Jurnal Penelitian Sains Edisi Khusus Desember 2009 (D) 09:12-15

Isolasi dan Identifikasi Bakteri Penghasil Kitinasedari Sumber Air Panas Danau Ranau Sumatera Selatan

Muharni

Jurusan Biologi FMIPA, Universitas Sriwijaya, Sumatera Selatan, Indonesia

Intisari: Penelitian tentang isolasi dan identifikasi bakteri termofilik penghasil kitinase dari sumber air panas DanauRanau Sumatera Selatan dilakukan dengan tujuan untuk mendapatkan isolat bakteri termofilik penghasil kitinase. Bak-

teri diisolasi dari lokasi sumber air panas Kota Batu Kecamatan Banding Agung, Kabupaten Ogan Komering Ulu

Selatan dan skrining dilakukan dengan menggunakan media agar kitin. Hasil penelitian didapatkan dua isolat yang

mampu menghasilkan kitinase dengan indeks kitinolitik 0,89 dan 1,25. Berdasarkan karakteristik morfologi dan fisiologi

isolat, menunjukkan bahwa kedua isolat bakteri termofilik penghasil kitinase yang diidentifikasi termasuk ke dalam genus

Bacillus

Kata kunci: kitinase, bakteri termofilik

Abstract: The research on isolation and identification of chitinase producing thermophilic bacteria from Lake Ranauhot springs of South Sumatra has been done to get isolate of chitinase producing thermofilic bacteria. Bacteria were

isolated from Kota Batu hot springs, Banding Agung district, South OKU Residence and screening by chitin solid media.

The results of this research were found two isolates that can produce chitinase by chitinolytic index 0.89 and 1.25. Based

on morphological and physiological character, shows that both isolates chitinase producing thermofilic bacteria identified

as a member of genus Bacillus.

Keywords: chitinase, thermophilic bacteria

Desember 2009

1 PENDAHULUAN

M ikroorganisme termofilik mampu mensintesismolekul stabil pada kondisi panas, termasukmolekul enzim. Bioteknologi umumnya tertarik padaenzim dari mikroorganisme yang mendukung untukbekerja dibawah kondisi normal dimana enzim darimikroorganisme mesofilik akan mengalami denaturasi.Dengan alasan inilah enzim ini menjadi sasaran terma-suk kelayakannya sebagai model untuk penelitian danpenyelidikan protein-protein yang bersifat termosta-bil dan kemampuannya sebagai biokatalis pada biote-knologi modern [1].Aplikasi enzim didalam bioteknologi semakin me-

nuntut enzim yang bersifat tahan lingkungan. Karenafaktor utama yang paling merusak enzim adalah suhu,maka usaha pertama yang akan dilakukan adalah men-cari mikroba penghasil enzim-enzim termofilik dariberbagai sumber alam [2]. Hal ini berkaitan dengankeuntungan yang akan diperoleh bila proses produksidilakukan pada suhu tinggi, diantaranya adalah me-ngurangi kontaminasi, meningkatkan kecepatan trans-fer massa dan menurunkan viskositas dari larutan [3].Kitinase adalah enzim yang mendegradasi kitin

menjadi N-asetilglukosamin, degradasi kitin dapatdilakukan oleh organisme kitinolitik dengan meli-batkan enzim kitinase. Organisme pendegradasi kitinumumnya berasal dari kelompok mikroorganisme di-antaranya adalah dari kelompok bakteri. Bakteriyang dilaporkan memiliki aktivitas kitinolitik adalahseperti, Vibrio furnissi [4], Serratia marcescens [5],Bacillus circulans dan Pseudomonas aeruginosa [6].

Enzim kitinase yang dihasilkan oleh mikroorga-nisme kitinolitik mempunyai potensi tinggi untukmendegradasi limbah yang mengandung kitin, karenadengan adanya enzim kitinase memungkinkan konversikitin yang melimpah menjadi produk yang berguna.Bakteri kitinolitik pada bidang pertanian berfungsisebagai agen biokontrol terhadap fungsi patogenmaupun serangga hama yang umumnya memiliki kom-ponen kitin pada dinding selnya [4].

Pada bidang farmasi aplikasi kitinase sangat poten-sial, dimana hidrolisis kitin oleh kitinase menghasilkanN asetil glukosamin yang dapat dikonversi men-jadi hexa-N-kitobiosa yaitu suatu oligosakarida yangmemiliki aktivitas antitumor [7]. Sedangkan di bidangmedis kitinase digunakan untuk terapi penyakit yangdisebabkan oleh fungi.

c 2010 FMIPA Universitas Sriwijaya 0912-15-73

Muharni/Isolasi & Identifikasi Bakteri . . . JPS Edisi Khusus (D) 09:12-15

Adanya mikroorganisme yang unggul merupakansalah satu faktor penting dalam usaha produksi en-zim. Oleh karena itu, penggalian mikroorganisme in-digenous penghasil kitinase perlu dilakukan di Indone-sia. Keragaman hayati yang tinggi memberikan pelu-ang yang besar untuk mendapatkan mikroorganismeyang potensial untuk dikembangkan sebagai penghasilenzim [8].Mengingat pentingnya peranan kitinase dalam in-

dustri, maka berbagai usaha akan dilakukan untukmeningkatkan produktivitas dan aktivitasnya antaralain, mencari dan mengembangkan mikroorganismebaru yang memiliki kemampuan memproduksi kiti-nase serta menseleksi strain mikroorganisme penghasilkitinase yang tinggi.Sumatera Selatan mempunyai beberapa sumber air

panas, salah satunya adalah Danau Ranau yang ter-letak 260 km dari Kota Palembang memiliki suhu airpanas berkisar antara 37, 3 63, 7C yang berpotensiuntuk mendapatkan bakteri termofilik. Mengingat be-sarnya potensi pemanfaatan aktivitas kitinase padaindustri, maka perlu dilakukan penelitian untuk men-cari isolat-isolat lokal yang selama ini belum banyakdilakukan, khususnya dari ekosistem sumber air panasDanau Ranau. Penelitian ini dilakukan dengan tujuanuntuk mendapatkan isolat bakteri termofilik penghasilkitinase dari sumber air panas Danau Ranau, Suma-tera Selatan

2 METODE PENELITIAN

2.1 Waktu dan Tempat Penelitian

Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Januari - April2007, di Laboratorium Mikrobiologi dan Laborato-rium Genetika & Bioteknologi Jurusan Biologi FMIPAUniversitas Sriwijaya.

2.2 Bahan yang digunakan

Bahan yang digunakan dalam penelitiaan ini an-tara lain, sampel air panas Danau Ranau, mediumLuria Bertani, medium agar kitin, media uji fisiologis(medium triple sugar iron agar (TSIA), medium si-mon sitrat, medium indol, medium semi solid, mediumMR-VP broth, medium urea broth), reagen pewar-naan Gram (pewarna Gram A, Gram B, Gram C danGram D) dan pewarna endospora (Malachite Greendan Safranin).

2.3 Cara Kerja

Isolasi Bakteri Termofilik Sampel diambil dariair yang berasal dari sumber air panas dengan caramenggerus batu-batuan atau sedimen yang terdapat didalam air, lalu dimasukkan kedalam botol sampel yang

berukuran 250 ml. Sampel air yang telah diambil dis-uspensikan sebanyak 10 ml ke dalam 90 ml larutan fisi-ologis steril sampai homogen dan dilakukan pengence-ran sampai 106. Diambil 1 ml sampel dan dimasukkanke dalam cawan petri, kemudian dituangkan mediaagar yang masih cair dan mempunyai suhu 40C se-banyak 10 ml. Setelah media membeku diinkubasi se-lama 48 -72 jam pada suhu 60C. Koloni bakteri yangtumbuh dan mempunyai karakter morfologi berbedaditetapkan sebagai isolat terpilih untuk dilanjutkan ujiaktivitas protease.

Seleksi Isolat Termofilik Penghasil KitinaseIsolat-isolat yang diperoleh pada tahap isolasi, dipin-dahkan ke media agar kitin dengan cara dibotolkan,dan biarkan diinkubasi selama 48 jam pada suhu 60C.Isolat bakteri yang menghasilkan kitinase ditandaidengan adanya zona bening disekitar koloni, selanjut-nya zona bening yang terbentuk diukur diameternyauntuk ditentukan indeks kitinolitiknya. Semua isolatbakteri termofilik yang menghasilkan kitinase selan-jutnya akan dikarakterisasi.

Karakterisasi Bakteri Termofilik [9] Karakteri-sasi isolat bakteri termofilik penghasil kitinase me-liputi, makroskopis koloni, mikroskopis sel, motilitasdan uji biokimia

Makroskopis koloni seperti, bentuk , elevasi dantepian koloni.

Mikroskopis sel seperti, bentuk sel, sifat Gramdan ada tidaknya endospora.

Motilitas

Uji Biokimia seperti, Hidrolisis pati, hidrolisiskasein, fermentasi glukosa, fermentasi sukrosa,fermantasi laktosa, produksi H2S, produksi in-dol, produksi urease, produksi katalase, uji metilmerah, uji Voges-Prokauer, uji TSIA, uji Sim-mons sitrat.

Identifikasi Hasil karakterisasi dari masing-masingisolat diidentifikasi dengan menggunakan BergeysManual of Determinative Bakteriology

3 HASIL DAN PEMBAHASAN

3.1 Isolasi dan Seleksi Bakteri TermofilikPenghasil Kitinase

Hasil isolasi dan seleksi bakteri termofilik penghasilkitinase dari sumber air panas Danau Ranau, diper-oleh 8 isolat bakteri termofilik seperti yang terdapatpada Tabel 1.

0912-15-74

Muharni/Isolasi & Identifikasi Bakteri . . . JPS Edisi Khusus (D) 09:12-15

Tabel 1: Hasil Isolasi dan Seleksi Bakteri Termofilik Peng-hasil Kitinase

No Kode Aktivitas Indeks

Isolat Kitinase Kitinolitik

1. CN1 + 1,25

2. CN2 - -

3. CN3 - -

4. CN4 - -

5. CN5 + 0,89

6. CN6 - -

7. CN7 - -

8. CN8 - -

Pada tabel 3.1 dapat dilihat bahwa sebanyak 8 iso-lat bakteri termofilik yang didapatkan hanya 2 iso-lat bakteri termofilik yang memiliki aktivitas kiti-nase, dengan indeks kitinolitik tertinggi pada iso-lat CN1 sebesar 1,25 dan yang terendah pada isolatCN5 sebesar 0,89. Adanya aktivitas kitinase ditandaidengan terbentuknya zona bening disekitar koloni bak-teri pada mdium agar kitin (Gambar 1). Zona beningterbentuk karena terjadinya pemutusan ikatan 1, 4homopolimer N-Asetilglukosamin pada kitin oleh kiti-nase menjadi monomer N-asetilglukosamin. Perbe-daan indeks kitinolitik dari isolat disebabkan perbe-daan aktivitas enzim kitinase dari masing-masing iso-lat tersebut. Susi [10] menyatakan bahwa, besarnyazona bening yang dihasilkan tergantung pada jum-lah monomer N-asetilglukosamin yang dihasilkan dariproses hidrolisis kitin dengan memutus ikatan 1, 4 homopolimer N-Asetilglukosamin. Semakin besarjumlah monomer N-asetilglukosamin yang dihasilkanmaka akan semakin besar zona bening yang terbentukdi sekitar koloni

Gambar 1: Aktivitas kitinase isolat bakteri termofilikpada medium agar kitin setelah 48 jam inkubasi pada suhu60C. Keterangan: 1 = isolat CN1, 2 = isolat CN5

Kitin sebagai substrat juga akan menginduksi akti-vitas enzim kitinase, enzim juga diatur melalui pe-ngendalian genetis yang melibatkan induksi sintesisenzim pada taraf genetis. Untuk terjadinya sintesis en-zim dibutuhkan suatu induser yakni berupa substratatau senyawa yang sekerabat dengan substrat darireaksi yang dikatalis oleh enzim tersebut. Wang danChang [11] menyatakan, bakteri menghasilkan kitinaseuntuk menghidrolisis kitin yang akan dimanfaatkanoleh mikroba sebagai sumber karbon.

3.2 Karakterisasi Bakteri TermofilikPenghasil Kitinase

Hasil karakterisasi makroskopis koloni, mikroskopissel, motilitas dan uji biokimia dari isolat bakteri ter-mofilik penghasil protease dapat dilihat pada Tabel 2.

Hasil karakteristik makroskopis menunjukkanbahwa bentuk koloni bulat dengan tepian bervariasiserta elevasi low convex dan convex, mikroskopis seldiketahui sel berbentuk batang, Gram positif danmemiliki endospora, uji motilitas menunjukkan 1isolat bersifat motil dan 1 isolat nonmotil, dan ujibiokimia semua isolat menunjukkan sifat fisiologisyang sama. Berdasarkan karakter tersebut semuaisolat termasuk kedalam genus Bacillus.Bacillus merupakan genus yang sering dijumpai dari

kelompok bakteri termofilik yang berhasil diisolasidari berbagai tempat yang bersuhu ekstrim. Sepertiyang telah dinyatakan oleh Brock & Madigan [12],Bacillus merupakan jenis yang sering dijumpai padakisaran suhu yang luas. Bacillus mampu hidup padasuhu minimum 30C, optimum 60C dan maksimum72C dan menghasilkan enzim secara ekstraseluler.

4 KESIMPULAN

Isolasi dan identifikasi bakteri termofilik penghasilkitinase dari sumber air panas Danau Ranau Suma-tera Selatan, diperoleh 2 isolat yang mampu meng-hasilkan kitinase dengan indeks kitinolitik tertinggisebesar 1,25 dihasilkan oleh isolat CN1, dan isolat CN5dengan indeks kitinolitik sebesar 0,89. Kedua isolatbakteri termofilik yang mampu menghasilkan kitinasetergolong dalam genus Bacillus.

DAFTAR PUSTAKA

[1] Andrade, C.,M.M.C Nei Pereira Jr., & G. Antranikian,1999, Extremely thermophilic microorganisms and theirpolymerhidrolytic enzyme, a reviews, Department ofTechnical Microbiology, Technical University HamburgGermany

[2] Suhartono, M.T., 2000, Exploration Of IndonesianThermophiles Producing Thermostable ChitinolyticEnzymes, Report, Research Center For Biotechnology,Bogor Agric. University, Bogor

0912-15-75

Muharni/Isolasi & Identifikasi Bakteri . . . JPS Edisi Khusus (D) 09:12-15

Tabel 2: Hasil karakterisasi bakteri termofilik penghasil kitinase

Karakter Isolat Isolat CN1 Isolat CN2

Makroskopis koloni Irreguler, Circuler,

Echinulate , Echinulate ,

Crenate , Low Entire ,

convex convex

Mikroskopis Sel Sel berbentuk batang, Sel berbentuk batang,

Gram positif, Gram positif,

menghasilkan menghasilkan

endospora endospora

Motilitas Motil Nonmotil

Uji Biokimia

- Hidrolisis pati Positif Positif

- Hidrolisis kasein Positif Positif

- Fermentasi glukosa Negatif Negatif

- Fermentasi sukrosa Negatif Negatif

- Fermentasi laktosa Negatif Negatif

- Produksi H2S Negatif Negatif

- Produksi Indol Negatif Negatif

- Produksi Urease Negatif Negatif

- Produksi Katalase Positif Positif

- Uji metil merah Positif Positif

- Uji V. Proskauer Negatif Negatif

- Uji Simmons sitrat Negatif Negatif

Nama Bacillussp.1 Bacillus sp. 2

[3] Kamelia, R., M. Sidumarta dan D. Natalia, 2005, Isolasidan Karakterisasi Protease Intraselular Termostabil danBakteri Bacillus stearothermophilus RP1, MakalahSeminar Nasional MIPA, FMIPA Universitas Indonesia,Jakarta

[4] Hirano, S., 1996, Chitin Biotechnology Applications,Biotechnol Annu Rev, 2 : 237 - 258

[5] Suzuki, K., Taiyoji, N. Sugawara, N. Nikaidou, B.Henrissat, and T. Watanabe, 1999, The Third Chitinasegene (chi C) of Serratia marcescens 2170 and theRelationship of its Product to Other Bacterial Chitinases.Biochem. J., 343 : 587 - 596.

[6] Folders, J., J. Algra, M.C. Roelofs, C.L. Leendert, J.Tommassen, and W. Bitter, 2001, Characterization ofPseudomonas aeruginosa Chitinase a Gradually SecretedProtein, J. Bacteriology, 183 : 7044-7052

[7] Patil, R.S., V. Ghormade, and M.V. Deshpande, 2000,Chitinolytic Enzymes Exploration, Enzyme and Microbiol.Technol, 26 : 473-483

[8] Akhdiya, A., 2003, Isolasi bakteri Penghasil EnzimProtease Alkalin Termostabil, Jurnal Buletin PlasmaNutfah, Vol.9, 7 hlm.

[9] Cappuccino, J.G. & N. Sherman, 1992, Microbiology aLaboratory Manual, 3rd Edition, TheBenjamin/Cummings Publishing Company, Inc.,California, USA, 462 hlm.

[10] Susi, 2002, Isolasi Kitinase dari Scleroderma columnae danTrichoderma harzianum, Jurnal Ilmu Dasar, 3(1) : 30 - 35

[11] Wang, S.L. and W.T. Chang, 1997, Purification andCharacterization of Two BifungsionalChitinases/Lysozymes Extracellularly Produced byPseudomonas aeruginosa K-187 in a Shrimp and CrabShell Powder Medium, Appl. And Environ. Microbial, 63(2) : 380 - 386

[12] Brock, T.D. & T.M. Madigan, 1991, Biology ofMicroorganism, Sixth edition, Pretice hall. International,Inc.

0912-15-76