November 2015 UJI AKTIVITAS JAMUR TANAH SEBAGAI PENDEGRADASI Polycylic Aromatic Hydrocarbon (PAH) SAHMAIDA WATI SIMANJORANG Fakultas MIPA- Universitas Pakuan Email:
[email protected]
ABSTRACT Research results in soil fungi activity test as degrading PAH obtained two fungi that contain laccase enzyme and ligninase enzyme, namely mushroom fungi Phialophora fastigiata are capable of lowering the concentration of as much as 38% Nafthalena and fungi Penicillium digatatum were able to reduce by 19%, which turned into catechol. Phialophora fastigiata fungi and Penicillium digitatum fungi can grow optimum temperature of 200 C 400 C with state acidic pH. The fungi can be used as the handling of waste containing Lignin and waste containing Naphthalene
Kata kunci: Polycyclic Aromatic Hydrocarbon (PAH), enzim ligninase dan enzim laccase, jamur
Phialophora
fastigiata
dan
jamur
Penicillium
digatatum.
PAH adalah senyawa organik yang PENDAHULUAN Minyak bumi merupakan salah satu sumber energi utama bagi penduduk, tentu saja minyak bumi mudah di dapat dimana saja. Hingga akhirnya, minyak bumi sekarang bukan saja berfungsi secara tunggal
dalam
memenuhi
kebutuhan
energi, tetapi pada akhirnya juga menjadi masalah lingungan yang serius karena pencemarannya. Pencemaran lingkungan oleh minyak bumi seperti bensin dan solar yang merupakan sumber utama emisi yang akan menghasilkan Polycyclic Aromatic Hydrocarbon
(PAH)
apabila
pembakarannya tidak sempurna (Nur dkk, 2006).
terdiri dari dua atau lebih cincin benzena dan molekul pentasiklik yang tersusun secara teratur dalam berbagai konfigurasi struktural
(Mizwar
&
Trihadiningsih,
2011). Lignin adalah senyawa kimia komplek penyusun jaringan tumbuhan disamping selulosa
dan
Subowo
&
hemiselulosa. Corozon
(2010),
Menurut lignin
merupakan polimer phenil propanoid hasil sintesa
prekursor
phenolic
seperti
coniferyl, synapyl dan p-coumaryl alkohol. Sesuai dengan fungsinya senyawa lignin termasuk recalsitrant atau senyawa yang sukar diurai. Beberapa jamur pengurai
November 2015 lignin ternyata juga mampu menguraikan
1
Nephtalen
C10H8
128
Pyrene
C16H10
202
Benzo(a)
C20H12
252
PAH, kemudian senyawa ini memiliki kemiripan yaitu tersusun dari ikatan
a 2
polisiklis (cincin), sehingga enzym yang menguraikan ikatan cincin lignin dapat
pyrene
pula menguraikan ikatan cincin PAH. PAH
dapat
terbentuk
melalui
dekomposisi termal senyawa organik yang mengandung
karbon
dan
hodrogen.
Mekanisme pembentuk ini terdiri dari pirolisa atau pembakaran yang tidak lengkap
dan
karbonisasi.
Setelah
terbentuk, PHA bersifat hidrofobik, yaitu tidak larut dalam air atau kelarutannya dalam air sangat rendah (Mizwar &
ini
mendapatkan
isolat
mengandung
enzim
mempunyai
Sumber : (Mizwar & Trihadiningsih, 2011) PAH merupakan senyawa- senyawa yang bersifat toksik dan karsinogenik. Sejumlah penelitian terhadap binatang menunjukkan terbentuknya tumor ketika binatang tersebut terpapar PAH melalui makanan, udara dan kulitnya. Tikus betina yang sedang hamil melahirkan bayi tikus yang cacat dan menderita kekurangan
Trihadiningsih, 2011). Penelitian
3
bertujuan
untuk
jamur
yang
Ligninase
dan
kemampuan
mendegradasi
PAH sehingga mengetahui cara enzim
berat badan ketika mengkonsumsi PAH sebanyak 308 ppm selama 10 hari (USEPA). Jamur Jamur merupakan organisme yang tidak berklorofil sehingga jamur tidak
Laccase dalam mendegradasi PAH.
dapat TINJAUAN PUSTAKA US-EPA (Environment
menyediakan
makanan
sendiri
dengan cara fotosintesis seperti pada Protection
tanaman yang berklorofil. Energi dapat
Agency Amerika Serikat), telah membuat
diperoleh dari oksidasi senyawa karbon,
daftar prioritas beberapa senyawa PAH
metabolisme untuk mensintesis senyawa-
yang harus diperhatikan seperti tercantum
senyawa
dalam tabel 1 (Mizwar & Trihadiningsih,
pertumbuhan
2011).
jamur, dan sumber nutrisi yang dibutuhkan
N
Senyawa
Formul
o
PAH
a
Struktur
Berat Moleku l
yang dan
dibutuhkan perkembangan
untuk hifa
seperti vitamin, CO2, dan Nitrogen (Field dkk, 1992). Isolasi
November 2015 Isolasi adalah cara untuk memisahkan
kemudian dipindahkan ke dalam media TA
atau memindahkan mikroba tertentu dari
miring secara aseptis.
lingkungannya, sehingga diperoleh kultur
Pertumbuhan jamur pada media padat
murni atau biakan murni. Kultur murni
mengandung Poly-R (Lignin)
ialah kultur yang sel-sel mikrobanya
Isolasi jamur
yang sudah murni
berasal dari pembelahan dari satu sel
kemudian
tunggal.
ligninase padat untuk pembentukan clear
Identifikasi
zona (zona bening). Jamur yang dapat
Teknik identifikasi mikroorganisme
ditumbuhkan
pada
media
membentuk zona bening disekitar koloni
merupakan langkah lanjutan dari hasil
berarti
isolasi. Untuk identifikasi dan determinasi
bening merupakan hasil penguraian Poly
hasil biakan murni ditentukan berdasarkan
R-478
morfologi
dihasilkan oleh jamur.
individu,
sifat
pewarnaan,
morfologi koloni, sifat – sifat biokimia (fisiologis), patogenitas dan serologinya.
menghasilkan
oleh
enzim
Komposisi
ligninase.
ligninase
media tersebut
Zona
yang
adalah
KH2PO4 (0,60 gr), MgSO47H2O (0,50 gr), K2HPO4 (0,40 gr), (NH4)2 + tatrat (0,22
BAHAN DAN METODE PENELITIAN Pengambilan sampel Pengambilan sampel sebagai sumber mikroba dilakukan pada beberapa lokasi dengan cara aseptik. Sampel pertama diambil dari tanah Pelabuhan Muara Angke, sampel ke dua dari tanah Hutan Mangrove, sampel ke tiga dari tanah Pelabuhan Tanjung Priok dan sampe ke empat dari Pelabuhan Ratu Anyer. Isolasi jamur Sampel tanah ditimbang sebanyak 1 gr dan diisolasi ke dalam media padat TA (Taoge Agar) dengan cara taburan dan koloni jamur yang tumbuh kemudian dipindahkan pada media baru untuk pemurnian. Isolat jamur yang sudah murni
gr), Surbose (40,0 gr), Poly –R-478 dye (Sigma) (0,20 gr), Agar (15 gr), Stok mineral (10 mL), Aquadest sampai 1 liter. Stok mineral: CaCl2.2H2O (7,4 gr), Ferri sitrat (1,2 gr), ZnSO4.7H2O (0,7 gr), MnSO4.4H2O (0,5 gr), CoCl2.6H2O (0,1 gr), Thiamin HCl (10,0 mg), Aquadest (1 liter) (Subowo & Corazon, 2010). Pertumbuhan isolat jamur pada media padat ABTS Garam
diamonium
azinobis,
ABTS
(2,2-
3-etilbenzotiazolin-6-
sulfonikasid) sebagai media pertumbuhan jamur terpilih dan diinkubasi pada suhu ruang dimana jika jamur membentuk zona berwarna
hijau
disekitarnya
maka
menandakan bahwa jamur tersebut dapat
November 2015 memproduksi enzim laccase (Alfarra et al.
diperoleh dari hasil pengamatan dengan
2013).
buku identifikasi Intruduction to Food-
Uji aktivitas enzim Laccase
Borne Fungi (Robert et al. 1981)
Isolat
jamur
terpilih
selanjutnya
diukur aktivitas enzim laccasenya dengan
Uji aktivitas jamur terhadap perubahan suhu
menyiapkan 9 ml larutan penyangga posfat
Pengujian pengaruh temperatur pada
(pH 4) yang ditambah 1 ml miselium
isolat jamur terpilih dilakukan dengan
jamur dan ABTS 0,2 mM. Campuran
inkubasi pada inkubator dengan perlakuan
tersebut
cuvet
suhu 200C, 300C, 400C, 500C dan 600C
kemudian dishaker dengan menggunakan 2
dengan interval suhu 100C dimana tiap
kali
menggunakan
perlakuan dilakukan 2 kali dengan interval
spektrofotometer nilai absorbansi diukur
waktu 0-30 menit. Pengamatan terhadap
pada panjang gelombang 465 nm dengan
perkembangan
interval waktu 0-30 menit. Aktivitas enzim
perubahan
diukur berdasarkan persamaan berikut
menggunakan spektrofotometer dengan
(Affandin dkk, 2001)
panjang gelombang 465 nm. Aktivitas
Aktivitas enzim (U/mL)
enzim
=
berikut (Affandi dkk, 2001)
dimasukkan
ulangan.
kedalam
Dengan
suhu
diukur
absorbansi dilakukan
berdasarkan
pada dengan
persamaan
Aktivitas enzim (U/mL)
= A t – A0 Ԑ maks = absorpsivitasi molar ABTS
= = A t – A0
(36000 M-1 cm-1) Satu
nilai
unit
aktivitas
laccase
diidentifikasikan sebagai jumlah enzim
Ԑ maks = absorpsivitasi molar ABTS (36000 M-1 cm-1)
yang dibutuhkan untuk mengoksidasi 1
Satu
unit
aktivitas
laccase
nmol ABTS per menit.
diidentifikasikan sebagai jumlah enzim
Identifikasi jamur
yang dihasilkan dengan mengoksidasi 1
Jamur
yang
memiliki
nilai
nmol ABTS per menit dengan melakukan
keaktivitasannya paling tinggi kemudian di
perlakuan pada perubahan suhu.
identifikasi
Uji aktivitas jamur terhadap perubahan
dengan
mikroskop
pada
pembesaran 400 kali untuk mengetahui jenis
jamur
diisolasi.
Pengujian pengaruh pH dilakukan
dengan
dengan melakukan perubahan kondisi
mencocokkan krakteristik jamur yang
medium TA sebegai perlakuan, yaitu pH 3,
Identifikasi
yang
telah
pH
dilakukan
November 2015 4, 5, 6, 7, 8, 9, dan 10 dengan melakukan penambahan
0,1
M
HCl
Parameter yang diamati
untuk
Parameter
yang
diamati
adalah
menurunkann pH dan 0,1 M NaOH untuk
pertumbuhan isolat jamur terpilih pada
menaikkan pH. Tiap perlakuan diulang
media Poly R-478 padat, pertumbuhan
sebanyak 2 kali dengan pengamatan
isolat jamur terpilih pada media ABTS
panjang gelombang dimana tiap 30 menit
padat, aktivitas enzim laccase, pengaruh
sekali selama 1 jam. Aktivitas enzim
suhu dan pH, dan kondisi optimum
diukur berdasarkan persamaan berikut
degradasi Nafthalena (PAH) sebelum dan
(Affandin dkk, 2001)
sesudah menggunakan jamur terpilih.
Satu
unit
aktivitas
laccase
diidentifikasikan sebagai jumlah enzim
PEMBAHASAN
yang dihasilkan dengan mengoksidasi 1
Dari hasil isolasi tanah diperoleh 27
nmol ABTS per menit dengan melakukan
jenis isolat jamur yang terdiri dari 5 isolat
perlakuan pada perubahan pH.
jamur dari pelabuhan muara angke, 7 isolat
Uji
kemampuan
degradasi
jamur
jamur dari pelabuhan tanjung priok, 10
terhadap PAH Sebanyak dilarutkan
jamur dari tanah hutan mangrove, 5 isolat
20
dalam
mg 10
ml
Naphtalena methanol,
isolat jamur dari pelabuhan ratu dan 2 isolat
jamur
sebagai
pembanding.
kemudian campuran diambil sebanyak 6
Kemudian dari isolat jamur dilakukan
ml ditambah 14 ml methanol yang
pemilihan isolat berdasarkan morfologi
dimasukkan kedalam tabung erlenmeyer.
koloni (warna dan bentuk koloni) isolat
Kedalam erlenmeyer dimasukkan 5 tetes
jamur pada medium tersebut. Isolat jamur
amonium sulfate sebagai sumber N,
banyak didapatkan dari pelabuhan ratu hal
kemudian dimasukkan suspensi miselium
ini
sebanyak 1 ml. Kultur diinkubasi di atas
menyukai
shaker dengan kecepatan 115 rpm selama
Tumbunan dan Nandika (1989), jamur
4 hari. Setelah 4 hari isolat jamur diambil
dapat hidup pada kondisi asam dan basa,
2 ml dan dimasukan kedalam botol
yaitu dengan kisaran pH antara 4,5-8,0.
effendrof dan d shaker. Ekstrak kemudian dianalisa
menggunakan
disebabkan
karena
kondisi
jamur
asam,
lebih
menurut
Dari hasil uji aktivitas enzim Lignin
GC-MS
ada 4 jamur hasil isolasi yang mampu
Shinmadzu RF-10 AXL untuk mengetahui
membentuk clear zona (zona bening) dan
konsentrasi Naphtalena dan senyawa baru
2
yang terbentuk.
dari penelitian ini. Hal ini disebabkan
jamur tambahan sebagai pembanding
November 2015 jamur tersebut mengandung enzim lignin,
memiliki enzim laccase, sesuai dengan
sesuai pernyataan Y.B.Subowo (2010)
pernyataan Alfarra dkk (2013) jamur yang
Jamur yang dapat tumbuh dan membentuk
membentuk zona berwarna hijau disekitar
zona
koloni menandakan bahwa jamur tersebut
bening
disekitar
koloni
berarti
menghasilkan enzim ligninase. Jamur ini
dapat
menghasilkan ligninase, yaitu enzim lignin
Sedangkan MA5, M1 dan PL3 tidak
yang dapat menguraikan senyawa selulosa.
membentuk zona hijau di sekitar koloni hal
Lignin
jaringan
ini menandakan bahwa jamur tersebut
tumbuhan selain selulosa. Senyawa ini
tidak memproduksi ezim laccase sehingga
merupakan polimer aromatik dari phenil
tidak dapat membentuk zona berwarna
propanoid, hasil sintesa conyferil, synapil,
hijau di sekitar koloninya.
adalah
penyusun
p-coumayl alkohol (Nursadin dkk, 2012) Media
ABTS
bermanfaat
untuk
memproduksi
enzim
laccase.
Isolat jamur terpilih kemudian di reaksikan dalam larutan penyangga sitrat
mengetahui isolat jamur yang mampu
mengandung
menghasilkan enzyme laccase dengan
mengetahui kemampuan degradasinya dan
adanya zona hijau disekitar koloni.
direaksikan
Tabel 4. Jamur yang menghasilkan
No
Kode isolat
Warna
Zona
koloni
Hijau
MA4
Hitam
+
2
MA5
Hijau tua
-
3
M1
Hitam
-
4
M5
Hijau tua
+
4
PL3
Coklat tua
-
Aspergilus
Hijau
fumigatus
muda
Trichoderma
Hijau
6
kembali
untuk
dalam
larutan
mM untuk mengetahui aktivitas enzim
1
5
R-478
penyangga posfat mengandung guaijacol
+ +
laccasenya. Aktivitas Enzim Laccase (U/mL)
zona berwarna hijau
Poly
50.000
44.861
23.981 16.759
33.888
0
Isolat Jamur
Gambar 1. Histogram Rata – Rata Spektrofotometri Aktivitas Enzim Laccase Berdasarkan gambar 1 dapat dilihat bahwa ke empat jamur hasil isolasi dengan
Dari hasil tabel 4 menunjukkan bahwa
menggunakan spektrofotometri selama 30
isolat jamur yang mampu membentuk zona
menit memiliki nilai rata rata enzim
hijau di sekitar koloni adalah isolat jamur
laccase
tertinggi
MA4, M5, dan Trichoderma. Hal ini
44,8611
(U/mL),
disebabkan karena isolat jamur tersebut
(U/mL), isolat jamur M5 sebesar 23,9814
adalah
isolat
Trichoderma
MA4
33,8889
November 2015 (U/mL), dan Aspergilus fumigatus 16,7592
turun,
(U/mL) yang menandakan jamur tersebut
medium yang diuraikan.
dapat menghasilkan enzim laccase tiap
600.000
1) Jamur yang menandakan positif membentuk
zona
hijau
Aktivitas Enzim Laccase (U/mL)
menitnya semakin meningkat. (Lampiran
tergantung
kepada
komposisi
Phialophora fastigiata
400.000 200.000
Penicillium digatatum
0
Trichoderma
3 4 5 6 7 8 9 10
kemudian
pH
diidentifikasi dengan menggunakan buku Introduction to food- borne fungi (Samson et
al,
1981),
identifikasi
Gambar 3. Grafik Rata – rata pertumbuhan jamur pada perubahan pH
dilakukan
Dari hasil uji perubahan suhu isolat
dibawah mikrokopis pada pembesaran 400 jamur
yaitu warna dan permukaan koloni, garis –
tumbuh optimum di pH 3 dengan aktivitas
garis radial, hifa, bentuk spora dan sel dan
enzim laccase 560,7406 U/mL, Penicillium
didapatkan data bahwa isolat jamur MA4
digatatum pada pH 4 dengan aktivitas
adalah jamur Phialophora fastigiata dan
enzim
jamur M5 adalah Penicillium digatatum.
Trichoderma pada pH 9 dengan aktivitas
Aktivitas Enzim Laccase (U/mL)
kali dengan mengamati morfologi koloni
72.129 56.574 60.000 42.916 37.962 35.138 33.842 35.416 40.000 26.620 26.157 21.759 20.000 26.388 7.962 22.777 17.777 15.787 0 20 30 40 50 60
enzim
80.000
Phialophora fastigiata Penicillium digatatum Trichoderm a
Suhu (0C)
Phialophora
laccase
337,2684
laccase
menandakan
fastigiata dapat
U/mL
50,9259.
bahwa
Hal
jamur
dan
ini
tersebut
memiliki daya tahan hidup terdapat pH yang berbeda- beda. Kemampuan degradasi isolat jamur terhadap PAH Nafthalena adalah salah satu senyawa
Derajat keasaman (pH), pengaruh
PAH yang dipakai sebagai model untuk
pH terhadap pertumbuhan tidak kalah
melihat
pentingnya dari pengaruh temperatur. Ada
mendegradasi PAH. Kedua jamur yang
pH
sudah
minimum,
pH
optimum,
pH
kemampuan
terbukti
jamur
mampu
dalam
mendegradasi
maksimum. Jamur lebih menyukai pH
lignin dan dapat menghasilkan enzim
asam, rentang pH pertumbuhan jamur dari
laccase
kemudian
1-9 dan pH optimumnya 4-6. Selama
media
cair
pertumbuhan pH dapat berubah, naik atau
(PAHs) untuk mengetahui kemampuan degradasinya.
ditumbuhkan
mengandung
Hasil
pada
Nafthalena
pengukuran
November 2015 menggunakan GC-MS Shinmadzu RF-10 AXL
menunjukkan
bahwa
senyawa
Nafthalena (C10H8) dapat didegradasi oleh kedua jamur tersebut menjadi katekol, Jamur Phialophora fastigiata yang mampu menurunkan
konsentrasi
Nafthalena
sebanyak 38%, dan jamur Penicillium digatatum mampu menurunkan sebanyak 19% setelah diinkubasi selama 4 hari.
Kesimpulan Jamur Phialophora fastigiata dan jamur
Penicillium
digatatum
dapat
mendegradasi Poly R-478 (Lignin) dan Nafthalena (PAH) dan dapat tumbuh baik pada suhu 20- 40oC dengan keadaan pH asam (3-4). Kedua jamur ini dapat digunakan sebagai penanganan limbah mengandung
lignin
dan
limbah
mengandung Nafthalena.
DAFTAR FUSTAKA Affandi, Moch., Ni’matuzahroh., Agus. 2001. Diversitas Dan Visualisasi Karakter Jamur Yang Berasosiasi Dengan Proses Degradasi Serasah Di Lingkungan Mangrove. Jurnal Penelitian Medika Eksakta. Vol. 2 (1). April 2001: 52-53. Bonnen AM, LH Anton and AB Orth. 1994. Lignin degrading enzymes of the commercial button mushroom, Agaricus bisporus. Appl. Environ. Microbiol. 60, 960-965. Field JA, E Jong, GF Costa and JAM Bont. 1992. Biodegradation composition and diversity. Appl. Eviron, Microbiol. 58(7), 738-744.
Mizwar Andy dan Trihadiningsih Yulinah. 2011. Potensi bioremediasi tanah terkontaminasi Polycylic Aromatic Hydrocarbon dari batubara dengan Composing.laporan Hasil Penelitian Balai Penelitian Lingkungan 20102011, Jakarta. Nur Hidayat, Masdiana C, Padaga dan Sri Suhartini, 2006. Mikrobiologi Industri. Andi. Yogyakarta. Hal 21. Nursadin, Iman, dan Supriyanto. 2012. Penepisan Jamur Antagonis Asidofilik Lignoselulotik dari Tanah Gambut Terhadap Penyakit Layu Fusarium. J Perkebunan & Lahan Tropika. Vol. 2 (1). Robert A, Ellen and Connie. 1981. Introduction to food- borne fungi. Centraal Bureau Voor Schimmelcultures.Institute of the royal netherlands academy of arts and sciences. Vol. 24-138. Subowo Y.B., 2010. Isolasi dan seleksi jamur pendegradasi lignin di Pulau Laki Kepulauan Seribu. Proceeding Seminar Nasional Basic Science, 255-261. Universitas Brawijaya, 20 Februari 2010. Subowo Y.B., dan Corazon. 2010. Seleksi jamur tanah pengurai lignin dan PAH dari beberapa lingkungan di bali. Berita Biologi. Vol. 20 (2): 227-233. Tambunan, B. dan D. Nandika. 1989. Deteorisasi Kaya Faktor Biologi. Pusat Antar Universitas IPB. Bogor.
