Potensi Bakteri Genus Pseudomonas Pendegradasi

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