F/-nN �cc�
PENGARUH RASIO KARBON DAN NITROGEN
C'lG
PADA MEDIA FERMENTASI TF,RHADAI' TOKSISITAS BIOINSEKTISIDA Bacillus thuringiensis subsp. israelensis
Oleh
FAJAR KUSUMALINA F03498061
•
2U03
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTlTllT PERTANIAN BOGOR BOGOR
PENGARUH RASIO KARBON DAN NlTROGFN PADA MEDIA FERMENTASI TERHADAP TOKSISITAS BIOINSEKTISIDA Bacil/us thuringiensis subsp. israelensis
SKRlPSI
,
Sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh Gelar SARJANA TEKNOLOGI I'ERTANIA" Pod, Jurusan TEKNOLOGI INDUSTRI PERTAMAN, FAKULTAS TEKNOLOG; PERTANIAN, INSTITUT PERTANIAN BOGOR
Oleb FNAR KUSUMALINA F03498061
2003
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAK INSTITUT PERTANIAN BOG OR BOGOR
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR
PENGARUH RASIO KARBON DAN NITROGEN PADA MEDIA KULTIVASI TERHADAP TOKSISITAS BIOINSEKTISIDA Bacillus thuringiem'is subsp. israelensis
SKRlPSI Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gdar SARJANA TEKNOLOGI PERTA}ilAN Pada Jurusan TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogar
Oleh FAJAR KUS1JMALINA F03498061
dilahirkan pada taoggal 22 Agustus 1980 di Sleman, Yogyakarta
Tanggal lulus : 28 Februari 2003
Dosen pembimbing 1
Dosen Pembimbing II
FAJAR KUSUMALINA. F03498061. Pengaruh Ra5io Karbon dar. Nitrogen pada Media Kultivasi terhadap Toksisitas Bioinsektisida i!a�illi/s thuringiensis 3ubsp.
israelensis. Dibawah Bimbingan Mulyorini Rahayuningsih dan I<.hdswar Syamsu. Ringkasan
lnsektisida kimia memegang peranan penting dalam usaba pengendalian bama serangga karena penggunaannya dapat dilakukan dengan mudah dan m.emberikan hasil yang memuaskan dalam waldu sing kat. Akan tetapi penggunaan yang kurang bijaksana dapat l1lembahayakan mikroorganisme bukan sasaran, munculny<, h""la baru dan penumpukan residu insektisida yang berbahaya bagi lingkungan. Salah satu mikroba yang digunakan untuk mengendalikan serangga hama secara hayati adalah Bacillus thuringiensis (B.t) yang banyak digunakan sebagai bahan aktif dalam produk.il bioinsektisida karena sifatnya yang selektif, aman te:-hadap organisme bukan sasaran dan manusia serta tidak menimbulkan residu yang Japat mencemari lingkurlgan. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui rasio mol antara karbon dan nitrogen yang optlll1al yang dapat menghasilkan toksisitas tertinggi pada larva uyamuk Culex sp. serta pengaruh rasio mol karbon dan nitrogen terhadap pH, DO, biomassa, TPC dan VSC dalam media kultivasi Bli. Sumber karbon dan nitrogen yang digunakan adalah glukosa dan amonium sulfat. Rancangan percobaan yang digunakan adalah Rancangan Acak Lengkap faktor tunggal dengan konsentrasi yang terdiri dari CIN 0.67, 1 . 34, 2.01, 2.68, 3.36 dan 4.03 berdasarkan perbandingan massa dengan dua kali ulangan. Untuk menentukan aktlvitas insektisida terhadap larva nyamuk Cldex sp. digunakan probit program Quant yang dinyatakan dengan LC�o untuk menentukau kon3entrasi bioinsektisida yang dapat mematikan separuh dari populasi larva setelah jangka waktu tel tentu. Penelitian ini mengunakan 10 larva nyamuk Cillex sp. untuk setiap uji bioassay yang dihitung setdah 24 jam. Terdapat tujuh parameter yang diukur pada penclitian ini yaitu pH, biomassa, Optical Density (00), Total Plate Count (IPC), Viable Spore Count (VSC), penel1tuan kadar gula sisa dan bioassay. Dari masing-masing perlakuan, pengukuran pacameter pH, 1'0tal Plate COllnt (TPC) dan Viable Spore COllnt (YSC), secara statistika pada selang kepercayaan 95% pada setiap pengambilan sampeJnya masing-masing perlakuan memberikan basil yang tidak berbeda nyata sedangkan pada pengukuran terhadap mlai Optical Density (00) dan biomassa menunjukan perbedaan yang nyata pada waktu pengambilan sampel jam ke-48 dan jam ke-60. Nilai pH berada pada kisaran optimal pertumbuhan yaitu 6.14 6.80. hasll pengukuran terhadap biomassa dan OD terbesar diperoleh dari e/N 2.63, hasil tersebut tidak berkolerasi positif dengan jumlah log total sel dan jumlah log spora hidup tertinggl yang didapat dari eIN 3.36 karena pengukuran biomassa dan 00 tidak" hanya m�rgukur jumlah sel dan sp�ra hidup saja melainkan sel mati, substrat yang tersisa serta bahan hahan lain yang tidak terlarut. Hasil peneiitian memberikan kecenderungan bahwa polipeptida dengan bohot molekul yang rendah mampu menghasilkan toksisitas tertinggi. Pada pengujian b.'omsay terhadap larva nyamuk Culex sp. diperoleh nilai terke.;il LC5(l pada c/N 2.68 ya1tu sebesar 3 7 x 10.9 yang diduga mempunyai berat molekul yang ieb:h keei!. Dlri data yang didapat maka dapat disimpulkan hahwa eIN 2.68 merupakan komposisi media yang tepat untuk menghasilkan toksisitas yang tinggi. -
Fajar Kusumalina. F03498061. The Effect of Ratio Between Carbon and Nitrogen in Cultivation Media Towards The Toxicity of Bioinsecticides Bacillus thuringiensis subsp. israeJensis. Under Supervision by Mulyorini Rahayuningsih and Khaswar Syarr.su -
SUMMARY
An easy using as well as satisfactory result achieved in shorter time have brought chemical insecticides to be used and plays important role in effort of controlling pests. An unwise using, howeve;o, could caUGe had effect such as
be born
endanger the untargeted microorganism, the possibility of new pests to
and as a threat to the environment by the accur.lulation of insecticide residue. Bacillus Ihuringiensis (B. I) is one of microbes that used as active material to control pest biologically since it has selective characteristic which is sele�ting only the targeted microorganism, it is also safe for human since that microbe has zero in producing environmental unfriendly residue. This study is aiming at finding the optimal mass ratio between carbon ar..d nitrogen that result the highest toxicity to Cubx sp. Larva. The second is to find the effect of mass ratio between carbon and nit;ogcn to pH,
OD, biomass, TPC,
VSC in B.I.; cultivation media. As an addition, glucose and amonium sulfate were used as the source of carbon and nitrogen. This study has applied the randomized complete single factor design a5 the design experiment with concentration of CIN 0.67, 1.34,2.01,2.68,3.36 ancl4.03 based on mass ratio in two replication. The activity of insecticides toward Culex sp. Larva was determined by the using of Quant ProbiI program, whicr. translated into LC-�o as to detennine the bioinsecticide concentration that codd kill a half of larva population in certain time range . This study sampled ten Cli/ex sp. Larva for each bioassay test in every 24 hour. This study has seven parameters that were measured, they are pH, optical density
(OD), biomass, Total Plate Count (TPC), Yiable Spore Count (YSC),
determination of residual sugar content and bi.:xrssay. The rr..easuremen� toward parameter of pH, TPC and VSC was not resulted significant difference in each sample for 95% confidence limits. Mean while, the measu"ement toward
OD anc
biomass resulted the significant difference on48 hour and 60 hour sampling stage. PH value was found in optimum growth between 6.14 - 6.80, mean whik, the biggest result of biomass and
OD measurement was identified from CIN 2.68,
this result was not possitively correlated. with the total {;ell and the highest amount of spores that found from C/N 3.36. It is happened because the measurement of biomass and
OD is not only measure the total cell and spores, but also in active
cell, residual substrate and the other undissolved material. Thus, this study has indicate tendency that hig;l toxicity c'Juld be produced from low molecule weight protein. It is shown by the bioassay test toward Culex sp. Larva that has the lowest value ofLe-so on CIN 2.68 which is 3.7
x
F)"9
that had been indicated to have lower molecule weight. Thus it is co.lcluded that C/N 2.68 was the most precise media composition t(l produce high toxicity.
KATA PENGANTAR
Puji
syukur
memberikall rahmat
penulis
panjatkan
kehadirat
Allah
SWT
yang
telah
serta hidayabNya sehingga penulis dapat menyelesaikan
skripsi yang beIjudul "PENGARUH RASIO KARBON DAN NI':'ROGEN PADA MEDIA
KULTIVASI
TERHADAP
TOKSISITAS
BIOlNSEKTISIDA
BACILLUS THURlNGIENSIS SUBSP. ISRAELENSIS sebagai salah salU syarat uotuk menyelesaikan studi pada Jurusan Teknoiogl Industri Pertanian, Fakuhas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogar. Pacla kesempatan ini penulis menyampaikan tieapao terima kasih kepada: 1.
Bapak, ibu dan adikku tercinta atas iringan daa restl] serta duku:lgan yang diberikan selama ini.
2.
Dr. Ir. Mulyorini R. MSi dan Dr. If. Khaswar Syamsu. MSc. selateu dosen pembimbing,
Dr. If.
Erliza
memuerikan
bimbingan.
Noar
se1aku
pengarahan,
dosen Penguji
dorongan
dan
yang
saran
telah
seiama
penyusunan skripsi ini. 3. 4.
Amilia Syukur atas bantuan dan dukungannya. Pepi Elvavina, Emi Sumiati, teman-teman di Lab RBP, Bapak Bagus dan Ibu Desniar atas bantuan selama penelitian.
5.
Bapak Sinaga dan Retna Banuwati atas ban�uan larva nyamuknya.
6.
Rekan-rekan di Pandok Asad yang telah memberikan dUkungannya.
7.
Rekan
satu
biml.;ingan (Ami
Afriatni,
Nely
Yulianawati
d':m
Fahmi
Fadillah) atas bantuan dan dukungannya. 8.
Dessy Damayanthi,
Maulidiani dan seluruh rekan-rekan TIN 19 ata::.
kebersamaan dan dukungannya. 9.
Semua pihak yang telah membantu penulis namun tidak dapat disebutkan satu persatu. Penulis berharap semoga skripsi
1m
dapat bermanfaat bagi semua pihak
yang memerlukannya. Bogar, Maret 2003
Pen'Jiis
11
DAFTAR ISI
Halaman KATAPENGANTAR
. . .
......
.
........
. . ...........
..
....
.
.....
.
..
....
...
.. .
...
.
....
..
.
. .
DAFTAR lSI ....
.
.....
.
. . ..
,..........
11
DAFTAR TABEL... ........................
III
DAFTAR GAMBAR ....................... .
IV
DAFTAR LAMPlRAN ......... DAFTAR SINGKATAN . .
I.
PENDAHULUAN
.
VI
.. .
. . . . ..
A
Latar Belakang ,
B.
Tuj uan, ............
. .
.. .
. . .
...
II. TINJAUAN PUSTAKA .... A
.
. . . .
...
...
. .... .
..
.
.................
Bacillus thuringiel:sis . ...............
3
Media Kultivasi.............
.. .
D.
Kondisi Kultivasi ............................ Kinetika Kultivasi..... ....... . . .
. .
3
.
.
. . . . . .
E.
..
2
..
"'
Kristal Protein................. ............... ' ..
.
3
B.
.
1
..
.
C.
", . .
.
.
....
6 9
.
.
".....
.
...
.
. . . ... . . . .
.
.
.
.
...
.
.
' . . .
... ... .
111. BAHAN DAN METODE ................... A B.
10
.
.. ....
13
Bahan dan Alat ............................ Metode Penelitian ............ ............ ....,.. . . . . . . .. .. 1 . Pen.iapan Medium Kultivasi.. .
.
.
...
2.
Persiapan Media Inokulum..,
3.
Kultivasi................... ...................
. .
.
..
.....
.
.
..
.. .
...
.
. ..
.
.
. ..
. . . . .
. .
.
.
. . . .
....
.
13
.. . ... ..,
....
.
...
13
...
.
.....
14
.
........... .................
15
4. Pengambilan Contoh ............................ ....................................... C.
Analisa Parameter ............
D.
Rancangan Percobaan ................
....
.
... ..
.
.
13
. ..
...
.
.....
.. .
.
.
...
.
. . . . . .
.
16 16
... .
......................... ........ ...........
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN .........................
17 18 18
.............
A.
Pola Perubahan pH selama Kultivasi .....
B. C.
Pertumbuhan B.t. Selama Kultivasi................ .. Pengukuran lumlah Sp�ra Hidup ................. ... .......... .. .................... 25
D.
Kinetika Kultivasi .
. . .
.....
.
.....
.. .
.....
.
v. KES1MPULAN DAN SARAN ................. Kesimpulan...............
B.
Saran
......................... .....
DAFTAR PUSTAKA ... .............
.. .
. .................. .................
E. Penentuan Aktivitas Bioinsektisida..
A.
.
...
20
..
... 28 31
.............
35
.
........................................... . . ...........................................
35 ........ ...........
36
. .......... 3 7
'"
DAFTAR TABEL
Halaman 14
Tabel 1. Komposisi Medium Kultivasi ............... . Tabel 2. Perhitungan Parameter Kinetika Kultivasi Tabel 3. Mortalitas Larva Nyamuk Culex sp. ......
..
.............
. . . . . . . . .....
31
.
Tabel 4. Perbandingan Perolehan Produk, VSC dan LC50 ..........
29
.
IV
DAFTAR GAMBAR
Halaman Gambar 1. Pembentukan Krista! Protein .................
5
Gambar 2. Tahapan Biosintesa Metabolit Sekunder ..
8
Gambar 3. Persiapan Medium Killtivasi ..................
14
Gambar 4. Persiapan Inokulum
15
Gambar 3. Proses Kultivasi. ........
15
Gambar 4. Grafik Hasil Pengukuran pH.......
18
Gambar S. Grafik HasH pengukuran
OD660,Ul,'"
....... .... 21 23
Gambar 6. Grafik Hasil pengukuran Biomassa Kering Gambar 7. Grafik Hasil pengukuran TPC
.. .... ...... ... ...... . .... .. ... .... . .... ..
Gambar 8. Grafik Hasil pengukuran VSC ....... ...... ...
.
.
... . . .... ..
Gambar 9. Grafik Has;l pengukuran Kadar Gula Sisa ....... .... . ........... .
24 27 29
v
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman Lampiran I.
Pengukuran TPC dan pH.
Lampiran 2.
Penentuan Jumlah Spera Hidup (VSC) .
Lampiran
Pengukuran Biomassa Kering
,
J.
...................
.....
Penentuan Kadar Gula Sisa
Lampiran 5.
Penentuan Aktivitas Bioinsektisida
Lampiran 6.
Kurva Standar Glukosa
Lampiran 7.
Data Rata-rata Nilai pH
Lampiran 8.
Tabel Aneva pH
Lampiran 9.
Data Rata-rata dan Delta nilai 00
....
...
.
.
.....
.
.......
. . ..
........
.......
. .
.
...............
....
.......
.
...
.
...
..
........................
.........
...................
.....
.......
.
............
.
...
. . .
.......
.
..
.40
. .41 ..
..........
. . . .
........
..
.
.
.........
.............
.
.......
.
....
. . . .....................
................................
.........
.
...
. . .
...................
.
.......
...
42 43
.
.....
.
.
.........
..........
45 46 47 48 49 S1
........................ 52
..................
. Lampiran 13. Data Rata-rata dan Delta Log Total SeI.... Lampiran 14. Tabel Anova 'fPC
.
.......
. '" ......................... .........44
.................
Lampiran 11. Data Rata-rata dan Delta Biomassa Lampiran 12. Tabel Anova Biomassa .
.
..........................
............................................
Lampiran 10. Tabel Anova 0 0
.
. . . ........ .....................
Lampiran 4 .
.....
.
... .............. S4
.
...................... S5
Lampiran 15. Data Rata-rata dan Delta Log Sp�ra Hidup ..
.... 56
Lampiran 16. Tabel Anova VSC
.... 57
.........
.
.....................
Lampiran 17. Data Rata-rata Kadar Gula Sisa . ..
........
. . . . . ...............
Lampiran 18. Contoh serta Tahel Perhitungan Yp/s da:1 Yx/s Lampiran 19. Analisa Regresi Biomassa dan OD Lampiran 20. Contoh Perhitungan CIN . .
.
. . . . . .
.
....
.
...
.............
.............
................................
............
......
.
...............
.
..
. . . .
.....
.
....
58 59 60 63
