Karakterisasi selulase dari aspergillus sp. G10

SARI, Siti Lusi Arum, Dr. Ir. M. Nur Cahyanto, M.Sc

2010 | Tesis | S2 Bioteknologi

Selulosa merupakan substrat potensial dalam proses industri fermentasi karena harganya murah dan ketersediaan yang melimpah. Hidrolisis selulosa menghasilkan glukosa yang digunakan sebagai pemanis atau difermentasi lebih lanjut untuk memproduksi asam organik dan etanol. Proses hidrolisis dapat dilakukan secara kimia atau secara enzimatis dengan selulase. Proses produksi selulase merupakan tahapan penting dalam hidrolisis selulosa secara enzimatis. Selulase dapat dihasilkan oleh mikrobia antara lain jamur, bakteri dan yeast. Aspergillus sp. G10 dilaporkan dapat memproduksi selulase untuk menghidrolisis bonggol jagung dalam proses pembuatan bioetanol. Tujuan penelitian ini adalah untuk melihat pengaruh suhu dan pH terhadap aktivitas selulase dari Aspergillus sp. G10 yang meliputi ß-glukosidase, endoglukanase dan eksoglukanase; menentukan berat molekul dan parameter kinetika (Km dan Vmax) masing-masing. Isolat Aspergillus sp. G10 diperoleh dari laboratorium Bioteknologi Jurusan Teknologi Pangan dan Hasil Pertanian, FTP, UGM. Produksi enzim selulase menggunakan medium Mendel dengan sumber karbon CMC. Purifikasi enzim dilakukan dengan presipitasi ammonium sulfat hingga tingkat kejenuhan 70 % dilanjutkan kromatografi kolom gel filtrasi dengan Sephadex G75. Pengujian aktivitas selulase menggunakan substrat CMC untuk endoglukanase, Selubiosa untuk ß-glukosidase dan Whatman Filter paper No 1 untuk eksoglukanase. Enzim ß-glukosidase merupakan komponen selulase yang dominan dari Aspergillus sp. G10. Fraksi dengan aktivitas ß-glukosidase tinggi menghasilkan 3 pita dengan BM: 133, 105 dan 86 kDa sedangkan fraksi dengan aktivitas endoglukanase tinggi menghasilkan 6 pita dengan BM: 110, 93, 80, 65, 58 dan 47 kDa. Aktivitas selulase mencapi optimum pada pH dan suhu 4,75 dan suhu 70 oC untuk ß-glukosidase, 5,5 dan 65 oC untuk endoglukanase, dan 5,5 dan 55 oC untuk eksoglukanase. Nilai Km dan Vmax pada suhu dan pH optimum 5,49 mM dan 13,51 μmol ml-1 min-1 untuk ß-glukosidase; 120,87 mg/ml dan 6,21 μmol ml-1 min-1 untuk endoglukanase. Aspergillus sp. G10 merupakan produsen ß- glucosidase yang potensial karena menghasilkan yield yang tinggi dan ß-glucosidase memiliki aktivitas spesifik tinggi, suhu untuk aktivitas maksimum tinggi, Km rendah dan Vmax yang tinggi. Namun demikian, Aspergillus sp. G10 kurang potensial sebaga i penghasil endoglukanase dan eksoglukanase.

Cellulose is the the major component of plant cell wall. Enzymatic cellulose hydrolysis involves synergistic actions of endoglucanase, exoglucanase and ß-glucosidase. Among the cellulolitic fungi, Aspergillus has been extensively study due to their abilities of secreting extracellular cellulolitic enzymes. Aspergillus sp. G10 has been employed to produce extracellular cellulase. This present study was conducted to determine their molecular weight of endoglucanase, ß-glucosidase and exoglucanase; investigate the effect of pH and temperature to their activity, and measure kinetic parameters Endoglucanase, ß-glucosidase and exoglucanase were purified from culture filtrate of Aspergillus sp. G10 by ammonium sulfate presipitation followed by sephadex G-75 gel filtration chromathography. Enzyme activity was measured with CMC as a substrate for endoglucanase, Cellobiosa for ß-glucosidase and Whatman filter papper no. 1 for exoglucanase. SDS PAGE of the sephadex G-75 activity peaks showed 3 bands (133, 105 and 86 kDa) with a major component 133 kDa for ß-glucosidase peak and 6 bands (110, 93, 80, 65, 58, and 47 kDa) for endoglucanase peak. Endoglucnase, ß-glucosidase, and exoglucanase were exhibited their maximum activity at pH 5.5, 4.75 and 5.5 and temperatures of 65, 70 and 55 oC. Kinetic data at this optimum condition showed Km and Vmax values of 5.49 mM and 13.51 μmol ml-1 min-1 for ß- glucosidase and 120.87 mg/ml and 6.21 μmol ml-1 min-1 for endoglucanase. Aspergillus sp. G10 was potential source for ß- glucosidase but not for endoglucanase and exoglucanase. Aspergillus sp G 10 produce hight yield of ß-Glucosidase with good characteristics: exhibit its maximum activity at high temperature, have low Km value and high Vmax value.

Kata Kunci : Aspergillus, Selulase, Purifikasi, Karakterisasi