ISSN 2722-7286

Jurnal

FAPET UNUD


Jurnal


Peternakan Tropika

Journal of Tropical Animal Science

email: [email protected]

Submitted Date: March 16, 2021

Accepted Date: March 30, 2021


Editor-Reviewer Article : Dsk. Pt. Mas Ari Candrawati & Eny Puspani

POPULASI BAKTERI DAN AKTIVITAS ENZIM DARI BIOKATALIS BAKTERI LIGNOSELULOLITIK

Prabowo, F. D., I G. L. O. Cakra, dan I M. Mudita

PS Sarjana Peternakan Fakultas Peternakan, Universitas Udayana, Denpasar, Bali Email: [email protected], Telepon 08873623840

ABSTRAK

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kualitas biokatalis yang diproduksi memanfaatkan bakteri lignoselulolitik secara tunggal serta untuk mengetahui biokatalis bakteri terbaik. Studi Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium Sesetan serts Laboraturium Nutrisi dan Makanan Ternak Fakultas Peternakan Universitas Udayana yang dilakukan dari bulan Juni hingga September 2019. Rancangan yang digunakan adalah rancangan acak lengkap (RAL) terdiri dari 6 perlakuan yaitu biokatalis tanpa bakteri lignoselulolitik sebagai kontrol (B0), biokatalis menggunakan bakteri Bacillus substilis BR4LG (B1), biokatalis menggunakan bakteri Bacillus substilis BR2CL (B2), biokatalis menggunakan bakteri Aneurinibacillus sp. BT4LS (B3), biokatalis menggunakan bakteri Bacillus sp. BT3CL (B4), dan biokatalis menggunakan bakteri Bacillus sp. BT8XY (B5). Masing – masing perlakuan memiliki 3 ulangan. Variabel yang diamati yaitu Populasi bakteri serta aktivitas enzim ligninase, endoglukanase, eksoglukanase dan xylanase masing-masing pada waktu inkubasi 30 menit, 1 jam, 3 jam dan 6 jam. Hasil penelitian menunjukkan bahwa penggunaan bakteri lignoselulolitik dapat meningkatkan kualitas biokatalis yang tercermin dari populasi bakteri dan aktivitas enzim ligninase, endoglukanase, eksoglukanase, dan xylanase. Biokatalis bakteri terbaik dalam penelitian ini adalah Bacillus substilis BR2CL (B2) karena mampu meningkatkan kualitas dari biokatalis khususnya populasi bakteri, aktivitas enzim eksoglukanase pada periode inkubasi 30 menit, 1 jam, 3 jam, dan 6 jam, serta aktivitas xylanase pada periode inkubasi 6 jam.

Kata Kunci : biokatalis bakteri lignoselulolitik, populasi bakteri, dan ektivitas enzim

BACTERIAL POPULATION AND ENZYEMIC ACTIVITY OF LIGNOSELLULOLITIC BACTERIA BIOCATALIS

ABSTRACT

This study aims to determine the quality of biocatalysts produced using lignocellulolytic bacteria singly and to determine the best bacterial biocatalysts. This research study was conducted at the Sesetan Laboratory and Animal Nutrition and Forage Laboratory


of the Faculty of Animal Husbandry, Udayana University which was conducted from June to September 2019. The design used was a completely randomized design (CRD) consisting of 6 treatments, namely biocatalysts without lignocellulolytic bacteria as control (B0). , biocatalysts use Bacillus substilis BR4LG (B1), biocatalysts use Bacillus substilis BR2CL (B2), biocatalysts use Aneurinibacillus sp. BT4LS (B3), a biocatalyst using Bacillus sp. BT3CL (B4), and biocatalysts using Bacillus sp. BT8XY (B5). Each treatment has 3 replications. The variables observed were the bacterial population and the activity of the enzymes ligninase, endoglucanase, exogilanase and xylanase, respectively at the incubation time of 30 minutes, 1 hour, 3 hours and 6 hours. The results showed that the use of lignocellulolytic bacteria could improve the quality of biocatalysts, which was reflected in the bacterial population and the activity of the enzymes ligninase, endoglucanase, exogilanase, and xylanase. The best bacterial biocatalyst in this study was Bacillus substilis BR2CL (B2) because it was able to improve the quality of the biocatalyst, especially the bacterial population, the activity of the exogucanase enzyme in the incubation period of 30 minutes, 1 hour, 3 hours, and 6 hours, and xylanase activity in the 6 hour incubation period.

Keywords : lignocellulolytic bacterial biocatalyst, bacterial population, and enzyme activity

PENDAHULUAN

Pengembangan usaha peternakan ditujukan untuk penyediaan pangan khususnya pangan hewani bagi masyarakat serta sebagai mata pencaharian sebagai sumber penghasilan bagi masyarakat. Sementara itu pengembangan usaha peternakan sering menghadapi berbagai permasalahan terutama kesediaan pakan sepanjang tahun. Pada saat musim kemarau peternak kesulitan untuk mencari pakan ternak, penyedian pakan yang berkualitas dalam jumlah yang cukup menjadi salah satu kendala dalam pengembangan usaha peternakan. Hal ini disebabkan oleh semakin sempitnya lahan untuk penanaman hijauan pakan dan mahalnya harga bahan pakan (konvensional) dalam negeri yang umumnya dipakai peternak. Menurut Lahay dan Rinduwati (2007), sumber pakan sebaiknya memenuhi kriteria yaitu murah, berkesinambungan, mempunyai nilai gizi yang tinggi dan tidak bersaing dengan kebutuhan manusia

Pemanfaatan sumber daya lokal asal limbah agroindrustri maupun limbah pertanian sebagai bahan pakan kurang optimal mengingat adanya senyawa anti nutrisi yang dapat menurunkan kualitas pakan yang dihasilkan. Disamping itu bahan pakan asal limbah mempunyai kualitas baik fisik, kimia maupun biologis yang rendah sebagai akibat tingginya kandungan serat kasar serta rendahnya kandungan nutrien mudah terfermentasi/ready

fermentable dan mineral-vitamin seperti Ca, P, Mg, Cu, Zn, Co, Mn, Fe, S serta vitamin A maupun E (Kaunang, 2004; Mudita, 2008). Aplikasi teknologi fermentasi terbukti mampu menurunkan kandungan serat kasar (8,36-14,41%) serta meningkatkan kualitas fisik, kimia maupun biologis dari bahan pakan berbasis sumber daya lokal asal limbah (Mudita dan Wibawa, 2008). Untuk mengatasi permasalahan tingginya kandungan serat kasar khususnya senyawa lignoselulosa serta rendahnya kecernaan pakan dari sumber daya lokal asal limbah, pemanfataan bakteri lignoselulolitik sebagai biokatalis dalam proses fermentasi sumber daya lokal asal limbah sangat diperlukan.

Bakteri lignoselulolitik merupakan bakteri pendegradasi lignoselulosa yang terdiri atas bakteri pendegradasi lignin, selulosa dan/atau hemiselulosa. Bakteri ini menghasilkan kompleks enzim lignoselulase yang terdiri atas lignase (terutama lignin-peroksidase/Li-P, mangan-peroksidase/Mn-P dan lacase/Lac), selulase (endo-β-glukanase, eksoglukanase, dan β-glukosidase), dan hemiselulase (xilanase dan mannanase) (Perez et al., 2002; Howard et al., 2003). Mudita (2019) telah berhasil mengisolasi dan menyeleksi bakteri lignoselulolitik unggul asal cairan rumen sapi bali dan rayap yang mempunyai kemampuan merombak senyawa lignoselulosa serta menghasilkan aktivitas enzim lignoselulase tinggi, yaitu Bacillus substilis BR4LG, Bacillus substilis BR2CL, Aneurinibacillus sp. BT4LS, Bacillus sp. BT3CL, dan Bacillus sp. BT8XY.

Pemanfaatan bakteri lignoselulolitik unggul asal cairan rumen sapi bali dan rayap sebagai biokatalisator pengolah limbah diyakini mempunyai potensi yang cukup tinggi. Studi pemanfaatan cairan rumen sapi dalam produksi inokulan (biokatalis cair) menunjukkan penggunaan 5-20% cairan rumen sapi bali (As feed) menghasilkan bioinokulan dengan kandungan nutrien dan populasi mikroba yang tinggi. Mudita et al. (2012) juga telah mengaplikasikan inokulan Bali-bio (inokulan yang diproduksi dari cairan rumen sapi bali) maupun Bio BaliTani (inokulan yang diproduksi dari cairan rumen sapi bali dan rayap) pada pengabdian masyarakat sebagai starter pengolah limbah baik untuk produksi silase pakan ternak maupun produksi pupuk organik pada kelompok ternak sapi bali di Desa Abiantuwung (2011) dan di Desa Banjarangkan (2012) yang telah menunjukkan hasil yang cukup positif. Inokulan yang diaplikasikan mampu berperan baik sebagai starter fermentasi limbah peternakan tersebut yang ditunjukkan dengan dihasilkannya pakan dan pupuk organik yang cukup berkualitas (Mudita et al., 2013; Mudita et al., 2014). Hasil penelitian Mudita (2019)

juga menunjukkan bahwa pemanfaatan konsorsium bakteri lignoselulolitik terutama gabungan dari bakteri Bacillus substilis BR4LG, Bacillus substilis BR2CL, Aneurinibacillus sp. BT4LS, Bacillus sp. BT3CL, dan/atau Bacillus sp. BT3XY terutama pada formula BR23T14; BR24T13 danBR34Tlw2 mampu menghasilkan biokatalis berkualitas dengan efektivitas sebagai starter limbah pertanian terbaik. Pemanfaatannya dalam produksi silase ransum limbah pertanian juga mampu meningkatkan produktivitas sapi bali.

Berdasarkan informasi tersebut, pemanfaatan konsorsium (gabungan) beberapa bakteri lignoselulolitik unggul asal cairan rumen sapi bali maupun rayap telah terbukti mampu menghasilkan biokatalis berkualitas yang mampu meningkatkan kualitas baik kandungan nutrien maupun kecernaan pakan berbasis limbah pertanian (Mudita, 2019). Howard et al. (2003) mengungkapkan setiap spesies bakteri mempunyai karakteristik dan aktivitas enzim yang berbeda beda. Perpaduan 2 atau lebih mikroba termasuk bakteri yang tidak sinergis malah akan menurunkan tingkat perombakan senyawa kompleks khususnya lignoselulosa (Pathma dan Sakthivel, 2012; Mudita 2019). Mengingat informasi mengenai sifat fisik, kecernaan, dan produk metabolit biosuplemen berbasis limbah pertanian yang dihasilkan dari pemanfaatan biokatalis isolat bakteri lignoselulolitik secara tunggal/terpisah belum ada, maka kegiatan penelitian ini penting untuk dilaksanakan.

MATERI DAN METODE

Tempat dan waktu penelitian

Penelitian ini dilaksanakan di Farm Sesetan dan Laboratorium Nutrisi dan Makanan Ternak Fakultas Peternakan Universitas Udayana dan dilaksanakan dari bulan Juni-September 2019.

Rancangan percobaan

Rancangan penelitian yang digunakan adalah rancangan acak lengkap (RAL) dengan 6 perlakuan dan 3 ulangan. Enam perlakuan Biosuplemen yaitu:

  • B0    : Biokatalis tanpa menggunakan biokatalis bakteri lignoselulolitik

  • B1  : Biokatalis dari bakteri Bacillus substilis strain BR4LG

  • B2  : Biokatalis dari bakteri bakteri Bacillus substilis strain BR2CL

  • B3    : Biokatalis dari bakteri Aneurinibacillus sp. strain BT4LS

  • B4  : Biokatalis dari bakteri Bacillus sp. strain BT3CL

  • B5  : Biokatalis dari bakteri Bacillus sp. strain BT8XY

Isolat bakteri lignoselulolitik dan penumbuhannya

Penelitian dilaksanakan dengan memanfaatkan kultur isolat bakteri lignoselulolitik unggul cairan rumen sapi bali dan rayap hasil penelitian Mudita (2019), yaitu: Bacillus subtilis strain BR4LG, Bacillus subtilis strain BR2CL, Aneurinibacillus sp strain BT4LS, Bacillus sp strain BT3CL dan Bacillus sp strain BT8XY yang terlebih dahulu ditumbuhkan dalam medium Nutrien Broth pada Abs. 0,5 λ 650 nm yang selanjutnya diinkubasi pada suhu 37oC selama 3 hari. Kultur bakteri lignoselulolitik cair yang dihasilkan selanjutnya akan dimanfaatkan untuk produksi biokatalis.

Biokatalis bakteri lignoselulolitik dan teknik produksinya

Biokatalis bakteri lignoselulolitik diproduksi dengan cara menumbuhkan kembali kultur bakteri medium cair pada medium pembawa biokatalis (kultur bakteri padat) yang diproduksi menggunakan bahan-bahan yaitu molases, multivitamin mineral “pignox”, pupuk urea, pupuk ZA, asam tanat, CMC, dan xylan, dengan komposisi seperti yang ditunjukkan pada Tabel 1.

Tabel 1. Komposisi bahan penyusun kultur bakteri padat

No

Bahan Penyusun Kultur Bakteri Padat

Persentase (%)

1

Konsorsium Kultur bakteri cair (sesuai perlakuan) (ml)

40

2

Empok Jagung (gram)

25

3

Tepung Maisena

20

4

Molases (gram)

5

5

Urea

3

6

ZA

3

7

Nutrient Broth

0,05

8

Pignox

2

9

Garam Dapur

1,9

10

CMC

0,05

TOTAL

100

Penumbuhan kultur bakteri pada medium pembawa biokatalis dilakukan dengan cara mencampur secara homogen medium pembawa biokatalis dengan bakteri lignoselulolittik dalam suasana anaerob (disemprotkan gas CO2). Setelah campuran bakalan biokatalis homogen, dimasukkan kedalam wadah (ember berpenutup) yang terlebih dahulu diisi plastik, kemudian ditutup rapat dalam kondisi semampat mungkin (untuk mengurangi keberadaan oksigen dalam bakalan biokatalis). Selanjutnya bakalan biokatalis difermentasi/inkubasi selama 1 minggu pada suhu ruang (T 35 – 37oC). Setelah 1 minggu fermentasi, selanjutnya bakalan biokatalis dikeringkan dengan metode pengeringan bertingkat selama 5 hari, yang diawali dengan pengeringan pada suhu 40oC (selama 2 hari), dilanjutkan dengan pengovenan pada suhu 45oC (selama 2 hari), dan pada suhu 50oC (1 hari). Setelah proses pengovenan bertingkat, selanjutnya bakalan biokatalis memasuki proses produksi menjadi tablet biokatalis.

Produksi biokatalis dilakukan dengan mencampur secara homogen bakalan biokatalis dengan bahan pengisi mengikuti metode Ansar et al. (2009) yang dimodifikasi menggunakan bahan-bahan yang terdiri dari amilum (tepung maisena), Kalsium Karbonat/CaCO3, asam sitrat, NaCl, CMC asam Tanat dengan komposisi bahan disajikan pada Tabel 2. Setelah campuran biokatalis homogen, biokatalis siap dievaluasi kualitasnya.

Tabel 2. Formula biokatalis bakteri lignoselulolitik

No

Bahan Penyusun

Komposisi (%)

1

Bakalan biokatalis (kultur konsorsium bakteri padat)

50

2

Amilum (Tepung Maisena)

38

3

CaCO3

10

4

Asam Sitrat

1

5

NaCl

0,5

6

CMC

0,25

7

Asam Tanat

0,25

TOTAL

100

Peubah yang diamati

Peubah yang diamati pada penelitian ini, yaitu populasi total bakteri, dan aktivitas enzim ligninase, endglukasenase, eksoglukanase, dan xylanase yang dievaluasi pada periode inkubasi 30 menit,1 jam, 3 jam dan 6 jam.

Analisis data

Data yang diperoleh pada penelitian ini, dianalisis menggunakan sidik ragam, apabila nilai rataan perlakuan berpengaruh nyata (P<0,05) pada peubah yang diamati, analisis dilanjutkan dengan uji Beda Nyata Jujur (BNJ)/Honestly Significant Difference/HSD (Sastrosupadi, 2000).

HASIL DAN PEMBAHASAN

Populasi Bakteri

Populasi bakteri pada perlakuan biokatalis bakteri Bacillus substilis BR2CL(B2) mendapatkan hasil tertinggi sebesar 7,33x108 CFU yang secara nyata lebih tinggi dari perlakuan B0 sebesar 1,67x108 CFU (P<0,05) dan secara kuantitatif lebih tinggi dari perlakuan B1, B3, B4, dan B5 masing-masing sebesar 5,77x108 CFU, 6,13x108 CFU, 6,30x108 CFU, dan 6,57x108 CFU (P>0,05). Hal ini disebabkan karena bakteri Bacillus substilis asal cairan rumen sapi bali memiliki karakteristik sebagai pendegradasi selulosa (kristalin) dan xylan yang tinggi, dibuktikan dengan menghasilkan aktivitas enzim eksoglukanase dan xylanase tertinggi pada periode inkubasi 6 jam, sebesar 2,17 U dan 28,28 U (Tabel 3). Selain itu, pakan sapi bali mengandung selulosa dan hemiselulosa yang tinggi, sehingga bakteri Bacillus substilis BR2CL yang merupakan bakteri selulolitik unggul asal cairan rumen sapi bali mempunyai kemampuan mendegradasi selulosa dan xylan lebih tinggi sehingga mampu tumbuh dan berkembang dengan baik serta menghasilkan populasi yang tertinggi. Mudita (2019) menambahkan bahwa bakteri Bacillus substilis BR2CL bersifat multiple function yaitu selain mempunyai kemampuan sebagai pendegradasi selulosa juga mempunyai kemampuan sebagai pendegradasi hemiselulosa bahkan disinyalir juga sebagai pendegradasi lignin.

Peningkatan populasi bakteri juga disebabkan karena adanya kandungan nutrien pada medium biokatalis yang mendukung pertumbuhan bakteri. Dewi et al. (2015) menyatakan

tingginya populasi bakteri yang dihasilkan pada inokulan disebabkan karena pasokan nutrien yang berasal dari medium inokulan yang cukup tinggi sehingga isolat-isolat bakteri yang ada dapat tumbuh dan berkembang dengan baik yang mengakibatkan populasi bakteri menjadi tinggi. Dewi et al. (2013) menambahkan tersedianya nutrien yang cukup akan mendukung proses pertumbuhan dan aktifitas mikroba sehingga populasi mikroba akan meningkat.

Tabel 3. Populasi bakteri dan aktivitas enzim dari biokatalis bakteri lignoselulolitik

Variabel

Perlakuan1)

SEM2)

B0

B1

B2

B3

B4

B5

Populasi Bakteri (x108cfu)

1,67a

5,77b

7,33b

6,30b

6,57b

6,13b3)

0,47

Ak. Enzim Ligninase

30 menit

0,207a

0,788b

0,771b

0,777b

0,779b

0,768b

0,015

1 jam

0,143a

0,526b

0,514b

0,525b

0,522b

0,505b

0,009

3 jam

0,063a

0,227c

0,224b

0,226c

0,225c

0,213b

0,003

6 jm

0,044a

0,128bc

0,125bc

0,126bc

0,131c

0,122b

0,002

Ak. Enzim Endoglukanase

30 menit

6,44a

14,75b

17,11c

17,22c

17,85c

14,39b

0,27

1 jam

5,44a

8,34b

9,70c

9,74c

9,83c

8,14b

0,18

3 jam

2,52a

3,79c

4,16b

4,17c

4,35c

3,69b

0,07

6 jam

1,66a

2,18bc

2,25bc

2,26bc

2,29c

2,14b

0,03

Ak. Enzim Eksoglukanase

30 menit

6,76a

14,46b

16,62c

14,80b

15,78c

14,64b

0,20

1 jam

4,25a

8,68b

9,88c

8,80b

9,78c

8,86b

0,15

3 jam

1,71a

3,55b

3,84b

3,70b

3,79b

3,60b

0,07

6 jm

1,00a

1,98b

2,17c

2,03bc

2,13bc

2,00bc

0,04

Ak.Enzim Xylanase

30 menit

42,49a

228,94b

240,62b

241,72b

237,67b

243,38b

4,58

1 jam

37,90a

122,80b

142,48c

131,07b

126,10b

146,43c

2,44

3 jam

16,80a

46,02b

51,57d

50,56cd

47,22bc

52,52d

0,90

6 jm

10,04a

25,74b

28,28d

26,64bc

25,86b

28,16cd

0,35

Keterangan:

  • 1)    Biokatalis tanpa kultur bakteri lignoselulolitik (B0), biokatalis dari bakteri Bacillus substilis BR4LG (B1), biokatalis dari bakteri Bacillus substilis BR2CL (B2), biokatalis dari bakteri Aneurinibacillus sp. BT4LS (B3), biokatalis dari bakteri Bacillus sp. BT3CL (B4), dan biokatalis dari bakteri Bacillus sp. BT8XY (B5)

  • 2)    Standard Error Of The Treatment Means

  • 3)    Nilai dengan huruf yang berbeda pada baris yang sama menunjukkan berbeda nyata (P<0,05)

Aktivitas Enzim Ligninase

Aktivitas enzim ligninase pada perlakuan biokatalis bakteri Bacillus substilis BR4LG (B1) menghasilkan rataan tertinggi 0,79 U; 0,526 U; dan 0,227 U yang secara kuantitatif lebih tinggi dari perlakuan lainnya pada periode inkubasi 30 menit, 1 jam, dan 3 jam. Hal ini disebabkan karena bakteri Bacillus substilis BR4LG merupakan isolat unggul dengan kemampuan merombak senyawa lignin tinggi, sehingga mampu menghasilkan aktivitas enzim ligninase yang tinggi juga (Mudita, 2019). Hasil penelitian Mudita (2019) menunjukkan bakteri Bacillus substilis BR4LG mempunyai aktivitas spesifik enzim ligninase tertinggi sebesar 3,044 U; 1,833 U; 0,736 U; dan 0,426 U pada periode inkubasi dalam substrat asam tanat masing-masing selama 30 menit, 1 jam, 3 jam, 6 jam, sehingga dikategorikan menjadi bakteri pendegradasi lignin. Pada penelitian ini tampak bahwa periode waktu inkubasi yang optimum adalah inkubasi selama 30 menit karena mampu menghasilkan aktivitas enzim ligninase tertinggi dibandingkan dengan periode waktu inkubasi lainnya. Kusumajaya et al. (2016) menambahkan lignin merupakan senyawa kompleks yang sangat sulit terdegradasi sehingga enzim yang diproduksi dipaksa bekerja secara optimal diawal kontak yang akhirnya menyebabkan kemampuan aktivitas enzim akan semakin menurun seiring dengan waktu dari aktivitas enzim bersangkutan.

Perlakuan B4 yaitu biokatalis bakteri Bacillus sp. BT3CL menghasilkan rataan aktivitas enzim ligninase tertinggi pada periode inkubasi 6 jam yaitu 0,131 U yang secara kuantitatif lebih tinggi dari perlakuan lainnya. Hal ini diduga walaupun bakteri Bacillus sp. BT3CL merupakan bakteri seelulolitik unggul asal rayap, tetapi disinyalir bakteri ini juga bersifat multiple function yang juga mampu menghasilkan aktivitas enzim ligninase. Berbagai referensi juga menunjukkan bahwa Bacillus sp. mempunyai kemampuan sebagai pendegradasi senyawa lignin. Lotfi, (2014); Chandra et al. (2015); Abdelaziz et al. (2016) mengungkapkan Bacillus sp. diketahui mampu menghasilkan enzim pendegradasi lignin seperti MnP dan Lac yang mampu mendegradasi rantai samping dari senyawa aromatik lignin serta merombak lignin melalui proses depolimerisasi. Sehingga penggunaan bakteri Bacillus

sp. BT3CL juga mampu menghasilkan aktivitas enzim ligninase yang tinggi pada periode waktu inkubasi yang lebih panjang diduga aktivitas enzim ligninase dari bakteri tersebut akan optimal setelah enzim yang dihasilkan (baik selulase maupun ligninase) mampu memutus rantai selulosa dengan lignin. Setelah rantai lignoselulosa putus barulah masing-masing enzim akan bekerja dengan aktivitas enzim yang optimal.

Aktivitas Enzim Endoglukanase

Aktivitas enzim endoglukanase pada biokatalis bakteri Bacillus sp. BT3CL (B4) menghasilkan rataan tertinggi 17,85 U; 9,83 U; 4,35 U; 2,29 U yang secara kuantitatif lebih tinggi dari perlakuan lainnya pada periode inkubasi waktu 30 menit, 1 jam, 3 jam, dan 6 jam. Hal ini disebabkan karena bakteri Bacillus sp. BT3CL (B4) memang merupakan bakteri penghasil enzim endoglukanase yang tertinggi (Mudita, 2019) yang mampu mendegradasi senyawa selulosa secara acak baik selulosa yang bersifat amorforous maupun kristalin pada ujung pereduksi maupun non pereduksi. Meryandini et al. (2009) menambahkan substrat Carboxy Methyl Cellulose (CMC) merupakan substrat selulosa murni yang berbentuk amorphous sehingga aktivitas enzim selulase pada substrat CMC merupakan aktivitas enzim endo-1,4-β-glukanase. Mudita (2019) melaporkan bakteri Bacillus sp. BT3CL menghasilkan aktivitas spesifik endoglukanase tertinggi sebesar 5,113 U; 3,857 U; 1,360 U; dan 0,715 U pada waktu inkubasi 30 menit, 1 jam, 3 jam, dan 6 jam.

Menurunnya kandungan aktivitas enzim endoglukanase seiring dengan meningkatnya periode waktu inkubasi. Hal ini disebabkan karena kerja enzim endoglukanase sudah memasuki periode waktu optimum (30 menit) serta jumlah substrat selulosa khususnya yang bersifat amorforous yang akan didegradasi oleh enzim endoglukanase juga semakin sedikit, sehingga produk yang dihasilkan tiap satuan waktu (menit) akan semakin rendah. Antari et al. (2016) menambahkan aktivitas enzim yang telah mencapai periode puncak, akan mengalami penurunan aktivitas sejalan dengan lama waktu inkubasi bakteri.

Aktivitas Enzim Eksoglukanase

Aktivitas enzim eksoglukanase pada biokatalis bakteri Bacillus substilis BR2CL (B2) menghasilkan rataan tertinggi 16,62 U; 9,88 U; 3,84 U; dan 2,17 U yang secara kuantitatif lebih tinggi dari perlakuan lainnya pada periode inkubasi waktu 30 menit,1 jam, 3 jam, dan 6

jam. Hal ini disebabkan bakteri Bacillus substilis BR2CL (B2) mampu mendegradasi senyawa selulosa yang bersifat kristalin lebih tinggi, sehingga meningkatkan aktivitas enzim eksoglukanase. Meryandani et al. (2009) menambahkan substrat avicel merupakan substrat selulosa yang berbentuk kristalin sehingga aktivitas enzim selulase pada substrat avicel merupakan aktivitas enzim ekso-1,4-β-glukanase. Mudita (2019) melaporkan bakteri Bacillus substilis BR2CL menghasilkan aktivitas spesifik eksoglukanase tertinggi sebesar 4,005 U; 2,174 U; 0,793 U; dan 0,426 U pada inkubasi 30 menit, 1 jam, 3 jam, dan 6 jam.

Menurunnya kandungan aktivitas enzim eksoglukanase seiring dengan meningkatnya periode waktu inkubasi juga disebabkan karena kerja enzim endoglukanase sudah memasuki periode waktu optimum (30 menit) serta jumlah substrat selulosa khususnya yang bersifat kristalin yang akan didegradasi oleh enzim eksoglukanase juga semakin sedikit, sehingga produk yang dihasilkan tiap satuan waktu (menit) akan semakin rendah.. Susanti (2011) menambahkan bahwa apabila waktu reaksi enzimatis telah mencapai optimum dalam menghasilkan produk maka aktivitas enzim mengalami penurunan dengan penambahan waktu inkubasi lebih lanjut.

Aktivitas Enzim Xylanase

Aktivitas enzim xylanase pada biokatalis bakteri Bacillus sp. BT8XY (B5) menghasilkan rataan tertinggi 243,38 U; 146,43 U; dan 52,52 U yang secara kuantitatif lebih tinggi dari perlakuan lainnya pada periode inkubasi waktu 30 menit,1 jam, dan 3 jam. Hal ini disebabkan karena bakteri Bacillus sp. BT8XY merupakan isolat unggul dengan kemampuan merombak senyawa xylan tinggi, sehingga mampu menghasilkan aktivitas enzim xylanase yang tinggi juga.Mudita (2019) menambahkan bakteri Bacillus sp. BT8XY mempunyai aktivitas spesifik enzim xylanase tertinggi sebesar 749,306 U; 374,653 U; 172,919 U; dan 96,738 U setelah inkubasi dalam substrat xylan masing-masing selama 30 menit, 1 jam, 3 jam, 6 jam, sehingga dapat dikategorikan menjadi pendegradasi xylan. Periode waktu inkubasi yang optimum adalah inkubasi selama 30 menit karena mampu menghasilkan aktivitas enzim xylanase tertinggi dari periode waktu inkubasi lainnya. Kusumajaya et al. (2016) menambahkan rata-rata aktivitas enzim mulai menurun setelah waktu inkubasi optimum disebabkan karena kerja enzim yang mulai jenuh dan/atau ketidakseimbangan produksi tiap komponen kompleks enzim xylanase yang dihasilkan.

Perlakuan biokatalis bakteri Bacillus substilis BR2CL (B2) mampu menghasilkan aktivitas enzim xylanase yang tertinggi sebesar 28,28 U yang secara kuantitatif lebih tinggi dari perlakuan lainnya pada periode inkubasi 6 jam. Hal ini disebabkan karena bakteri Bacillus substilis asal cairan rumen sapi bali juga mampu menghasilkan aktivitas enzim xylanase.Berbagai referensi menunjukkan bahwa Bacillus subtilis mampu menghasilkan xylanase berkualitas (Howard et al., 2003; Sweeney dan Xu, 2012; Ali et al., 2013). Kemampuan memproduksi multi enzim komplek atau selulosom dari bakteri unggul tersebut turut meningkatkan aktivitas spesifik xylanase yang dihasilkan. Sarah et al. (2012) menunjukkan Bacillus subtilis SJ01 mampu menghasilkan multi enzim kompleks/MECs atau selulosom dengan kemampuan degradasi xylan tinggi (aktivitas xylanase 0,26 U/mg protein, aktivitas endoglukanase 0,01 U/mg). Ali et al. (2013) juga menunjukkan Bacillus subtilis276NS menghasilkan selulase dan xylanase dengan kemampuan degradasi tinggi.

SIMPULAN DAN SARAN

Simpulan

Berdasarkan hasil penelitian dapat disimpulkan bahwa penggunaan bakteri lignoselulolitik dapat meningkatkan kualitas khususnya populasi bakteri dan aktivitas enzim dari biokatalis yang diproduksi. Penggunaan bakteri Bacillus substilis BR2CL (B2) mampu menghasilkan biokatalis dengan kualitas terbaik.

Saran

Penggunaan biokatalis bakteri Bacillus substilis BR2CL (B2) dapat dijadikan stater fermentasi karena mampu menghasilkan kualitas biokatalis terbaik. Perlu evaluasi lebih lanjut terkait pemanfaatan biokatalis secara langsung dalam pengembangan usaha peternakan baik sebagai starter pengolah pakan, pengolah limbah peternakan maupun sebagai suplemen pakan.

UCAPAN TERIMAKASIH

Penulis mengucapakan terima kasih kepada Prof. Dr.dr. A. A. Rakasudewi, Sp.S (K) selaku Rektor Universitas Udayana dan Dr. Ir. I Nyoman Tirta Ariana, M.S selaku Dekan Fakultas Peternakan Universitas Udayana yang telah memberikan kesempatan dan fasilitas

kepada penulis untuk mengikuti dan menyelesaikan pendidikan di Program Studi Sajana Peternakan, Fakultas Peternakan Universitas Udayana.

DAFTAR PUSTAKA

Abdelaziz, O. Y., D. P. Brink, J. Prothmann, K. Ravi, M. Sun, J. G. Hidalgo, M. Sandahl, C. P. Hulteberg, C. Turner, G. Liden, M. F. G. Grouslund. 2016. Biological Valorization of Low Molecular Weight Lignin. Research Review Paper. Biotechnology Advances 34; 1318-1346

Ali, S. M., S. H. Omar, dan N. A. Soliman. 2013. Co-Production of Cellulase and Xylanase Enzymes By Thermophilic Bacillus subtilis 276NS. International Journal of Biotechnology for Wellness Industries. 2; 65-74

Allen, MS. 2002. Physical constraints on voluntary intake of forages by ruminants. Journal of American Science 74 (12): 3063-3075.

Antari, N. L. D., I G. L. O. Cakra, I M. Mudita, dan I N. S. Sutama. 2016. Aktivitas enzim isolate bakteri selulolitik yang diisolasi daric acing tanah (Lumbricus rubellus) pada berbagai substrat selulosa. Jurnal Peternakan Tropika Vol. 4 (1): 51-65.

Chandra, R., S. Yadav, dan V. Kumar. 2015. Microbial Degradation of Lignocellulosic Waste and Its Metabolic Products. Chapter 10. Environment Waste Management. Simon Fraser University.

Coughlan, M.P. and G.P. Hazlewood. 1993. β-1,4-D-Xylan-degrading enzyme systems: Biochemistry, molecular biology, and aplications. Biotechnol. Appl. Biochem. 17:259289.

Datta, R., A. Kelkar, D. Baraniya, A. Molaei, A. Moulick, R. S. Meena, and P. Formanek. 2017. Enzymatic degradation of lignin in soil. a review. Sustainability 9 (1163): 2-18.

Dewi, G. A. M. K, I W. Wijana, N. W. Siti dan I M. Mudita. 2013. Optimalisasi Pemanfaatan Limbah dan Gulma Tanaman Pangan dalam Usaha Peternakan Itik Bali Melalui Produksi Biosuplemen Berprobiotik Berbasis Limbah Isi Rumen. Laporan Penelitian Hibah Penelitian Unggulan Udayana.

Dewi, M. P. L., N. N. Suryani dan I M. Mudita. 2015. Populasi mikroba inokulan yang diproduksi dari cairan rumen sapi bali dan rayap. Jurnal Peternakan Tropika Vol. 3 (1): 13-28. https://ojs.unud.ac.id/index.php/tropika/article/view/18504/11999.

Efiok, B. J. S. 1996. Basic Calculation for Chemical and Bniological Analysis. AOAC International, Maryland, USA

Fardiaz, S. 1993. Analisis Mikrobiologi Pangan. Edisi Pertama. Cetakan Pertama. Raja Grafindo Persada, Jakarta.

Howard, R., Abotsi, E.E., Jansen, L., and Howard, S. 2003. Lignocellulose biotechnology: Issues of bioconversion and enzyme production. African Journal of Biotechnology 2 (12): 602-619.

Kusumajaya, K. D., I M. Mudita, dan I N. S. Sutama. 2016. Aktivitas enzim lignoselulase inokulan yang diproduksi dari berbagai tingkat penggunaan cacing tanah (Lumbricus rubellus). Jurnal Peternakan Tropika Vol. 4    (2):    445-462.

https://ojs.unud.ac.id/index.php/tropika/article/view/27516/17424.

Leschine, S. B. 1995. Cellulose degradation in anaerobic environments. Annual Reviews Microbiol 49: 399-426.

Lo, Y. C., G. D. Saratale, W. M. Chen, M. D. Bai, J. S. Chang. 2009. Isolation of cellulosehydrolytic bacteria and applications of the cellulolytic enzymes for cellulosic biohydrogen production. Enzyme and Microbial Technology Journal 44 (6-7); 417425.

Lotfi, G. 2014. Lignin-degrading Bacteria. Journal of Agroalimentary Processes and Technologies 20(1), 64-68

Martini, E., N. Haedar dan S. Margino. 2003. Isolasi dan Karakterisasi Bakteri Pendegradasi Lignin dari Beberapa Substrat Alami. Gama Sains V (2): 32-35.

Meryandini, A., Wahyu W., Besty M.,Titi C.S., Nisa R., dan Hasrul S. 2009. Isolasi bakteri selulolitik dan karakterisasi enzimnya. makara, sains, Vol. 13 (1): 33-38.

Miller, G. L. 1959. Use of Dinitrosalisylic Acid Reagent. Method for Determination of Reducing Sugar. Anal. Chem. 31: 426 – 428

Mudita, I M. 2019. Penapisan dan Pemanfaatan Bakteri Lignoselulolitik Cairan Rumen Sapi Bali dan Rayap Sebagai Inokulan dalam Optimalisasi Limbah Pertanian Sebagai Pakan Sapi Bali. Disertasi. Program Studi Doktor Ilmu Peternakan Fakultas Peternakan Universitas Udayana, Denpasar.

Mudita, I M., I G. L. O. Cakra, AA. P. P. Wibawa, dan N. W. Siti. 2009. Penggunaan Cairan Rumen sebagai Bahan Bioinokulan Plus Alternatif serta Pemanfaatannya dalam Optimalisasi Pengembangan Peternakan Berbasis Limbah yang Berwawasan Lingkungan. Laporan Penelitian Hibah Unggulan Udayana, Universitas Udayana, Denpasar.

Mudita, I M., I W. Wirawan, AA. P. P. Wibawa, I. G. N. Kayana. 2012. Penggunaan Cairan Rumen dan Rayap dalam Produksi Bioinokulan Alternatif serta Pemanfaatannya dalam Pengembangan Peternakan Sapi Bali Kompetititf dan Substainable. Laporan

Penelitian Hibah Unggulan Perguruan Tinggi Tahun I. Universitas Udayana, Denpasar.

Partama, I. B. G., I G. L. O. Cakra, I W. Mathius, I K. Sutama. 2007. Peningkatan Produktivitas Sapi Bali Penggemukan Melalui Suplementasi Multi Vitamin dan Mineral dalam Ransum Berbasis Jerami Padi Amoniasi dan Hasil Ikutan Agroindustri. Laporan Hasil Penelitian KKP3T (Kerjasama Kemitraan Penelitian Pertanian Perguruan Tinggi) Universitas Udayana.

Perez, J., J. Munoz-Dorado, T. De la Rubia, and J. Martinez. 2002. Biodegradation and biological treatment of cellulose, hemicellulose and lignin; an overview. Int. Microbial, 5: 53-56.

Prabowo, A., S. Padmowijoto, Z. Bachrudin, dan A. Syukur. (2007). Potensi Mikrobia Seluloltik Campuran dari Ekstrak Rayap, Larutan Feses Gajah dan Cairan Rumen Kerbau. J. Indon. Trop. Anim. Agric. 32[3] Sept. 2007.

Purwadaria, T., T., Pius P. Ketaren, Arnold P. Sinurat, and Irawan Sutikno. 2003b. Identification and Evaluation of Fiber Hydrolytic Enzymes in The Extract of Termites (Glyptotermes montanus) for Poultry Feed Application. Indonesian Journal of Agricultural Sciences 4(2) 2003; 40-47

Purwadaria, T., T., Puji Ardiningsip, Pius P. Ketaren dan Arnold P. Sinurat. 2004. Isolasi dan Penapisan Bakteri Xilanolitik Mesofil dari Rayap. Jurnal Mikrobiologi Indonesia, Vol. 9, No. 2.September 2004, hlm. 59-62

Putri, T.I., T. G. B. Yadnya, I M. Mudita, B. R. T. Putri. 2009. Biofermentasi Ransum Berbasis Bahan Lokal Asal Limbah Inkonvensional Dalam Pengembangan Peternakan Sapi Bali Kompetitif dan Sustainable. Laporan Penelitian Hibah Kompetitif Penelitian Sesuai Prioritas Nasional Batch IV. Universitas Udayana, Denpasar.

Razie, F. A. Iswandi, A. Sutandi, L. Gunarto, dan Sugiyanta. 2011. Aktivitas enzim selulase mikroba yang diisolasi dari jerami padi di pesawahan pasang surut di Kalimantan Selasan. Jurnal Tanah Lingkungan Vol. 13 (2): 43-48.

Sarah M. J., J. Susan V. Dyk, dan B. I. Pletschke. 2012. Bacillus subtilis SJ01 Produces Hemicellulose Degrading Multi-Enzyme Complexes. Bioresources 7(1); 1294-1309

Sastrosupadi, A.. 2000. Rancangan Percobaan Praktis Bidang pertanian. Edisi Revisi. Penerbit Kanisius, Yogyakarta.

Sudarmin, B. F., N. N. Suryani, dan N. P. Mariani. 2019. Komposisi kimia dan sifat fisik ransum sapi bali di penampungan ternak desa nongan. Jurnal Peternakan Tropika 7 (1): 281-290. https://ojs.unud.ac.id/index.php/tropika/article/view/47707/28550.

Susanti. 2011. Optimasi produksi dan karakterisasi sistem selulase dari Bacillus circulans strain lokal dengan induser avicel. Jurnal Ilmu Dasar Vol. 12 (1): 1-40 .

Wibawa, A. A. P. P., I M. Mudita, I W. Wirawan, I G. L. O. Cakra. 2010. Aplikasi Teknologi Suplementasi dan Biofermentasi dalam Wafer Ransum Komplit Berbasis Limbah Inkonvensional dalam Pengembangan Peternakan Kambing Sustainable dengan Emisi Polutan Rendah. Laporan Penelitian Hibah Bersaing II. Fakultas Peternakan Universitas Udayana, Denpasar.

Prabowo, F. D., et al., J. Peternakan Tropika Vol. 9 No. 1 Th. 2021: 211-226

Page 226