Optimasi produksi enzim keratinase dari isolat bakteri keratinolitik

SUMANTRI, Ika, Ir. Triwibowo Yuwono, PhD

2002 | Tesis | S2 Bioteknologi

Keratinase (E.C. 3.4.99.11) adalah enzim protease yang memiliki aktivitas keratinolitik. Enzim ini dikenal memiliki spesifitas yang luas terhadap substrat protein, sehingga menj adikannya menarik untuk dikembangkan pada industri pangan, pakan, farmasi, kulit maupun untuk pengolahan limbah berkeratin menjadi sumber protein dan asam amino. Penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan isolat bakteri yang mampu menggunakan keratin sebagai sumber karbon dan nitrogen. Selain itu, juga diarahkan untuk menemukan kondisi optimum produksinya, serta mempelajari peranan substrat keratin dalam sintesis enzim keratinase. Isolasi bakteri dari sampel tanah lantai kandang ayam dan tempat pembuangan sisa pemrosesan unggas mendapatkan 7 isolat bakteri keratinolitik. Seleksi melalui aktivitas protease keratinolitik dan pembentukan zona bening pada media agar-kasein menunjukkan aktivitas keratinolitik tertinggi dihasilkan oleh isolat E, yang memiliki sifat Gram positif, sel berbentuk batang, koloni berbentuk bulat dengan tepi ciliate dan bersifat aerobik. Optimasi produksi enzim keratinase isolat E dengan kultur gojok menunjukkan aktivitas spesifik tertinggi diperoleh pada lama waktu kultivasi 24 jam, kadar tepung bulu 3%, pH am1 medium 7,O dan suhu kultivasi 4OoC, yaitu sebesar 39,140 U/mg protein. Pada kondisi optimum untuk kultur gojok, aktivitas spesifik produksi dengan fermentor sedikit lebih rendah dibanding menggunakan kultur gojok, yaitu 3 8,286 U/mg protein. Produksi enzim keratinase terkait dengan pertumbuhan sel, hal ini ditunjukkan oleh kondisi fermentasi optimum yang sama untuk kedua parameter tersebut. Ekstrak kasar enzim dimurnikan dengan pengendapan ammonium sulfat pada kejenuhan 60%, diikuti dengan dialisis presipitat protein dan selanjutnya dipisahkan melalui kolom kromatografi DEAE-Cellulose. Fraksi elusi yang memiliki aktivitas proteolitik memperlihatkan adanya 4 pita protein dengan BM 62,55,36 dan 3 1 kDa. Pada penelitian ini juga diketahui bahwa isolat E dapat menghasilkan enzim keratinase pada fermentasi menggunakan medium keratin maupun tanpa keratin.

Keratinase (E.C. 3.4.99.11) is a proteolytic enzyme that hydrolyse keratinaceous material. Due to its keratinolytic ability, this enzyme has a potential application for the production of protein and amino acids from keratinaceous waste. The objectives of this study were to obtain keratinolytic bacteria and optimise the production of the keratinase enzyme. The bacteria were isolated from the poultry litter and poultry processing waste disposal site. Selection of the isolates was based upon keratinolytic enzyme production expressed as keratinolytic activity and zone clearing of kasein-agar medium. Seven isolates were obtained of which the isolate E demonstrated the highest keratinolytic activity. The highest enzyme specific activity was obtained after 24 hours of cultivation of the keratinolytic bacterial isolate E in the medium containing 3% feather powder, pH 7.0, at 40°C. It was observed that the use of fermenter resulted in the lower enzyme specific activity as compared with the use of shaker flask. Keratinase production was found growth-linked, indicating that the enzyme was produced under the same conditions as required for cell growth. The keratinase enzyme was extracted from the growth supernatant by ammonium sulphate precipitation, followed by dialysis and purification through the DEAE-Cellulose column chromatography. The enzyme purification resulted in four protein fractions having molecular weight of 62, 55, 36 and 31 kDa. It was also found that the isolate E produced keratinase both in the presence and the absence of keratin as the carbon source.

Kata Kunci : Bioteknologi,Isolat Bakteri Keratinolitik,Keratinase, enzyme production, keratinase, keratinolytic bacteria