OPTIMASI TEKNOLOGI FERMENTASI UNTUK

PRODUKSI BAKTERI ENDOFIT SEBAGAI PUPUK HAYATI

SKRIPSI

Diajukan Sebagai Persyaratan Memperoleh Gelar Sarjana Strata Satu (S-1)

Pada Program Studi Agroteknologi

Oleh :

SAEFURROHMAN

NIM. 201210200311058

PROGRAM STUDI AGROTEKNOLOGI

JURUSAN AGRONOMI

FAKULTAS PERTANIAN – PETERNAKAN

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG

2017 SKRIPSI

OPTIMASI TEKNOLOGI FERMENTASI UNTUK PRODUKSI BAKTERI ENDOFIT SEBAGAI PUPUK HAYATI

Oleh : SAEFURROHMAN NIM. 201210200311058

Disusun berdasarkan keputusan Ujian Sidang yang dilaksanakan pada tanggal 25 Oktober 2017

Dewan Penguji,

Dr. Ir. Ali Ikhwan, MP. Ir. Sufianto, MM. Ketua/Pembimbing Utama Anggota I/Pembimbing Pendamping

Dr. Drs. Harun Rasyid, MP. Erfan Dani Septia, SP., MP. Anggota II Anggota III

Malang, 25 Oktober 2017 Mengesahkan

Dekan, Ketua Jurusan,

Dr. Ir. David Hermawan, MP, IPM. Dr. Ir. Ali Ikhwan, MP. NIP. 196405261990031003 NIP. 196410201991011001

iii

KATA PENGANTAR

Alhamdulillah, segala puji bagi Allah SWT atas kemudahan dan petunjuk yang diberikan-Nya kepada penulis sehingga skripsi ini dapat diselesaikan.

Shalawat dan salam senantiasa terucap kepada Nabi Muhammad SAW.

Skripsi yang berujul “Optimasi Teknologi Fermentasi untuk Produksi

Bakteri Endofit sebagai Pupuk Hayati” ini diselesaikan oleh penulis sebagai syarat guna menyelesaikan studi dan memperoleh gelas Sarjana (S-1) pada Program

Studi Agroteknologi Jurusan Agronomi Fakultas Pertanian Peternakan Universitas

Muhammadiyah Malang.

Pada kesempatan ini penulis menyampaikan terima kasih kepada : 1. Dr. Ir. Ali Ikhwan, MP. dan Ir. Sufianto, MM. selaku dosen pembimbing

utama dan dosen pembimbing pendamping atas bimbingannya yang

diberikan kepada penulis sehingga skripsi ini bisa diselesaikan.

2. Dr. Drs. Harus Rasyid, MP. dan Erfan Dani Septia, SP. MP. selaku anggota

dewan penguji atas kontribusinya dengan memberikan masukan dan saran

kepada penulis.

3. Staff Lab. Bioteknologi, Yenny Rohmalia Rosanty dan Irga Artha Budiningtyas atas bantuan yang diberikan dan semua pihak yang telah membantu penulis.

Malang, November 2017

Penulis

vii

DAFTAR ISI

Isi Halaman KATA PENGANTAR ...... vii DAFTAR ISI ...... viii DAFTAR TABEL ...... x DAFTAR GAMBAR ...... xi DAFTAR LAMPIRAN ...... xiii RINGKASAN ...... xiv I. PENDAHULUAN ...... 1 1.1. Latar Belakang ...... 1 1.2. Rumusan Masalah ...... 2 1.3. Tujuan ...... 3 1.4. Hipotesis ...... 3 1.5. Manfaat Penelitian ...... 3 II. TINJAUAN PUSTAKA ...... 4 2.1. Bakteri Endofit sebagai Pupuk Hayati ...... 4 2.2. Fermentasi ...... 5 2.3. Fermentor ...... 6 2.4. Fase Pertumbuhan Bakteri pada Proses Fermentasi ...... 7 2.5. Beberapa Faktor yang Mempengaruhi Fermentasi ...... 8 2.5.1. Suhu ...... 8 2.5.2. pH...... 9 2.5.3. Oksigen ...... 9 2.5.4. Media ...... 10 2.6. Spektrofotometri ...... 11 III. METODE PENELITIAN ...... 12 3.1. Waktu dan Tempat ...... 12 3.2. Alat dan Bahan ...... 12 3.3. Teknis Penelitian ...... 12 3.4. Variabel Pengamatan dan Pengambilan Sampel ...... 14

viii

3.5. Analisis Data ...... 14 3.6. Tahapan Pelaksanaan Penelitian ...... 15 3.6.1. Sterilisasi Alat...... 15 3.6.2. Pembuatan Media LB Padat dan Cair...... 15 3.6.3. Pembuatan Media M63...... 16 3.6.4. Peremajaan dan Perbanyakan Isolat Bakteri ...... 16 3.6.5. Sterilisasi Bak Fermentor ...... 17 3.6.6. Penuangan Media Fermentasi dan Inokulasi Isolat ...... 18 3.6.7. Pelaksanaan Fermentasi dan Pengambilan Sampel ...... 19 3.6.8. Pengukuran OD Sampel ...... 19 IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ...... 20 4.1. Hasil ...... 20 4.1.1. Kurva Pertumbuhan Bakteri ...... 20 4.1.2. Analisis Regresi Kuadratik ...... 24 4.1.3. Analisis Sidik Ragam dan Uji BNJ ...... 30 4.1.4. Analisis Komponen Utama ...... 31 4.2. Pembahasan ...... 33 4.2.1. Kurva Pertumbuhan Bakteri ...... 33 4.2.2. Analisis Regresi Kuadratik ...... 35 4.2.3. Analisis Sidik Ragam dan Uji BNJ ...... 36 4.2.4. Analisis Komponen Utama ...... 38 V. KESIMPULAN DAN SARAN ...... 39 5.1. Kesimpulan ...... 39 5.2. Saran ...... 39 DAFTAR PUSTAKA ...... 40 LAMPIRAN ...... 43

ix

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran Teks Halaman

1. Hasil analisis sidik ragam optical density fermentasi bakteri biofertilizer pada λ 420 nm...... 43 2. Komposisi media M63 dan LB yang digunakan...... 44 3. Alat dan bahan yang digunakan ...... 45 4. Dokumentasi kegiatan penelitian ...... 47

xiii

40

DAFTAR PUSTAKA

Al-Qadiri, H., dkk. 2008. Studying of The Bacterial Growth Phases Using Fourier Transform Infrared Spectroscopy and Multivariate Analysis. Journal of Rapid Methods & Automation in Microbiology. (16). Arroyo-López, F., Orlić, S., Querol, A. dan Barrio, E. 2009. Effects of Temperature, pH and Sugar Concentration on the Growth Parameters of , S. kudriavzevii and Their Interspecific Hybrid. International Journal of Food Microbiology. 131(2-3). Atlas, R. 2010. Handbook of Microbiological Media. CRC Press. Bashan, Y., Holguin, G. dan de-Bashan, L.E. 2004. Azospirillum-plant Relationships: Physiological, Molecular, Agricultural and Environmental Advances (1997-2003). Canadian Journal of Microbiology. 50(8). Behera, S., dkk. 2012. UV-Visible Spectrophotometric Method Development and Validation of Assay of Paracetamol Tablet Formulation. Journal of Analytical and Bioanalytical Techniques. 3(6). Bevilacqua, A., Cannarsi, M., Gallo, M., Sinigaglia, M. dan Corbo, M.R. 2010. Characterization and Implications of Enterobacter cloacae Strains, Isolated from Italian Table Olives "Bella di Cerignola". Journal Food Science 75(1). Blamire, J. 2000. Properties of Microbes, Explore the World of Single-celled Organisms. Sumber : http://www.brooklyn.cuny.edu/bc/ahp/CellBio/ Growth/PMHP.html (Diakses 4 Maret 2017). Carvalho, S., Kuipers, O. dan Neves, A. 2013. Environmental and Nutritional Factors That Affect Growth and Metabolism of The Pneumococcal Serotype 2 Strain D39 and Its Nonencapsulated Derivative Strain R6. PloS One. 8(3). Chaniago, J. 2008. Memahami Output Regresi dari Excel. Sumber : https://junaidichaniago.wordpress.com/2008/07/03/memahami-output- regresi-dari-excel (Diakses 14 September 2017). Daniel, R.M., dkk. 2010. The Molecular Basis of The Effect of Temperature on Enzyme Activity. Biochemistry Journal. 425. Dukan, S. dan Nyström, T. 1998. Bacterial : Stasis Results in Increased and Differential Oxidation of Cytoplasmic Proteins Leading to Developmental Induction of the Heat Shock Regulon. Genes Dev. 12(21). Elbing, K. dan Brent, R. 2002. Current Protocols in Molecular Biology. Wiley. Hallmann, J., Quadt-Hallmann, A., Mahaffee, W.F., Kloepper, J.W. 1997. Bacterial endophytes in Agrcultural Crops. Canadian Journal of Microbiology. 43(10).

41

Hogg, S. 2006. Essential Microbiology. John WIley and Son's. Hom, R.A., dkk. 2007. pH-dependent Binding of The Epsin ENTH Domain and The AP180 ANTH Domain to PI(4,5)P2-containing Bilayers. Journal of Molecular Biology. 373(2). Hutkins, R. dan Nannen, N. 1993. pH Homeostasis in Lactic Acid . Journal of Dairy Science. 76(8). Khair, M. 2017. Transfer Gen GFP (Green Fluorescent Protein) Pada Bakteri Endofit Padi serta Uji Resistensinya Terhadap Beberapa Antibiotik. Skripsi. Tidak diterbitkan. Fakultas Pertanian - Peternakan Universitas Muhammadiyah Malang. Malang. Kono, K., Kimura, S. dan Imanishi, Y. 1990. pH-dependent Interaction of Amphiphilic Polypeptide Poly(Lys-Aib-Leu-Aib) with Lipid Bilayer Membrane. Journal Biochemistry. 29(15). Loaces, I., Ferrando, L., dan Scavino, A.F. 2011. Dynamics, Diversity and Function of Endophytic Siderophore-producing Bacteria in Rice. Journal Microbia Ecology. 61. Madigan, M., Martinko, J. dan Parker, J. 2000. Brock Biology of Microorganisms. Prentice-Hall. New Jersey. Mason, C.A. dan Hamer, G. 1987. Survival and Activity of Klebsiella pneumoniae at Super-optimal Temperatures. Journal Bioprocess Engineering. 2(3). Naveed, M., Mehboob, I., Shaker, M.A., Hussain, M.B., dan Farooq, M. 2015. Biofertilizers in Pakistan : Initiatives and Limitations. International Journal of Agriculture & Biology. 17(3). Ndao, A., Sellamuthu, B., Gnepe, J.R., Tyagi, R.D., Valero, JR. 2017. Pilot-scale biopesticide production by Bacillus thuringiensis subsp. kurstaki using starch industry wastewater as raw material. Journal of Environmental Science and Health. 52(9). Nguyen, M. 2006. The Effect of Temperature on The Growth of The Bacteria DH5α. Saint Martin's University Biology Journal. (1). Re, F., dkk. 2008. Prion Protein Structure is Affected by pH-dependent Interaction with Membranes: A Study in a Model System. FEBS Lett. 582(2). Ristuccia, P.A. dan Cunha, B.A. 1984. Topics in Clinical Microbiology : Klebsiella. Journal Infection Control. 5(7). Rolfe, M., dkk. 2012. Lag Phase Is a Distinct Growth Phase That Prepares Bacteria for Exponential Growth and Involves Transient Metal Accumulation. Journal of Bacteriology. 194(3). Schreiber, G. dan Fersht, A.R. 1995. Energetics of Protein-protein Interactions: Analysis of The Barnase-barstar Interface by Single Mutations and Double Mutant Cycles. Journal of Molecular Biology. 248.

42

Stanbury, P., Whittaker, A. dan Hall, S. 1995. Principles of Fermentation Technology, Second Edition. Butterworth-Heinemann. Massachusetts. Sumarsih. 2003. Diktat Kuliah Mikrobiologi Dasar. Jurusan Ilmu Tanah Universitas Pembangunan Nasional - Veteran. Jogjakarta. Susilo, M. 2015. Uji Potensi Beberapa Bakteri Endofitik Padi Penghasil Hormon Pertumbuhan dan Kemampuan dalam Fiksasi N2. Skripsi. Tidak diterbitkan. Fakultas Pertanian - Peternakan Universitas Muhammadiyah Malang. Malang. Taghavi, S., dkk. 2010. Genome Sequence of The Plant Growth Promoting Endophytic Bacterium Enterobacter sp. PLoS Genet. 6. Talley, K. dan Alexov, E. 2011. On the pH-Optimum of Activity and Stability of Proteins. PubMed Central. 78(12). Tanisho, S. 1998. Hydrogen Production by Facultative Anaerob Enterobacter aerogenes. dalam : Zaborsky O.R., Benemann J.R., Matsunaga T., Miyake J. dan San Pietro, A. BioHydrogen. Springer, Boston. Vaningelgem, F., Zamfir, M., Adriany, T. dan de Vuyst, L. 2004. Fermentation Conditions Affecting the Bacterial Growth and Exopolysaccharide Production by Streptococcus Thermophilus ST 111 in Milk-based Medium. Journal of Applied Microbiology. 97(6). Vessey, J.K. 2003. Plant Growth Promoting Rhizobacteria as Biofertilizers. Plant and Soil Journal. 255(2) Young, L.S., Hameed, A., Peng, S.Y., Shan, Y.H., Wu, S.P. 2013. Endophytic Establishment of The Soil Isolate Burkholderia sp. CC-Al74 Enhances Growth and P-utilization Rate in Maize (Zea mays L.). Journal Applied Soil Ecology. 66. Zhou, Y., Drouin, P. dan Lafreniere, C. 2016. Effect of Temperatures on Epiphytic Lactic Acid Bacteria Populations and Fermentation of Wholeplant Corn Silage. Journal of Applied Microbiology. 121(3).