BAB I
PENDAHULUAN
A.
Latar
Belakang
Mikroorganisme
termofilik merupakan mikroorganisme yang tumbuh baik pada suhu 45 – 800 C.
Pengisolasian bakteri termofilik dari beberapa habitatnya dengan tujuan
penggunaan bakteri dan enzim termostabil yang dihasilkannya untuk diterapkan
dalam dunia industri semakin intensif (Madigan et al., 2000).
Memproduksi enzim yang mempunyai aktivitas yang tinggi sehingga dapat digunakan
dalam aplikasinya, haruslah dilakukan optimasi terhadap mikroorganisme
penghasil enzim tersebut (Mubarak, 2001). Optimasi ekstrinsik pada
mikroorganisme dilakukan dengan merekayasa kondisi optimal bagi pertumbuhan
mikroorganisme (Suhartono, 1991). Peningkatan produksi enzim dengan melakukan
rekayasa pada komposisi medium, pH medium, suhu, sumber karbon dan nitrogen
(Sumantha, Larroche, and Pandey, 2006).
Mikroorganisme
termofilik mampu mensintesis molekul stabil pada kondisi panas, termasuk molekul
enzim. Bioteknologi umumnya tertarik pada enzim dari mikroorganisme yang
mendukung untuk bekerja dibawah kondisi normal dimana enzim dari mikroorganisme
mesofilik akan mengalami denaturasi. Dengan alasan inilah enzim ini menjadi
sasaran termasuk kelayakannya sebagai model untuk penelitian dan penyelidikan
protein-protein yang bersifat termostabil dan kemampuannya sebagai biokatalis
pada bioteknologi modern.
B.
Rumusan
Masalah
Rumusan
masalah dari makalah ini adalah :
1. Apa
itu bakteri termofilik ?
2. Bagaimana
karakteristik dari bakteri termofilik ?
3. Bagaimana
cara mengisolasi bakteri termofilik ?
4. Apa
manfaat dari bakteri termofilik ?
C.
Tujuan
Tujuan
penulisan makalah ini ialah :
1. Untuk
mengetahui bagaimana bakteri termofilik itu
2. Untuk
mengetahui karakteristik dari bakteri termofilik
3. Untuk
mengetahui cara mengisolasi bakteri termofilik
4. Untuk
mengetahui manfaat dari bakteri termofilik
BAB II
ISI
A.
Pendahuluan
Mikroorganisme termofilik merupakan
mikroorganisme yang tumbuh baik pada suhu 45 – 800 C. Pengisolasian bakteri
termofilik dari beberapa habitatnya dengan tujuan penggunaan bakteri dan enzim
termostabil yang dihasilkannya untuk diterapkan dalam dunia industri semakin
intensif (Madigan et al., 2000). Memproduksi enzim yang mempunyai
aktivitas yang tinggi sehingga dapat digunakan dalam aplikasinya, haruslah
dilakukan optimasi terhadap mikroorganisme penghasil enzim tersebut (Mubarak,
2001). Optimasi ekstrinsik pada mikroorganisme dilakukan dengan merekayasa
kondisi optimal bagi pertumbuhan mikroorganisme (Suhartono, 1991). Peningkatan
produksi enzim dengan melakukan rekayasa pada komposisi medium, pH medium,
suhu, sumber karbon dan nitrogen (Sumantha, Larroche, and Pandey, 2006).
Mikroorganisme termofilik mampu
mensintesis molekul stabil pada kondisi panas, termasuk molekul enzim.
Bioteknologi umumnya tertarik pada enzim dari mikroorganisme yang mendukung
untuk bekerja dibawah kondisi normal dimana enzim dari mikroorganisme mesofilik
akan mengalami denaturasi. Dengan alasan inilah enzim ini menjadi sasaran
termasuk kelayakannya sebagai model untuk penelitian dan penyelidikan
protein-protein yang bersifat termostabil dan kemampuannya sebagai biokatalis
pada bioteknologi modern.
Aplikasi enzim didalam bioteknologi
semakin menuntut enzim yang bersifat tahan lingkungan. Karena faktor utama yang
paling merusak enzim adalah suhu, maka usaha pertama yang akan dilakukan adalah
mencari mikroba penghasil enzim-enzim termofilik dari berbagai sumber alam. Hal
ini berkaitan dengan keuntungan yang akan diperoleh bila proses produksi dilakukan
pada suhu tinggi, diantaranya adalah mengurangi kontaminasi, meningkatkan
kecepatan transfer massa dan menurunkan viskositas dari larutan. Kitinase
adalah enzim yang mendegradasi kitin menjadi N-asetilglukosamin, degradasi
kitin dapat dilakukan oleh organisme kitinolitik dengan melibatkan enzim
kitinase. Organisme pendegradasi kitin umumnya berasal dari kelompok mikroorganisme
diantaranya adalah dari kelompok bakteri. Bakteri yang dilaporkan memiliki
aktivitas kitinolitik adalah seperti, Vibrio furnissi, Serratia marcescens, Bacillus
circulans dan Pseudomonas aeruginosa. Enzim kitinase yang dihasilkan oleh
mikroorganisme kitinolitik mempunyai potensi tinggi untuk mendegradasi limbah
yang mengandung kitin, karena dengan adanya enzim kitinase memungkinkan
konversi kitin yang melimpah menjadi produk yang berguna. Bakteri kitinolitik
pada bidang pertanian berfungsi sebagai agen biokontrol terhadap fungsi patogen
maupun serangga hama yang umumnya memiliki komponen kitin pada dinding selnya. Pada
bidang farmasi aplikasi kitinase sangat potensial, dimana hidrolisis kitin oleh
kitinase menghasilkan N asetil glukosamin yang dapat dikonversi menjadi hexa-N-kitobiosa
yaitu suatu oligosakarida yang memiliki aktivitas antitumor. Sedangkan di
bidang medis kitinase digunakan untuk terapi penyakit yang disebabkan oleh
fungi. Adanya mikroorganisme yang unggul merupakan salah satu faktor penting
dalam usaha produksi enzim.
B.
Metode
Penelitian
1. Karakerisasi
Bakteri Termofilik
Karakterisasi isolat bakteri
termofilik penghasil kitinase meliputi, makroskopis koloni, mikroskopis sel,
motilitas dan uji biokimia, penjelasannya yaitu :
a. Makroskopis
koloni seperti, bentuk , elevasi dan tepian koloni.
b. Mikroskopis
sel seperti, bentuk sel, sifat Gram dan ada tidaknya endospora.
c. Motilitas
d. Uji
Biokimia seperti, Hidrolisis pati, hidrolisis kasein, fermentasi glukosa,
fermentasi sukrosa, fermantasi laktosa, produksi H2S, produksi indol, produksi
urease, produksi katalase, uji metil merah, uji Voges-Prokauer, uji TSIA, uji
Simmon’s sitrat.
2. Cara
Pengambilan sampel
a. Pengambilan
sampel air panas secara langsung lalu di analisis
b. Pengambilan
air yang berasal dari sumber air panas dengan cara menggerus batu-batuan atau
sedimen yang terdapat didalam air, lalu dimasukkan kedalam botol
2. Prosedur Penelitian
a. Pengambilan
Sampel Air Panas
Pengambilan sampel dilakukan di
sumber air panas Songgoriti. Pengukuran parameter fisika dan kimia dilakukan
terlebih dahulu sebelum sampel air diambil. Parameter yang diamati adalah suhu
dan pH. Parameter suhu diukur menggunakan thermometer yang dimasukkan ke dalam
air dan dibiarkan selama 1 menit. Parameter suhu dilakukan menggunakan kertas
pH meter yang dicelupkan di permukaan air. Sampel air diambil dari kolam pada
kedalaman 50 cm dari permukaan air lalu dimasukkan ke dalam termos. Sampel air
tersebut lalu dibawa ke Laboratorium Kimia Mikroorganisme Jurusan kimia ITS
supaya dapat dilakukan isolasi.
b. Isolasi
dan Pemurnian Bakteri
Sampel air diambil sebanyak 100μL
dan ditambahkan ke dalam 10 ml media thermos broth. Setelah itu larutan
tersebut diinkubasi selama 2 hari di dalam oven dengan suhu 55 °C. Setelah
diinkubasi, media tersebut diambil sebanyak 10 μL dan dilakukan pengenceran
hingga 10-12. Hasil pengenceran tersebut lalu diambil 10 μL dan dipindahkan ke
media agar lalu diratakan dengan menggunakan stik L. Setelah itu dilakukan
inkubasi selama 1 hari. Setelah itu koloni bakteri yang nampak dipindahkan ke
media agar yang telah steril. Isolat Bakteri tersebut diberi nama A, B, C dan
D.
c.
Identifikasi dan Karakterisasi Isolat
Bakteri
1)
Pewarnaan Gram
Isolat bakteri A diambil 1 ose dan digores-goreskan pada
permukaan preparat steril kemudian dilakukan fiksasi. Kristal violet sebanyak 1
tetes ditambahkan ke permukaan preparat yang terdapat lapisan bakteri tersebut
dan didiamkan selama 1 menit. Setelah 1 menit, preparat dibilas dengan air
sampai zat warna luntur. Preparat dikeringkan di atas api spiritus. Setelah
kering, larutan iod sebanyak 1 tetes ditambahkan ke permukaan preparat tersebut
dan didiamkan selama 1 menit. Setelah 1 menit, preparat dibilas dengan air.
Preparat dibilas dengan alkohol 96% sampai semua zat warna luntur kemudian dicuci
dengan air. Preparat dikeringkan di atas api spiritus. Setelah kering, safranin
sebanyak 1 tetes ditambahkan ke permukaan preparat dan didiamkan selama 45
detik. Preparat dicuci dengan air dan dikeringkan. Preparat diamati menggunakan
mikroskop dengan perbesaran 1000x. Pewarnaan diulang untuk isolat bakteri B, C
dan D
2) Uji
Oksidasi
Reagen oksidasi, yaitu N,N,N,N-tetrametil-p-fenildiamin
(TMPD) dituang pada kertas saring. Isolat bakteri A diambil dan digoreskan pada
kertas saring tersebut. Pengambilan isolat bakteri tidak boleh menggunakan alat
yang berasal dari logam (harus dari kayu atau plastik). Reaksi ditunggu selama
30 detik. Hasil positif ditandai dengan munculnya warna ungu, sedangkan hasil
negatif ditandaidengan munculnya warna merah muda. Uji diulang untuk isolat
bakteri B dan D
3) Uji
Fermentasi Glukosa
Isolat bakteri A diambil 1 ose dan dimasukkan ke dalam media
Phenol red broth glucose lalu diaduk. Media yang telah berisi isolat,
diinkubasi selama 2 hari. Perubahan warna yang terjadi diamati. Warna merah
mengindikasikan tidak adanya asam, sedangkan warna kuning mengindikasikan
adanya asam. Uji diulang untuk isolat bakteri B dan D
4) Uji
Na+
Isolat bakteri A diambil 1 ose dan digoreskan ke dalam tabung
reaksi yang berisi media uji Na+ kemudian diinkubasi 1 hari. Hasil positif
ditandai dengan adanya pertumbuhan bakteri pada media Na+, sedangkan hasil
negatif ditandai dengan tidak adanya pertumbuhan bakteri. Uji diulang untuk
isolat bakteri B dan D
5) Pewarnaan
Endospora
Pewarnaan spora dilakukan untuk isolat bakteri C. Isolat
bakteri c diambil sebanyak 1 ose dan digoreskan pada permukaan preparat steril
kemudian dilakukan fiksasi. Preparat yang telah diberi bakteri tersebut lalu
dibungkus dengan menggunakan kertas saring lalu ditetesi malachite green
sebanyak 1 tetes dan didiamkan selama 4 menit. Setelah itu kertas saring
dilepaskan dan preparat dibilas dengan air mengalir. Setelah itu preparat dikeringkan
di atas api spiritus. Setelah preparat kering, safranin sebanyak 1 tetes
ditambahkan ke permukaan preparat. Preparat tersebut kemudian didiamkan selama
5 menit. Preparat kemudian diamati menggunakan mikroskop dengan perbesaran
1000x.
6)
Uji Strict Anaerob
Isolat C diinokulasi pada media Thioglycollate agar yang
telah dipanaskan pada suhu 50°C selama beberapa menit lalu dihomogenkan. Tabung
tersebut kemudian sdiinkubasi
selama 2-3 hari pada suhu 37°C.
C. Hasil dan Diskusi
1. Karakteristik Sampel Air
Sampel air
diperoleh dari sumber mata air Songgoriti dengan pH 5,5 dan suhu 50 °C. Bakteri
yang dapat hidup pada suhu 50 °C merupakan jenis bakteri termofilik. Bakteri
termofilik adalah bakteri yang dapat
hidup pada suhu antara 40-70 °C. Pada suhu
diatas 50 °C , oksigen masih dapat
terlarut dengan baik sehingga kemungkinan besar bakteri di dalamnya merupakan
bakteri aerob.
2. Karakterisasi Bakteri Termofilik Setelah Hari Kedua Inkubasi
Pada
inkubasi hari pertama didapatkan 4 koloni bakteri sedangkan pada inkubasi hari
ke-2 diperoleh 94 koloni dan dipilih 4 koloni. Inkubasi dilakukan dan
pemurnian bakteri dilakukan pada media padat NA. Isolat yang diperoleh pada hari pertama
diberi nama isolat S1, S2, S3, dan S4
sedangkan isolat yang diperoleh
pada hari kedua inkubasi diberi
nama isolat A, B, C, dan D.
a. Pewarnaan Gram
Pewarnaan
Gram dilakukan untuk mengelompokkan bakteri menjadi 2 yaitu bakteri Gram
positif dan bakteri Gram negatif. Pada pewarnaan Gram, hasil yang didapat akan
ditentukan dari komposisi dinding sel pada bakteri. Pada pewarnaan Gram ini,
reagen yang digunakan ada 4 jenis, yaitu kristal violet, iodin, alkohol dan
safranin. Bakteri Gram positif akan mempertahankan warna ungu dari kristal
violet sehingga ketika diamati dengan mikroskop akan menunjukkan warna ungu
sedangkan bakteri Gram negatif tidak dapat mempertahankan warna ungu dari
Kristal violet tetapi zat warna safranin dapat terserap pada dinding sel
sehingga pada saat dilihat menggunakan mikroskop akan memperlihatkan warna merah.Hasil
pewarnaan Gram dapat digunakan untuk mengetahui bentuk morfologi dari keempat
jenis isolat yaitu warna dan bentuk sel bakteri tersebut.
Hasil
pewarnaan Gram untuk isolat A,B dan D menunjukkan bentuk sel batang (bacill)
berwarna merah. Dari hasil tersebut dapat diketahui bahwa isolat A merupakan bakteri Gram negatif.
Hasil
pewarnaan gram untuk isolat C menunjukkan bentuk sel batang (bacill) berwarna
ungu. Dari hasil tersebut dapat diketahui bahwa isolat C merupakan bakteri Gram
positif.
b.
Uji
Oksidasi
Uji oksidasi
digunakan ini untuk mengetahui bakteri yang menghasilkan enzim sitokrom
oksidase. Pada uji oksidasi ini digunakan reagen berupa
N,N,N,N-tetramethyl-p-phenylenediamine (TMPD).
Hasil pada
isolat bakteri A menunjukkan hasil positif
untuk uji ini dengan timbulnya warna ungu setelah direaksikan dengan
reagen TMPD. Hasil pada isolat bakteri B dan D juga menunjukkan hasil positif
untuk uji oksidasi yang ditandai dengan timbulnya warna ungu setelah
direaksikan reagen TMPD.
c. Uji Fermentasi Glukosa
Uji
fermentasi glukosa digunakan untuk mengetahui apakah isolat bakteri tersebut
dapat melakukan fermentasi glukosa. Perubahan warna yang terjadi pada media
menunjukkan adanya asam sebagai hasil dari proses fermentasi glukosa. Hasil pada isolat bakteri A, B dan D menunjukkan
bahwa isolat dapat melakukan fermentasi glukosa ditunjukkan dengan adanya
perubahan warna pada media dari warna merah menjadi kuning. Kemungkinan genus
untuk isolat C berasal dari kelompok bakteri Vibrio sp dan Aeromonas sp.
Pada hari kedua inkubasi dapat dilihat
bahwa isolat A,B dan D merupakan bakteri aerob
fakultatif yang mampu memfermentasikan glukosa menjadi asam piruvat.
d. Uji Na+
Uji Na+
dilakukan untuk membedakan antara kelompok bakteri Vibrio sp dan Aeromonas sp.
Kelompok bakteri Vibrio sp merupakan
kelompok bakteri halotoleran yang akan mampu bertahan pada lingkungan yang
memiliki kadar mineral yang tinggi. Hasil pada isolat bakteri A, B dan D
menunjukkan bahwa bakteri tersebut positif
terhadap uji Na+ dengan adanya pertumbuhan bakteri pada media
yang mengandung 6% NaCl. Berdasarkan hasil uji-uji biokimia tersebut, isolat A,
B dan D merupakan bakteri dari genus Vibrio
sp.
e. Pewarnaan Endospora
Bakteri C
merupakan bakteri gram positif. Menurut second edition of Bergeys Manual untuk mengetahui genus dari bakteri gram
positif tersebut harus dilakukan pewarnaan endospora. Pada pewarnaan endospora,
reagen yang digunakan adalah malachite green dan safranin untuk pewarnaan
spora. Hasil dari pewarnaan endospora pada bakteri C setelah dilihat dengan
menggunakan mikroskop menunjukkan warna hijau yang menunjukkan bahwa bakteri
tersebut memiliki endospora.
Hasil dari
pewarnaan endospora isolat C menunjukkan bahwa bakteri C menunjukkan hasil
positif dengan adanya warna hijau setelah dilakukan pewarnaan endospora. Hal tersebut
menunjukkan bahwa kemungkinan bakteri untuk isolat C adalah bakteri Clostridium
sp dan Bacillus sp. Uji selanjutnya untuk isolat C menurut
second edition of Bergeys Manual adalah uji strict anaerob.
f.
Uji Strict Anaerob
Pada uji
strict anaerob ini, media yang digunakan merupakan media Thioglycollate agar.
Thyoglycollate agar ini digunakan untuk mengetahui hubungan antara oksigen
dengan mikroorganisme. Media ini terbuat
dari asam thyoglicolic dengan agar yang akan mencegah masuknya oksigen ke dalam
media. Media ini juga memiliki indikator
berupa resazurin yang digunakan untuk mengetahui keberadaan oksigen pada media.
Resazurin akan berwarna merah ketika di dalam media terdapat oksigen dan akan
semakin memudar dengan berkurangnya kandungan oksigen pada media.
Berdasarkan
hasil dari uji strict anaerob, diketahui bahwa bakteri tersebut negatif
terhadap uji ini karena bakteri tersebut tumbuh pada permukaan media
thioglycollate agar. Bakteri yang tumbuh pada permukaan media merupakan bakteri
yang bersifat aerob karena pada inokulasi awal oksigen hanya berada di daerah
permukaan media.
BAB III
PENUTUP
A. Kesimpulan
Berdasarkan pembahasan diatas dapat disimpulkan bahwa :
1. Bakteri termofilik
adalah bakteri yang bermanfaat yang dapat bertahan hidup dalam
lingkungan dengan suhu
40-70oC.
2. Bakteri termofilik dapat
ditemukan pada sumber - sumber air panas dan
daerah-daerah pada suhu
tinggi.
3. Bakteri termofilik biasa
dimanfaatkan pada industri industri, karena bakteri
termofilik dapat
menghasilkan enzim dan enzim tersebut dimanfaatkan oleh
perusahaan-perusahaan industri.
B. Saran
Dengan
adanya penelitian tentang bakteri termofilik yang menghasilkan enzim
termostabil, diharapkan para pembaca melakukan penelitian lebih lanjut mengenai
sumber sumber air panas yang ada di daerahnya yang berpotensi mengandung
bakteri termofilik. Dari makalah ini juga, diharapkan para pembaaca dapat
meneliti lebih lanjut manfaat mengenai enzim enzim yang dihasilkan dari bakteri
termofilik ini.
LAMPIRAN
Pertanyan – pertanyaan
1.
Ariyo
Eko Nugroho (Kelompok 1)
Seperti yang sudah
dijelaskan bahwa bakteri termofilik adalah bakteri yang tahan panas.
a. Bagaimana
jika bakteri termofilik diisolasi dalam suhu ruang ?
b. Bagaimana
perlakuan saat mengisolasi bakteri termofilik ?
2.
Imam
Mustakim (Kelompok 3)
Bagaimana
pemanfaatan bakteri termofilik dalam kehidupan sehari – hari ?
3.
Ririn
Salmiyati (Kelompok 2)
Seperti
yang sudah dijelaskan bahwa bakteri termofilik dapat dijumpai pada daerah air
panas yang suhunya mencapai 40-90 °C. Kita ketahui bahwa sumber air panas biasa
mengandung belerang. Apakah belerang mempengaruhi bakteri termofilik yang di
isolasi ?
4.
Onisimus
Lawing (Kelompok 1)
Bagaimana
mekanisme enzim kitinase dalam pengobatan terhadap jamur ?
5.
Rahman
Maulana (Kelompok 4)
Seperti
yang sudah dijelaskan bahwa dalam pengambilan sampel bakteri termofilik harus
pada kedalaman 50 cm, apakah itu merupakan standar dalam mengambil sampel
bakteri termofilik ?
6.
Rosi
Budi Pratiwi (Kelompok 4)
Pada
uji oksidasi dalam mengisoloasi bakteri termofilik kita tidak boleh menggunakan
peralatan yang berasal dari logam, mengapa ?
Jawaban-jawaban
1.
a. Termofilik tahan
pada suhu di atas 40o C. Akan tetapi, apabila diletakkan pada suhu
di bawah itu, akan lebih baik lagi. Jadi, pada suhu ruang akan lebih mudah lagi
karena kita tidak lagi harus melakukan suatu perlakuan.
b. Perlakuan pada saat
mengisolasi bakteri termofilik yaitu proses inkubasi selama 2 hari dalam oven
pada suhu 55oC. Diencerkan lalu dipindahkan ke media agar. Kemudian
semua alat dan bahan di bawa ke lokasi sehingga lingkungannya tetap terjaga.
2.
Pemanfaatan bakteri termofilik dalam kehidupan sehari – hari, yaitu :
a. Amilase : untuk
memecah pati
b. Selulosa : untuk
mengurangi sel dinding, fermentasi biomassa
c. Protease : dalam
bidang biologi bermanfaat pada usus kecil dan pencernaan protein. Kemudian
dalam bidang kedokteran bermanfaat sebagai obat inhibitor protease yaitu
tekanan darah ataupun HIV
3. Belerang mempengaruhi pH pada air tersebut
yang akan dianalisis sehingga bakteri termofilik tersebut dapat diperkirakan
dapat hidup pada pH tersebut.
4.
Enzim biasanya mengkatalis suatu produksi senyawa metabolit sekunder. Kita
harus paham bagaimana dinding sel fungi tersebut. Enzimnya berinteraksi dengan
dinding sel, terjadi pembengkakan, kemudian dindingnya akan bocor, lalu semua
protein, lemak, dan apa-apa yang ada di dalamnya akan keluar. Jamur kemudian
mati atau mengalami lisis.
5.
Pengambilan sampel bakteri tersebut bukan merupakan standar. Semakin dalam
pengambilannya maka akan semakin panas, disesuaikan dengan bakteri yang ingin
diisolasi.
6.
Pada uji oksidasi dalam mengisolasi bakteri termofilik kita tidak boleh
menggunakan peralatan yang berasal dari logam. Logam itu sendiri mudah
teroksidasi. Jadi, ketika logam yang digunakan maka bukan bakterinya yang
teroksidasi, melainkan logamnya.
No comments:
Post a Comment