Identifikasi Molekular Dan Profil Peroksidase Phanerochaete Chrysosporium Isolat Itb, Optimasi Produksi, Karakterisasi Dan Eksplorasi Potensi Lignin Peroksidasenya Untuk Dekolorisasi Reaktif Black 5

Susanti, Evi (2017) Identifikasi Molekular Dan Profil Peroksidase Phanerochaete Chrysosporium Isolat Itb, Optimasi Produksi, Karakterisasi Dan Eksplorasi Potensi Lignin Peroksidasenya Untuk Dekolorisasi Reaktif Black 5. Doktor thesis, Universitas Brawijaya.

Abstract

Limbah industri tekstil yang tidak dikelola dengan baik dapat menimbulkan permasalahan bagi ekosistem di sekitarnya. Perairan menjadi berwarna yang menyebabkan turunnya nilai estetika. Fitoplankton di perairan tercemar pewarna tekstil mengalami perubahan warna yang abnormal dan proses fotosintesis akan tereduksi karena cahaya yang memasuki perairan akan diserap oleh pewarna. Pewarna yang terakumulasi di dasar perairan, khususnya pewarna yang mengandung gugus azo, mengalami degradasi secara anaerob menghasilkan senyawa amina aromatik yang lebih toksik dan dapat membahayakan organisme di perairan tersebut. Dekolorisasi pewarna tekstil secara enzimatis menggunakan enzim lignin peroksidase memiliki keunggulan dibandingkan metoda mikrobiologis, tetapi aplikasinya masih dianggap sulit dan mahal karena terbatasnya informasi mengenai sumber, produksi dan karakterisasi lignin peroksidase serta optimasi proses dekolorisasi oleh lignin peroksidase. Phanerochaete chrysosporium diketahui memiliki kemampuan mendegradasi lignin dan berbagai polutan aromatik termasuk pewarna tekstil karena kapang tersebut menghasilkan enzim-enzim ligninolitik diantaranya lignin peroksidase (LiP), mangan peroksidase (MnP) dan enzim-enzim penghasil H2O2 ekstraselular. Produksi enzim-enzim ligninolitik tersebut dipengaruhi oleh strain dan media produksi yang digunakan. Pada penelitian ini dipilih Phanerochaete chrysosporium isolat ITB karena kapang ini sejak tahun 90an telah menjadi koleksi Laboratorium Mikrobiologi ITB tetapi belum dieksplorasi baik sebagai sumber enzim peroksidase maupun diaplikasikan untuk dekolorisasi pewarna tekstil secara enzimatis. Reaktif black 5 digunakan sebagai model pewarna tekstil karena banyak digunakan untuk pewarnaan katun, wool dan nilon, merupakan pewarna diazo sulfonat yang berukuran besar dan sulit terdegradasi karena di sekitar gugus kromofornya terikat beberapa cincin aromatik sehingga sulit memasuki sel. Tujuan penelitian ini adalah mempelajari karakter genotip dan biokimiawi Phanerochaete chrysosporium isolat ITB berdasarkan sekuen daerah ITS, profil peroksidase, optimasi produksi dan karakteristik lignin peroksidase yang dihasilkan serta potensi lignin peroksidase tersebut untuk mendegradasi reaktif black 5. Tahapan penelitian yang dilakukan yaitu: (1) identifikasi P. chrysosporium isolat ITB, (2) penentuan profil peroksidase P. chrysosporium isolat ITB, (3) optimasi produksi lignin peroksidase (LiP) P. chrysosporium isolat ITB, (4) karakterisasi ekstrak kasar enzim LiP P. chrysosporium isolat ITB, (5) penentuan kondisi optimum dekolorisasi reaktif black 5 oleh enzim LiP P. chrysosporium isolat ITB, dan (6) Identifikasi perubahan struktur reaktif black 5 sebelum dan setelah dekolorisasi oleh enzim LiP P. chrysosporium isolat ITB Hasil penelitian menunjukkan bahwa Phanerochaete chrysosporium isolat ITB memiliki karakter genotip dan biokimiawi yang berbeda dengan isolat P. chrysosporium lainnya, Sekuen daerah ITS hanya memiliki similaritas tertinggi sebesar 99,6 % dengan P. chrysosporium BKM-F-1767, RP78, PV1, KCTC 6728, SF-4, ATCC MYA-476, FCL208, FCL236 dan Gold-9-419-4. Konsisten menghasilkan enzim lignin peroksidase (LiP) optimum dalam medium Kirk dengan sumber karbon serbuk kayu 1% (w/v), amonium sulfat 20 mM, Tween-80 0,025 %, dan veratril alkohol 300 ppm, diinokulasi dengan jumlah spora awal 1.105 spora/mL dan diinkubasi pada 37 oC dan 50 rpm selama lima hari, menghasilkan enzim LiP dengan aktivitas spesifik LiP rata-rata 77,4 ± 13,1 U/mg. Enzim LiP tersebut diduga merupakan isoenzim LiP baru memiliki ukuran 34 kDa; tidak dapat diendapkan dengan ammonium sulfat; fraksinasi dengan pengendapan etanol optimum pada kejenuhan etanol 64 % meningkatkan aktivitas spesifiknya sebesar 2,3 kali dan memperkecil volume hingga 3,3 kali; penyimpanan ekstrak kasar pada suhu 0 oC lebih stabil dibandingkan endapan hasil fraksinasi etanol maupun resuspensi hasil fraksinasi etanol; mampu mengoksidasi veratril aldehid dengan aktivitas tinggi pada pH 3 -5 dan suhu 26 - 32 oC; memiliki stabilitas termal yang baik; aktivitasnya dipengaruhi oleh berbagai ion logam dan inhibitor. Sebanyak satu milliliter ekstrak kasar enzim LiP dengan inisiator 50 mM H2O2, mampu mendekolorisasi 20 ppm reaktif black 5 hingga 80 %, efektif pada pH 5 hingga 7, suhu antara 37 hingga 80 oC, selama 24 jam dan menghasilkan produk dekolorisasi yang tidak toksik.

English Abstract

Waste textile industry has become a problem issue for the surrounding ecosystem. Aquatic environment become colored causing a decline in the value of aesthetics. Phytoplankton in the polluted waters of textile dyes is abnormal and the process of photosynthesis is reduced because of the light entering the water will be absorbed by the dye. Anaerobic degradation of group-containing azo dyes that accumulates in the bottom waters especially produces aromatic amine compounds are more toxic and can harm the organism in these aquatic environments. Decolorization of textile dyes enzymatically using lignin peroxidase enzyme (LiP) has advantages over the microbiological method, but the application is still considered difficult and expensive because of the limited information on resources, production and characterization of LiP and optimization decolorization process by LiP. Phanerochaete chrysosporium known to have the ability to degrade lignin and various aromatic pollutants including textile dyes because the fungus produces ligninolitik enzymes including lignin peroxidase (LiP), manganese peroxidase (MnP) and enzymes producing extracellular H2O2. Production of ligninolitik enzymes are influenced by strain and production medium. P. chrysosporium ITB isolate has become a collection of Microbiology Laboratory ITB since the 90s, but have not been investigated both as a source of peroxidase and applied for enzymatic decolorization of textile dyes. Reactive Black 5 is used as a textile dye model because it’s used for dyeing cotton, wool and nylon, a sulfonic diazo dyes that are large and difficult to be degraded as around the chromophore group attached several aromatic rings. The aims of this research were to study the genotype and biochemical character of Phanerochaete chrysosporium ITB isolate based on ITS region sequences, peroxidase profiles, optimization of production and the characteristics of the resulting lignin peroxidase and the potential to degrade reactive black 5. The stages of the research conducted are: (1) identification of P. chrysosporium ITB isolate, (2) the determination of peroxidase profile of P. chrysosporium ITB isolate, (3) optimization of the production of lignin peroxidase (LiP) of P. chrysosporium ITB isolate, (4) the characterization of LiP crude extract enzyme of P. chrysosporium ITB isolate, (5) the determination of the optimum conditions decolorization of reactive black 5 by LiP enzyme of P. chrysosporium ITB isolate, and (6) identification of changes in the structure of the reactive black 5 before and after decolorization by LiP enzyme of P. chrysosporium ITB isolate. The results showed that Phanerochaete chrysosporium ITB isolate have genotype and biochemical characters that are different from other isolates. Sequences of ITS region only has the highest similarity of 99.6% with P. chrysosporium BKM-F-1767, Rp78, PV1, KCTC 6728 , SF-4, ATCC MYA-476, FCL208, FCL236 and Gold-9-419-4. Consistently produce of lignin peroxidase (LiP) enzymes, optimized for medium Kirk with a carbon source sawdust 1% (w / v), ammonium sulphate 20 mM, Tween-80 0.025%, and veratril alcohol 300 ppm, inoculated with the number of spores beginning of 1.105 spores/mL and incubated at 37 ° C and 50 rpm for five days, producing the enzyme with a specific activity of LiP as 77.4 ± 13.1 U/mg. The LiP enzyme is thought to be a new LiP isoenzymes has a size of 34 kDa; can not be precipitated with ammonium sulfate; fractionated by ethanol precipitation optimum saturation of ethanol 64% increase specific activity of 2.3 times and decrease the volume of up to 3.3 times; storage of crude extract at a temperature of 0 °C more stable than sediment resuspension result of fractionation of ethanol and ethanol fractionation results; veratril capable of oxidizing aldehydes with high activity at pH 3 to 5 and a temperature of 26-32 ° C; have good thermal stability; its activity is influenced by a variety of metal ions and inhibitors. As many as one milliliter of crude extract with an initiator reaction (50 mM H2O2), capable decolorize 20 ppm of reactive black 5 to 80 %, effective at pH 5 to 7, a temperature between 37 to 80 °C, for 24 hours and produce not toxic products

Item Type:	Thesis (Doktor)
Identification Number:	DIS/579.59/SUS/i/2017/061702230
Subjects:	500 Natural sciences and mathematics > 579 Natural history of microorganisms, fungi, algae > 579.5 Fungi
Divisions:	S2/S3 > Doktor Biologi, Fakultas MIPA
Depositing User:	Nur Cholis
Date Deposited:	19 Apr 2017 07:51
Last Modified:	24 Feb 2023 03:52
URI:	http://repository.ub.ac.id/id/eprint/160499

	Text 1. Kover-ringkasan Disertasi.pdf Download (250kB)
	Text 2. Kata Pengantar Disertasi.pdf Download (216kB)
	Text 3. Daftar isi.pdf Download (182kB)
	Text 4. Daftar Gambar.pdf Download (167kB)
	Text 5. Daftar Tabel.pdf Download (84kB)
	Text 6. Daftar Lampiran.pdf Download (163kB)
	Text 7. Daftar singkatan.pdf Download (83kB)
	Text 8. Bab I.pdf Download (242kB)
	Text 9. BAB II .pdf Download (926kB)
	Text 127090100111002_BAB 3.pdf Download (240kB)
	Text 127090100111002_BAB 5.pdf Download (123kB)
	Text 13. Daftar rujukan.pdf Download (411kB)

Actions (login required)

View Item