dekolorisasi pewarna indigosol oleh bakteri tanah

Prosiding Symbion (Symposium on Biology Education),
Prodi Pendidikan Biologi, FKIP, Universitas Ahmad Dahlan,
27 Agustus 2016
p-ISSN: 2540-752x
e-ISSN: 2528-5726
DEKOLORISASI PEWARNA INDIGOSOL OLEH
BAKTERI TANAH
Muhamad Agil1, Endang Sutariningsih2
Fakultas Biologi Universitas Gadjah Mada
Jl. Teknika Selatan, Sekip Utara, Yogyakarta 55281, Indonesia
Email: [email protected]
Abstrak
Limbah cair yang dihasilkan pada industri tekstil mengandung residu pewarna. Indigosol
merupakan salah satu jenis pewarna yang digunakan pada industri tekstil khususnya batik.
Pewarna ini bersifat rekalsitran dan hanya beberapa jenis bakteri yang mampu
mendekolorisasi senyawa tersebut. Tujuan penelitian adalah menguji kemampuan
dekolorisasi isolat bakteri tanah terhadap pewarna indigosol. Bakteri strain SP 20, SP 28
dan SP 38 digunakan sebagai model bakteri pendekolorisasi indigosol. Percobaan
dekolorisasi dilakukan dengan kultivasi pada media cair yang mengandung indigosol dan
diukur menggunakan spektrofotometer (λ600 nm). Strain bakteri yang mempunyai aktivitas
tertinggi diidentifikasi menggunakan metode standard. Hasil penelitian menunjukkan ketiga
isolat bakteri mampu mendekolorisasi pewarna indigosol pada konsentrasi 100mg/L. Isolat
SP 38 menunjukkan aktivitas dekolorisasi tertinggi sampai 88,39%. Isolat SP38
diidentifikasi menunjukkan karakter yang mirip dengan Aeromonas sp.
Kata kunci: indigosol, bakteri, dekolorisasi
Pendahuluan
Sebagian besar limbah cair tekstil khususnya batik mengandung residu pewarna
yang berpotensi sebagai pencemar lingkungan. Watini (2009) menjelaskan bahwa
limbah cair industri batik pada umumnya dibuang langsung ke badan air atau sungai
tanpa diperlakukan terlebih dahulu [1]. Hampir 20% komponen utama limbah cair
tekstil terutama dari proses pembuatan batik mengandung pewarna [2] dan lilin (batique
wax) [3]. Salah satu jenis pewarna yang digunakan yaitu indigosol, yang bersifat
recalcitrant sehingga mempunyai potensi sebagai pencemar lingkungan [4]. Hanya
beberapa jenis bakteri mampu merombak pewarna tersebut. Oleh karena itu bakteri
perombak pewarna telah dimanfaatkan sebagai agensia penting di dalam bioremediasi
lingkungan tercemar limbah industri tekstil.Bacillus sp. dan Aspergillus sp. mampu
mendekolorisasi limbah pewarna tekstil sebesar 31% dan 41% [5]. Olukanni et al
meneliti bahwa Micrococcus sp. yang diisolasi dari limbah tekstil mampu
mendekolorisasi reactive azo dye sebesar 95% [6]. Bacillus sp., Escherichia coli dan
445
Muhamad Agil, Endang Sutariningsih – Dekolorisasi Pewarna Indigosol....
Pseudomonas flourescens mampu mendekolorisasi dan mendegradasi pewarna Reactive
Dyesdi area sekitar industri pewarna Tamil Nadu, India [7]. Berdasarkan hasil isolasi
bakteri tanah yang mampu tumbuh pada medium basal yang dilengkapi dengan pewarna
tekstil [8, 9], maka penelitian ini berusaha untuk mendapatkan strain bakteri yang
mampu mendekolorisasi pewarna tekstil. Tujuan penelitian adalah untuk menguji
kemampuan bakteri pendekolorisasi pewarna terhadap pewarna indogosol. Isolat bakteri
diperoleh dari tanah yang terpapar limbah batik Desa Wijirejo, Pandak, Bantul,
Yogyakarta.
Metode
Purifikasi dan Seleksi Bakteri
Tiga isolat bakteri (strain SP 20, SP 28 dan SP 38) [8, 9] yang berasal dari
limbah batik Desa Wijirejo, Pandak, Bantul Yogyakarta dipurifikasi melalui teknik
koloni sel tunggal menggunakan metode goresan. Isolat yang berasal dari koloni tunggal
ditumbuhkan pada medium miring, diinkubasikan selama 48 jam.
Ketiga kultur murni isolat diseleksi berdasarkan kemampuan tumbuh pada
medium basal minimal (MSM) yang terdiri dari (g/L): 2,75 - K2HPO4; 0,2 - MgCl2; 0,2
- FeCl2; 2,25 - KH2PO4; 1 - (NH4)2SO4 ; 0,1 – NaCl ; 0,002 - CaCl2; 1 – Glukosa
;ditambah 0,1- Indigosol. Isolat yang mampu tumbuh dan menghasilkan zone jernih
disekitar koloni dipilih untuk diuji kecepatan kemampuan tumbuhnya.
Uji Pertumbuhan
Isolat bakteri terpilih ditumbuhkan pada medium MSM cair, diinkubasi pada
meja penggojog (rotary shaker; kecepatan 125 rpm) dan suhu 37˚C sampai terjadi
pertumbuhan. Setiap interval waktu tertentu (1 jam), pertumbuhan isolat bakteri diamati
secara spektrofotometri (Absorbansi media 600nm). Kecepatan pertumbuhan ditentukan
berdasarkan rumus pertumbuhan.
Percobaan Kultivasi Isolat Terpilih (Uji Dekolorisasi)
Dekolorisasi pewarna indigosol dilakukan melalui percobaan kultivasi isolat
terpilih dengan menggunakan medium MSM cair yang mengandung pewarna indigosol
100mg/L. Aktivitas dekolorisasi diamati berdasarkan perubahan warna (dekolorisasi)
dilakukan dengan menggunakan Spektrofotometer (absorbansi = 600nm). Analisis
dekolorisasi ditentukan dengan menggunakan rumus sebagai berikut [10],
446
Prosiding Symbion (Symposium on Biology Education),
Prodi Pendidikan Biologi, FKIP, Universitas Ahmad Dahlan,
27 Agustus 2016
Dekolorisasi (%)
p-ISSN: 2540-752x
e-ISSN: 2528-5726
x 100
Keterangan : OD1 : Nilai absorbansi awal;
ODt: Nilai absorbansi setelah inkubasi
Identifikasi Isolat Bakteri Terpilih
Isolat bakteri terpilih diidentifikasi menggunakan metoda standard Bergey’s
Manual
[10],
meliputi
morfologi
koloni,
morfologi
sel
dan
uji
biokimia
danmetodestandar.
Hasil dan Pembahasan
Hasil purifikasi (Gambar 1) dan seleksi isolat bakteri (Gambar 2 dan 3)
menunjukkan bahwa ketiga isolat bakteri (SP 20, SP 28 dan SP 38) mampu tumbuh dan
mempunyai kemampuan mendegradasi pewarna indigosol. Hal tersebut terlihat dengan
terbentuknya zona bening disekitar koloni (Gambar 3).
Gambar 1. Purifikasi isolat bakteri hasil isolasi
Gambar 2. Kultur isolat bakteri pada MSM-agar yang mengandung
1000 mg/L indigosol.
(Keterangan: a= Strain SP 20; b=Strain SP 28; c= Strain Sp 38)
447
Muhamad Agil, Endang Sutariningsih – Dekolorisasi Pewarna Indigosol....
Gambar 3. Seleksi aktivitas degradatif isolat bakteri
(pembentukan zona bening)
Terbentuknya zona bening pada uji kemampuan degradatif terhadap indigosol
(Gambar 3) menunjukkan bahwa bakteri tersebut mampu mendegradasi pewarna
indigosol. Semakin besar zona bening maka semakin besar kemampuan degradasinya.
Daya degradasi isolat SP 20, SP 28 dan SP 38 terlihat pada tabel 1.
Tabel 1. Aktivitas degradasi isolat bakteri terhadap pewarna indigosol dengan
konsentrasi 1000 mg/L
No.
Isolat Bakteri
1
2
3
SP 20
SP 28
SP 38
Diameter koloni
(mm)
2
4
4
Diameter zona
bening (mm)
3
7
10
Daya degradasi
indigosol
0,5
0,75
1,5
Berdasarkan tabel 1, aktivitas degradasi tertinggi yaitu isolat bakteri SP 38
dengan daya degradasi sebesar 1,5. Sedangkan isolat bakteri SP 28 sebesar 0,75 dan SP
20 sebesar 0,5.
Langkah selanjutnya untuk uji pertumbuhan pada medium cair, ketiga isolat
bakteri mampu tumbuh pada medium MSM cair yang mengandung pewarna indigosol
(1000mg/L). Hasil tersebut dapat terlihat pada Gambar 4.
Gambar 4. Pertumbuhan tiga isolat bakteri pada medium MSM
yang mengandung 100 mg/L indigosol.
448
Prosiding Symbion (Symposium on Biology Education),
Prodi Pendidikan Biologi, FKIP, Universitas Ahmad Dahlan,
27 Agustus 2016
p-ISSN: 2540-752x
e-ISSN: 2528-5726
Isolat Bakteri SP 38 mempunyai laju pertumbuhan spesifik (µ) tertinggi
(0,246jam-1) dengan waktu generasi (g) terendah (2,808jam). Isolat bakteri SP 28
mempunyai laju pertumbuhan spesifik 0,222 jam-1dan waktu generasi 3,104 jam.
Sedangkanisolat bakteri SP 20 mempunyailaju pertumbuhan spesifik 0,188 jam-1dan
waktu generasi 3,684 jam.
Gambar 5. Uji Degradasi isolat bakteri pada media MSM
yang mengandung 100mg/L indigosol.
(Keterangan: a. Isolat SP38; b. Isolat SP 28; c. Isolat SP 20; d. Kontrol)
Gambar 6. Kurva dekolorisasi pewarna indigosol.
Gambar 6 menunjukkan bahwa kemampuan dekolorisasi isolat bakteri SP 38
lebih besar dibandingkan SP 28 dan SP 20. Setelah inkubasi selama 96 jam, Isolat
Bakteri SP 38 mampu mendekolorisasi indigosol sebesar 88,39%. Isolat Bakteri SP 28
mampu mendekolorisasi indigosol sebesar 78,48%, sedangkan Isolat Bakteri SP 20
hanya mampu mendekolorisasi indigosol sebesar 42,24%.
449
Muhamad Agil, Endang Sutariningsih – Dekolorisasi Pewarna Indigosol....
(a)
(b)
(c)
Gambar 7. Morfologi sel Isolat Bakteri (a) SP 20, (b) SP 28, (c) SP 38.
Tabel 1. Karakterisasi Isolat Bakteri SP 20, SP 28 dan SP 38.
Karakter
SP 20
Morfologi
Warna koloni
Cat Gram
Morfologi sel
Biokimia
Katalase
Oksidase
Produksi H2S
Indol
Motilitas
Simon citrat
Hidrolisis
gelatin
Reduksi nitrat
Hidrolisis
kasein
Glukosa
Sukrosa
Mannitol
Laktosa
Fruktosa
Maltosa
Isolat Bakteri
SP 28
SP 38
Krem
Negatif
Batang
Krem
Negatif
Batang
Putih
Negatif
Batang
+
+
+
-
+
+
-
+
+
+
+
-
-
-
-
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
450
Prosiding Symbion (Symposium on Biology Education),
Prodi Pendidikan Biologi, FKIP, Universitas Ahmad Dahlan,
27 Agustus 2016
p-ISSN: 2540-752x
e-ISSN: 2528-5726
Berdasarkan data morfologi sel, ketiga isolat bakteri terpilih merupakan bakteri
Gram negatif, berbentuk batang (Tabel 1). Bakteri tersebut teridentifikasi yaitu isolat SP
20 mirip dengan Serratia sp, isolat SP 28 mirip dengan Klebsiella sp dan isolat SP 38
mirip dengan Aeromonas sp.
Kesimpulan
Isolat bakteri yang diisolasi mempunyai kemampuan mendekolorisasi pewarna
indigosol. Isolat bakteri SP 38 mempunyai kemampuan dekolorisasi paling tinggi
dibandingkan isolat bakteri SP 20 dan SP 28 yaitu 88,39%. Isolat bakteri SP 20
mempunyai kemampuan dekolorisasi terendah yaitu 42,24%. Berdasarkan hasil
identifikasi, isolat bakteri SP 20 mirip dengan Serratia sp., SP 28 mirip dengan
Klebsiella sp., dan SP 38 mirip dengan Aeromonas sp. Ketiga isolat bakteri tersebut
mempunyai kemampuan mendekolorisasi indigosol sehingga dapat digunakan sebagai
agen bioremediasi pencemaran limbah pewarna indigosol.
451
Muhamad Agil, Endang Sutariningsih – Dekolorisasi Pewarna Indigosol....
Daftar Pustaka
Watini. 2009. Pengaruh Waktu Kontak Enceng Gondok (Eichornia craaipes) terhadap
Pengaruh Kadar Cd dan Cr pada Air Limbah Industri Batik (Home Industry
Batik di Desa Sokaraja Lor) Kota Purwokerto. Skripsi. Purwokerto. Fakultas
Kedokteran dan Ilmu-Ilmu Kesehatan Universitas Jenderal Soedirman.
Selvam, K., Swaminathan, K., & Chae, K.S. 2003. Decolourization of Azo Dye and a
Dye Industry Effluent by White Rot Fungus Thelephora sp. Bioresource
Technology .88: 115-119.
Citrapancayudha, D.R. 2015. Biodegradation of Wax Residue on Semi-Solid Waste of
Batik Industry by Bacteria. Thesis. Yogyakarta: Fakultas Biologi UGM.
Sen, S., & Demirer, G.N. 2003. Anaerobic Treatment of Real Textile Wastewater with a
Fluidized Bed Reactor. Water Res. 37: 1868-1878.
Maruthupandy, M., Avila, A.J., & Muthusamy, A. 2012. Decolorization of Textile Dye
Effluent Using Bacillus sp. and Aspergillus sp. Indo-Global Reseacrh Journal of
Pharmaceutical Sciences. 2: 217-221.
Okulanni, O.D., Osuntoki, A.A., & Gbenle, G.O. 2009. Decolorization of Azo Dye by
a Strain Micrococcus Isolated from a Refuse Dump Soil. Biotechnology. 8 (4):
442-448.
Sriram, N., Reetha, D., & Saranraj, P. 2013. Biological Degradation of Reactive Dyes
by Using Bacteria Isolated from Dye Effluent Contaminated Soil. Middle-East
Journal of Scientific Research. 17: 1695-1700.
Putranto, R.Y. 2016. Bakteri Peluntur dan Perombak Pewarna pada Limbah Tekstil
Batik. Skripsi tidak diterbitkan. Yogyakarta: Fakultas Biologi UGM.
Munir, M., Irnaning, N., Endang, .S.S., Qoriah, I., & Anindyojati, W. 2015. Imobilisasi
Konsorsium Bakteri Anaerobik untuk meningkatkan Efektivitas Pengolahan
Limbah Cair Tekstil (Isolasi Bakteri Heterotrof dan Lithotrof dari Limbah Cair
Industri Tekstil). Laporan Penelitian. Semarang: BPPTI Semarang.
Holt, J.G., Noel, R.K., Peter, H.A.S., James, T.S., & Stanley, T.W. 1994. Bergey’s
Manual of Determinative Bacteriology 9th Edition. United States of America: A
Waverly Company.
452