#NOPUBLISH 4/68/2025# Eksplorasi Bakteri Bacillus sp. dari Limbah Ampas Tebu sebagai Kandidat Penghasil Enzim β-Glukosidase Termostabil

Abstract :

Limbah sugarcane bagasse (SCB) atau ampas tebu merupakan hasil samping industri gula yang kaya akan selulosa dan hemiselulosa, namun belum dimanfaatkan secara optimal. Kandungan ini berpotensi dikonversi menjadi glukosa melalui enzim β-glukosidase yang dihasilkan oleh bakteri selulolitik seperti Bacillus. Pengelolaan limbah berbasis enzim dinilai efisien, ramah lingkungan, dan hemat energi. Namun, kestabilan enzim yang rendah pada suhu tinggi menjadi kendala utama dalam optimalisasi proses konversi tersebut. Oleh sebab itu, penelitian ini bertujuan untuk menemukan kandidat bakteri selulolitik golongan Bacillus dari limbah SCB yang berpotensi menghasilkan enzim β-Glukosidase yang termostabil. Penelitian ini merupakan penelitian eksploratif dengan pendekatan kualitatif. Sampel yang digunakan adalah limbah SCB yang diperoleh dari Pabrik Gula Kebon Agung Malang. Bakteri diisolasi dengan media selektif MYPA dan dikarakterisasi melalui uji hemolisis, katalase, dan pewarnaan gram. Koloni bakteri yang tumbuh kemudian di inokulasi pada media CMC agar 1% untuk mengetahui isolat dengan aktivitas selulolitik tertinggi. Digunakan media CMC broth 3% sebagai media produksi enzim β-Glukosidase. Enzim kemudian ekstraksi dengan menggunakan presipitasi amonium sulfat dan dipurifikasi dengan proses dialisis. Enzim yang dihasilkan diuji kemurniannya dengan menggunakan metode SDS-PAGE. Aktivitas termostabil enzim diuji pada varian suhu 40oC, 50oC, 60oC, 70oC, 80 oC, dan 90oC menggunakan spektrofotometer UV-Vis dengan panjang gelombang 410 nm. Dari penelitian ini, didapatkan isolat Bacillus subtilis dengan index selulolitik tinggi sebesar 2,78 dan berat molekul enzim β-Glukosidase 75 kDa. Enzim ini menunjukkan aktivitas termostabil dan bekerja optimum pada suhu 60oC dengan aktivitas sebesar 4.91 + 0.03 µmol. min-1. ml-1. Penelitian ini membuktikan bahwa limbah ampas tebu dapat menjadi sumber isolat bakteri Bacillus subtilis penghasil enzim β-Glukosidase yang termostabil.

Abstract :

Sugarcane bagasse (SCB) is a by-product of the sugar industry that contains high levels of cellulose and hemicellulose. Despite its abundance, SCB has not been optimally utilized. Its polysaccharide content offers the potential for glucose conversion via β-glucosidase enzymes produced by cellulolytic bacteria, such as Bacillus spp. Enzyme-based waste bioconversion is considered an efficient, environmentally friendly, and energy-saving approach. However, the low thermal stability of β-glucosidase at elevated temperatures remains a major challenge in process optimization. This study aims to identify cellulolytic Bacillus strains isolated from SCB waste with the capacity to produce thermostable β-glucosidase. The research employed an exploratory design with a qualitative approach. SCB samples were collected from the Kebon Agung Sugar Factory in Malang, Indonesia. Bacterial isolation was carried out using MYPA selective medium, followed by characterization through hemolysis testing, catalase testing, and Gram staining. The bacterial colonies were subsequently screened for cellulolytic activity on 1% CMC agar to identify isolates with the highest hydrolytic capacity. β-Glucosidase production was performed in 3% CMC broth medium. Enzyme extraction was conducted using ammonium sulfate precipitation, and purification was carried out via dialysis. Enzyme purity was analyzed using SDS-PAGE. Thermostability was evaluated at various temperatures (40°C, 50°C, 60°C, 70°C, 80°C, and 90°C) using a UV-Vis spectrophotometer at 410 nm. The results revealed the presence of a Bacillus subtilis isolate exhibiting a high cellulolytic index of 2.78 and a β-glucosidase molecular weight of 75 kDa. The enzyme exhibited thermostable activity and optimal activity at 60°C, with a specific activity of 4.91 ± 0.03 µmol·min⁻¹·mL⁻¹. These findings demonstrate that sugarcane bagasse is a promising source of Bacillus subtilis capable of producing thermostable β-glucosidase enzymes for potential applications in biomass conversion.

Abstract :

يُعد لبّ قصب السكر (SCB) من المخلفات الثانوية لصناعة السكر، وهو غني بالسليلوز ونصف السليلوز، إلا أنه لا يزال غير مستغل بالشكل الأمثل. وتُعد هذه المكونات قابلة للتحول إلى الجلوكوز بواسطة إنزيم β-غلوكوسيداز الذي تنتجه البكتيريا السليلوزية مثل Bacillus. ويُعتبر استخدام الإنزيمات في معالجة النفايات طريقة فعالة وصديقة للبيئة وموفرة للطاقة. ومع ذلك، فإن انخفاض استقرار الإنزيمات في درجات الحرارة المرتفعة يمثل تحدياً كبيراً في تحسين عملية التحول الحيوي لهذه النفايات. لذلك، يهدف هذا البحث إلى اكتشاف سلالات بكتيرية من نوع Bacillus ذات خصائص سليلوزية من مخلفات لبّ قصب السكر، ولها القدرة على إنتاج إنزيم β-غلوكوسيداز المقاوم للحرارة. ويُعد هذا البحث استكشافياً بمنهج نوعي. تم الحصول على العينة من مخلفات لبّ قصب السكر من مصنع سكر كبون أغونغ في مدينة مالانغ. تم عزل البكتيريا باستخدام وسط MYPA الانتقائي، وتم توصيفها من خلال اختبارات التحلل الدموي، واختبار الكاتالاز، وصبغة غرام. تمت زراعة المستعمرات البكتيرية على وسط CMC بنسبة 1٪ لتحديد العزلات ذات النشاط السليلوزي الأعلى. كما تم استخدام وسط CMC السائل بنسبة 3٪ كوسط لإنتاج إنزيم β-غلوكوسيداز. تم استخلاص الإنزيم بترسيب كبريتات الأمونيوم، ثم تنقيته عن طريق عملية الديالة. وتم اختبار نقاوة الإنزيم باستخدام تقنية SDS-PAGE. كما تم اختبار ثبات الإنزيم الحراري عند درجات حرارة مختلفة (40، 50، 60، 70، 80، و90 درجة مئوية) باستخدام جهاز المطياف الضوئي (UV-Vis) عند طول موجي قدره 410 نانومتر. وقد تم الحصول على عزلة من Bacillus subtilis ذات مؤشر سليلوزي مرتفع بلغ 2.78، ووزن جزيئي لإنزيم β-غلوكوسيداز قدره 75 كيلو دالتون. وقد أظهر الإنزيم نشاطاً مثالياً عند درجة حرارة 60°C، بنشاط بلغ 4.91 ± 0.03 ميكرومول·دقيقة⁻¹·مل⁻¹. وتُثبت هذه الدراسة أن نفايات لبّ قصب السكر يمكن أن تكون مصدراً محتملاً لعزلات Bacillus subtilis المنتجة لإنزيم β-غلوكوسيداز المقاوم للحرارة