uji aktivitas dan karakterisasi enzim amilase dari isolat

IR – PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA

TESIS UJI AKTIVITAS DAN…. MIFTAHUL JANNAH

UJI AKTIVITAS DAN KARAKTERISASI ENZIM AMILASE DARI

ISOLAT Bacillus subtilis EKA 20 ENDOSIMBION KECOA

Pycnoscelus surinamensis

TESIS

untuk memenuhi sebagian syarat

mencapai gelar akademik Magister Sains (M.Si.)

Miftahul Jannah

NIM. 081824153001

Program Studi Magister Biologi

Departemen Biologi

Fakultas Sains dan Teknologi

Universitas Airlangga

Surabaya

2021


ii


TESIS

UJI AKTIVITAS DAN KARAKTERISASI ENZIM AMILASE DARI

ISOLAT Bacillus subtilis EKA 20 ENDOSIMBION KECOA

Pycnoscelus surinamensis

Yang dipersiapkan dan disusun oleh

Miftahul Jannah

NIM. 081824153001

telah dipertahankan di depan Dewan Penguji

pada tanggal, 29 April 2021

Susunan Dewan Penguji

Pembimbing Utama

Dr. Ni’matuzahroh.

NIP. 196801051992032003

Penguji I

Prof. Dr. Ir. Tini Surtiningsih, DEA.

NIP. 195110121980032001

Pembimbing Pendamping

Dr. Fatimah, S.Si., M.Kes.

NIP. 197410152002122001

Penguji II

Dr. H. Moch. Affandi., Drs. M.Si.

NIP. 196404121991021001

Penguji III

Dr. Dwi Winarni, Dra. M.Si.

NIP. 196511071989032001

TESIS ini telah diterima sebagai salah satu persyaratan

Untuk memperoleh gelar Magister Sains

Tanggal, 26 Juni 2021

Mengetahui,

Ketua Departemen Biologi

http://www.unair.ac.id/site/menu/show/52/lecturer-detail/14-197410152002122001/dr-fatimah-ssi-mkes

http://www.unair.ac.id/site/menu/show/52/lecturer-detail/14-197410152002122001/dr-fatimah-ssi-mkes


iii



iv


KATA PENGANTAR

Puji syukur saya panjatkan ke hadirat Allah Subhanahu wa Ta'ala yang telah

melimpahkan rahmat, taufik dan hidayah-Nya sehingga saya dapat menyelesaikan

penyusunan naskah tesis ini. Judul naskah tesis ini adalah “Uji Aktivitas dan

Karakterisasi Enzim Amilase dari Isolat Bacillus subtilis EKA 20

Endosimbion Kecoa Pycnoscelus surinamensis”. Tesis ini disusun sebagai salah

satu syarat memperoleh gelar Magister Sains (M.Si.) pada Departemen Biologi,

Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Airlangga, Surabaya.

Selesainya peyusuan tesis ini tidak lepas dari banyak bantuan dan dukungan

dari berbagai pihak. Penyusun menyadari bahwa naskah tesis ini jauh dari

sempurna, oleh karena itu kritik dan saran yang konstruktif dari pembaca akan

sangat dibutuhkan untuk perbaikan tulisan selanjutnya. Adanya naskah tesis ini

semoga dapat menjadi informasi ilmiah yang bermanfaat bagi masyarakat dan

kemajuan ilmu pengetahuan.

Surabaya, 29 April 2021

Penulis

Miftahul Jannah, S.Pd.


v


UCAPAN TERIMAKASIH

Alhamdulillah, Puji syukur saya panjatkan kehadirat Allah Subhanahu wa

Ta’ala karena berkat limpahan rahmat, karunia, dan hidayah-Nya sehingga tesis ini

dapat terselesaikan dengan baik. Tesis yang berjudul “Uji Aktivitas dan

Karakterisasi Enzim Amilase dari Isolat Bacillus subtilis EKA 20 Endosimbion

Kecoa Pycnoscelus surinamensis”. Merupakan salah satu syarat untuk

mendapatkan gelar Magister Sains, Jurusan Biologi, Fakultas Sains dan Teknologi,

Universitas Airlangga. Terselesainya tesis ini tidak lepas dari semua pihak yang

telah membantu dan berpartisipasi. Oleh karena itu, sebagai penulis, saya ingin

menyampaikan terima kasih kepada:

1. Dr. Ni‘matuzahroh dan Dr. Fatimah, S.Si., M.Kes. selaku dosen

pembimbing I dan dosen pembimbing II yang senantiasa memberikan

segenap waktu, ilmu dan tenaga untuk memberikan bimbingan, arahan dan

masukan berharga sehingga selama penyusunan proposal hingga

penyelesaian tesis ini.

2. Prof. Dr. Tini Surtiningsih, DEA dan Dr. H. Moch. Affandi., Drs. M.Si.

selaku dosen penguji I dan dosen penguji II yang telah memberikan

masukan berupa kritik dan saran yang membangun dalam penulisan

proposal dan penyelesaian tesis ini.

3. Dr. Dwi Winarni, Dra, M.Si. selaku dosen penguji III yang telah

memberikan masukan berupa kritik dan saran yang membangun dalam

penyelesaian tesis ini.

4. Prof. Dr. Hj. Sri Puji Astuti Wahyuningsih, M.Si. selaku dosen wali yang

telah mendampingi, membimbing, dan memberikan arahan dari awal

perkualiahan hingga perkuliahan selesai.

5. Segenap Bapak dan Ibu dosen staf pengajar Departemen Biologi yang telah

mengajarkan banyak ilmu, pengalaman dan kebaikan.

6. Kedua orang tua penulis, Bapak Lukman A. Hamid, S.Ag dan (Alm.) Ibu

Jaitun, Kakak Uswatun Hasanah, dan Kakak Raudatul Jannah, serta adik Jul

asfi Warraihan, Ipar saya Mas Ratno Abidin dan Abang Uwais, dan kedua


vi


keponaan saya yang lucu Ashima Khanza dan M. Athan Gazwan yang selalu

mendoakan, memotivasi, memberi dukungan moril, dan juga semangat

sehingga tesis ini dapat terselesaikan.

7. Rekan Peneliti Sdr. Riza Lailiana, Anna Raisa Masrurin, Silvia Kurnia, Ana

Mariatul Khiftiyah, Mas Zainal, dan Mbak Nastiti dan seluruh teman-teman

S2 Biologi terutama Rizka Efi Mawli, Lailatus Saidah, Aini, Watio, Firda,

Dita, dan Tya yang selalu memberikan dukungan, bantuan dan motivasi

yang sama-sama telah berjuang dari awal.

8. Seluruh laboran dan karyawan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas

Airlangga, atas bantuan dan kerjasamanya selama proses penelitian ini.

9. Serta kepada semua pihak yang membantu dalam penyusunan tesis ini, baik

secara langsung atau tidak langsung

Surabaya, 29 April 2021

Penulis

Miftahul Jannah, S.Pd


vii


DAFTAR ISI

HALAMAN SAMPUL ......................................................................................i

HALAMAN PENGESAHAN ...........................................................................ii

PERYATAAN ....................................................................................................iii

KATA PENGANTAR .......................................................................................iv

UCAPAN TERIMA KASIH ............................................................................v

DAFTAR ISI ......................................................................................................iii

DAFTAR TABEL .............................................................................................x

DAFTAR GAMBAR .........................................................................................xi

DAFTAR LAMPIRAN .....................................................................................xii

ABSTRAK .........................................................................................................xiii

ABSTRACT ........................................................................................................xiv

BAB I. PENDAHULUAN .................................................................................1

1.1. Latar Belakang ........................................................................................1

1.2 Rumusan Masalah ....................................................................................5

1.3 Tujuan Penelitian ......................................................................................5

1.4 Manfaat Penelitian ....................................................................................6

BAB II. TINJAUAN PUSTAKA ......................................................................7

2.1 Enzim Amilase .........................................................................................7

2.1.1 Substrat amilase ..............................................................................9

2.1.2 Klasifikasi enzim amilase ...............................................................11

2.2 Bakteri Amilolitik .....................................................................................15

2.2.1 Bakteri endosimbion hewan dekomposer kecoa ............................17

2.2.2 Klasifikasi dan karakter Bacillus subtilis .......................................19

2.3 Purifikasi Enzim .......................................................................................20

2.3.1 Presipitasi dengan amonium sulfat .................................................21

2.3.2 Dialisis ............................................................................................22

2.3.3 Kromatografi kolom .......................................................................23


viii


2.4 SDS-PAGE ...............................................................................................25

2.5 Karakteristik Biokimia Enzim Amilase Mikrobial ..................................27

2.5.1 Spesifisitas substrat ........................................................................27

2.5.2 pH optimum ....................................................................................27

2.5.3 Suhu optimum ................................................................................28

2.5.4 Berat molekul .................................................................................29

BAB III. KERANGKA KONSEP PENELITIAN ..........................................31

3.1 Kerangka Konsep Penelitian ....................................................................31

3.2 Hipotesis Penelitian ..................................................................................34

3.2.1 Asumsi ............................................................................................34

3.2.2 Hipotesis kerja ................................................................................35

BAB IV. METODE PENELITIAN .................................................................36

4.1 Waktu dan Tempat Penelitian ..................................................................36

4.2 Alat dan Bahan .........................................................................................36

4.2.1 Alat .................................................................................................36

4.2.2 Bahan ..............................................................................................34

4.3 Rancangan Penelitian ...............................................................................37

4.4 Variabel Penelitian ...................................................................................37

4.5 Cara Kerja ................................................................................................37

4.5.1 Peremajaan isolat bakteri ...............................................................37

4.5.2 Persiapan media inokulum dan media produksi enzim ..................38

4.5.3 Produksi crude enzim amilase dari Bacillus s. EKA 20.................38

4.5.4 Analisis aktvitas dan kadar protein crude enzim amilase ..............39

4.5.5 Pemurnian enzim ............................................................................41

4.5.6 Analisis SDS-PAGE .......................................................................43

4.5.7 Karakterisasi enzim ........................................................................45

4.6 Kerangka Operasional ..............................................................................47

4.7 Analisis Data Penelitian ...........................................................................48


ix


BAB V. HASIL DAN PEMBAHASAN ...........................................................49

5.1 Hasil Uji Aktivitas Crude Enzim Bacillus subtilis EKA 20 ....................49

5.1.1. Produksi enzim amilase Bacillus subtilis EKA 20 ........................49

5.1.2. Uji aktivitas dan kadar protein dari crude enzim amilase .............51

5.2 Hasil Purifikasi Enzim Amilase ...............................................................52

5.2.1. Aktivitas enzim hasil presipitasi amonium sulfat..........................52

5.2.2. Aktivitas enzim hasil dialisis .........................................................55

5.2.3. Aktivitas enzim amilase Bacillus subtilus EKA 20 secara kualitatif

dan kuantitatif ................................................................................58

5.3 Karakterisasi Enzim .................................................................................61

5.3.1. Pengaruh pH terhadap aktivitas enzim ..........................................61

5.3.2. Pengaruh suhu terhadap aktivitas enzim .......................................63

5.3.3. Uji kestabilan suhu dan pH ...........................................................64

5.3.4. Pengaruh ion-ion logam terhadap aktivitas enzim ........................66

5.3.5. Pengaruh surfaktan dan agen pengkelat terhadap aktivitas enzim 68

5.4 Analisis SDS-PAGE .................................................................................71

BAB VI. KESIMPULAN DAN SARAN..........................................................77

6.1. Kesimpulan .............................................................................................77

6.2. Saran .......................................................................................................77

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................78


x


DAFTAR TABEL

Tabel Halaman

2.1 Enzim-Enzim Amilase ..................................................................................14

5.1 Aktivitas, Kadar Protein dan Aktivitas Spesifik Crude Enzim Amilase

Bacillus subtilis EKA 20 ..............................................................................52

5.2 Aktivitas Enzim Amilase dari Berbagai Tahapan Purifikasi .......................57

5.3 Aktivitas Enzim Amilase dari Bacillus subtilis EKA 20 Secara Kualitatif dan

Kuantitatif ...................................................................................................60

5.4 Karakterisasi Enzim dengan Ion-ion Logam, Surfaktan, dan Agen

Pengkelat ......................................................................................................70

5.5 Komparasi Antara Karakter Enzim Amilase dari Genus Bacillus ................75


xi


DAFTAR GAMBAR

Gambar Halaman

2.1 Molekul Amilopektin yang Bercabang .........................................................10

2.2 Skema Hidrolisis Pati oleh Amilase ..............................................................11

2.3 Reaksi Empat Enzim yang Berbeda dalam Menghidrolisis Pati ...................12

2.4 Bakteri Bacillus subtilis EKA 20 ..................................................................19

2.5 Mekanisme Salting In dan Salting Out .........................................................23

2.6 Proses Hidrolisis ...........................................................................................26

3.1 Skema Kerangka Konsep Penelitian .............................................................33

4.1 Prosedur Penelitian........................................................................................47

5.1 Nilai TPC dan Aktivitas Enzim Inkubasi 3 Hari ..........................................51

5.2 Variasi Kondisi pH Kultur Selama Inkubasi 3 Hari .....................................51

5.3 Aktivitas Enzim dan Kadar Protein pada Tahap Fraksinasi Amonium

Sulfat ..............................................................................................................54

5.4 Zona Halo dari Bacillus subtilis EKA 20 ......................................................59

5.5 Zona Halo dari Setiap Tahap Purifikasi Amilase Bacillus subtilis EKA 20 .60

5.6 Aktivitas Enzim dari pH yang Berbeda-beda................................................61

5.7 Aktivitas Enzim dari Suhu yang Berbeda-beda ............................................63

5.8 Kestabilan pH ................................................................................................65

5.9 Kestabilan Suhu ............................................................................................66

5.10 Aktivitas Enzim dari Ion-ion Logam ..........................................................67

5.11 Aktivitas Enzim dari Surfaktan dan Agen Pengkelat ..................................69

5.12 Hasil SDS-PAGE Enzim Amilase Bacillus subtilis EKA 20 .....................73


xii


DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran Halaman

1. Posedur Penelitian ....................................................................................... 84

2. Pembuatan Reagen DNS ............................................................................. 87

3. Pembuatan Reagen Lowry .......................................................................... 87

4. Kurva Baku Glukosa ................................................................................... 88

5. Kurva Baku BSA ........................................................................................ 88

6. Perhitungan Aktivitas Enzim dan Kadar Protein ........................................ 89

7. Tabel Presipitasi Amonium sulfat (Scopes, 1987) ...................................... 92

8. Perhitungan Pengunaan (Gram) Amonium Sulfat ...................................... 93

9. Hasil Perhitungan Kadar Protein, Aktivitas Enzim, dan Aktivitas Spesifik

dari tahapan-tahapan purifikasi ................................................................... 95

10. Hasil Karakterisasi Enzim Amilase Hasil Dialisis .................................... 96

11. Perhitungan Berat Molekul (SDS-PAGE) ................................................ 98

12. Dokumentasi Penelitian ............................................................................ 100

uji aktivitas dan karakterisasi enzim amilase dari isolat

Documents