Makkadafi et al, Isolasi dan Identifikasi 263

PROSIDING SEMINAR NASIONAL III TAHUN 2017
“Biologi, Pembelajaran, dan Lingkungan Hidup Perspektif Interdisipliner”
Diselenggarakan oleh Prodi Pendidikan Biologi-FKIP bekerjasama dengan
Pusat Studi Lingkungan dan Kependudukan (PSLK)
Universitas Muhammadiyah Malang, tanggal 29 April 2017
ISOLASI DAN IDENTIFIKASI BAKTERI SELULOLITIK DAN PEKTINOLITIK DALAM
LIMBAH KULIT SINGKONG PABRIK TAPE DI BONDOWOSO, JAWA TIMUR
Isolation and Identification of Cellulolytic and Pectinolytic Bacteria on Cassava’s Peel Waste in “Tape” Industry
at Bondowoso, East Java
Suparno Putera Makkadafi1, Utami Sri Hastuti2, WF Edi Hanzen1, Putri M. Al. Asna2, Febriani
Sarwendah Asri Nugraheni 1
1
Pascasarjana Pendidikan Biologi Universitas Negeri Malang
2
Jurusan Biologi FMIPA Universitas Negeri Malang
Jalan Semarang No. 5, Kota Malang
e-mail korespondensi: [email protected]
ABSTRAK
Bondowoso terkenal sebagai sentra industri tape singkong di wilayah Jawa Timur. Sebagian limbah kulit singkong
yang tidak diolah pabrik dimanfaatkan sebagai pakan ternak dan sebagian dibuang di sekitar pabrik. Limbah ini
mengandung bahan organik berupa selulosa dan pektin yang merupakan komponen penyusun kulit singkong. Kedua
bahan organik ini di alam didegradasi oleh bakteri yang menghasilkan enzim selulose dan pektinase. Penelitian ini
bertujuan untuk 1) isolasi dan identifikasi bakteri selulolitik dan pektinolitik dari sampel tanah tempat pembuangan
limbah kulit singkong. 2) menghitung indeks hidrolisis selulosa dan pektin pada bakteri selulolitik dan pektinolitik
dari sampel tanah tempat pembuangan limbah kulit singkong. Screening dan penentuan indeks hidrolisis dilakukan
dengan menggunakan media spesifik Carbocymethylcellulose (CMC) untuk bakteri selulolitik dan Vincent’s Agar
untuk bakteri pektinolitik. Hasil penelitian menunjukkan bahwa: 1) terdapat satu spesies bakteri selulolitik yaitu
Bacillus subtilis dan tiga spesies bakteri pektinolitik yaitu Bacillus circulans, Bacillus subtilis, dan Pseudomonas
aeruginosa. 2) indeks hidrolisis selulosa pada bakteri Bacillus subtilis adalah 4,09 3) Bacillus subtilis paling potensial
menguraikan pektin berdasarkan hasil indeks hidrolisis pektin yaitu 4,11.
Kata Kunci: identifikasi, selulolitik, pektinolitik, indeks hidrolisis
ABSTRACT
Bondowoso is known as the center of cassava tape industry in East Java. Most cassava’s peel waste which is
untreated used as fodder and partially disposed around the factory. This waste contains organic materials such as
cellulose and pectin which is components of cassava peel. Both of these organic materials in nature degraded by
cellulolytic bacteria that produce cellulase enzymes and pectinolytic bacteria that produce pectinase enzymes. This
study aims to 1) isolate and identify cellulolytic and pectinolytic bacteria from soil samples of cassava peel waste
disposal sites. 2) calculate the hydrolysis index of cellulose and pectin in cellulolytic and pectinolytic bacteria from
soil samples of cassava peel waste disposal sites. Screening and determination of hydrolysis index is done by using a
specific media Carbocymethylcellulose (CMC) for cellulolytic bacteria and Vincent's Agar for pectinolytic bacteria.
The results showed that: 1) there is one species of cellulolytic bacteria species and three pectinolytic bacteria
species. 2) the cellulose hydrolysis index of Bacillus subtilis is 4.09 3) Bacillus subtilis is the most potential bacteria
to degrade pectin based on pectin hydrolysis index: 4.11.
Keywords: identification, cellulolytic, pectinolytic, hydrolysis index
Singkong merupakan salah satu bahan dasar
pembuatan tape. Tape sendiri dikenal luas di Indonesia
sebagai makanan olahan fermentasi selain tempe. Ada dua
jenis tape yang dikonsumsi masyarakat Indonesia yaitu
tape ketan dan tape singkong. Tape singkong diolah dari
jenis singkong yang tidak pahit dan ketika telah selesai
proses fermentasi maka bisa langsung dikonsumsi. Hal ini
berbeda dengan fermentasi singkong di negara lain yang
umumnya menggunakan singkong pahit (Padonou et al.,
2009).
Pengrajin tape di daerah Bondowoso tidak hanya
memanfaatkan singkong sebagai tape saja. Kulit singkong
yang dihasilkan juga dimanfaatkan pengrajin tape untuk
pakan hewan ternak mereka. Pemanfaatan kulit singkong
sendiri sebagai pakan ternak dinilai masih kurang optimal
dikarenakan masih banyak sisa kulit singkong yang
menumpuk dalam jumlah yang relatif besar. Guna
mengatasi hal tersebut, perlu adanya upaya pemanfaatan
agen hayati yang berperan sebagai dekomposer untuk
mendegradasi limbah kulit singkong tersebut.
Komposisi kimia serta zat gizi yang ada pada kulit
singkong antara lain 8,11 gram protein, 15,2 gram serat
kasar, 0,22 gram pektin, 1,29 gram lemak, dan 0,63 gram
kalsium (Rukmana, 1997). Adanya kandungan serat kasar
dan pektin seperti tertera diatas mengindikasikan bahwa
untuk pendegradasi limbah kulit singkong diperlukan
agen hayati berupa bakteri selulolitik dan bakteri
pektinolitik sebagai dekomposernya. Bakteri ini terdapat
di sekitar tanah pembuangan limbah kulit singkong.
Tanah tempat pembuangan limbah kulit singkong
memungkinkan bakteri selulolitik yang menghidrolisis
selulosa dan pektinolitik yang menghidrolisis pektin
untuk hidup.Alam et al. (2004) menyebutkan bahwa
bakteri memiliki tingkat pertumbuhan yang cepat
Makkadafi et al, Isolasi dan Identifikasi
available at http://research-report.umm.ac.id/index.php/
263
PROSIDING SEMINAR NASIONAL III TAHUN 2017
“Biologi, Pembelajaran, dan Lingkungan Hidup Perspektif Interdisipliner”
Diselenggarakan oleh Prodi Pendidikan Biologi-FKIP bekerjasama dengan
Pusat Studi Lingkungan dan Kependudukan (PSLK)
Universitas Muhammadiyah Malang, tanggal 29 April 2017
sehingga akan dibutuhkan waktu yang relatif singkat
untuk memproduksi enzim selulase sebagai pendegradasi
selulosa. Oleh karena itu bakteri selulolitik dapat
digunakan sebagai agen hayati untuk proses degradasi
limbah kulit singkong.
Selain bakteri selulolitik, bakteri pektinolitik juga
berperan sebagai dekomposer kulit singkong. Bakteri
pektinolitik menghasilkan enzim pektinase. Pektinase
adalah kelompok enzim yang mendegradasi bahan yang
mengandung pektin menjadi fraksi yang lebih kecil
(Screenath et al., 1987). Berdasarkan hasil penelitian
terdahulu, pektinase didapatkan pada bakteri terutama
spesies Erwinia carotovora, E. crysanthemi dan Bacillus
sphaericus (Jayani et al., 2010).
Tujuan dari penelitian ini adalah untuk
mengisolasi dan mengidentifikasi bakteri selulolitik dan
pektinolitik yang ada pada limbah kulit singkong. Selain
itu, dalam penelitian ini juga diukur indeks hidrolisis
masing-masing bakteri guna menentukan spesies mana
yang paling potensial sebagai agen hayati pendegradasi
limbah kulit singkong.
METODE
Sampel tanah diambil dari lima titik pengambilan
sampel dengan menggunakan lima botol steril dengan
berat masing-masing 20 gram. Kemudian semua sampel
dicampur dan selanjutnya diambil 50 gram sampel
campuran dilarutkan dalam medium Luria Berthani cair
sebanyak 450 ml. Setelah itu dilakukan proses
aklimatisasi selama 5x24 jam. Suspensi kemudian
diencerkan dari 10-1 hingga 10-12. Hasil masing-masing
pengenceran selanjutnya dimasukkan kedalam medium
Nutrient Agar (NA) dan diinokulasikan pada suhu 370C
selama 1x24 jam.
Masing-masing koloni bakteri yang tumbuh pada
medium NA diisolasi kembali dalam medium
Carbocymethylcellulose (CMC) untuk uji hidrolisis
selulosa dan Vincent’s Agar (VA) untuk uji hidrolisis
pektin selama 1x24 jam. Uji hidrolisis bakteri selulolitik
menggunakan larutan kongo red 1% dan bakteri
pektinolitik menggunakan iodium. Jika terdapat daerah
jernih disekitar koloni bakteri, maka hal ini
mengindikasikan bahwa koloni bakteri tersebut memiliki
kemampuan hidrolisis selulosa atau pektin.
Selanjutnya bakteri dengan kemampuan hidrolisis
selulosa diinokulasikan kembali dalam media CMC dan
bakteri dengan kemampuan hidrolisis pektin dalam media
VA dengan teknik kuadran. Bakteri diinkubasi selama
1x24 jam kemudian masing-masing koloni bakteri
selulolitik diberikan larutan kongo red 1% selama 15
menit dan dibilas dengan larutan 1M NaCl. Penentuan
bakteri pektinolitik dilakukan dengan penambahan larutan
No
1
2
4
Kode Isolat
H
I
Q
iodium. Indeks hidrolisis baik untuk selulosa maupun
pektin diukur dengan menggunakan rumus:
Masing-masing bakteri selulolitik dan pektinolitik
diidentifikasi menggunakan Kit Microbact GNB 12/B/E.
HASIL DAN PEMBAHASAN
2.1. Isolasi Bakteri dari Limbah Kulit Singkong
Berdasarkan pada hasil isolasi bakteri yang
terdapat pada limbah kulit singkong, ditemukan 3 isolat
bakteri dengan kode H, I, dan Q. Selanjutnya isolat-isolat
ini akan ditentukan termasuk dalam bakteri selulolitik
atau pektinolitik.
2.2. Penentuan Bakteri Selulolitik dan Pektinolitik
Terdapat satu spesies bakteri amilolitik dari isolat
yang dikumpulkan. Bakteri ini menunjukkan koloni
merah dikelilingi zona bening disekitarnya ketika
penambahan 1% kongo red dan dibilas dengan 1M larutan
NaCl. Selanjutnya indeks hidrolisis selulosa diukur.
Terdapat tiga spesies bakteri pektinolitik dari isolat
yang dikumpulkan. Pengujian dilakukan dengan melihat
bakteri yang menunjukkan zona bening setelah
penambahan larutan iodium. Selanjutnya dilakukan
pengukuran indeks hidrolisis pektin. Tabel 1
menunjukkan spesies bakteri seluloloitik dan pektinolitik
dari limbah kulit singkong yang diambil dari daerah
Bondowoso.
Indeks hidrolisis selulosa selanjutnya dihitung.
Oleh karena bakteri selulolitik hanya satu spesies, maka
langsung didapatkan hasil penghitungan indeks hidrolisis
seperti yang tertera pada tabel 2. Spesies Bacillus subtilis
merupakan bakteri selulolitik dan memiliki indeks
hidrolisis 4,09.
Indeks hidrolisis pektin dihitung guna mengetahui
spesies bakteri yang memiliki indeks hidrolisis pektin
tertinggi. Diantara tiga spesies yang ada, Bacillus subtilis
memiliki indeks hidrolisis tertinggi yaitu 4,11.
Limbah kulit singkong yang dibuang disekitar
pabrik tape dapat berkontribusi dalam proses pencemaran
lingkungan. Limbah kulit singkong dapat didegradasi oleh
beberapa spesies serangga yang ada di dalam tanah dan
oleh bakteri indigen yang ada disekitarnya. Hasil dari
penelitian yang dilakukan ini adalah bahwa terdapat
bakteri indigen dengan sifat selulolitik dan pektinolitik
yang ada disekitar limbah kulit singkong. Salah satu
diantara ketiga spesies yang ditemukan, yaitu Bacillus
subtilis memiliki kemampuan selulolitik dan pektinolitik.
Tabel 1. Bakteri Selulolitik dan Pektinolitik pada Limbah Kulit Singkong
Nama Spesies
Selulolitik
Bacillus circulans
Bacillus subtilis
+
Pseudomonas aeruginosa
-
Makkadafi et al, Isolasi dan Identifikasi
available at http://research-report.umm.ac.id/index.php/
Pektinolitik
+
+
+
264
PROSIDING SEMINAR NASIONAL III TAHUN 2017
“Biologi, Pembelajaran, dan Lingkungan Hidup Perspektif Interdisipliner”
Diselenggarakan oleh Prodi Pendidikan Biologi-FKIP bekerjasama dengan
Pusat Studi Lingkungan dan Kependudukan (PSLK)
Universitas Muhammadiyah Malang, tanggal 29 April 2017
Tabel 2. Indeks Hidrolisis Selulolitik
No
Kode
1
I
Spesies
Bacillus subtilis
UI
4,91
Indeks Hidrolisis
U II
U III
3,38
4,00
x
4,09
Tabel 3. Indeks Hidrolisis Pektinolitik
No
Kode
1
2
3
H
I
Q
Spesies
Bacillus circulans
Bacillus subtilis
Pseudomonas aeruginosa
Hasil dari penelitian menunjukkan bahwa
terdapat tiga spesies yang berhasil diidentifikasi
dari tiga isolat. Spesies tersebut antara lain
Bacillus circulans, Bacillus subtilis, dan
Pseudomonas aeruginosa. Ogimoto dan Imal
(1981) menyebutkan bahwa sebagian bakteri
yang bersifat selulolitik berasal dari genus
bacillus.
Bacillus
menghasilkan
enzim
pendegradasi selulose yaitu xylanase (Wang et
al., 2009).Bakteri selulolitik bertindak sebagai
biokatalisator
guna
mempercepat
reaksiperubahan selulosa menjadi glukosa 1fosfat (Forgaty, 1983).
Penelitian ini juga menujukkan selain
bakteri selulolitik, terdapat juga bakteri
pektinolitik dalam limbah kulit singkong.
Ketiga spesies bakteri yang telah berhasil
diidentifikasi dapat menghidrolisis pektin yang
merupakan kandungan kulit singkong. Hal ini
sesuai dengan penelitian Dewi (2006) yang
mengemukakan bahwa bakteri pektinolitik yang
berhasil diidentifikasi dari tanah adalah genus
Micrococcus, Flavobacterium, Bacillus, dan
Pseudomonas.
Bakteri pektinolitik mendegradasi pektin
menjadi senyawa yang lebih sederhana yaitu
galacturonic acid. Galacturonic acid bersifat
larut dalam air (Mohnen, 2008). Proses ini
diharapkan mampu mengurangi limbah kulit
singkong yang selain mengandung selulosa juga
mengandung pektin.
Hasil penelitan ini membuktikan bahwa
terdapat beberapa jenis bakteri selulolitik dan
pektinolitik indigen yang ada pada limbah kulit
singkong di Bondowoso. Spesies-spesies
tersebut adalah Bacillus circulans, Bacillus
subtilis, dan Pseudomonas aeruginosa. Ada
bakteri dengan kemampuan degradasi selulosa
UI
1,79
3,82
5,15
Indeks Hidrolisis
U II
U III
1,85
3,00
4,37
4,15
2,86
3,80
x
2,21
4,11
3,94
dan pektin yang tinggi yaitu Bacillus subtilis.
Bakteri-bakteri ini dapat dimanfaatkan untuk
proses bioremediasi lingkungan sekitar pabrik
tape karena kemampuannya dalam degradasi
senyawa organik seperti selulosa dan pektin.
Disamping itu, spesies-spesies bakteri selulolitik
dan pektinolitik yang telah teridentifikasi dalam
penelitian ini juga berpotensi dimanfaatkan di
daerah yang menghasilkan produk olahan dari
singkong dan memiliki masalah cemaran kulit
singkong.
PENUTUP
Berdasarkan hasil penelitian maka diperoleh
kesimpulan bahwa:
1. Terdapat satu spesies bakteri selulolitik yang ada di
limbah kulit singkong yaitu Bacillus subtilis.
2. Terdapat tiga spesies bakteri pektinolitik yaitu
Bacillus circulans, Bacillus subtilis, dan Pseudomonas
aeruginosa.
3. Indeks hidrolisis selulosa dari Bacillus subtilis adalah
sebesar 4,09
4. Indeks hidrolisis terbesar pada bakteri pektinolitik
dimiliki oleh Bacillus subtilis sebesar 4,11.
UCAPAN TERIMAKSIH
Terimakasih kepada para pengolah tape singkong
yang berada di wilayah Bondowoso dan sekitarnya karena
mengizinkan pengambilan sampel dilakukan disekitar
pabrik pengolahan tape. Selain itu penulis ucapkan
terimakasih atas bantuan yang diberikan oleh rekan—
rekan
asisten
laboratorium
mikrobiologi
yang
mendampingi penulis dalam melakukan penelitan.
DAFTAR RUJUKAN
Screenath, H.K., Nanjundaswamy, A.M., and Sreekantiah,
K.R. 1987. Effects of Various cellulases and
pectinases on viscosity reduction of mango pulp. J.
Food Science. 50 (1) 230-231
Makkadafi et al, Isolasi dan Identifikasi
available at http://research-report.umm.ac.id/index.php/
265
PROSIDING SEMINAR NASIONAL III TAHUN 2017
“Biologi, Pembelajaran, dan Lingkungan Hidup Perspektif Interdisipliner”
Diselenggarakan oleh Prodi Pendidikan Biologi-FKIP bekerjasama dengan
Pusat Studi Lingkungan dan Kependudukan (PSLK)
Universitas Muhammadiyah Malang, tanggal 29 April 2017
Jayani RS., Shukla SK., Gupta R. 2010. Screening of
bacterial strain for polygalacturonase activity: its
production by Bacillus sphaericus (MTCC 7542)
Enzyme Res Vol 10
Ogimoto, K., & Imai, S. (1981). Atlas of rumen
microbiology. Tokyo, Japan Scientific Societies
Press
Rukmana R. 1997. Ubi Kayu Budidaya dan Paska Panen.
Kanisius. Yogyakarta
Fogarty,W.M.
1983.
Microbial
Enzyme
and
Biotechnology.
London:
Applied
Sciences
Publishing.
Padonou, S.W., Nielsen, .S., Hounhouigan, D.J., Thorsen,
L., Nago,
C.M. and Jakobsen,
M. (2009) The
microbiota of Lafun, an African traditional cassava
food product. Int J Food Microbiol 133, 22–30
Dewi, UU., 2006. Identifikasi Bakteri Pektinolitik asal
tanah dan air tambak yang menghasilkan ikan
bercitarasa lumpur. (Tesis Tidak Dipublikasikan).
Pascasarjana Universitas Airlangga. Surabaya
Alam M. Z., Machhur, M. A., dan Anwar M. N. 2004.
Isolation,
Purification,
Characterization
of
Cellulolytic Enzymes Produced by Streptomyces
amiyaensis. Journal Biology Science. 7(10): 16471653
Mohnen, Debra. 2008. Pectin structure and biosynthesis.
Current Opinion in Plant Biology. 11:266-277
doi:10.1016/j.pbi.2008.03.006.
Makkadafi et al, Isolasi dan Identifikasi
available at http://research-report.umm.ac.id/index.php/
266