Isolasi Dan Karakterisasi Biosurfaktan Serta Deteksi Gen Sfp Dan Rhl Biosurfaktan Pada Arthrobacter Sp. P2(1)

Fatimah (2016) Isolasi Dan Karakterisasi Biosurfaktan Serta Deteksi Gen Sfp Dan Rhl Biosurfaktan Pada Arthrobacter Sp. P2(1). Doctor thesis, Universitas Brawijaya.

Abstract

Biosurfaktan adalah molekul aktif permukaan yang dihasilkan oleh mikroba dan memiliki kemampuan untuk menurunkan tegangan permukaan dan antar muka di antara dua fasa. Biosurfaktan ditemukan di alam dalam berbagai macam struktur kimia meliputi glikolipid, lipopeptida dan lipoprotein, asam lemak, lipid netral, fosfolipid, lipid polimerik dan partikulat. Biosurfaktan berbeda dari surfaktan sintetik karena sifatnya yang tidak beracun, mudah didegradasi dan ramah lingkungan. Biosurfaktan unggul secara komersial dibanding surfaktan kimia sintetik karena stabilitasnya pada suhu, pH, dan salinitas yang ekstrim. Sifat ini dibutuhkan dalam berbagai proses industri seperti pengolahan makanan, formulasi farmasi, pengilangan minyak dan bioremediasi lingkungan. Selain itu, biosurfaktan dilaporkan memiliki sifat sebagai antibakteri, antijamur, antitumor, antimikoplasma dan antivirus. Permintaan terhadap surfaktan baru yang efektif dan ramah lingkungan pada bidang pertanian, kosmetik, makanan, obat-obatan, dan industri lingkungan terus meningkat. Para peneliti berupaya untuk memenuhi permintaan tersebut dengan mencari surfaktan yang berasal dari mikroba. Penelitian dilakukan untuk menemukan mikroba penghasil biosurfaktan, mengungkap struktur, sifat, dan peran biosurfaktan yang dihasilkan, serta jalur biosintesis untuk produksi biosurfaktan. Indonesia dengan keanekaragaman hayati yang sangat tinggi berpeluang besar untuk mengembangkan biosurfaktan dari mikroba lokal. Penelitian tentang isolat lokal Indonesia yang menghasilkan biosurfaktan belum banyak dilakukan. Penemuan strain baru yang potensial sangat dibutuhkan untuk mengurangi impor biosurfaktan dari luar negeri. Mikroba pendegradasi minyak telah diisolasi dari tanah tercemar minyak bumi di lokasi pengeboran minyak Desa Wonocolo, Kecamatan Kedewan, Kabupaten Bojonegoro, Jawa Timur, serta depo Pertamina Tanjung Perak Surabaya, Indonesia. Isolat-isolat tersebut telah diuji kemampuannya dalam memproduksi biosurfaktan. Salah satu isolat yang berpotensi menghasilkan biosurfaktan adalah isolat bakteri P2(1). Tujuan dari penelitian ini adalah 1) mempelajari karakteristik morfologi, fisiologi, dan genetik isolat P2(1), 2) menganalisis respon pertumbuhan isolat P2(1) pada variasi konsentrasi glukosa, 3) menganalisis perolehan produk biosurfaktan pada glukosa, 4) mengidentifikasi karakteristik dan jenis biosurfaktan yang diproduksi oleh isolat P2(1), dan 5) menganalisis gen yang menyandikan biosurfaktan dari isolat P2(1). Rancangan penelitian adalah deskriptif laboratoris. Tujuan pertama dicapai melalui tahapan karakterisasi isolat berdasarkan karakter morfologi, fisiologi dan molekular menggunakan penanda 16S rDNA. Karakterisasi dilakukan untuk mengidentifikasi nama jenis dari isolat P2(1) dan kemungkinan ditemukannya strain baru. Tujuan kedua dicapai melalui tahapan biosintesis biosurfaktan dari isolat P2(1) menggunakan media mineral sintetik yang mengandung glukosa sebagai sumber karbon dengan variasi konsentrasi (1, 2 dan 3 %) serta waktu inkubasi (1, 2, 3 dan 4 hari). x Biosurfaktan disintesis dengan perlakuan variasi glukosa dan inkubasi menggunakan rancangan faktorial 3X4 dengan 3 ulangan. Data dianalisis menggunakan analisis ragam (ANAVA) satu arah untuk menentukan konsentrasi glukosa dan waktu inkubasi yang optimum. Respon pertumbuhan isolat P2(1) pada perlakuan tersebut diamati dengan menghitung jumlah Colony Forming Unit (CFU) per mililiter dan perubahan pH medium. Kemampuan isolat dalam menghasilkan biosurfaktan diamati dengan mengukur tegangan permukaan dan aktivitas emulsifikasi supernatan pada dua jenis hidrokarbon minyak, yaitu solar dan kerosin. Tujuan ketiga dicapai melalui isolasi parsial biosurfaktan menggunakan metode presipitasi dengan amonium sulfat 60 %, presipitat diliofilisasi dengan freezedryer. Ekstrak kasar biosurfaktan selanjutnya ditimbang untuk mengetahui perolehan berat kering. Tujuan keempat dicapai melalui tahapan karakterisasi ekstrak dan analisis komponen kimia biosurfaktan untuk mengidentifikasi jenis biosurfaktan yang dihasilkan oleh isolat P2(1). Ekstrak diukur efektivitasnya menggunakan parameter-parameter 1) penurunan tegangan permukaan cairan oleh biosurfaktan, 2) aktivitas emulsifikasi biosurfaktan terhadap hidrokarbon minyak (solar dan kerosin), 3) Nilai Critical Micelle Concentration (CMC) biosurfaktan, dan 4) kestabilan biosurfaktan pada perubahan pH dan suhu. Komponen hidrofobik biosurfaktan (asam lemak) dianalisis menggunakan Gas Chromatography–Mass Spectrometry (GC-MS), sedangkan komponen hidrofilik (gula) dianalisis menggunakan Thin Layer Chromatography (TLC). Jenis biosurfaktan dianalisis menggunakan Liquid Chromatography Mass Spectrometry (LC-MS). Tujuan kelima dicapai dengan melakukan 1) amplifikasi gen yang berperan dalam biosintesis biosurfaktan. Gen yang diamplifikasi merupakan gen yang bertanggungjawab dalam sintesis biosurfaktan jenis surfaktin (gen sfp) dan ramnolipid (gen rhl). Gen diamplifikasi dengan PCR menggunakan primer sfp_f & sfp_r untuk gen sfp, serta kpd1_f dan kpd2_r untuk gen rhl. 2) amplikon diisolasi dan dimurnikan menggunakan kit pengekstraksi gel agarosa dan 3) amplikon yang sudah dipurifikasi, selanjutnya disekuensing menggunakan BigDye® Terminator v3.1 Cycle Sequencing kit dan dianalisis menggunakan ABI PRISM 3730xl Genetic Analyzer (Applied Biosystems, USA). Pembacaan hasil sekuensing mengunakan program ABI sequence scanner v1.0. Sekuen nukleotida yang diperoleh dilacak keserupaannya dengan sekuen gen sfp dan rhl yang terdaftar pada data base GenBank menggunakan program BLAST. Proses penyejajaran sekuen menggunakan program Clustal W, sedangkan pohon filogeni dikonstruksi menggunakan program Neighbor Joining Plot serta Mega 6.06. Karakteristik morfologi, fisiologi, pertumbuhan, serta analisis filogenetik mengarahkan isolat P2(1) pada Genus Arthrobacter, dan teridentifikasi sebagai Arthrobacter sp. P2(1) dengan accession number KU361211.1. Arthrobacter sp. P2(1) memiliki keserupaan sebesar 95 % dengan Arthrobacter sp. XBGRY2 (KJ184965.1). Respon pertumbuhan terbaik dan hasil produksi biosurfaktan tertinggi ditunjukkan oleh kultur dengan konsentrasi glukosa 2 % dan waktu inkubasi 4 hari, dengan perolehan produk kasar biosurfaktan sebesar 41,6 g/l (p<0,05). Biosurfaktan yang terdapat dalam supernatan kultur Arthrobacter sp. P2(1) mampu menurunkan tegangan permukaan sebesar 19,65 mN/m, mengemulsi 63,20 % solar dan 61,22 % kerosin. Hasil analisis komponen hidrofobik dengan GC-MS menunjukkan bahwa biosurfaktan Arthrobacter sp. P2(1) tersusun atas asam lemak dengan kuantitas terbanyak yaitu asam palmitat (29,78 %), asam stearat (23,49 %) dan asam oleat (10,55 %). Analisis dengan TLC menunjukkan bahwa biosurfaktan Arthrobacter sp. P2(1) mengandung komponen ramnosa. Analisis menggunakan LC-MS menunjukkan bahwa biosurfaktan yang dihasilkan oleh Arthrobacter sp. P2(1) merupakan jenis ramnolipid. Gen sfp Arthrobacter sp. P2(1) berhasil diamplifikasi dan berukuran 205 bp. Gen ini tersusun atas tiga fragmen pendek xi berukuran 21 bp, 45 bp dan 84 bp. Fragmen 21 bp memiliki homologi yang tinggi (100 %) dengan sekuen gen sfp bakteri Bacillus yang terdapat di GenBank. Fragmen 45 bp dan 84 bp memiliki homologi yang tinggi (99-100 %) dengan genom bakteri Bacillus. Hasil sekuensing menunjukkan bahwa amplikon yang diduga gen rhl Arthrobacter sp. P2(1) berukuran 711 bp dan memiliki homologi 80 % dengan genom Arthrobacter chlorophenolicus A6 (CP001341.1). Gen 711 bp tidak memiliki homologi dengan gen rhl yang terdaftar di GenBank. Selanjutnya, gen 711 bp diterjemahkan ke bentuk protein, dan memiliki homologi 96 % dengan protein enzim Asetil Ko-A Karboksilase sub unit α dari Arthrobacter esclensis. Enzim ini berperan dalam sintesis asam lemak yang merupakan komponen utama biosurfaktan yang dihasilkan oleh Arthrobacter sp. P2(1). Arthrobacter sp. P2(1) diduga mampu memproduksi jenis biosurfaktan yang berbe

Item Type: Thesis (Doctor)
Identification Number: DIS/668.1/FAT/i/2016/061607182
Subjects: 600 Technology (Applied sciences) > 668 Technology of other organic products > 668.1 Surface-active agents (surfactants)
Divisions: S2/S3 > Doktor Biologi, Fakultas MIPA
Depositing User: Nur Cholis
Date Deposited: 22 Dec 2016 14:17
Last Modified: 22 Dec 2016 14:17
URI: http://repository.ub.ac.id/id/eprint/160664
Full text not available from this repository.

Actions (login required)

View Item View Item