1 BAB I PENDAHULUAN I.1 Latar Belakang Penelitian

BAB I
PENDAHULUAN
I.1
Latar Belakang
Penelitian mengenai sumber energi baru dan terbarukan yang ramah
lingkungan telah sangat berkembang pada akhir dekade ini. Salah satu sumber
energi yang dimaksud adalah biodiesel. Secara umum, biodiesel merupakan bahan
bakar mesin diesel yang terbuat dari bahan terbarukan dan ramah lingkungan yang
terdiri atas ester alkil dari asam-asam lemak. Biodiesel dapat dibuat dari minyak
nabati, hewani maupun minyak goreng bekas (Schuchardt et al., 1998).
Menurut Zhang et al. (2003), biodiesel sebagai bahan bakar memiliki
beberapa keunggulan, yaitu: biodiesel memiliki titik nyala yang lebih rendah dari
petroleum diesel, menghasilkan emisi nitrogen, karbon monoksida dan
hidrokarbon tak terbakar lebih rendah dari petroleum diesel, biodiesel mampu
memberikan kinerja mesin sebaik bahan bakar berbahan dasar petroleum, tidak
diperlukan modifikasi mesin untuk penggunaan biodiesel dan aroma hasil
pembakaran biodiesel lebih dapat ditoleransi daripada petroleum diesel.
Secara sederhana biodiesel dapat dihasilkan melalui reaksi transesterifikasi
antara triasilgliserol (TGA) dan alkohol rantai pendek dengan keberadaan suatu
katalis (Marchetti et al., 2005). Reaksi transesterifikasi membutuhkan katalis
untuk mempercepat jalannya reaksi. Terdapat tiga jenis katalis yang dapat
digunakan untuk membuat biodiesel, yaitu katalis asam, basa dan enzim. Namun
demikian, terdapat beberapa kelemahan dalam penggunaan katalis tersebut.
Canakci dan van Gepen (2001) menjelaskan bahwa penggunaan katalis asam
dalam produksi biodiesel memerlukan waktu reaksi yang lama, maka dari itu
penggunaan katalis asam tidak diterapkan dalam skala industri. Sementara itu,
menurut Mori et al. (2009) penggunaan katalis basa memerlukan proses tambahan
seperti pemisahan gliserol dan alkohol, pemisahan katalis dari biodiesel dan
proses dehidrasi dari biodiesel itu sendiri.
Pendekatan yang mulai dilakukan industri untuk dapat meningkatkan
produktifitas biodiesel adalah menggunakan enzim lipase sebagai katalis. Lukovic
et al. (2011) menjelaskan bahwa terdapat keuntungan yang diperoleh dari
1
2
penggunaan enzim lipase sebagai katalis, yaitu dapat berlangsung pada kondisi
reaksi yang lunak (mild reactions), tidak ada produksi limbah, kemurnian produk
tinggi dan mampu mengubah hampir seluruh asam lemak bebas dalam minyak
menjadi alkil ester sehingga meningkatkan produksi biodiesel dan mengurangi
biaya pemurnian produk. Mori et al. (2009) juga menyatakan bahwa proses
pembuatan biodiesel menggunakan enzim lipase akan jauh lebih mudah daripada
menggunakan katalis basa dikarenakan biodiesel didapatkan langsung setelah
proses filtrasi dalam reaksi esterifkasi.
Falch (1991) menyatakan bahwa saat ini perkembangan ilmu bioteknologi
yang makin pesat mampu menyediakan enzim hasil rekayasa genetik untuk
digunakan dalam keperluan industri. Hal ini dapat meningkatkan kualitas produk
dan menekan biaya produksi. Salah satu pendekatan yang digunakan adalah
metode kloning, yang mampu memindahkan gen dari satu organisme ke
organisme lain dan dapat memodifikasi struktur gen tersebut, sehingga produksi
dan kualitas enzim dapat ditingkatkan.
Sampai saat ini telah banyak dilakukan studi mengenai kloning gen
pengkode lipase yang bersumber dari mikroorganisme, khususnya bakteri.
Walaupun keberadaan lipase di alam beragam, namun lipase yang berasal dari
bakteri lebih sering digunakan karena biaya produksi yang rendah, stabilitas tinggi
dan ketersediaannya melimpah dibanding sumber lipase lain seperti tanaman dan
hewan (Patil et al., 2011). Beberapa contoh bakteri penghasil lipase yang telah
berhasil dikloning adalah Bacilus subtilis (Rabbani et al., 2009) dan Candida
albicans (Lan et al., 2011).
Bakteri lain yang mampu memproduksi enzim lipase berasal dari genus
Azospirillum. Nurosid et al. (2008) telah berhasil mengoptimasi kemampuan
enzim lipase dari bakteri Azospirillum sp. JG3. Enzim lipase dari Azospirillum sp.
JG3 memiliki aktivitas optimum pada waktu inkubasi selama 96 jam sebesar
0,266 U/menit dan stabil pada pH 6-9. Namun demikian, belakangan diketahui
bahwa bakteri tersebut merupakan bakteri genus Alcaligenes. Hal tersebut telah
dibuktikan oleh Ethica (2014) yang menyatakan bahwa urutan nukleotida (16S
rRNA) bakteri tersebut memiliki kemiripan hingga 96% tehadap bakteri A.
3
faecalis dan A. aquatilis. Berdasarkan hal tersebut nama sesungguhnya dari
bakteri yang telah diuji Nurosid et al. (2008) adalah Alcaligenes sp. JG3. Bakteri
genus Alcaligenes merupakan bakteri Gram negatif, nonfermentatif dan dapat
ditemukan dimana-mana seperti air laut, air tanah, gorong-gorong dan tanah
(Tilton, 1981).
Untuk dapat mengkloning gen pengkode lipase dari bakteri Alcaligenes sp.
JG3 strain lokal demi keperluan peningkatan produksi dan kualitas biodiesel
dalam negeri, terlebih dahulu perlu diketahui urutan atau sekuen DNA dari gen
tersebut. Terdapat beberapa bakteri yang urutan gen pengkode lipasenya telah
diketahui dan telah dipublikasikan di bank gen (gene bank). Kaneko et al. (2010)
telah berhasil mengkarakterisasi keseluruhan gen dari bakteri Azospirillum sp.
B510 dan mendapati bahwa gen pengkode lipase dari bakteri tersebut berada pada
DNA plasmid dari bakteri tersebut. Plasmid merupakan DNA ekstra kromosom
yang terdapat pada sebagian besar bakteri.
Selain dari genus Azospirillum, terdapat bakteri dari genus Alcaligenes
yang gen pengkode lipasenya telah dikarakterisasi secara utuh yaitu bakteri
Alcaligenes faecalis subsp. faecalis NCIB 8687 (Phung et al., 2012). Berbeda dari
bakteri Azospirillum sp. B510, pada bakteri ini gen pengkode lipasenya tidak
terletak pada DNA plasmid, namun terletak pada DNA genomik. DNA genomik
bertanggung jawab terhadap fungsi protein dan pewarisan sifat suatu makhluk
hidup.
Untuk mengetahui urutan gen pengkode lipase dari bakteri Alcaligenes sp.
JG3 strain lokal maka perlu digunakan sebuah teknik khusus sebelum DNA dari
bakteri tersebut disekuensing. Teknik tersebut adalah Polymerase Chain Reaction
(PCR) yang berguna untuk mengamplifikasi gen pengkode dari enzim lipase
sehingga urutan gen pengkode lipase dari bakteri Alcaligenes sp. JG3 strain lokal
dapat diketahui.
4
I.2 Tujuan Penelitian
Penelitian ini dilakukan dengan tujuan, yaitu:
1. Mendesain primer yang akan digunakan dalam proses amplifikasi
berdasarkan gen pengkode lipase dari bakteri Alcaligenes faecalis subsp.
faecalis NCIB 8687.
2. Mengamplifikasi DNA genomik dan DNA plasmid bakteri Alcaligenes sp.
JG3 dengan PCR untuk mengetahui urutan gen pengkode lipase dari
Alcaligenes sp. JG3 strain lokal.
3. Melakukan analisis homologi gen pengkode lipase dari bakteri Alcaligenes
sp. JG3 strain lokal hasil karakterisasi terhadap gen pengkode lipase dari
bakteri Alcaligenes faecalis subsp. faecalis NCIB 8687.
I.3 Manfaat Penelitian
Hasil yang diperoleh dari penelitian ini adalah urutan fragmen nukleotida
dari gen pengkode lipase dari bakteri Alcaligenes sp. JG3 strain lokal. Urutan ini
diharapkan dapat melengkapi pengetahuan mengenai urutan keseluruhan
nukleotida dari gen pengkode lipase bakteri Alcaligenes sp. JG3 sehingga
nantinya dapat digunakan dalam keperluan kloning gen lipase. Dengan
dilakukannya kloning tersebut, kualitas dan kuantitas produksi enzim lipase dapat
ditingkatkan sehingga dapat meningkatkan kinerja industri, terutama dalam
bidang sumber energi yaitu biodiesel.