bab i pengantar

BAB I
PENGANTAR
A. Latar Belakang
Enzim α-amilase (1,4-α-D-glukan glukanohidrolase; EC 3.2.1.1)
adalah enzim ekstraselular yang mendegradasi ikatan α-1,4-glikosidik pada
pati (Divakaran et al., 2011). Hasil degradasi enzim ini berupa glukosa,
maltosa, unit maltotriosa, atau gula yang lebih sederhana (Akcan et al., 2011).
Degradasi pati oleh enzim α-amilase merupakan proses yang sangat penting
dalam dunia industri dan produknya memiliki spektrum aplikasi yang luas
antara lain di bidang sakarifikasi, makanan, kertas, obat-obatan dan industri
tekstil (Sharma & Satyanarayana, 2012).
Sumber enzim α-amilase dapat diperoleh dari hewan, tumbuhan dan
mikrobia (Sivaramakrishnan et al., 2006). Namun, enzim α-amilase yang
dihasilkan oleh mikrobia memiliki kelebihan karena lebih stabil sebab tahan
terhadap suhu dan pH yang tinggi (Tanyildizi et al., 2005). Selain itu,
mikrobia memiliki kapasitas produksi yang besar, periode pertumbuhan yang
pendek, dan mudah untuk dimanipulasi (De souza & Magalhaes, 2010).
Dengan demikian, enzim α-amilase yang dihasilkan oleh mikrobia memiliki
keunggulan dibandingkan dengan enzim α-amilase yang diperoleh dari
sumber lain.
Enzim α-Amilase memiliki struktur (α/β)8 TIM barrel yaitu terdiri dari
8 rantai β sheet dan α-helices (Sivaramakrishnan et al., 2006). Secara umum,
1
xiii
2
struktur enzim α-amilase terdiri atas tiga domain utama, yaitu domain A, B,
dan C (De souza & Magalhaes, 2010). Selain ketiga domain tersebut, beberapa
enzim α-amilase juga memiliki domain tambahan, yaitu domain pengikat pati
(Starch Binding Domain, SBD) (Sumitani et al., 2000). Adanya domain ini
menyebabkan enzim α-amilase dapat menghidrolisis granula pati secara
langsung sehingga bermanfaat bagi industri pengolahan pati karena dapat
mengurangi biaya produksi (Peng et al., 2014). Contoh mikrobia yang
menghasilkan enzim α-amilase dan memiliki SBD yaitu Bacillus sp. IMD 435
(Hamilton et al., 1999).
Penelitian sebelumnya (Retnaningrum & Purwestri, 2011) telah
berhasil mengisolasi bakteri amilolitik dari Pantai Laut Selatan Yogyakarta.
Isolat bakteri amilolitik tersebut termasuk ke dalam kelompok bakteri halofilik
karena mampu hidup dan menghasilkan enzim amilase yang aktif pada kondisi
salinitas tinggi yaitu 3,1-3,4% (Rabbani, 2012). Hal ini berarti bahwa amilase
yang dihasilkan oleh bakteri halofilik memiliki kelebihan karena memiliki
aktivitas optimum pada kadar garam tinggi. Sifat ini sangat dibutuhkan dalam
dunia industri karena banyak proses produksi dalam dunia industri
membutuhkan enzim
yang tahan terhadap kadar garam tinggi contohnya
industri deterjen (Ventosa & Nietto, 1995).
Enzim α-amilase merupakan kelompok enzim industri, dan ada sekitar
30% α-amilase dari total enzim yang diperjual belikan di dunia (Munoz et al.,
2011). Dalam dunia industri, contohnya industri deterjen diperlukan enzim
amilase yang tahan terhadap suhu panas dan kadar garam tinggi (De souza &
xiv
3
Magalhaes, 2010). Namun, tidak semua wild strain mampu menghasilkan
enzim sesuai dengan kualitas dan kuantitas yang dibutuhkan dunia industri
(Noer, 2011).
Oleh karena itu, diperlukan strategi khusus untuk dapat
memenuhi kebutuhan α-amilase secara cepat dan ekonomis, yaitu dengan
cloning gen α-amilase. Cloning gen adalah suatu teknik perbanyakan gen
tertentu di dalam suatu sel hospes kompeten (Rastetter, 1983). Cloning dari
satu gen yang mensintesis amilase yang diinginkan ke dalam sel hospes dapat
membantu
mengkarakterisasi
enzim
amilase
yang
dihasilkan
dan
meningkatkan produktivitas enzim secara signifikan (Ozcan, 1999).
Penelitian lanjutan yang dilakukan Rabbani (2012) menunjukkan
bahwa isolat bakteri amilolitik HS32 memiliki kemampuan amilolitik
tertinggi, namun belum diteliti apakah mengandung gen penyandi α-amilase.
Berdasarkan generic assignment dan sequencing gen 16S rRNA diketahui
bahwa isolat bakteri amilolitik tersebut teridentifikasi sebagai strain anggota
genus Bacillus (Rabbani, 2012). Bakteri strain anggota genus Bacillus telah
digunakan secara luas untuk produksi α-amilase termostabil secara komersial
dan berpotensi untuk dimanfaatkan dalam bidang makanan, farmasi dan
industri kimia (Berekaa et al., 2007).
Berdasarkan uraian dalam latar belakang tersebut, maka penelitian
mengenai isolasi dan cloning gen penyandi α-amilase pada isolat bakteri
amilolitik, Bacillus sp. HS32 penting dilakukan untuk dapat menghasilkan
isolat rekombinan yang berpotensi menghasilkan amilase dengan aktivitas
tinggi, yang selanjutnya dapat diaplikasikan pada bidang industri.
xv
4
B. Permasalahan
Rumusan masalah penelitian ini adalah apakah gen α-amilase pada isolat
bakteri amilolitik, Bacillus sp. HS32 dapat diisolasi dan di clone dengan
vektor Zero Blunt TOPO Cloning?
C. Tujuan
Penelitian ini bertujuan untuk mengisolasi dan meng clone gen penyandi
α-amilase pada isolat bakteri amilolitik, Bacillus sp. HS32 dengan vektor
Zero Blunt TOPO Cloning, serta melakukan karakterisasi dan identifikasi
lebih lanjut melalui sequencing gen α-amilase.
D. Manfaat
Manfaat yang diharapkan dari penelitian ini adalah:
1. Pengembangan ilmu pengetahuan:
memberikan informasi tentang
isolat-isolat bakteri amilolitik yang potenisal menghasilkan enzim
amilase, memperkuat informasi yang sudah ada sebelumnya bahwa
cloning gen merupakan metode yang dapat digunakan untuk
memproduksi enzim amilase sesuai dengan kualitas dan kuantitas yang
dibutuhkan dunia industri secara cepat dan ekonomis.
2. Aplikasi: Dihasilkannya
isolat
rekombinan
yang
potensial
menghasilkan enzim amilase yang selanjutnya dapat diaplikasikan
pada bidang industri.
xvi