Potensi Bakteri Genus Pseudomonas Pendegradasi LAS di Ekosistem Sungai Tercemar Deterjen Sekitar Kampus Universitas Brawijaya

J-PAL, Vol. 6, No. 1, 2015

ISSN: 2087-3522 E-ISSN: 2338-1671

Potensi Bakteri Genus Pseudomonas Pendegradasi LAS di Ekosistem Sungai Tercemar Deterjen Sekitar Kampus Universitas Brawijaya Sanita Suriani1,4, Suharjono2, Soemarno3 1

Program Magister Pengelolaan Sumberdaya Lingkungan Universitas Brawijaya 2 Jurusan Biologi, FMIPA, Universitas Brawijaya 3 Jurusan Ilmu Tanah, Fakultas Pertanian, Universitas Brawijaya 4 Jurusan Biologi, FMIPA, Universitas Pattimura ABSTRAK

Penelitian ini bertujuan untuk mengisolasi bakteri anggota Genus Pseudomonas pendegradasi LAS di ekosistem sungai tercemar deterjen yang ada di sekitar kampus UB. Sampel sedimen diambil di anak Sungai Brantas yang ada di sekitar Kampus UB pada bulan Agustus 2012 sampai November 2012. Sampel-sampel yang diambil dari lokasi penelitian yaitu sampel air dan sedimen diukur konsentrasi residu LAS dengan menggunakan metode MBAS , dan selanjutnya dilakukan isolasi bakteri dari sampel sedimen yang diambil. Selanjutnya isolat-isolat yang berhasil di isolasi di uji kemampuan degradasinya dengan menginkubasikan isolat-isolat tersebut dalam media mineral sederhana yang mengandung 15 mg/L LAS. Hasil penelitian menunjukkan bahwa ekosistem sungai di sekitar kampus UB memiliki konsentrasi LAS diatas ambang batas (0,5 mg/L) yaitu untuk sedimen berkisar antara 1,93 mg/kg – 2,93 mg/kg dan untuk sampel air berkisar antara 1,7 mg/L – 2.9 mg/L selama bulan Agustus 2012 sampai November 2012. Lima isolat bakteri anggota Genus Pseudomonas yang memiliki potensi mendegradasi LAS berhasil diisolasi. Semua isolat bakteri mampu mendegradasi LAS sampai pada hari ke 28. Kelima isolat bakteri dalam waktu 28 hari secara berturut-turut P 2.1, P 3.2, C 2.3, C 2.1 dan C 2.2 mampu mendegradasi LAS sebesar 74,29 %, 70,03 %, 69,24 %, 66,63 %, dan 65,31 %. Isolat P 2.1 memiliki kemapuan degradasi LAS paling baik di antara lima isolat yang ada. Isolat yang kemampuan degradasinya paling lemah adalah isolat C 2.2 . Kata kunci: Biodegradasi, Genus Pseudomonas, Linear Alkilbenzen Sulfonat (LAS)

ABSTRACT This study aims to isolate members of the Genus Pseudomonas bacteria degradate LAS in detergent polluted river ecosystems around the UB campus. Sediment samples were taken in the Brantas River ecosystem is around UB Campus from August 2012 to November 2012. Then the samples were measured the LAS concentration using MBAS method, and furthermore the the Pseudomonas bacteria isolated from sediment sample. Then the isolates were tested the capability to degradade LAS in the MMS Solution with 15 mg/L LAS. Results at the river ecosystem around campus UB had LAS concentrations above the threshold (0.5 mg / L, there wer in sediments between 1.93 mg / kg - 2.93 mg / kg and in water samples ranged from 1.7 mg / L - 2.9 mg / L during the months of August 2012 to November 2012. Five members of the Genus Pseudomonas isolates that have capability to degrade LAS were isolated. Results showed that all isolates capable to degrade LAS up at day 28. These five isolates within 28 days of consecutive were P 2.1, P 3.2, C 2.3, C 2.1 and C 2.2 were able to degrade LAS 74.29%, 70.03%, 69.24%, 66.63%, and 65.31%. Based on this result, the isolate P 2.1 has ability to degrade LAS is relatively most excellent among the five isolates. The isolate C.2.2 had weakest ability to degrade LAS. Keywords: Biodegradation, Linear alkylbenzene Sulfonate (LAS), Genus Pseudomonas

PENDAHULUAN Deterjen merupakan senyawa sintetis yang termasuk dalam zat aktif permukaan (surface active

Alamat Korespondensi Penulis: Sanita Suriani Email : [email protected] Alamat : Jurusan Biologi, FMIPA, Universitas Pattimura

56

agent) yang dipakai sebagai bahan pencuci [1]. Deterjen banyak digunakan sebagai zat pencuci yang dipakai tidak hanya untuk keperluan rumah tangga, tetapi juga pada industri tekstil, obat-obatan dan kosmetik karena sifatnya sebagai pendispersi, pencuci dan pengemulsi. Dalam deterjen terkandung komponen utama, yaitu surfaktan, baik bersifat kationik, anionik maupun non-ionik. Dengan makin luasnya pemakaian surfaktan sebagai bahan utama pembersih maka risiko bagi kesehatan dan

Potensi Bakteri Genus Pseudomonas Pendegradasi LAS di Ekosistem Sungai Tercemar Deterjen (Suriani, et al.)

lingkungan pun makin rentan. Deterjen dalam badan air dapat merusak insang dan organ pernapasan ikan yang mengakibatkan toleransi ikan terhadap badan air menurun. Beberapa cara yang dapat dilakukan untuk menanggulangi pencemaran adalah dengan cara fisik, kimia, dan biologi. Secara fisik misalnya dengan penjaringan lapisan minyak yang mengapung. Secara kimiawi yaitu dengan penambahan bahan kimia sebagai bahan pengemulsi yang dapat menimbulkan terjadinya emulsifikasi, namun kedua cara tersebut tidak efesien karena dapat menghasilkan produk yang berbahaya. Penanggulangan secara mikrobiologis diakui lebih aman karena melibatkan proses biodegradasi. [2]. Deterjen tersusun atas tiga kompenen utama yaitu, surfaktan, zat aditif dan builders. Jenis surfaktan yang biasa digunakan pada deterjen adalah tipe anionik, yaitu Alkyl Benzene Sulfonate (ABS) dan Linear Alkylbenzene Sulfonate (LAS) [3]. Linear Alkilbenzene Sulfonat (LAS) merupakan salah satu bahan aktif utama dalam pembuatan deterjen atau surfaktan dan digunakan baik untuk keperluan rumah tangga maupun industri [4]. Surfaktan LAS mulai diperkenalkan pada pertengahan tahun 1960an sebagai surfaktan yang lebih mudah untuk didegradasi dalam kondisi aerobik menggantikan Alkil Benzene Sulfonat (ABS) yang lebih sulit didegradasi. Surfaktan LAS sangat popular dan sering digunakan dalam pembuatan deterjen [4; 5]. Peningkatan penggunaan deterjen oleh masyarakat telah secara nyata menghasilkan lombah cair domestik yang mengandung LAS dan mencemari ekosistem sungai . Konsentrasi LAS di kota-kota besar terutama di wilayah yang padat penduduknya sudah melampaui nilai ambang 0,5 mg/L [6]. Hasil penelitian menunjukan konsentrasi LAS di air sungai sekitar pemukiman yang padat penduduk antara 4,06 - 8,98 mg/L. Surfaktan LAS pada konsentrasi tersebut dapat menimbulkan busa sehingga dapat menurunkan estetika lingkungan, dan apabila busa tertiup angin dapat menyebarkan mikrobia patogen [7]. Pencemaran oleh deterjen dapat menyebabkan turunnya keragaman hayati berbagai organisme yang ada di ekosistem sungai serta terganggunya pemanfaatan air sungai untuk berbagai keperluan manusia. Bioremediasi merupakan teknologi restorasi lingkungan tercemar untuk menurunkan toksisitas polutan dengan menggunakan mikrobia [8;9]. Komunitas mikrobia memainkan peran yang sangat penting dalam biodegradasi senyawa-senyawa pencemar alami maupun yang berasal dari aktivitas manusia. Beberapa penelitian menunjukkan bahwa

bebarapa strain bakteri mampu mendegradasi surfaktan LAS. Menurut Brandt et al. [10] empat strain bakteri bakteri pendegradasi amonia atau ammonia-oxidizing bacteria (AOB) yaitu dua strain bakteri Nitrosospora dan dua starin bakteri Nitrosomonas mampu mendegradasi surfaktan LAS. Sementara itu Suharjono [7] menemukan bakteri Pseudomonas putida strain J dan R mampu mendegradasi LAS sebesar 80-89 % dengan penambahan unsur N dan P. Bakteri anggota Genus Pseudomonas predominan di sedimen ekosistem sungai yang tercemar deterjen. Hasil penelitian menunjukan bahwa strain bakteri anggota genus Pseudomonas yang diisolasi dari ekosistem sungai tercemar memiliki potensi yang baik dalam mendegradasi LAS [11]. Namun belum ada peneliti yang mengamati dinamika komunitas bakteri tersebut di ekosistem sungai, khususnya sungai di sekitar Kampus Universitas Brawijaya Malang. Oleh karena itu penelitian ini bertujuan untuk mengetahui potensi bakteri anggota Genus Pseudomonas dari perairan sungai sekitar kampus Universitas Brawijaya yang tercemar limbah deterjen dalam mendegradasi deterjen. METODE PENELITIAN Waktu dan tempat Penelitian Penelitian ini dilakukan pada bulan Juni 2012Juni 2013 di Laboratorium Mikrobiologi FMIPA Universitas Brawijaya Malang. Pengambilan Sampel Sampel sedimen untuk pemantauan kualitas fisikokimiawi serta untuk enumerasi dan isolasi strain-strain bakteri anggota Genus Pseudomonas diambil dari ekosistem anak Sungai Brantas yang sudah tercemar limbah deterjen di sekitar kampus Universitas Brawijaya Malang. Sampel sedimen diambil dari bagian anak sungai yang airnya agak menggenang (pool) dan bagian yang airnya mengalir cepat (current). Sampel diambil setiap bulan mulai dari Agustus sampai November dan setiap lokasi sampel diambil sebanyak 3 ulangan. Sampel sedimen dari masing-masing tempat diambil dengan menggunakan bor tanah Breukhoven B. V. diameter 2,5 cm pada kedalaman sedimen sampai dengan lima sentimeter. Sampel sedimen dimasukkan ke dalam botol dan disimpan dalam kotak isotermik [7] Pengukuran Konsentrasi Residu LAS Sampel-sampel yang diambil dari lokasi penelitian, selanjutnya diuji konsentrasi residu LAS 57


yang diukur dengan metode MBAS menurut Clesceri et al. [13], dan dilanjutkan dengan mengukur absorbansinya dengan Spektrofotometer dengan panjang gelombang 652 nm. Isolasi Isolat Bakteri Suspensi sampel 25 gram sedimen dari setiap tempat dan waktu pencuplikan, dimasukkan ke dalam labu Erlenmeyer steril yang berisi 225 ml akuades steril, kemudian dibuat seri pengenceran sampai 10-6. Suspensi sampel di setiap tingkat pengenceran diinokulasikan sebanyak 0,1 ml ke dalam cawan petri steril dan dituangi medium isolasi selektif diferensial untuk anggota Genus Pseudomonas, yaitu Pseudomonas Agar Base ditambahkan suplemen CN (oxoid) yang mengandung 10 mg/L LAS. Biakan diinkubasikan pada suhu 30o C selama 24 jam. Koloni tunggal setiap tipe bakteri pendegradasi surfaktan anionik LAS kemudian diisolasi. Koloni tersebut dimurnikan dengan metode kuadran dalam medium Pseudomonas Agar Base yang mengandung 10 mg/L LAS. Isolat bakteri yang sudah murni kemudian dimasukkan ke dalam tabung berisi medium nutrien agar miring yang akan digunakan selama penelitian. Uji Potensi Bakteri Anggota Genus Pseudomonas Pendegradasi LAS Biakan isolat-isolat bakteri Pseudomonas sp. merupakan isolat dari ekosistem sekitar Kampus UB yang tercemar deterjen diremajakan dalam medium mineral sederhana dengan LAS sebagai satu-satunya sumber karbon dan energi menurut He et al. [12]. Konsentrasi LAS dalam medium mineral untuk Pseudomonas sp. adalah 15 mg/L, sebagai konsentrasi optimum untuk pertumbuhannya. Semua strain tersebut diinkubasikan secara aerobik dalam inkubator penggojog dengan kecepatan 120 rpm pada suhu 30o C selama 24 jam. Semua strain tersebut sebelumnya diadaptasikan dalam medium dengan LAS sebagai satu-satunya sumber karbon dan energi. Percobaan ini dilakukan secara monokultur dalam sistem biakan tertutup (batch culture). Uji potensi strain-strain bakteri dalam mendegradasi LAS dilakukan dengan cara tiga mililiter suspensi starter biakan bakteri dengan densitas sel 106 sel/ml dimasukkan ke dalam masing-masing botol yang berisi 30 ml medium mineral dengan konsentrasi 15 mg/L LAS. Suspensi biakan tersebut diinkubasikan dalam inkubator penggojog dengan kecepatan 120 rpm pada suhu 30o C selama 28 hari. Parameter yang diamati mulai 58

awal perlakuan dan setiap 7 hari selama inkubasi yaitu densitas sel yang diukur secara spektrofotometri pada panjang gelombang 500 nm dan konsentrasi residu LAS yang diukur dengan metode MBAS menurut Clesceri et al. [13]. Data tersebut dianalisis ragam dengan menggunakan program SPSS for Windows Release 16.0 dengan α = 5 %. HASIL DAN PEMBAHASAN Biodegradasi LAS adalah transformasi yang disebabkan oleh mikrobia terhadap Sulphophenyl Carboxylate (SPC) sebagai hasil biodegradasi awal. Fase ini menunjukan hilangnya sifat-sifat molekul dasar, aktifitas interfasial dan toksisitasnya terhadap organisme akuatik. Biodegradasi lanjutan ditandai dengan pecahnya cincin aromatik LAS dan SPC kedalam air, dan tahap ini dinamakan biodegradasi sempurna [14]. Peristiwa biodegradasi LAS terjadi karena adanya oksidasi pada ujung rantai alkil yang menghasilkan asam karboksil-sulfofenil, kemudian dilanjutkan dengan peristiwa beta-oksidasi yang menyebabkan pemecahan cincin benzene dan sulfonat sehingga menghasilkan CO2, H2O,dan SO4, dan biomassa bakteri. Proses biodegradasi LAS pada kondisi anaerob terbukti lebih lambat dibandingkan dengan dalam kondisi aerob [15]. Tabel 1. Data Konsentrasi LAS dan Densitas bakteri Bulan (2012)

Konsentrasi LAS Air (mg/L) Sedimen (mg/kg)

∑ Densitas sel Bakteri di Sedimen (cfu/g) pool curnt 6,60 2,8 x 3 4 x 10 10

Agust

pool 1,8

crnt 2,1

pool 1,93

crnt 2,13

Sept

2,3

2,8

2,41

2,81

3,64 4 x 10

7,97 x 4 10

Okt

2,1

2,9

2,24

2,93

3,76 4 x 10

6,18 x 4 10

Nov

1,7

2,1

2,91

2,29

3,15 4 x 10

6,87 x 4 10

Hasil penelitian menunjukan bahwa rata-rata kadar LAS di ekositem sungai sekitar kampus UB sudah melebihi ambang batas (0,5 mg/L) yaitu


untuk sedimen berkisar antara 1,93 mg/kg – 2,93 mg/kg dan untuk sampel air berkisar antara 1,7 mg/L – 2.9 mg/L selama bulan Agustus sampai November 2012. Hasil penelitian ini sesuai dengan penelitianpenelitian sebelumnya yang menyatakan bahwa konsentrasi LAS dikota besar yang padat penduduknya sudah melampaui ambang batas. Hasil penelitian Mitakda et al menujukkan konsentrasi LAS di air Kali Mas Surabaya pada musim kemarau sebesar 2,49 - 4,65 mg/L; sedangkan hasil penelitian Retnaningdyah [16] menunjukkan bahwa pada musim penghujan konsentrasi LAS berkisar antara 0,82 – 1,43 mg/L. Hasil penelitian juga menunjukkan bahwa bahwa sampel yang diambil di lokasi air mengalir (current) lebih fluktuatif. Dalam gambar 5.1 dapat dilihat bahwa kadar LAS dan jumlah bakteri pada bulan Agustus lebih kecil dibandingkan pada bulanbulan yang lain. Hal ini dikuatkan oleh hasil uji statistik dengan menggunakan rancangan acak lengkap dan uji Tutkey. Hasil uji statsitik menunjukkan bahwa jumlah bakteri sebanding dengan kadar LAS. Dalam penelitian ini juga diperoleh data bahwa kadar LAS dan jumlah bakteri di air mengalir lebih tinggi dari di air tergenang. Hal ini diduga terjadi berkaitan dengan adanya pembentukan biofilm. Menurut Dunne (30) secara evolusi keuntungan adanya pembetukan biofilm tersebut merupakan mekanisme untuk mendapatkan lokasi yang lebih menguntungkan dari segi nutrisi, menghindarkan dari lingkungan yang merugikan, serta melindungi dari predasi. Apabila lingkungan tidak mendukung untuk perkembangan biofilm, maka keseimbangan komunitas berubah menyebabkan sel-sel strain bakteri penyusun biofilm melepaskan diri dan mencari lokasi baru yang sesuai. Hasil penelitian terdahulu menunjukkan bahwa densitas bakteri anggota Genus Pseudomonas di kolom air ekosistem sungai yang tercemar deterjen lebih tinggi dibandingkan dengan di ekosistem yang relatif tidak tercemar dan di kedua ekosistem sungai tersebut memiliki densitas bakteri lebih tinggi di permukaan sedimen dibandingkan dengan di kolom airnya. Konsentrasi deterjen di sedimen juga lebih tinggi dibandingkan di kolom air, sehingga bakteri penghuni sedimen akan terdedah pada konsentrasi surfaktan yang tinggi dalam waktu yang lebih lama dibandingkan bakteri di kolom air (31, 7). Hasil penelitian ini menujukan adanya dinamika populasi bakteri di sedimen ekosistem sungai, baik di air mengalir (current) maupun di air tergenang (pool). Keberadaan populasi bakteri anggota Genus Pseudomonas di ekosistem sungai dikatakan

memiliki dinamika karena ada perbedaan dan variasi baik dari jumlah maupun jenis koloni yang ada. Beberapa koloni tumbuh dalam jumlah yang lebih banyak di air tergenang, namun di air mengalir terdapat koloni-koloni jenis lain yang tumbuh, walaupun dari hasil perhitungan Indeks Simson (D) menunjukan tidak adanya dominansi dari spesies tertentu. Dinamika populasi bakteri tersebut menunjukan bahwa populasi bakteri di air mengalir lebih fluktuatif dari populasi bakteri di air menggenang. Hal ini diduga disebabkan oleh beberapa hal yaitu: pengaruh debit atau kecepatan arus di suatu ekosistem akan mempengaruhi densitas sel mikrobia terutama di sedimen karena ada substrat bagi mikrobia untuk membentuk biofilm. Di ekosistem sungai dimana kecepatan arus sungai beraneka macam, sedimen memiliki peranan penting, karena sel-sel bakteri saling berinteraksi dan beragregasi secara kuat ke dalam biofilmyang melekat kuat pada permukaan batu di dasar sungai. Pada Sungai yang memiliki kecepatan arus yang tinggi, sel-sel bakteri mampu melekat di permukaan substrat seperti batu yang lebih besar , dengan demikian, jumlah sel bakterinya lebih banyak di bandingkan dengan jumlah sel bakteri di sungai yang kecepatan arusnya kecil atau di air menggenang. Hasil penelitian Utomo (30) menunjukan proses biodegradasi LAS dengan debit media 60 ml/jam dan 80 ml/ jam lebih baik jika dibandingkan dengan dengan media dengan debt 40 ml/jam. Hal ini disebabkan karena pada debit media yang lebih rendah, masih terdapat akumulasi senyawa intermediet hasil metabolisme LAS yang mungkin bersifat toksik bagi beberapa isolat bakteri penyusun konsorsium bakteri (31). Jika kita kaitkan dengan keberadaan bakteri diekosistem, maka dapat kita simpulkan bahwa populasi bakteri di ekosistem air mengalir akan lebih fliktuatif, karena ketersedian nutrisi dan oksigen bagi mikrobia memiliki sirkulasi yang lebih baik dibandingkan dengan populasi bakteri di ekosistem air menggenang. Dari sampel-sampel tersebut terdapat lima koloni bakteri yang berbeda, lima koloni tersebut kemudian dimurnikan dalam media Pseudomonas agar base kemudian di simpan dalam media agar. Lima isolat tersebut kemudian diberi kode P2.1, P3.2, C2.1, C2.2, dan C2.3. Pemberian nama isolat disesuaikan dengan asal sampel. Hasil penelitian Suharjono et al. [11] berhasil mengisolasi dua strain bakteri anggota Genus Pseudomonas yaitu Pseudomonas sp. strain J dan R dari ekosistem sungai Sawojajar I yang tercemar deterjen dan dua 59


strain lain yaitu Pseudomonas sp. strain A dan B dari ekosistem Sungai Sumbersekar Kabupaten Malang yang tidak tercemar deterjen, tetapi mampu mendegradasi LAS [7]. Selanjutnya, lima isolat bakteri yang di isolasi dari lokasi penelitian diuji kemampuan mendegradasi LAS dalam medium mineral sederhana. Hasil penelitian menunjukkan bahwa kelima isolat bakteri mampu mendegradasi LAS dalam waktu 28 hari. Hasil penelitian dapat dilihat pada Gambar 1.

Penurunan kadar LAS

20 kadar LAS (mg/L)

15 P21

10

P32 C21

5

C22 C23

0 0

7

14 waktu (hari)

21

28

Gambar 1. Penurunan kadar LAS setelah isolat bakteri diinkubasikan kedalam media mineral sederhana yang mengandung 15 mg/L LAS

Kelima isolat bakteri P 2.1, P 3.2, C 2.3, C 2.1 dan C 2.2 dalam waktu 28 hari secara mampu mendegradasi LAS berturut-turut sebesar 74,29 %, 70,03 %, 69,24 %, 66,63 %, dan 65,31 %. Isolat P 2.1 memiliki kemapuan degradasi LAS relatif paling baik di antara lima isolat yang ada. Isolat yang kemampuan degradasinya relatif paling lemah adalah C 2.2. Jika melihat kemampuan kelima isolat dalam mendegradasi LAS menunjukkan tidak terdapat perbedaan rata-rata yang signifikan pada hasi uji potensi degradasi 15 mg/L LAS selama 28 hari (p>0,05). Dengan demikian semua isolat memiliki kemampuan yang sama dalam mendegradasi LAS. Adapun kemampuan isolat C 2.2 yang memiliki kemampuan degradasi yang cukup kecil disebabkan isolat ini memiliki karakteristik yang berbeda dari empat isolat lainnya. Perbedaan karakteristi C 2.2 adalah pada kemampuan memfermentasikan gula. Isolat bakteri P 2.1, P 3.2, C 2.1, C 2.3, dapat memfermentasikan manitol, glukosa, fruktosa, laktosa, arabinosa, manosa, sorbitol, sukrosa, galaktosa dan maltosa dengan menghasilkan asam tanpa gas, sedangkan isolat C 60

2.2 dapat memfermentasikan fruktosa, arabinosa, manosa,dan menghasilkan asam tanpa gas. Menurut Anderson et al. [17] dan Marchesi et al. [18] strain-starin bakteri yang telah teradaptasi dalam ekosistem tercemar deterjen memiliki potensi biodegradasi lebih tinggi jika dibandingkan dengan strain-strain indigenous di ekosistem tidak tercemar. Kemampuan lima isolat bakteri anggota Genus Pseudomonas masih jauh lebih rendah dibandingkan dengan kemampuan Pseudomonas Putida, strain J dan R [11] yang mampu mendegradasi LAS 80-89 %, maka. Hal ini disebabkan oleh beberapa faktor antara lain: sistem uji biodegradasi yang berbeda, yaitu pada penelitian ini tidak diberikan perlakuan atau penambahan unsur lain selain LAS sebagai satu-satunya sumber karbon. Schleheck et al. [15] menjelaskan bahwa proses bioremediasi ekosistem yang tercemar hidrokarbon sangat lambat apabila tidak ada biostimulasi berupa penambahan unsur hara esensial bagi bakteri. Penambahan unsur hara esensial seperti N dan P dapat meningkatkan laju metabolisme dan pertumbuhan mikrobia indigenous pengurai polutan [19]. Dalam kondisi media dengan sumber karbon yang sesuai dan mencukupi tetapi terjadi keterbatasan suplai nitrogen dan fosfor, kebanyakan bakteri dapat mengakumulasi sejumlah senyawa polimer sebagai cadangan makanan dalam sel seperti glikogen, lipid atau polihidroksibutirat namun bakteri-bakteri tersebut dalam sistem biakan tertutup sehingga pertumbuhannya menjadi lambat [17]. Sementara itu, hasil penelitian Budiawan et al. [20] menunjukkan pertumbuhan lambat untuk semua jenis bakteri pada konsentrasi LAS 10 mg/L. Pertumbuhan bakteri pada konsentrasi LAS 20 mg/L berjalan optimal dan pada konsentrasi LAS 30 mg/L, pertumbuhan bakteri kembali lambat. Pada LAS 10 mg/L, pertumbuhan bakteri sangat lambat disebabkan LAS yang digunakan sebagai substrat untuk pertumbuhan bakteri kurang mencukupi untuk jumlah bakteri yang ada dalam media. Media yang mengandung konsentrasi LAS 20 mg/L, pertumbuhan bakteri lebih tinggi atau lebih optimal sehingga dapat dimanfaatkan oleh bakteri-bakteri yang ada dalam media sebagai substrat atau mencukupi untuk pertumbuhannya. Pada konsentrasi LAS 30 mg/L pertumbuhan bakteri mulai mengalami penurunan kembali, karena LAS yang terdapat dalam medium merupakan senyawa racun, sehingga dalam konsentrasi tinggi akan semakin menghambat proses adaptasi atau pertumbuhan bakteri.


Berdasarkan hasil penelitian Budiawan et al. [20] diatas maka dapat disimpulkan bahwa pada penelitian ini, faktor-faktor yang menyebabkan kemampuan degradasi dari 5 isolat bakteri anggota Genus Pseudomonas lebih kecil atau lambat karena kosentrasi LAS yang ada pada media belum optimal, yaitu hanya 15 mg/ L sedangkan kemampuan optimal bakteri untuk mendegradasi adalah pada media yang mengandung LAS dengan konsentrasi 20 mg/L, faktor lainnya adalah karena penelitian ini dilakukan secara monokultur dan sistem biakan tertutup.

jumlah sel/ml (Millions)

20 P21

15

P32

10

C21

5

C22 C23

0 0

7

14

21

28

Waktu (hari)

Gambar 2. Fluktuasi jumlah sel dari 5 isolate bakteri setelah diinkubasikan dalam media mineral sederhana yang mengandung 15mg/ L LAS selama 28 hari

Selama uji potensi, kelima isolat bakteri mengalami pertumbuhan jumlah sel. Peningkatan jumlah sel terjadi paling tinggi di hari ke -21, isolat P 2.1 pertumbuhan selnya mencapai 1,26 x 107 sel/ml, P 3.2 mencapai 1.39 x 107, C 2.1 mencapai 1.87 x 107sel/ml, C 2.2 mencapai 2.69 x 106 sel/ml, dan C 2.3 mencapai 1.54 x 107 sel/ml. Pertumbuhan jumlah sel dari hari ke-21 sampai hari ke-28 mengalami penurunan disebabkan karena berkurangnya volume media dan unsur hara esensial yang terkandung didalamnya. Hasil analisis ragam menunjukkan tidak ada perbedaan signifikan dalam jumlah sel kelima isolat bakteri (p>0,05). Artinya lima isolat bakteri mengalami pertumbuhan sel selama diinkubasi sampai 28 hari. Mereka mampu berkembang populasinya karena dapat menggunakan LAS sebagai sumber karbon dan energi bagi pertumbuhannya. Percobaan ini dilakukan secara monokultur atau kultur tunggal. Hal ini dilakukan untuk mempelajari kemampuan bakteri anggota Genus Pseudomonas dalam mendegradasi LAS dalam bentuk tunggal. Biodegradasi LAS membutuhkan keberadaan

komunitas beberapa spesies bakteri Flavobakterium sp, Pseudomonas spp dan Acinetobacter sp dengan hasil degradasi utama mencapai 90 % pada hari ketujuh [21]. Hasil penelitian Budiawan et al. [20] yang membandingkan kemampuan kultur tunggal Acinetobacter dan kultur campuran beberapa spesies bakteri Flavobacterium sp, Pseudomonas sp dan Acinetobacter sp mengindikasikan bahwa proses biodegradasi oleh kultur Acinetobacter lebih baik dibandingkan kultur campuran. Fenomena ini menunjukkan bahwa faktor-faktor seperti kompetisi antar spesies dalam medium menghambat proses biodegradasi dalam kultur campuran. Selain itu, perbedaan jumlah substrat yang dapat terdegradasi juga dapat menyebabkan adanya perbedaan kemampuan bakteri yang digunakan sebagai inokulum dalam mendegradasi senyawa LAS [4]. Hasil penelitian ini yang menggunakan isolat bakteri monokultur sebagai pendergradasi LAS sejalan dengan hasil penelitian sebelumnya yang menyatakan bahwa isolat polikultur atau konsorsium bakteri mempunyai kemampuan degradasi lebih baik dibandingkan dengan isolat monokultur, karena dalam penelitian dengan menggunakan konsorsium Pseudomonas Putida, strain J dan R mampu mendegradasi LAS 80-89 %, [11]. Dengan kata lain LAS membutuhkan keberadaan komunitas beberapa strain bahkan spesies bakteri untuk mencapai hasil degradasi yang lebih baik [21]. Hal ini sejalan dengan sifat bakteri anggota Genus Pseudomonas yang mampu membentuk biofilm. Menurut Cowan et al. [22]. Davey dan O’Toole [23], Dunne [24] dan O’Toole [25] biofilm dapat tersusun atas suatu populasi yang berkembang dari satu strain anggota suatu spesies atau merupakan komunitas yang berasal dari banyak strain dari beberapa spesies yang membentuk suatu lapisan melekat dan menutupi permukaan benda hidup atau mati [7]. Pertumbuhan sel dan berkurangnya konsentrasi LAS dalam media mineral sederhana menunjukkan bahwa isolat-isolat bakteri tersebut mampu mendegradasi dan memanfaatkan LAS sebagai sumber karbon, energi atau belerang untuk pertumbuhannya. Dalam proses biodegradasi LAS, terdapat enzimenzim yang turut berperan dalam proses tersebut antara lain enzim oksigenase, Acyl-Coa dehidrogenase, 2,3-enoil-Coa hidratase, 3hidroksiacyl-Coa dehidrogenase, dan 3-oksoacyl-Coa thiolase dan sistem kompleks enzim yang

61


mengandung dioksigenase yang berperan dalam proses desulfonasi [7]. Beberapa strain anggota Genus Pseudomonas diketahui memiliki operon berbeda, masing-masing menyandikan sistem enzim yang berbeda dan bekerja dalam metabolisme gugus spesifik surfaktan tersebut. Van Beilen et al. [26] menyatakan bahwa operon-operon yang bekerja dalam metabolism gugus spesifik surfaktan tersebut antara lain operon alk yang menyandikan sistem enzim pemecah gugus alkil, sementara itu menurut Horn et al. [27] dan Wacket [28], operon pWWO yang menyandikan sistem enzim yang bekerja dalam metabolisme cincin benzene, dan Kanhert et al. [29] menyatakan bahwa operon ssu yang menyandikan sistem enzim yang terlibat dalam desulfonolisis gugus sulfonat [7]. Menurut Suharjono et al. [16] adanya biodegradasi parsial LAS secara nyata dapat menurunkan toksisitasnya terhadap berbagai organisme akuatik. KESIMPULAN Hasil penelitian menunjukkan bahwa ekosistem sungai di sekitar kampus UB memiliki konsentrasi LAS diatas ambang batas (0,5 mg/L) yaitu untuk sedimen berkisar antara 1,93 mg/kg – 2,93 mg/kg dan untuk sampel air berkisar antara 1,7 mg/L – 2.9 mg/L selama bulan Agustus 2012 sampai November 2012. Lima isolat bakteri anggota Genus Pseudomonas yang memiliki potensi mendegradasi LAS berhasil diisolasi. Semua isolat bakteri mampu mendegradasi LAS sampai pada hari ke 28. Kelima isolat bakteri dalam waktu 28 hari secara berturutturut P 2.1, P 3.2, C 2.3, C 2.1 dan C 2.2 mampu mendegradasi LAS sebesar 74,29 %, 70,03 %, 69,24 %, 66,63 %, dan 65,31 %. Isolat P 2.1 memiliki kemapuan degradasi LAS paling baik di antara lima isolat yang ada. Isolat yang kemampuan degradasinya paling lemah adalah isolat C 2.2. SARAN Penelitian lebih lanjut adalah tentang sistem Biodegradasi LAS dengan biakan konsorsium bakteri anggota Genus Pseudomonas, sistem biodegradsi LAS dalam sistem biakan kontinyu, dan identifikasi isolat-isolat bakteri anggota Genus Pseudomonas penyusun Biofilm yang potensial sebagai pendegradasi LAS. UCAPAN TERIMAKASIH Penulis mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu penulis dalam melaksanakan penelitian sampai pada penulisan artikel ini. 62

DAFTAR PUSTAKA [1]. Suyasa I.W.B dan N. P. Diantariani, 2009. Biodegradasi Dodecyl Benzena Sulfonat Dalam Sistem LumpurAktif. Jur.Bumi Lestari, 9(1) :66-7 [2]. Zhang, Y., dan R. M. Miller, 1994. Effect of a Pseudomonas rhamnolipid (biosurfactan) on Cell Hydrophobicity and biodegradation of octadecane. Appl. Environ. Microbiol. 60: 21012106 [3]. Chaerunisa. A, 2008. Penyisihan Linear Alkylbenzene Sulfonat (LAS) dalam Limbah Deterjen secara Anaerob dan Aerob pada Reaktor Lekat Diam Bermedia Sarang Tawon. Penerbit Fak. Arsitektur dan Teknik Lingkungan Univ.Trisakti, Jakarta. [4]. Jensen J. 1999. Fate and effects of Linear Alkylbenzene sulphonates (LAS) in the Terristerial Environment. The Sci. of the Total Environ. 226 (1999): 93-111 [5]. Pakao C., K. Stamatelatou, M. Kornaros dan G. Lyberatos. 2007. On the Complete Aerobic Microbial mineralization of Linear Alkylbenzene Sulfonate (LAS). Desalination 215(2007) : 198208 [6]. Suharjono, L. Sembiring, J. Subagja, T. Ardyati, L. Lisdiana. 2007. Sistematik Numerik StrainStrain Anggota Genus Pseudomonas Pendegradasi Alkilbenzene Sulfonat Liniar Berdasarkan sifat Fenotip dan Protein Fingerprinting. Biota 12(1): 47-54 [7]. Suharjono. 2008. Keanekaragaman dan Potensi Pseudomonas Strain indigenous Pendegradasi Surfaktan Anionik di Ekosistem Sungai tercemar Deterjen. Universitas Gajah Mada. Yogyakarta. Disertasi. [8]. Halden, R. U., S. M. Tepp, B. G. Halden & D. F. Dwyer. 1999. Degradation of 3-Phenoxybenzoic Acid in Soil by Pseudomonas pseudoalcaligenes POB310 (pPOB) and Two Modified Pseudomonas Strains. Appl. Environ. Microbiol. 65(8): 3354-3359. [9]. Vidali, M. 2001. Bioremediation. An Overview. Pure Appl. Chem. 73(7): 1163-1172. [10]. Brandt K. K, Hessesloye M, Roslev P, Henriksen K., Soyrensen J., 2001. Toxic Effects of Linear Alkylbenzene Sulfonate on Metabolic Activity, Growth Rate, and Microcolony Formation of Nitrosomonas and Nitrosospira Strains. Appl. Environ. Microbiol 67(6) : 2489–2498 [11]. Suharjono, J. Subagja, L. Sembiring, C. Retnaningdyah, IKJW Putra. 2007. Pengaruh konsentrasi Nitrogen dan Fosfor terhadap


potensi Pseudomonas Pendegradasi Alkilbenzene Sulfonat Linier (LAS). Berk. Penel. Hayati. 12(107-113) [12]. He, W., T. Weidong, Z. Guang, C. Gup-Qiang & Z. Zengming. 1998. Production of Novel Polyhydroxyalkanoates by Pseudomonas stutzeri 1317 from Glucose and Soybean Oil. FEMS Microbiol. Lett. 169: 45-49. [13]. Clesceri, L. S., E. G. Arnold, R. R. Trussel & A. H. F. Mory. 1989. Standard Methods for the Examination of Water and Waste Water. 17th ed. APHA, AWWA and WPLF, Washington. [14]. Swisher R.D. 1987. Surfactan Biodegradation. 2nd Edition. NY. Marcel Dekker [15]. Schleheck, D., T. P. Knepper, K. Fischer & A. M. Cook. 2004. Mineralization of Individual Congeners of Linear Alkylbenzene Sulfonate by Defined Pairs of Heterotrophic Bacteria. Appl. Environ. Microbiol. 70(7): 4053-4063. [16]. Suharjono, B. Mitakda, C. Retnaningdyah, Prayitno, & M. Harlin. 1999. Biodegradasi dan Reduksi Toksisitas Surfaktan Deterjen (ABS) dalam Media Air Kali Mas Surabaya. Jurusan Biologi, FMIPA, Universitas Brawijaya, Malang. [17]. Anderson DJ, Day MJ, Russel NS dan White GF. 1990. Die Away Kinetic Analysis of the Capacity of Epilithic and Planktonic Bacteria from Clean and Polluted River Water to Biodegradate Sodium Dodecyl Sulfate. Appl. Environ. Microbiol. 56:758-763 [18]. Marchesi, S. R., S. A. Owen, G. F. White, W. A. House & N. J. Russel. 1994. SDS- Degrading Bacteria Attach to Riverine Sediment in Response to the Surfactant or its Primary Biodegradation Product Dodecan-1-ol. Microbiology 140 : 2999 – 3006. [19]. Margesin R dan Schinner F, 1998. Low Temperatur Bioremediation of a Wastewater Contaminated with Anionic Surfactants and Fuel Oil. Appl. Microbiol.Biotechnol. 49:482-486 [20]. Budiawan, Fatisa Y.dan Khairani N., 2009. Optimas Biodegradabilitas dan Uji Toksisitas Hasil Degradasi Surfaktan Linear Alkilbenzena Sulfonat (LAS) Sebagai Bahan Deterjen Pembersih. Makara, Sains. 13 (2) : 125-133 [21]. WHO (World Health Organization), 1996. Linear Alkylbenzene Sulfonates and Related Compounds, Environmental Health Criteria 169, International Programme on Chemical Safety (IPCS), Geneva, [22]. Cowan, S. E., E. Gilbert, D. Liepmann & J. D. Keasling. 2000. Commensal Interactions in a

Dual-Species Biofilm Exposed to Mixed Organic Compounds. Appl. Environ. Microbiol. 66 (10): 4481-4485. [23]. Davey, M. E. & G. A. O’Toole. 2000. Microbial Biofilm : from Ecology to Molecular Genetics. Microbiol. Mol. Biol. Rev. 64 (4): 847-867. [24]. Dunne, W. M. 2002. Focus. Bacterial Adhesion : Seen Any Good Biofilm Lately? Clin. Microbiol. Rev. 15 (2): 155-166. [25]. O’Toole, G. A. 2003. To Build a Biofilm. J. Bacteriol. 185 (9): 2687-2689 [26]. Van Beilen, J. B., G. Eggink, H. Enesquist, R. Boss & B. Witholt. 1992. DNA Sequence Determination and Functional Characterization of the OCT-plasmid-encoded alk JKL genes of Pseudomonas oleoverans. Mol. Microbiol. 6 (21) : 3121 – 3136. [27]. Horn, J. M., S. Harayama & K. H. Timmis. 1991. DNA Sequence Determination of the TOL Plasmid (pWWO) xyl GFS genes of Pseudomonas putida : Implications for the Evolution of Aromatic Catabolism. Mol. Microbiol. 5 (10) : 2459 – 2474. [28]. Wackett, L. 2003. Pseudomonas putida a Versatile Biocatalyst. Nat. Biotechnol. 21 (2) : 136 – 138. [29]. Kahnert, A., P. Vermeij., C. Wietek, P. James, T. Leisinger, & M. A. Kartesz. 2000. The ssu locus Plays a Key role in Organosulfur Metabolism in Pseudomonas putida S-313. J. Bacteriol. 182 (10) : 2869 – 2878. [30]. Utomo R. N.C. 2010. Potensi Bakteri Pembentuk Biofilm Dalam Mendegradasi Linear Alkilbenzene Sulfonat pada Berbagai Ukuran Batu. Skripsi. FMIPA, Universitas Brawijaya.Malang. [31]. Olayemi, A.B., K.I.T. Eniola, S. Awe and T.M. Kayoe-isola. 2003. Distribution of Bacteria in three Detergent-effluent-polluted Water Bodies in Ilorin, Nigeria. NISEB Journal 3(3): 7986.

63

Potensi Bakteri Genus Pseudomonas Pendegradasi LAS di Ekosistem Sungai Tercemar Deterjen Sekitar Kampus Universitas Brawijaya

Recommend Documents