabolism. J. Bio. Sci. 2:675-679. Winarno, F. G. 2002. Kimia Pangan dan Gizi. Cetakan Kedelapan. PT. Gramedia Pustaka Utama, Jakarta.
27
LAMPIRAN
Lampiran 1. Komposisi Larutan DNS Bahan yang digunakan, Chahal (1985): 1% NaOH 0,2% phenol 1% DNS 0,05% Na2SO4 - Campurkan satu persatu bahan kimia tersebut kedalam gelas beker, aduk larutan dengan menggunakan magnetic stirrer sampai homogen. -
Setelah tecampur rata, tambahkan air destilasi ke dalam gelas beker sampai mencapai volume yang diinginkan. Masukkan larutan ke dalam botol berwarna gelap, lalu tutup dan simpan diruangan dengan suhu kamar (tahan untuk 1 minggu).
- Sebelum larutan DNS digunakan, tambahkan Na2SO4 anhidrous 0,05 g/100 ml ke dalam larutan stock.
Lampiran 2. Pembuatan Larutan Spectro Zero dan Larutan Standar Spectro zero: 1,5 ml buffer sitrat 3 ml DNS Panaskan 5 menit, tambahkan aquades Glucose stock solution: 10 mg/ml anhydrous glucose Dilutions: 1 ml + 0,5 buffer = 1:1,5 = 6,7 mg/ml 1 ml + 1,0 buffer = 1:2 = 5,0 mg/ml 1 ml + 2,0 buffer = 1:3 = 3,3 mg/ml 1 ml + 4,0 buffer = 1:5 = 2,0 mg/ml Standar: 0,5 ml standar 1,0 ml buffer sitrat 3,0 ml DNS Panaskan 5 menit, tambahkan aquades
29
Lampiran 3. Anova RAL Faktorial Uji Kontras Orthogonal Persentase Bahan Kering Media pada Level Cr 0-1500 ppm dan Masa Inkubasi 0, 2, 3 dan 4 Minggu SK
Db
JK
KT
F hit
F hit 0.05 F hit 0.01
Perlakuan
15
152.38
10.16
5.17
1.99
2.65 **
Faktor A
3
7.46
2.49
1.27
2.90
4.46
0,2 vs 3,4
1
325.43
325.43
165.73
4.15
7.50 **
0 vs 2
1
146.92
146.92
74.82
4.15
7.50 **
3 vs 4
1
2.32
2.32
1.18
4.15
7.50
Faktor B
3
118.67
39.56
20.14
2.90
4.46 **
A*B
9
26.26
2.92
1.49
2.19
3.02
Galat
32
62.84
1.96
Total
47
215.22
4.58
Keterangan:
** = sangat nyata Faktor A = Level Cr (0-1500 ppm) Faktor B = Masa Inkubasi (0, 2, 3 dan 4 Minggu)
Lampiran 4.
SK Perlakuan
Db
Anova RAL Faktorial Uji Kontras Orthogonal Persentase Penyusutan Bahan Kering Media pada Level Cr 0-1500 ppm dan Masa Inkubasi 0, 2, 3 dan 4 Minggu JK
KT
15 1569.08
F hit 0.05 F hit 0.01
104.61
7.88
1.99
2.65 **
34.95
Faktor A
3
2.63
2.90
4.46
3,4 vs 0,2
1 4277.44 4277.44 322.05
4.15
7.50 **
4 vs 3
1
0.13
0.13
0.01
4.15
7.50
2 vs 0
1
879.86
879.86
66.25
4.15
7.50 **
Faktor B
3 1289.36
429.79
32.36
2.90
4.46 **
A*B
9
174.86
19.43
1.46
2.19
3.02
Galat
32
425.02
13.28
Total
47 1994.09
42.43
Keterangan:
104.86
F hit
** = sangat nyata Faktor A = Level Cr (0-1500 ppm) Faktor B = Masa Inkubasi (0, 2, 3 dan 4 Minggu)
30
Lampiran 5. Anova RAL Faktorial Uji Kontras Orthogonal Aktivitas Enzim Selulase pada Level Cr 0-1500 ppm dan Masa Inkubasi 0, 2, 3 dan 4 Minggu SK Perlakuan
db
JK 15 43497.96
F hit
F hit 0.05 F hit 0.01
2899.86
2.43
1.99
2.65 *
Faktor A
3
1030.30
0.86
2.90
4.46
3,4 vs 0,2
1 68807.29 68807.29
57.55
4.15
7.50 **
3 vs 4
1
7935.26
6.64
4.15
7.50 *
2 vs 0
1 18999.95 18999.95
15.89
4.15
7.50
Faktor B
3 23935.63
7978.54
6.67
2.90
4.46 **
A*B
9 16471.43
1830.16
1.53
2.19
3.02
Galat
32 38257.32
1195.54
Total
47 81755.28
1739.47
Keterangan:
3090.90
KT
7935.26
* = nyata ** = sangat nyata Faktor A = Level Cr (0-1500 ppm) Faktor B = Masa Inkubasi (0, 2, 3 dan 4 Minggu)
31
