ISOLASI DAN KARAKTERISASI XILANASE JAMUR TANAH SEBAGAI AGENSIA PEMUTIH BUBUR KERTAS

YASINTHA MALLISA, Prof. Dr. Ir. Sebastian Margino

2011 | Tesis | S2 Bioteknologi

Penggunaan bahan kimia berbahan dasar klorin dalam proses pemutihan bubur kertas menyebabkan pencemaran lingkungan. Pemanfaatan agen biologi, misalnya enzim dalam proses pemutihan merupakan langkah yang bijak untuk mengurangi pencemaran. Salah satu enzim yang berperan dalam proses pemutihan bubur kertas adalah xilanase. Xilanase mendegradasi xilan yang berasosiasi dengan lignin sehingga memudahkan pelepasan lignin, penyebab warna kecokelatan pada bubur kertas. Penelitian ini bertujuan mengisolasi dan menyeleksi jamur tanah yang mempunyai kemampuan xilanolitik, mengidentifikasi isolat terpilih dan melakukan optimasi produksi xilanase serta purifikasi dan karakterisasi xilanasenya. Isolasi jamur tanah dilakukan dari beberapa habitat yaitu tanah di sekitar tempat penyimpanan kayu dan tanah limbah kayu gergaji. Seleksi jamur xilanolitik berdasarkan pada aktivitas enzim secara kualitatif (daya hidrolisis) pada medium padat dan aktivitas enzim secara kuantitatif (aktivitas xilanase) pada medium cair. Isolat terpilih diidentifikasi berdasarkan karakteristik makroskopis dan mikroskopisnya. Optimalisasi produksi xilanase meliputi variasi konsentrasi inokulum, konsentrasi xilan, pH medium dan waktu inkubasi. Purifikasi xilanase diawali dengan presipitasi ammonium sulfat dan dilanjutkan dengan fraksinasi pada kolom filtrasi gel menggunakan matriks Sephadex G-75. Karakterisasi xilanase hasil purifikasi meliputi berat molekul, pH dan suhu optimum aktivitas xilanase dan parameter kinetika (Km dan vmaks). Hasil penelitian tahap isolasi memperoleh 108 isolat jamur tanah. Dari 108 isolat, 92 isolat mampu menghasilkan xilanase yang ditunjukkan dengan adanya zona hidrolisis pada medium xilan agar. 8 isolat memperlihatkan daya hidrolisis tinggi, dan selanjutnya diseleksi pada medium xilan cair. Hasil seleksi menunjukkan isolat TKM-24 sebagai isolat terpilih yang memiliki aktivitas enzim tertinggi yaitu 287,04 U/ml dengan aktivitas spesifik 3089,57 U/mg. Identifikasi isolat TKM-24 dinyatakan sebagai Aspergillus tamarii. Kondisi optimal produksi xilanase dicapai pada konsentrasi inokulum 10% (v/v), konsentrasi xilan 1% (b/v), medium pH 5 dan waktu inkubasi 5 hari. Aktivitas spesifik xilanase meningkat setelah dilakukan pemurnian dengan presipitasi ammonium sulfat dan kromatografi filtrasi gel yaitu mencapai 23140,97 U/mg dan 75671,88 U/mg. Xilanase Aspergillus tamarii TKM-24 memiliki berat molekul 25 kDa, aktivitas xilanase optimum pada pH 6 dan suhu 60 o C, nilai Km adalah 24,4 mg/ml dan vmaks sebesar 1520 µmol/ml/menit.

Utilizing of chlorine-based chemicals in pulp bleaching process causes environmental pollution. Utilization of biological agents, such as enzymes for bleaching process is a wise measure to reduce the pollution. One of the enzymes that play an important role in pulp bleaching process is xylanase. Xylanase facilitate bleaching by cleaves xylan that associated with lignin to release the lignin. The aims of this study are isolation and selection of soil fungus which have xylanolytic activity, identification selected isolate, optimation of xylanase production and its characterization. Isolation soil fungus from soil around the timber area and sawdust. The selection xylanolytic soil fungi based on the qualitative activity on solid medium and quantitave activity analyzing in liquid medium. Furthermore, selected fungi was identified based on the macroscopic and microscopic characteristics. Optimation of xylanase production included inoculums and xylan concentration, pH of medium and incubation time. Purification of xylanase was fractionated by ammonium sulfate precipitation and followed by gel filtration on sephadex G-75. Characterization of purified xylanase include molecular weight, investigate the effect of pH and temperature to their activity and measure of kinetic parameter (Michaelis constant (Km) and maximum velocity (vmax)). The result on the isolation step was obtained 108 fungal strain from soil. Of 108 isolates, 92 isolates were found positive for xylanase production which showed zone of hydrolysis on xylan-agar medium. Among these, 8 isolates were further selected for xylanase production by growing in liquid medium. The selection step resulted TKM-24 isolate as a selected strain which had highest xylanase activity (287,04 U/ml) and specific activity (3089,57 U/mg). TKM-24 isolate was identified as Aspergillus tamarii. Optimation of xylanase production was achieved using inoculums concentration 1 % (v/v), xylan concentration 1% (w/v), pH 5 and incubation time for 5 days. The specific activity increased after fractionation by ammonium sulfate and gel filtration chromathography, which achieved 23140,97 U/mg and 75671,88 U/mg, respectively. The molecular weight of the Aspergillus tamarii TKM-24 xylanase was estimated to be 25 kDa, showed optimal activity at 60 o C and pH 6. The Km and vmax were 24,4 mg/ml and 1520 µmol/ml/min for oat spelt xylan.

Kata Kunci : Jamur tanah, Aspergillus tamarii, xilanase