OPTIMASI KONSENTRASI SUBSTRAT PAT1 TAPIOKA, AERASI DAN AGlTASI PADA PRODbXSI AMILASE OLEH BAKTERI TERMOFL TVns
Oleh R. GAGAN MAULANA YUSUF F 31.0887
1999
FArnLTAS TEIWOLOGI PERTANLAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR
R.Gagan Maulaiia Yusuf. F 3 1.0887. Optimasi Konsentresi Substrat Pati Tapioka, Aerasi dan Agitasi Pada Produksi Amilase Oleh Balcteri Termofil TV&. Di bawab bimbingan Lresbetini Haitoto dan Nur Richana .
Ringkasan Iudonesia kaya dengan sumber daya alam hayati, contohnya adalah bahan-bahan berpati seperti nbi kayu dan sagu. Tahun 1993 prodnksi ubi kayu di Indonesia mencapai 17.3 juta ton (BPS, 1994). Dengan kandungan pati yang tinggi, yaitu sebesar 88,2% (Syarief dan Trawati, 1986), ubi kayu dapat menjadi alternatif substrat untuk prodnksi enzim amilase. Kandurigail pati tersebut terdiri dari 17 % (w/w) a~nilosadan 83 % (wlw) amilopektin (Schoch, 1941). Amilase merupakan enzim yang dapat mengh~drolisispati, glikogen dan t u ~ m a npolisakarida Enzim amilase diguuakan untuk industri pangan, farmasi dan tekstil. Impor enzim secara keselurnhan untuk industri di Indonesia pada tahun 1996 adalah sebesar 2 490 396 kg dengan uilai 12 181 608 US$ (BPS, 1997). Untuk mengautisipasi kebutuhan enzim yang terns meningkat yang selama ini dipenuhi melalui impor, perlu difintis penelitian untuk me~nproduksienzim. Penelitian ini bertujuan untuk menentukan kousentrasi pati terbaik dalam media kultivasi, kombinasi agitasi dan aerasi optimum serta parameter kinetika produksi Konsentrasi pati yang amilase dengan menggunakan bakteri termolil T W s . dicobakan adalah 1%, 2%, 3%, dan 4% , kecepatru~agitasi 150, 200, 250 rym seita laju aerasi 0.4 w m dan 1.0 v v ~ ndengaii lama lcultivasi 48 jam. Untuk penelitiai~ optimasi substrat pati, analisa yaug dilakulcan meliputi kadar protein terlarut dau aktivitas amilase, sedangkan analisa kadar protein terlarut, aktivitas amilase, bobot sel keriiig, daii kadar pati sisa dilakuka~iuiituk peiieiltuail koinbinasi aerasi dan agitasi optimum. Hasi1,analisa optimasi konsentrasi substrat pati menunjukkan bahwa aktivitas enzim masing-masing media kultivasi bertunit-tuiut adalah 431.0 U / d , 427.25 U / d , 434.7 U/ml, 430.25 U / d dan kadar protein terlarut adalah 0.206 mglml, 0.230 m g l d , 0.276 mglml dan 0.291 mg/inl. Derigan melihat hasil yang tidak begitu berbeda, maka dipiLih media kultivasi dengan kadar pati 1% dengan pertimbangan teknis dan ekonomis. Untuk mengetahui pengaluh kombinasi aerasi dau agitasi terhadap laju pertumbuhan mikroba, dilakukau penga~natauterhadap kerapatan optik (OD) cairan media kultivasi setiap 2 jam selama 24 jam dan selanjutnya setiap 4 jam sampai jam ke-48. Hasil penelitian optimasi agitasi dan aerasi, menunjukan bahwa dengan semaki bertambahnya kecepatan agitasi dan laju aerasi, fase pertumbuhan eksponensial lebih cepat dicapai, yaitu dimulai pada jam lce-4. Kandungan protein terlarut dalam media kultivasi paling tiuggi diperoleh dari media kultivasi dengan agitasi 250 rpm dan aerasi 1.0 w m , yaitu sebesar 0.399
mgtml, sedangkan yang terendah diperoleh dari media kultivasi beragitasi 150 rpm dan aerasi 0.4 wm,yaitu sebesar 0.212 mgtml. Hasil pengamatan terhadap aktivitas enzim menunjukkan bahwa aktivitas enzim te~tiuggidiperoleh dari media kultivasi dengan agitasi 250 rpm dan aerasi 1.0 wm, yaitu sebesar 631.1 Ulml. Aktivitas e w i m terendah diperoleh dari media kultivasi beragitasi 150 rpm dan aerasi 0.4 wm, yaitu sebesar 218 Ulml. Aktivitas enzim ini didefinisikan sebagai sejumlah enzim yang dapat menghasilkan sejumlah p. mol gula pereduksi per menit pada kondisi reaksi 50°C dan pH 7.0 (Bernfeld, 195 1). Perhitungan laju pertumbuhan spesifii ( p ) masiug-masing media kultivasi menwjukan bahwa nilai p paling besar (0.147 jam.') diperoleh dari media kultivasi dengan agitasi 250 rpm dan aerasi 1.0 w m . Peshitutigan parameter kilietika pada produksi a~nilasedeugan media lcultivasi berkadar pati I % dellgall agitasi 250 lytn dan aelasi 1.0 vvm, yaitu sebagai besikut : p = 0.147 jam-' dan Ypls (koefisien hasil yang menggambarkan efisiensi konversi nut~ien~ne~ijadi produl;) sebesar 0.129 (glg). Jika dilibat dari jumlah produb yailg dihasilkan per ju~nlahsel yang tumbuh, maka diperoleh tlilai Y p l x sebesar 0.37 (glg), sedangkan nilai Y x l s (efisiensi konversi nutrien dalam substrat menjadi biomassa) adalah 0.3 15 (glg). Jika diliiat dari vola verhmbuhan sel dan vembentukm vroduk. alnilase davat digolongkan sebagai produk yang berasosiasi dengan peitumbuhan sel, dengau nilai tetapan pembentukan produk yang berasosiasi dengan peitumbuhan (a)sebesar 0.37.
OPTIMASl KONSENTRAST SUBSTRAT PAT1 TAPIOICA, AERASl DAN AGITASI PADA PRODUKSI AMJJASE OLEH BAKTERI T E R M O r n Tv&
SIUlIPSI Sebagai Salah Satu Syarat wltuk Melnpeiolab Gelai S;~rjan;l Teltnologi Pert;lni;ln pada Jurusan Tekuologi Industri Pe~tanian Fakultas Tekuologi Pertmian lustitut Pcltauian Bogor
Oieh
R.GAGAN MAULANA YUSUF
P 31.0887
1999
PAICULTAS TEKNO LOG1 PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR
/:. .d' . i/ / ..- . <, ;,.'
/'-
.- . > , ' > ' '
s
\iI , .:- .
,,
.
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR
OPTIMASI ICONSENTRASI SUBSTRAT PAT1 TAPIOKA, AERASI DAN AGlTASI PADA PRODUKSI AMLLASE OLEH BAKTERI TERMOFLL TV&
SIUlIPSI Sebagai Salali Satu Syarat untuk Memperolah Gelar Sarjana Teltnologi Pertanian pada Jurusan Teknologi Industri Pei-tanian Fakultas Tekuologi Pertmian Iustitut Pe~taniauBogor
Oleh R.GAGAN MAULANA Y U S W F 31.0887 Dilahirkan pada tmggal 5 April 1975 Di Cianjur
I W A PENGANTAR
Puji syuku~penulis panjatkan kehadkat Illahi Rabbi yang telah memberikan nikmat dan kanmia-Nya sehingga penulis diberikan kesempatan untuk menyelesaikan tugas akhil. karya ilmiah (skripsi) dengan mengetengahkan judul "Optimasi Konsentrasi Substrat Pati Tapioka, Aerasi dim Agitasi Pada Produksi Amilase Oleh Bakteri Termof3 TW6".
Tugas akhir ini merupakan salah satu syarat uutuk
menyelesaikan jenjang pendidiatl Strata I di Jurusau Teknologi Iudust~iPettanian, Fakultas Teknologi Peitanian, Iustitut Pertanian Bogor. Penyuman tugas akhir h i didasarkan pada hasil peuelitian se~ta pe~lgolahan data di Balai Peuelitia~l Bioteknologi dan Tauaman Pangan Bogor (Balitbio) dari bulan Juli 1998 - Januari 1999.
Pada kesempatan ini sangatlah pantas apabila penulis mengucapkan rasa terima kasih yang sebesar-besa~uyakepada : 1. Icedua orang tua penulis, R.H. Mochamad E, B A dm Nina M atas segala
dorongan moril dan mated seita curahan kasih sayang yang begitu besarnya dan tak akan penulis lupakan wtuk selamanya. Juga kepada ad&-ad& terciuta, Sauti, Maya, Helmi dan Mang Robbi, semoga selalu ada dalam liudungan Allah SWT. 2. Ir. Liesbetiui Hartoto, MS. selaku orang fun dau Dosen Pembimbiug I yang senantiasa memberikan arahan, bimbiugan, dan semangat dalam selama perkuliahan dan pelaksanaan penyelesaian tugas akhir iui. 3. Ir. Nur Richana, MSi. selaku orang tun dau Dosen Pembimbing II yang
senantiasa memberikan bantuan, arahan, bimbingan dan kesempatan seita kesabaran dalam pelaksanaan penyelesaian tugas akhir ini. 4.
Felly 'Yiyi" "RM atas dorongan, perhatian, kesabaran dan kasih sayangnya.
5.
Saudara seperjuangan And'i, Wiwid, Edwiu, Mba' Riua, Mba' Ema, dau Noeng, semoga selalu sukses dan sabar.
6.
Seluruh staf Balitbio yang tidak dapat penulis sebutkau satu-persatu atas Iterjasamauya.
7 . Saudaraku Ex-Villa HD, semoga sulises me~lyertahnu.
8.
Saudaraku di PC 125, thanks for your fviendship and may God blessing all of you.
9. Seluruh kru rental Zoom, terima kasih atas kerjasamanya. 10. Rekan seperjuangan TIN 31 atas keceriaan dan persaudaraanya. Always be happy.
Tiada karya yang sempuma selain karya-Nya. Oleh karenanya kritik dan saran yang lnembangun sangat penulis harapkan. Akhirnya penulis hanya dapat berharap semoga tulisan ini dapat bermanfaat bagi kita semua. A&.
Bogor, Maret 1999
Penulis
DAFTAR IS1
KATA PENGANTAR .................................................................................
. .
DAFTAR IS1 .................... ....................................................................
i iii
DAFTAR GAMBAR ...................................................................................... vi DAFTAR TABEL ......................... ......
...
........................................................VLII
DAFTAR LAMPLRAN ............................. .....
............................................ ix
...................... . ......................................................... 1 . ........................................... A. LATARBELAKANG ...................... . . . . 1 B . TUJUAN ........................................................................................... 3
1. PENDAHULUAN
II. TINJAUAN PUSTAKA ........................... . . ...........................................4 .............................................................. A. AMEASE ......................... . . 4 1. a-amilase ............................................................................................. 2 . p-amilase
4
.......................................................................................... 6
3. Glukoalnilase ....................................................................................... 6
B . KONDISI KERJA AMILSE ..........................
................................. 7 . . 1. pH ....................... . . ......................................................................... 7 2. Suhu ................... . . .......................................................................... 9 3. Substrat ............................................................................................... 9
C . MlKROBA PENGHASlL AMILASE ..................................................... 9
D . PRODUKSI AMJLASE ..................... .....
......................................... 10
..
1. Komposisi media ..........................................................................
10
2. Suhu ................................................................................................ 13
3. p H ...................................................................................................... 13
iii
..
. .
................................ 14 4. Aerasi clan agitasi ....................... . ............ . . E. Pati ...................... . . . . . .
...............................................................
111. METODOLOGI PENELITLAN .........................................................
15 17
..................... . . . .... . ............................. 17 . . . . . .......................17 B. METODE PENELITIAN ............................. ............ 1. Penelitian pendahuluan ................................................ . . 17 ........................................ 2. Penelitian utama ........................... . . . . 18 2.1. Kinetika Fermentasi ................................................................. 18 2.2. Tata Laksana Penelitian ................... ..... ..............................22 1. Penyegaran isolat .................... . ...... . . ....................... 22 ............................................. 23 2. Propagasi ............................... . 3. Persiapan media dan penentuan kousentrasi pati terbaik .......... 23 4. Perlakuan kombiuasi aerasi dan agitasi .................................. 25
A. BAHAN DAN ALAT
TV . HASIL DAN PEMBAHASAN ...................................................................27
A. PENELITJAN PENDAHULUAN (OPTIMASI IWNSENTRASI SUBSTRAT PAT1 TAPIOlL4) .......................................................... 27 1. Bobot Sel Kering...........................
...................................... . . . 27 . ........................................ 29 2. Kadar Protein Terlarut ............:...... 3. Aktivitas E u h ...................... . . ...... . ........................................ 31
B . PENELlTlAN IJTAMA (OPTIMASI AGlTASI DAN MRASI) ..........32 1. Penenturn Lama Waktu Inkubasi 2. Penenturn Kombiuasi Aerasi dan Agitasi Optimum ............... ............
34
2.1. Pertumbuhan Mikrobial .............................................................. 34 2.2. Pembentukan Protein Terlaiut .................... . . . . .. . . . 2.3. Aktivitas Ellzim 2.4. Bobot Sel Icering
....... 37
V. IGSIMPULAN DAN SARAN ........................,,,,.,,.,.,..,,... .. . . . . .. . ,. 48 A . I<ESIMPUI.,AN
B. SARAN
.
48
49
