Bioteknologi 9 (2): 41-48, November 2012, ISSN: 0216-6887, EISSN: 2301-8658

Alamat korespondensi:Jurusan Biologi FMIPAUniversitas Sebelas MaretJl. Ir. Sutami 36A, Surakarta 57126Tel. & Fax.: +62-271-664178.email: pangastuti_tutut@yahoo.co.id

Manuskrip diterima: 11 Oktober 2012.Revisi disetujui: 2 November 2012.

Pengaruh penambahan molase pada produksienzim xilanase oleh fungi Aspergillus nigerdengan substrat jerami padi

NURWAHYU INDIRA PANGESTI, ARTINI PANGASTUTI,ESTU RETNANINGTYAS NPangesti NWI, Pangastuti A, Retnaningtyas NE. 2012. Effect of additionalmolasses to xylanase enzyme production by fungi Aspergillus niger with ricestraw substrate. Bioteknologi 9: 41-48. To find alternative materials thatcheap and easily available for xylanase production then conducted researchon xylanase enzyme production from rice straw and molasses. Rice strawcould be used as a xylan substituting substrate which was expensive, whilemolasses as sources of carbon, nitrogen, minerals and nutrients wereneeded for microbial growth and enzyme production. The aim of thisresearch was to determine the effect of addition molasses on the productionof xylanase enzymes by fungi Aspergillus niger with rice straw substrate.The research was divided into three phases, namely preparation, enzymeproduction and experimental phase. Preparation phase included breedingstrains, inoculums preparation, and preparation of fermentation medium.At the enzyme production phase, A. niger was grown in a liquid mediumwith rice straw substrate which made of powder. At this fermentationmedium, molasses was added in variant 0%, 1%, 3%, and 5%. Fermentationprocess was done in a shaker incubator at 37 C, 200 rpm agitation and pH6. At the experimental phase, reduction of sugar content using DNS methodto obtain an enzyme activity that had been produced. The addition ofmolasses on the rice straw media could increase the growth of fungi A. nigerbut could not significantly increase the activity of xylanase enzyme andgave the longer effect on incubation time. The most optimal concentrationof molasses for the production of xylanase enzyme was 1%, the highestenzyme activity amount 0.055 U/mL, with incubation time-56 hours.Keywords: xylanase, A.niger, rice straw, molassesPangesti NWI, Pangastuti A, Retnaningtyas NE. 2012. Pengaruh penambahanmolase pada produksi enzim xilanase oleh fungi Aspergillus niger dengansubstrat jerami padi.. Bioteknologi 9: 41-48. Dalam rangka mendapatkanbahan alternatif yang berharga murah dan mudah diperoleh untukmenghasilkan xilanase, maka dilakukan penelitian produksi enzimxilanase dari jerami padi dan molase. Jerami padi dapat digunakan sebagaipengganti substrat xilan yang mahal, sementara molase diperlukan sebagaisumber karbon, nitrogen, mineral dan nutrisi bagi pertumbuhan mikrobasehingga dapat menghasilkan enzim. Tujuan penelitian ini adalah untukmengetahui pengaruh penambahan molase pada produksi enzim xilanaseoleh jamur Aspergillus niger dengan substrat jerami padi. Penelitian inidibagi menjadi tiga tahap, yaitu tahap persiapan, produksi enzim danpengujian. Tahap persiapan meliputi pengembangbiakan strain jamur,persiapan inokulum, dan persiapan media fermentasi. Pada tahap produksienzim, A. niger ditumbuhkan dalam medium cair dengan substrat jeramipadi yang diserbuk. Pada medium fermentasi, ditambahkan molase denganvariasi 0%, 1%, 3%, dan 5%. Proses fermentasi dilakukan dalam inkubatorshaker pada suhu 37C, agitasi 200 rpm dan pH 6. Terakhir, pengujianreduksi kadar gula menggunakan metode DNS untuk mendapatkanaktivitas enzim yang telah diproduksi. Dari hasil penelitian diketahuibahwa penambahan molase pada media jerami padi dapat meningkatkanpertumbuhan jamur A. niger, tetapi tidak dapat meningkatkan aktivitasenzim xylanase secara signifikan dan membutuhkan waktu inkubasi lebihlama. Konsentrasi yang paling optimal dari molase untuk produksi enzimxylanase adalah 1% dengan aktivitas enzim tertinggi sebesar 0,055 U/mLdan dengan waktu inkubasi 56 jam.Kata kunci: xilanase, A. niger, jerami padi, molase

42 Bioteknologi 9 (2): 41-48, November 2012PENDAHULUAN

Xilanase merupakan enzim ekstraseluleryang dapat menghidrolisis xilan menjadi xilosadan xilo-oligosakarida. Xilanase dapatdimanfaatkan untuk pemutihan kertas,campuran pakan ternak, penjernihan sirup,pembuatan gula xilosa, dan lain-lain.Penggunaan xilanase untuk mengurangipemakaian khlorin dalam pemutihan kertas,telah memberikan peluang untuk aplikasibioteknologi dan sekarang telah digunakan padabeberapa pabrik kertas (Bourbonnais et al. 1997;Ruiz-Arribas et al. 1995). Xilanase merupakanproduk bioteknologi yang memiliki kegunaancukup beragam, tetapi produksinya masihmenghadapi kendala, antara lain masihkurangnya ketersedia biakan mikroba ungguldan rendahnya pengetahuan tentang teknologiproduksi enzim. Banyak pakar negara majumengakui bahwa negara yang kaya akankeanekaragaman hayati, merupakan sumbermikroba yang potensial untuk bioproses(Richana et al. 2000).

Penggunaan mikroba sebagai penghasilenzim memiliki beberapa keuntungan,diantaranya biaya produksi relatif murah, dapatdiproduksi dalam waktu singkat, mempunyaikecepatan tumbuh yang tinggi serta mudahdikontrol (Fogarty dan Weshoff 1983). Salah satumikroorganisme yang dapat menghasilkanenzim xilanase adalah fungi Aspergillus niger.Untuk mengoptimalkan produksi enzim perluadanya pengoptimalan faktor-faktor yangberperan dalam produksi enzim tersebut, antaralain: media fermentasi, suhu, aerasi, agitasi, pH,serta strain yang digunakan. Media fermentasimemegang peranan penting. Untuk skala besardiperlukan media fermentasi yang murah danmudah diperoleh serta dapat menghasilkanenzim yang diharapkan (Trismilah et al. 2003).

Xilanase mampu menghidrolisis xilanmenjadi gula xilosa. Untuk menghasilkanxilanase, maka substrat yang digunakan harusmengandung xilan. Penggunaan xilan murnidalam produksi xilanase skala besar tidakekonomis karena mahal. Xilan banyak terdapatpada limbah pertanian dan industri makanan(Rani dan Nand 1996; Beg et al. 2001). Salah satulimbah pertanian di Indonesia yang belumdimanfaatkan adalah jerami padi. Jeramimerupakan limbah pertanian terbesar sertabelum sepenuhnya dimanfaatkan. Kandunganxilan jerami padi cukup tinggi yaitu sebesar 20%(Roberto et al. 2003). Jerami padi juga

mengandung sekitar 34,2% sellulosa, 24,5%hemiselullosa dan 23,4% lignin (Wyman et al.1996).

Untuk mengoptimalkan produksi xilanase,diperlukan penambahan sumber karbon padamedia fermentasi untuk membantu inisiasipertumbuhan fungi. Setelah pertumbuhan fungimeningkat, diharapkan produksi xilanase jugameningkat. Beberapa sumber karbon yang seringdigunakan adalah molase, serealia, pati, glukosa,sukrosa, dan laktosa (Richana et al. 2000). Molasemerupakan hasil samping industri gula danalkohol. Molase bersifat sangat korosif di alamdan meningkatkan kadar BOD (Biological OxygenDemand) dan COD (chemical oxygen demand). Disisi lain molase dapat menjadi salah satu mediafermentasi yang baik, karena masih mengandungkadar gula 62% (Dellweg 1983).

BAHAN DANMETODEBahan dan alat

Bahan yang digunakan meliputi: Aspergillusniger, subtrat jerami padi, PDA, media prekultur,media produksi, molase, dan reagen DNS(Dinitrosalisilic Acid). Alat utama yang digunakanadalah spektrofotometer UV-VIS.Cara kerja

Sterilisasi alat dan bahan. Alat dan mediayang akan digunakan untuk percobaandisterilisasi menggunakan autoklaf suhu 1210Ctekanan 1 atm selama 15 menit.

Pembuatan substrat jerami padi. Jeramibasah disortasi, lalu dicuci dan dijemur di bawahsinar matahari dengan ditutup kain hitam.Setelah setengah kering, kemudian diovendengan suhu 50C. Setelah kering dan dapatdipatahkan, kemudian diblender. Didapatkanserbuk jerami yang akan digunakan sebagaisubstrat.

Pemeliharaan biakan. A. niger dipelihara dimedia miring Potato Dextrose Agar (PDA) dandiinkubasi pada suhu 370C selama 2-3 hari.Setelah tumbuh sebagian biakan disimpan dalamlemari pendingin (40C) sebagai biakan stok (stockculture) dan sebagian lagi digunakan sebagaikultur kerja I.

Penentuan kepadatan spora. A. niger darikultur kerja I diinokulasikan secara merata padamedia PDA miring. Penentuan kepadatan sporadilakukan dengan menambahkan 5 mL akuadessteril dalam inokulum, kemudian dikerik.Hasilnya ditampung dalam tabung reaksi,digojog sampai homogen. Kepadatan spora

PANGESTI et al. Pengaruh molase pada produksi xilanase oleh Aspergillus niger 43diukur menggunakan hemasitometerberdasarkan cara Hadioetomo (1993) yangdilakukan setiap 24 jam selama 144 jam (6 hari).Spora yang paling padat digunakan sebagaikultur kerja II.

Penyiapan inokulum. Penyiapan inokulumdilakukan dengan memindahkan biakan darikultur kerja II ke dalam erlenmeyer 250 mL yangberisi 50 mL media prekultur. Media prekulturkemudian diinkubasi pada incubator shackerdengan kecepatan 200 rpm dan suhu 370C selama24 jam. Selanjutnya diinokulasikan pada mediafermentasi sebanyak 130 spora/mL.

Pembuatan media produksi. Bubuk jeramipadi 2% (b/v) ditambah dengan 0,6 g ekstrakkhamir, 5 mL urea 1%, 0,005 g CaCl2.2H2O,molase dengan variasi konsentrasi 0%, 1%, 3%,5% dan buffer pH 6 hingga volumenya 50 mL.Inokulum yang telah disiapkan diambil 1 mLuntuk dibiakkan dalam medium produksi,kemudian dikocok dengan incubator shacker pada37oC dengan kecepatan 200 rpm selama 88 jam.

Pengukuran aktivitas xilanolitik. Aktivitasenzim xilanase ditentukan dengan mengukurgula pereduksi yaitu kadar xilosanya. Banyaknyaxilosa yang terbentuk diukur dengan metodeDNS (Miller 1959). Pengukuran aktivitas xilanasedilakukan dengan menambahkan 1 mL Oat SpeltsXylan 1% dalam tabung reaksi yang berisi 1 mLekstrak kasar enzim dan diinkubasi pada suhu50oC selama 60 menit. Sebanyak 3 ml larutanDNS ditambahkan untuk menghentikan reaksidan dipanaskan dalam air mendidih selama 15menit. Setelah didinginkan diukur nilaiasorbansinya dengan spektrofotometer padapanjang gelombang 550 nm. Kontrol dibuatdengan perlakuan yang sama dengan sampel,hanya penambahan ekstrak kasar enzimnyasetelah campuran ditambahkan pereaksi DNS.

Pengukuran pertumbuhan A. Niger.Pengukuran pertumbuhan kapang A. nigerdilakukan dengan mengukur berat kering sel.Miselia yang diperoleh diletakkan pada kertassaring dan dikeringkan dengan suhu 100C,kemudian ditimbang sehingga diperoleh beratkering sel. Hubungan antara berat kering seldengan waktu pertumbuhan digunakan untukmembuat kurva pertumbuhan. Penambahanberat kering diplotkan pada sumbu Y, sedangkanwaktu inkubasi diplotkan pada sumbu X.Analisis data

Hasil pengukuran aktivitas enzim xilanaseoleh A. niger berupa unit aktivitas/mL sampel(U/mL) pada masing-masing perlakuan

dibandingkan dengan aktivitas enzim xilanasepada kontrol. Analisis data dilakukan secarakuantitatif dengan ANOVA dan dilanjutkandengan uji scheffe dengan signifikansi 0,05.

HASIL DAN PEMBAHASANPenyiapan bahan

Jerami padi yang digunakan sebagai substratdiambil dari sawah yang baru saja dipanen.Potongan jerami disortasi, kemudian dicuci dandikeringkan dibawah sinar matahari terlebihdahulu untuk mengurangi kadar air denganditutup kain hitam yang berfungsi untukmenghindari penguapan yang terlalu cepat danmenghindari kontak langsung dengan pancarangelombang ultra violet yang dapat merusakbahan. Setelah kadar air berkurang, pengeringandilanjutkan di dalam oven bersuhu 50C sampaidapat dipatahkan. Kemudian bahan diblenderhingga menjadi serbuk jerami. Pembuatanserbuk bertujuan untuk memperluas bidangpermukaan sehingga kemungkinan kontakantara substrat dan enzim semakin tinggi, yangmengakibatkan hidrolisis semakin cepat.Pertumbuhan A. niger pada media PDA

Pertumbuhan fungi sangat berkaitan denganperkembangbiakan yang berpengaruh terhadappeningkatan jumlah atau volume sel.Perkembangbiakan fungi secara aseksual secaraumum adalah melalui pembentukkan spora,sehingga untuk mengetahui pertumbuhannyadapat dilakukan perhitungan kepadatan spora(Suriawiria 1999). Kepadatan spora diukurmenggunakan hemasitometer berdasarkan caraHadioetomo (1993) yang dilakukan setiap hariberturut-turut hingga didapat spora yang palingpadat untuk dijadikan kultur kerja.

Hubungan antara jumlah spora A. nigerdengan waktu perhitungan spora ditunjukkanpada Gambar 1, tampak peningkatan jumlahspora A. niger sampai hari keenam.

Berdasarkan Gambar 1., jumlah spora A.niger mengalami peningkatan mulai haripertama, yaitu sebesar 1,12x107 sel/mL sampaihari kedua memasuki fase eksponensial yangmerupakan fase perbanyakan sel. Dan mencapaipuncak stasioner pada hari ketiga, denganjumlah spora dari A. niger tertinggi yaitu 1,65x108sel/mL, dan selanjutnya digunakan sebagaisumber inokulum untuk produksi enzim. Setelahhari keempat jumlah spora A. niger mulaiberkurang tetapi relatif masih stabil sampai harikeenam dengan jumlah spora 1,46x108 sel/mL.

44 Bioteknologi 9 (2): 41-48, November 2012Pada hari keempat inilah mulai terjadi fasekematian.

00,51

1,52

0 1 2 3 4 5 6

Jumlah

Spora

(107 S

el/ml

)

Waktu Inkubasi (hari)

Gambar 1. Hubungan antara jumlah spora A. nigerdengan waktu inkubasi (hari)

Produksi enzim xilanaseXilanase merupakan enzim yang bersifat

indusibel, sehingga akan diproduksi olehmikroorganisme sebagai respon terhadapketersediaan xilan dalam medium. Xilanasetersebut digunakan oleh mikroorganisme untukmerombak xilan dalam medium menjadi gulayang lebih sederhana sehingga dapat digunakanuntuk pertumbuhan. Enzim ini dapat dihasilkanoleh bakteri dan fungi. Pada penelitian ini,mikroorganisme yang digunakan untukmemproduksi enzim xilanase adalah fungi A.niger. Meskipun pada umumnya enzim yangdihasilkan oleh golongan bakteri memilikiketahanan pada suhu yang lebih tinggidibanding jamur, namun aktivitas xilanase darigolongan jamur jauh lebih tinggi dari bakteri.Selain itu, level produksi yang tinggi dankemudahan dalam kultivasi membuat jamurlebih banyak digunakan dalam produksi enzimskala industri (Bergquist et al. 2002).

Xilanase dapat dihasilkan dengan fermentasicair ataupun padat (Haltrich et al. 1996). Padapenelitian ini, digunakan fermentasi padamedium cair untuk memudahkan pengambilanekstrak kasar enzim yang akan diukurmenggunakan spektrofotometer. Keuntunganfermentasi pada medium cair adalah komposisidan konsentrasi medium dapat diatur denganmudah. Selain itu, oksigen, pH dan nutrisi dapattersebar secara merata karena adanya prosesagitasi (Rachman 1989; Suhartono 1989).Fermentasi dilakukan pada shaker incubatordengan kecepatan agitasi sebesar 200 rpm.Fungsi shaker adalah mempermudah difusioksigen ke dalam medium sehingga kontakantara media dan inokulum semakin banyak dan

homogen. Hal ini penting dilakukan untukmenjaga kondisi biakan tetap aerobik. Jika difusioksigen dalam medium lancar, kadar DO(oksigen terlarut) dalam medium akan cukupmendukung pertumbuhan sel secara aerobik.Berdasarkan penelitian Richana (2006)menggunakan bakteri alkalo-termofilik, agitasiuntuk menghasilkan xilanase optimum berkisar150-200 rpm.

Tahap awal sebelum inokulum masuk padamedia produksi, terlebih dahulu dilakukan tahappenyiapan inokulum. Yang digunakan sebagaiinokulum adalah biakan fungi pada agar miring.Fungi dari agar miring dipindahkan padamedium cair yang komposisinya hampir samadengan medium produksi. Tujuan tahap iniadalah mengadaptasikan sel terhadap mediafermentasi, sehingga mempersingkat lag phase(fase adaptasi) dan pertumbuhan fungi padamedium produksi akan maksimum dalam waktuyang relatif singkat.

Medium untuk produksi xilanase selainmengandung karbon dan nitrogen, biasanyamengandung beberapa mineral (seperti KH2PO4,MgSO4, CaCl2, NH4+ dan NO3-) dan ion logam(seperti Fe2+, Co2+ dan Zn2+) (Haltrich et al. 1996).Penambahan ekstrak khamir pada mediumproduksi berfungsi sebagai penyedia asam-asamamino tunggal, growth factor dan berbagaivitamin yang dibutuhkan sel. George et al. (2001)melakukan optimasi sumber nitrogen untukproduksi xilanase pada Thermomonospora sp..Penelitian tersebut membandingkan aktivitasxilanase yang dihasilkan oleh tripton, pepton,amonium klorida, sodium nitrat, dan ekstrakkhamir. Berdasarkan penelitian tersebut, sumbernitrogen yang menghasilkan produksi xilanasetertinggi adalah ekstrak khamir.

Penambahan CaCl2.2H2O pada media jeramipadi berfungsi sebagai sumber Ca untukstabilisasi dinding sel. Dalam media jugaditambahkan urea. Penambahan urea 1%bertujuan untuk memenuhi kebutuhan sumbernitrogen sehingga pertumbuhan sel fungi dapatberlangsung dengan cepat dan produksi xilanasedalam media akan lebih cepat pula. Namun,penggunaan urea dapat menyebabkan pH mediameningkat karena urea sebagai nitrogen organikakan mengalami hidrolisis sehingga melepaskanammonia dan karbondioksida (Roberto et al.1996). Perubahan pH pada saat fermentasi dapatmenyebabkan metabolisme mikroorganismeterhenti karena enzim terdenaturasi sehinggatidak dapat mengubah substrat (Hawcroft 1987;Bauman 2004). Oleh karena itu diperlukan

Jumlah

spora

107 se

l/mL

PANGESTI et al. Pengaruh molase pada produksi xilanase oleh Aspergillus niger 45penstabilan pH, yang dapat dilakukan denganpenambahan buffer.

Konsentrasi substrat jerami yangdimasukkan dalam media produksi adalah samabaik pada kontrol, molase 1%, molase 3%,maupun molase 5%. Hal ini dilakukan karenadalam penelitian ini hanya untuk mengetahuipengaruh molase sebagai sumber karbontambahan dalam media jerami padi terhadapproduksi xilanase. Menurut Haltrich et al. (1996),faktor-faktor yang mempengaruhi pertumbuhandan produksi fermentasi cair pada produksixilanase adalah jenis substrat, mediumfermentasi dan kondisi fermentasi seperti suhu,pH, agitasi, waktu inkubasi dan zat tambahansebagai sumber karbon. Pada produksi enzimxilanase, penambahan molase pada mediasebagai sumber karbon dimungkinkan dapatmempengaruhi pertumbuhan fungi, aktivitasenzim dan lamanya waktu inkubasi.Pengaruh penambahan molase terhadappertumbuhan A. niger pada media produksi

Dalam pertumbuhannya, A. niger membu-tuhkan berbagai nutrisi yang harus terkandungdalam medianya. Penambahan molase padamedia jerami padi dapat mempengaruhipertumbuhannya. Menurut Prescott dan Dunn(1987), molase yang merupakan hasil sampingdari proses pembuatan gula, masih mengandunggula 62%, air 20%, non-gula 10%, dan garam-garam anorganik (abu) 8%. Kandungan gulayang tinggi pada molase merupakan sumberkarbon bagi A. niger untuk metabolisme danpertumbuhan, sehingga dapat ditambahkandalam media jerami padi sebagai pemicupertumbuhan A. niger.

Pertumbuhan dan perkembangbiakan A.niger ditandai dengan bertambahnya berat danjumlah sel. Pertumbuhan dapat diukurberdasarkan berat kering sel karena fungi yangdipakai pada penelitian ini dapat dihitung hanyadengan perhitungan berat kering sel.Penambahan berat kering sel selama prosesfermentasi menunjukkan pertumbuhan fungi,sehingga dapat dibuat profil pertumbuhan fungi.Penambahan berat kering sel diplotkan padasumbu Y, sedangkan waktu inkubasi diplotkanpada sumbu X (Gambar 2).

Selain untuk melihat pengaruh penambahanmolase terhadap pertumbuhan A. niger, kurvapertumbuhan dibuat untuk mengetahuihubungan antara pertumbuhan fungi denganaktivitas xilanase yang dihasilkan.

00,0020,0040,0060,0080,01

0,012

0 16 32 48 64 80

berat

kerin

g sel

(gram

)

Waktu inkubasi (jam)

Mol 0%Mol 1%Mol 3%Mol 5%

Gambar 2. Hubungan antara berat kering sel A. niger(gram) terhadap waktu inkubasi (jam) padapenambahan berbagai variabel konsentrasi molase

Aspergillus niger mengalami pertumbuhandan perkembangbiakan sel hingga mencapaipuncaknya pada suatu waktu tertentu dansetelah itu pertumbuhannya akan mengalamipenurunan. Dari kurva pertumbuhan dapatdilihat bahwa antara jam ke-0 sampai jam ke-24terjadi fase lag (adaptasi). Pada fase inipeningkatan berat kering sel belum signifikankarena fungi dalam proses adaptasi sehingganutrisi yang ada di dalam medium jerami belumdigunakan untuk proses pertumbuhan. Lalu,antara jam ke-24 sampai jam ke-48 terjadipeningkatan berat kering sel yang signifikan.Pada saat ini terjadi fase eksponensial. Antarajam ke-48 sampai jam ke-80, rata-rata sampelmengalami puncak pertumbuhan. Rata-ratapertumbuhan mulai menurun setelah jam ke-80.Pada fase inilah terjadi fase kematian. Nutrisidalam medium jerami padi berkurang sehinggabanyak miselia mengalami kematian.

Rata-rata berat kering sel kontrol (molase 0%)lebih rendah dibandingkan berat kering selperlakuan (molase 1%, 3%, dan 5%). Padakontrol, puncak pertumbuhan dicapai denganberat kering sel sebesar 0.0026 g, sedangkan padamedia jerami padi yang ditambahkan perlakuan(molase 1%, 3%, dan 5%) puncak pertumbuhanmasing-masing dicapai dengan berat kering sel0.0037 g; 0.0075 g; dan 0.0104 g. Puncak beratkering sel tertinggi didapatkan pada perlakuandengan penambahan molase 5%.

Dari uraian di atas dapat disimpulkan bahwasemakin besar penambahan molase semakinbesar pula berat kering sel yang didapat.Penambahan molase menunjukkan pertumbuhanyang lebih baik dibandingkan dengan kontrol.Berarti, sebagai sumber karbon bagi A. niger,penambahan molase pada media jerami dapatmeningkatkan berat kering miselia. Didukung

Berat

kerin

g sel

(g)

46 Bioteknologi 9 (2): 41-48, November 2012oleh hasil penelitian Pamungkas (2000) bahwapenambahan molase juga dapat meningkatkanberat segar jamur tiram putih. Selain itu menurutGarraway and Evans (1984), memerlukan bahan-bahan organik dan anorganik untuk keperluanhidupnya khamir. Khamir mendapatkan energidari ikatan karbon untuk pertumbuhan danperkembangbiakan yang berasal dari molekulsederhana seperti gula, asam organik ataualkohol. Karena molase mengandung senyawagula, maka molase dapat menyediakan energiyang dibutuhkan untuk metabolisme di dalamsel sehingga pertumbuhan fungi dapat optimal.Pengaruh penambahan berbagai variasikonsentrasi molase terhadap aktivitas enzimxilanase

Adanya pengaruh penambahan molase padamedia jerami padi terhadap produksi xilanasedapat dideteksi dengan mengukur aktivitasenzim yang dihasilkan secara ekstraselulerselama pertumbuhan sel. Perubahan yang terjadiakibat hidrolisis pada substrat limbah pertanianakan terlihat dari degradasi bahanberlignoselulosa menjadi gula pereduksi (Dewi2002).

Aktivitas enzim xilanase menyatakanseberapa besar kemampuan enzim xilanasedalam menguraikan atau mengkonversi xilanmenjadi produknya yaitu xilosa. Aktivitas inidihitung dalam satuan International Unit (IU),berdasarkan jumlah mikromol xilosa yangdibebaskan permenit pada kondisi pengujian.Metode yang digunakan adalah metode DNS(Miller 1959).

00,010,020,030,040,050,06

0 16 32 48 64 80Waktu inkubasi (jam)

Mol 0%Mol 1%Mol 3%Mol 5%

Gambar 3. Hubungan waktu inkubasi (jam) terhadapaktivitas enzim xilanase (U/mL) pada penambahanberbagai variabel konsentrasi molase

Pengujian aktivitas xilanase dilakukan padamasing-masing enzim yang dihasilkan padapenambahan berbagai konsentrasi molase. nilaiaktivitas xilanase yang didapat merupakan hasil

dari pengukuran aktivitas enzim kasar.Supernatan yang digunakan untuk pengukuranaktivitas xilanase merupakan enzim kasar yangbelum dimurnikan. Dari uji ini dapat diketahuipengaruh penambahan molase terhadap aktifitasxilanase (Gambar 3).

Gambar 2 dan 3 menunjukkan bahwa hasilaktivitas enzim ini berhubungan dengan hasilanalisa berat kering sel A. niger. Dari kurvadiketahui bahwa produksi enzim xilanase dari A.niger mengikuti pola growth-associated productformation. Pada kondisi lingkungan pertumbuhantinggi maka aktivitas xilanase yang dihasilkanjuga tinggi dan sebaliknya pada kondisipertumbuhan menurun maka terjadi penurunanenzim yang dihasilkan, karena produksi enzimberfungsi mendukung pertumbuhan sel. Enzimmulai dihasilkan pada awal pertumbuhan sel.Penurunan pertumbuhan A. niger ditandaidengan turunnya berat kering sel yang diikutidengan penurunan aktivitas enzim xilanase.

Berdasarkan Gambar 3, aktivitas xilanasetelah terukur pada jam ke-0, karena inokulumtelah menghasilkan xilanase pada starter. Starterdiinokulasikan ke dalam medium fermentasipada jam ke-24 dan kemungkinan pada saat itustarter mencapai fase log. Berdasarkan Brock etal. (1994), enzim telah dihasilkan pada fase logdan akan terakumulasi pada fase stasioner.

Untuk lebih detailnya, aktivitas enzimdianalisa menggunakan Anova satu arah dengansignifikansi 0,05. Hasil analisis datamenunjukkan bahwa dengan penambahanmolase yang merupakan sumber karbon tidakmemberikan pengaruh terhadap aktivitas enzimxilanase dari fungi A. niger dengan substratjerami padi. Hasil rata-rata aktivitas enzimantara masing-masing perlakuan menunjukkantidak berbeda nyata; dimana nilai Fhitung sebesar2,070 dengan nilai probabilitas sebesar0,118>0,05.

Penambahan molase pada media jeramimengakibatkan peningkatan pertumbuhan A.niger tetapi tidak meningkatkan aktivitasxilanase. Rata-rata aktivitas xilanase yangdhasilkan antara kontrol dan perlakuan tidakberbeda signifikan. Pada dasarnya, penambahanmolase dapat digunakan sebagai sumber karbonuntuk A. niger karena kandungan gulanya yangmasih tinggi. Karbon merupakan nutrisi pentingyang dapat digunakan A. niger untukpertumbuhannya. Tetapi, dalam konsentrasitinggi molase dapat menyebabkan aktivitasxilanase menurun. Hal ini kemungkinandikarenakan pemecahan molase sebagai sumber

Aktiv

itas x

ilana

se (U

/mL)

PANGESTI et al. Pengaruh molase pada produksi xilanase oleh Aspergillus niger 47karbon menghasilkan panas sehingga semakinbanyaknya molase dalam media menyebabkansuhu dalam media semakin meningkat. MenurutSupriyati et al. (1998) bahwa dalam aktivitasnyakapang menggunakan karbohidrat sebagaisumber karbon. Pemecahan karbohidrat akandiikuti pembebasan energi, karbondioksida danair. Panas yang dibebaskan menyebabkan suhusubstrat meningkat.

Faktor yang mempengaruhi aktivitas enzimsalah satunya adalah suhu. Pada suatu reaksienzimatik, suhu mempengaruhi kestabilanenzim. Kenaikan suhu sedikit di atas suhuoptimum dapat menyebabkan penurunanaktivitas enzim, sedangkan pada suhu jauh diatas suhu optimum enzim akan mengalamidenaturasi hingga kehilangan aktivitaskatalitiknya (Shuler dan Kargi 2002).

Selain itu, penambahan molase padakonsentrasi yang berlebih dapat mengakibatkanterjadinya represi enzim. Menurut Haltrich et al.(1996) xilosa dan xilooligosakarida dapatmengakibatkan represi katabolit, namun jugadapat berfungsi sebagai induser xilanase padakonsentrasi yang rendah. Represi enzim terjadibila pada suatu medium terdapat dua atau lebihsubstrat (sumber karbon), sehingga substrat yanglebih sederhana akan terlebih dahulu digunakanuntuk metabolisme sedang substrat yang lebihkompleks akan ditekan sintesisnya (Jawetz et al.1976; Kulkarni et al. 1999; Bauman, 2004).Pengaruh penambahan molase terhadap waktuinkubasi

Waktu inkubasi pada setiap mikroorganismeberbeda-beda. Berdasarkan Gambar 3,penambahan molase menyebabkan waktuinkubasi untuk menghasilkan enzim xilanasetertinggi lebih lama daripada tanpa penambahanmolase (kontrol). Pada kontrol dibutuhkanwaktu selama 56 jam untuk menghasilkanxilanase tertinggi. Sedang pada sampel molase1%, 3%, dan 5% untuk menghasilkan xilanasetertinggi dibutuhkan waktu masing-masingselama 56 jam; 64 jam; dan 72 jam. Hal inimenunjukkan bahwa penambahan molasememberikan waktu inkubasi yang lebih lamadaripada tanpa penambahan molase.

Penambahan molase 5% membutuhkanwaktu inkubasi yang paling lama. Banyaksedikitnya molase mempengaruhi waktuinkubasi untuk memproduksi xilanase. Molasemerupakan sumber karbon yang lebih sederhanadibandingkan xilan jerami padi, sehingga fungimenghidrolisis molase terlebih dahulu

dibandingkan xilan jerami padi. Dengandemikian, Xilanase akan dikeluarkan oleh A.niger setelah ketersediaan molase semakinmenipis. Bauman (2004) menyatakan, jika didalam suatu medium terdapat dua atau lebihsubstrat (sumber karbon) maka substrat yanglebih sederhana akan terlebih dahulu digunakandaripada substrat yang lebih kompleks, sehinggaenzim penghidrolisis substrat yang lebihkompleks akan ditekan.

KESIMPULANPenambahan molase dengan konsentrasi 1%,

3%, dan 5% pada media jerami padi dapatmeningkatkan pertumbuhan fungi A. niger tetapitidak dapat meningkatkan aktivitas enzimxilanase secara signifikan dan memberikan efekwaktu inkubasi yang lebih lama. Konsentrasimolase yang paling optimal untuk produksienzim xilanase adalah konsentrasi 1% denganaktivitas enzim tertinggi yang dihasilkan sebesar0.055 U/mL dan diperoleh pada waktu inkubasijam ke-56.

DAFTAR PUSTAKABauman RW. 2004. Microbiology. Benjamin Cummings,

Toronto.Beg QK, Kapoor M, Mahajan L, Hoondal GS. 2001. Microbia

xylanase and their industrial application; a review. J ApplMicrobiol Biotechnol 56: 326-338.

Bourbonnais R, Paice M.G, Freiermuth B, Bodie E, BornemanS. 1997. Reactives of various mediators and laccases withkraft pulp and lignin model compounds. Appl EnvironMicrobiol 63: 4632.

Brock TD, Madigan MT, Martinko JM, Parker J. 1994. Biologyof microorganism. 7th ed. Prentice Hall, New Jersey.

Dewi KH. 2002. Hidrolsis limbah hasil pertanian secaraenzimatik. Akta Agrosia 5 (2): 67-70.

Fogarty WC, Weshoff DC. 1983. Microbial enzymes andbiotecnology. Applied Science Pub., London.

Garraway MO, Evans RC. 1984. Fungal nutrition andphysiology. John Wiley and Sons, New York.

George SP, Ahmad A, Rao MB. 2001. A novel thermostablexylanase from Thermomonospora sp.: influence of additiveson thermostability. Bios Technol 78: 221-224.

Haltrich D, Nidetzky B, Kulbe KD, Steiner W, Zupancic S.1996. Production of fungal xylanases. Bios Technol 58: 137-161.

Hawcroft D. 1987. Diagnostic enzymology: analyticalchemistry by open learning. John Wiley & Sons, London.

Miller GL. 1959. Use of dinitrosalicylic acid reagen fordetermination of reducing sugar. Anal Chem 31: 426-429

Pamungkas. 2000. Studi penambahan molase dan tepungjagung dalam media tanam terhadap pertumbuhan danhasil jamur tiram putih (Pleurotus ostreatus). [Skripsi].Universitas Widyagama, Malang.

Rachman A. 1989. Pengantar tekologi fermentasi. Pusat AntarUniversitas-IPB, Bogor.

Rani S, Nand K. 1996. Development of cellulose-free xylanase

48 Bioteknologi 9 (2): 41-48, November 2012producing anaerobic consoria or the use lignocellulosicwastes. Enzyme Microb Technol 18:23-28.

Richana N, Lestari P, Thontowi A, Rosmimik. 2000. Seleksiisolat bakteri lokal penghasil xilanase. J MikrobiologiIndonesia 5 (2): 54-56.

Richana N, Lestina P. 2006. Produksi xilanase untukbiokonversi limbah biji kedelai. Prosiding Seminar HasilPenelitian Rintisan dan Bioteknologi Tanaman. 388-396.

Roberto IC, Mussatto SI, Rodrigues R. 2003. Dilute-acidhydrolysis for optimization of xylose recovery from ricestraw in a semi-pilot reactor. Ind Crops Prod 17:171-176

Ruiz-Arribas A, Fernandez-Abalos JM, Sanches P, Gardu AL,Santamaria RI. 1995. Over production, purification andbiochemical characterization of xylanase I (xys 1) fromStreptomyces halstedii JM8. Appl Environ Microbiol 61

(6): 2414-2419.Shuler ML, Kargi F. 2002. Bioprocess engineering. In:

Sukandar U, Syamsuriputra AA, Lindawati, TrusmiyadiY. (ed) Kinerja amilase Aspergilus niger ITBCC L74 dalamsakarifikasi pati ubi kayu menjadi bioetanol. ProsidingSeminar Nasional Teknik Kimia Indonesia SNTKI 2009.

Suhartono MT. 1989. Enzim dan bioteknologi. Pusat AntarUniversitas Bioteknologi, Institut Pertanian Bogor, Bogor.

Trismilah, Deden, Sumaryanto. 2003. Produksi xilanase. JSains dan Teknologi (2): 66-69.

Wyman CE. 1996. Ethanol production from lignocellulosicbiomass: Overview. In: Wyman CE. (ed). Handbook onbioethanol: Production and utilization. Tailor & Francis,Washington, DC.