ISOLASI BAKTERI AMILOLITIK ANAEROB DARI LIMBAH CAIR TAPIOKA PT. FLORINDO MAKMUR DESA BANGUN REJO KABUPATEN LAMPUNG SELATAN
ABSTRAK
ISOLASI BAKTERI AMILOLITIK ANAEROB
DARI LIMBAH CAIR TAPIOKA PT. FLORINDO MAKMUR
DESA BANGUN REJO KABUPATEN LAMPUNG SELATAN
Oleh
Mahendra Zain Arifin
Limbah cair tapioka mengandung bahan organik yang tinggi. Dengan keadaan
tersebut, limbah cair tapioka berpotensi sebagai polutan bagi lingkungan.
Pengolahan limbah cair tapioka dilakukan dengan menggunakan kolam anaerob.
Proses pengolahan limbah cair tapioka secara anaerob dipengaruhi oleh efektivitas
kerja mikroba. Penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan isolat bakteri
amilolitik anaerob potensial sebagai biodegradator pati dengan waktu tinggal yang
pendek.
Untuk mendapatkan isolat tersebut dilakukan isolasi dengan metode streak plate
dan dilanjutkan dengan uji amilolitik. Potensi setiap isolat dalam mendegradasi
pati diketahui melalui penentuan nilai indeks amilolitik. Indeks amilolitik setiap
isolat ditentukan berdasarkan rasio luas koloni dengan luas zona jernih yang
terbentuk.
Berdasarkan karakterisasi makroskopis dan mikroskopis, diperoleh 4 isolat bakteri
amilolitik anaerob potensial dengan kode isolat AA1, AA2, AA3 dan AA4. Hasil
pengukuran zona jernih menunjukkan, diameter isolat AA1 sebesar 17,83 mm
tergolong bakteri amilolitik anaerob dengan potensi sedang, isolat AA3 sebesar
13,25 mm, AA4 sebesar 12 mm dan AA2 sebesar 8,96 mm sehingga ketiganya
tergolong berpotensi rendah. Pada penentuan indeks amilolitik, didapatkan nilai
indeks amilolitik tertinggi sebesar 12,76 yang terdapat pada isolat AA3 pada hari
ke-3.
Kata kunci: isolasi, limbah tapioka, amilolitik anaerob
V. SIMPULAN DAN SARAN
A. Simpulan
Dari hasil penelitian yang telah dilakukan, maka didapatkan kesimpulan
sebagai berikut:
1. Pada penelitian ini diperoleh 4 isolat bakteri amilolitik anaerob yang
berbeda berdasarkan perbedaan morfologi koloni, morfologi sel, sifat
Gram dan sifat anaerobnya, yaitu AA1, AA2, AA3 dan AA4.
2. Isolat yang diperoleh mampu menghidrolisis pati pada medium starch
agar.
3. Isolat AA3 merupakan isolat yang mempunyai indeks amilolitik tertinggi
dibanding isolat AA1, AA2 dan AA4.
B. Saran
1. Bagi Peneliti
Diharapkan menambah wawasan keilmuwan dan dapat melakukan
penelitian lebih lanjut terhadap isolat yang diperoleh sebagai isolat bakteri
amilolitik anaerob potensial bagi pengolahan limbah cair tapioka.
2. Bagi Pihak Pengelola Limbah
Diharapkan menggunakan isolat AA3 sebagai agen biodegradator senyawa
organik dalam pengolahan limbah cair tapioka.
I. PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Lampung adalah produsen tapioka utama di Indonesia. Keberadaan industri
tapioka di Lampung menjadi penting berkaitan dengan penyediaan lapangan
pekerjaan. Sekitar 64% penyerapan tenaga kerja sektor industri pengolahan
berasal dari industri tapioka (Supriyati, Setiyanto, Suryani, Tarigan, 2006).
Limbah cair dari industri tapioka merupakan salah satu kontributor polutan
utama yang menyebabkan penurunan kualitas badan sungai di Propinsi
Lampung (Anonim, 2004). Industri tapioka adalah industri dengan tingkat
pencemaran air yang tinggi, hal itu ditunjukkan dengan nilai COD sebesar
2.972 mg/L, disusul oleh industri pulp dengan nilai COD berada pada kisaran
1.240-2.174 mg/L (Wiryawan, Marsden, Susanto, Mahi, Ahmad,
Poespitasari, 2001). Tingginya nilai COD berasal dari kandungan senyawa
organik yang berasal dari pati dalam limbah cair tapioka.
Proses pengolahan limbah cair tapioka menggunakan kolam-kolam anaerob
telah dikenal sebagai salah satu cara yang cukup efektif untuk menurunkan
kandungan pati terlarut, sianida dan senyawa organik lainnya. Hasil
penelitian oleh Rajbhandari dan Annachhatre (2004) menyebutkan bahwa
pengolahan limbah cair secara anaerob mampu menurunkan kadar pati
2
terlarut hingga 90% dan sianida hingga 51%. Tingkat efisiensi waktu
degradasi pati terlarut terbukti dalam waktu inkubasi 120 menit mampu
mendegradasi 90-95% dari total keseluruhan. Pengolahan limbah cair secara
anaerob juga menyebabkan berkurangnya konsentrasi sianida dari konsentrasi
awal sebesar 10 mg/l dan 20 mg/l menjadi 0,43 mg/l dan 0,84 mg/l.
Degradasi pati dilakukan secara anaerob melalui proses fermentasi oleh
berbagai mikroba yang secara alami terdapat dalam kolam anaerob. Hasil
penelitian Priyanto, Wiryanto dan Ratna (2002) diperoleh 11 bakteri amilolitik yang berasal dari kolam limbah cair tapioka.
Lowe, Mahendra dan Zeikus (1993) melaporkan bahwa bakteri anaerob
amilolitik memiliki aktivitas pullulanolitik dan amilolitik dengan karakteristik
termoaktif dan termostabil. Sesuai dengan penelitian Haki dan Rekheit
(2003), telah berhasil diisolasi bakteri anaerob amilolitik yang bersifat
termofilik ekstrim yaitu Thermus sp. yang menghasilkan enzim amilase dan
Thermococcus litoralis yang menghasilkan enzim pullulanase. Richana,
Yusuf, Lestari dan Damardjati (1999) berhasil mengisolasi enzim amilase
dari bakteri mesofil Bacillus sp. dengan bakteri termofil Bacillus licheniformis yang mempunyai aktivitas optimum pada pH 6,0-7,0; sedangkan AlQodah, Daghstani, Geopel dan Lafi (2007) berhasil mendeterminasi
parameter kinetik dari enzim amilase yang dihasilkan oleh B. sphaericus
yang berasal dari sumber air panas bumi di Jordania, aktivitas amilolitiknya
optimum pada suhu 50°C.
3
Berbagai jenis bakteri anaerob yang beradaptasi dengan lingkungan kolam
anaerob memiliki kemampuan yang berbeda-beda dalam mendegradasi pati.
Penggunaan jenis bakteri yang tepat akan membantu mempercepat proses
fermentasi sehingga dapat berimbas pada pengurangan waktu tinggal.
Pengetahuan mengenai berbagai jenis bakteri serta efektivitasnya pada proses
fermentasi untuk mendegradasi pati dalam limbah cair tapioka belum banyak
diketahui. Oleh karena itu perlu dilakukan penelitian untuk mengetahui jenisjenis bakteri yang terdapat pada kolam anaerob limbah cair tapioka dan
efektivitas masing-masing bakteri dalam mendegradasi pati dalam limbah cair
tapioka.
B. Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Mendapatkan isolat bakteri amilolitik anaerob dengan indeks amilolitik
terbaik, dari kolam anaerob pengolahan limbah cair tapioka.
2. Mendapatkan isolat bakteri amilolitik anaerob potensial sebagai
biodegradator pati dengan waktu tinggal yang pendek.
C. Manfaat Penelitian
Hasil penelitian ini diharapakan:
1. Memberikan informasi ilmiah mengenai isolat bakteri amilolitik anaerob
potensial yang memiliki kemampuan degradasi pati terbaik limbah cair
tapioka.
4
2. Menjadi bahan pertimbangan bagi pihak terkait dalam membantu mempercepat pengolahan limbah cair tapioka.
D. Kerangka Pemikiran
Limbah cair tapioka merupakan limbah dari industri tapioka yang masih mengandung kadar pati yang cukup tinggi yaitu sebesar 0,26%. Disamping itu
limbah cair tapioka juga mengandung protein 0,25%, lemak 0,035%, serat
kasar 0,20% dan kadar air 99,25%. Dengan kandungan bahan organik yang
cukup tinggi, limbah cair tapioka memenuhi syarat sebagai media tumbuh
bagi mikroorganisme.
Pengolahan limbah cair tapioka secara biologis dilakukan dengan menggunakan sistem kolam stabilisasi (stabilization pond) berupa kolam tanah
yang luas dan dalam (deep pond). Proses pemurnian limbah terjadi secara
biologis sesuai dengan derajat pengolahan yang ditentukan. Kolam anaerob
digunakan untuk pengolahan awal dari air limbah organik yang kuat dengan
konsentrasi yang tinggi. Dalam sistem kolam anaerob limbah cair tapioka,
seluruh permukaan kolam tertutup oleh lapisan akumulasi limbah tapioka
yang telah memadat serta terapung dipermukaan. Posisi air limbah yang
berada dibawah lapisan tidak mendapatkan suplai sinar matahari dan O2 dari
udara. Hal tersebut tentunya menyebabkan mikroba fotosintetik tidak dapat
hidup sehingga tidak terjadi proses produksi oksigen. Dengan kondisi
tersebut maka dapat dipastikan limbah tersebut berada dalam kondisi yang
anaerob.
5
Salah satu sifat limbah cair tapioka yaitu mudah mengalami pembusukan.
Manik (1994) menyatakan, proses pembusukan atau penguraian senyawa
organik menghasilkan asam sulfida (H2S) yang ditandai dengan bau limbah
yang menyengat. Timbulnya bau tersebut menunjukkan terjadinya respirasi
anaerob. Proses pembusukan yang terjadi pada limbah cair tapioka tersebut
dilakukan oleh bakteri. Pada penelitian yang dilakukan oleh Priyanto (2002)
dilaporkan bahwa didapatkan 11 isolat bakteri amilolitik dengan kemampuan
hidrolisis pati yang berbeda. Hal ini membuktikan, limbah cair tapioka dapat
digunakan sebagai substrat yang dapat menghasilkan sumber karbon dan
energi bagi bakteri amilolitik.
Proses degradasi limbah cair tapioka dilakukan oleh beberapa jenis bakteri
amilolitik anaerob yang bermacam-macam. Keanekaragaman bakteri amilolitik anaerob dipengaruhi oleh faktor internal dan faktor eksternal. Faktor
internal meliputi perbedaan susunan materi genetik antara bakteri yang satu
dengan yang lain. Perbedaan susunan materi genetik setiap bakteri akan
berpengaruh terhadap pembentukan enzim baik jenis maupun kuantitasnya.
Faktor eksternal dapat berupa perbedaan konsentrasi substrat, temperatur,
pH, tekanan osmotik, kandungan oksigen, senyawa racun dan asosiasi antara
mikroorganisme. Setiap bakteri membutuhkan kondisi lingkungan yang
optimum untuk dapat memproduksi enzim dengan jumlah maksimal. Perbedaan kedua faktor tersebut tentunya berpengaruh terhadap metabolisme pada
tiap-tiap bakteri. Hal tersebut dapat dilihat dari perbedaan kecepatan
pertumbuhan koloni bakteri dan produksi enzim penghidrolisis pati yaitu
6
amilase, glukoamilase dan atau pullulanase. Perbedaan tersebut dapat ditentukan dari nilai indeks amilolitik yang dihasilkan.
E. Hipotesis
Hipotesis yang diajukan dalam penelitian ini adalah:
1. Terdapat isolat bakteri amilolitik anaerob yang mampu mendegradasi pati
dari kolam anaerob limbah cair tapioka.
2. Setiap isolat mempunyai kemampuan yang berbeda-beda dalam
mendegradasi pati.
3. Diperoleh isolat bakteri amilolitik anaerob terbaik dalam mendegradasi
pati.
ISOLASI BAKTERI AMILOLITIK ANAEROB
DARI LIMBAH CAIR TAPIOKA PT. FLORINDO MAKMUR
DESA BANGUN REJO KABUPATEN LAMPUNG SELATAN
Oleh
Mahendra Zain Arifin
Limbah cair tapioka mengandung bahan organik yang tinggi. Dengan keadaan
tersebut, limbah cair tapioka berpotensi sebagai polutan bagi lingkungan.
Pengolahan limbah cair tapioka dilakukan dengan menggunakan kolam anaerob.
Proses pengolahan limbah cair tapioka secara anaerob dipengaruhi oleh efektivitas
kerja mikroba. Penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan isolat bakteri
amilolitik anaerob potensial sebagai biodegradator pati dengan waktu tinggal yang
pendek.
Untuk mendapatkan isolat tersebut dilakukan isolasi dengan metode streak plate
dan dilanjutkan dengan uji amilolitik. Potensi setiap isolat dalam mendegradasi
pati diketahui melalui penentuan nilai indeks amilolitik. Indeks amilolitik setiap
isolat ditentukan berdasarkan rasio luas koloni dengan luas zona jernih yang
terbentuk.
Berdasarkan karakterisasi makroskopis dan mikroskopis, diperoleh 4 isolat bakteri
amilolitik anaerob potensial dengan kode isolat AA1, AA2, AA3 dan AA4. Hasil
pengukuran zona jernih menunjukkan, diameter isolat AA1 sebesar 17,83 mm
tergolong bakteri amilolitik anaerob dengan potensi sedang, isolat AA3 sebesar
13,25 mm, AA4 sebesar 12 mm dan AA2 sebesar 8,96 mm sehingga ketiganya
tergolong berpotensi rendah. Pada penentuan indeks amilolitik, didapatkan nilai
indeks amilolitik tertinggi sebesar 12,76 yang terdapat pada isolat AA3 pada hari
ke-3.
Kata kunci: isolasi, limbah tapioka, amilolitik anaerob
V. SIMPULAN DAN SARAN
A. Simpulan
Dari hasil penelitian yang telah dilakukan, maka didapatkan kesimpulan
sebagai berikut:
1. Pada penelitian ini diperoleh 4 isolat bakteri amilolitik anaerob yang
berbeda berdasarkan perbedaan morfologi koloni, morfologi sel, sifat
Gram dan sifat anaerobnya, yaitu AA1, AA2, AA3 dan AA4.
2. Isolat yang diperoleh mampu menghidrolisis pati pada medium starch
agar.
3. Isolat AA3 merupakan isolat yang mempunyai indeks amilolitik tertinggi
dibanding isolat AA1, AA2 dan AA4.
B. Saran
1. Bagi Peneliti
Diharapkan menambah wawasan keilmuwan dan dapat melakukan
penelitian lebih lanjut terhadap isolat yang diperoleh sebagai isolat bakteri
amilolitik anaerob potensial bagi pengolahan limbah cair tapioka.
2. Bagi Pihak Pengelola Limbah
Diharapkan menggunakan isolat AA3 sebagai agen biodegradator senyawa
organik dalam pengolahan limbah cair tapioka.
I. PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Lampung adalah produsen tapioka utama di Indonesia. Keberadaan industri
tapioka di Lampung menjadi penting berkaitan dengan penyediaan lapangan
pekerjaan. Sekitar 64% penyerapan tenaga kerja sektor industri pengolahan
berasal dari industri tapioka (Supriyati, Setiyanto, Suryani, Tarigan, 2006).
Limbah cair dari industri tapioka merupakan salah satu kontributor polutan
utama yang menyebabkan penurunan kualitas badan sungai di Propinsi
Lampung (Anonim, 2004). Industri tapioka adalah industri dengan tingkat
pencemaran air yang tinggi, hal itu ditunjukkan dengan nilai COD sebesar
2.972 mg/L, disusul oleh industri pulp dengan nilai COD berada pada kisaran
1.240-2.174 mg/L (Wiryawan, Marsden, Susanto, Mahi, Ahmad,
Poespitasari, 2001). Tingginya nilai COD berasal dari kandungan senyawa
organik yang berasal dari pati dalam limbah cair tapioka.
Proses pengolahan limbah cair tapioka menggunakan kolam-kolam anaerob
telah dikenal sebagai salah satu cara yang cukup efektif untuk menurunkan
kandungan pati terlarut, sianida dan senyawa organik lainnya. Hasil
penelitian oleh Rajbhandari dan Annachhatre (2004) menyebutkan bahwa
pengolahan limbah cair secara anaerob mampu menurunkan kadar pati
2
terlarut hingga 90% dan sianida hingga 51%. Tingkat efisiensi waktu
degradasi pati terlarut terbukti dalam waktu inkubasi 120 menit mampu
mendegradasi 90-95% dari total keseluruhan. Pengolahan limbah cair secara
anaerob juga menyebabkan berkurangnya konsentrasi sianida dari konsentrasi
awal sebesar 10 mg/l dan 20 mg/l menjadi 0,43 mg/l dan 0,84 mg/l.
Degradasi pati dilakukan secara anaerob melalui proses fermentasi oleh
berbagai mikroba yang secara alami terdapat dalam kolam anaerob. Hasil
penelitian Priyanto, Wiryanto dan Ratna (2002) diperoleh 11 bakteri amilolitik yang berasal dari kolam limbah cair tapioka.
Lowe, Mahendra dan Zeikus (1993) melaporkan bahwa bakteri anaerob
amilolitik memiliki aktivitas pullulanolitik dan amilolitik dengan karakteristik
termoaktif dan termostabil. Sesuai dengan penelitian Haki dan Rekheit
(2003), telah berhasil diisolasi bakteri anaerob amilolitik yang bersifat
termofilik ekstrim yaitu Thermus sp. yang menghasilkan enzim amilase dan
Thermococcus litoralis yang menghasilkan enzim pullulanase. Richana,
Yusuf, Lestari dan Damardjati (1999) berhasil mengisolasi enzim amilase
dari bakteri mesofil Bacillus sp. dengan bakteri termofil Bacillus licheniformis yang mempunyai aktivitas optimum pada pH 6,0-7,0; sedangkan AlQodah, Daghstani, Geopel dan Lafi (2007) berhasil mendeterminasi
parameter kinetik dari enzim amilase yang dihasilkan oleh B. sphaericus
yang berasal dari sumber air panas bumi di Jordania, aktivitas amilolitiknya
optimum pada suhu 50°C.
3
Berbagai jenis bakteri anaerob yang beradaptasi dengan lingkungan kolam
anaerob memiliki kemampuan yang berbeda-beda dalam mendegradasi pati.
Penggunaan jenis bakteri yang tepat akan membantu mempercepat proses
fermentasi sehingga dapat berimbas pada pengurangan waktu tinggal.
Pengetahuan mengenai berbagai jenis bakteri serta efektivitasnya pada proses
fermentasi untuk mendegradasi pati dalam limbah cair tapioka belum banyak
diketahui. Oleh karena itu perlu dilakukan penelitian untuk mengetahui jenisjenis bakteri yang terdapat pada kolam anaerob limbah cair tapioka dan
efektivitas masing-masing bakteri dalam mendegradasi pati dalam limbah cair
tapioka.
B. Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Mendapatkan isolat bakteri amilolitik anaerob dengan indeks amilolitik
terbaik, dari kolam anaerob pengolahan limbah cair tapioka.
2. Mendapatkan isolat bakteri amilolitik anaerob potensial sebagai
biodegradator pati dengan waktu tinggal yang pendek.
C. Manfaat Penelitian
Hasil penelitian ini diharapakan:
1. Memberikan informasi ilmiah mengenai isolat bakteri amilolitik anaerob
potensial yang memiliki kemampuan degradasi pati terbaik limbah cair
tapioka.
4
2. Menjadi bahan pertimbangan bagi pihak terkait dalam membantu mempercepat pengolahan limbah cair tapioka.
D. Kerangka Pemikiran
Limbah cair tapioka merupakan limbah dari industri tapioka yang masih mengandung kadar pati yang cukup tinggi yaitu sebesar 0,26%. Disamping itu
limbah cair tapioka juga mengandung protein 0,25%, lemak 0,035%, serat
kasar 0,20% dan kadar air 99,25%. Dengan kandungan bahan organik yang
cukup tinggi, limbah cair tapioka memenuhi syarat sebagai media tumbuh
bagi mikroorganisme.
Pengolahan limbah cair tapioka secara biologis dilakukan dengan menggunakan sistem kolam stabilisasi (stabilization pond) berupa kolam tanah
yang luas dan dalam (deep pond). Proses pemurnian limbah terjadi secara
biologis sesuai dengan derajat pengolahan yang ditentukan. Kolam anaerob
digunakan untuk pengolahan awal dari air limbah organik yang kuat dengan
konsentrasi yang tinggi. Dalam sistem kolam anaerob limbah cair tapioka,
seluruh permukaan kolam tertutup oleh lapisan akumulasi limbah tapioka
yang telah memadat serta terapung dipermukaan. Posisi air limbah yang
berada dibawah lapisan tidak mendapatkan suplai sinar matahari dan O2 dari
udara. Hal tersebut tentunya menyebabkan mikroba fotosintetik tidak dapat
hidup sehingga tidak terjadi proses produksi oksigen. Dengan kondisi
tersebut maka dapat dipastikan limbah tersebut berada dalam kondisi yang
anaerob.
5
Salah satu sifat limbah cair tapioka yaitu mudah mengalami pembusukan.
Manik (1994) menyatakan, proses pembusukan atau penguraian senyawa
organik menghasilkan asam sulfida (H2S) yang ditandai dengan bau limbah
yang menyengat. Timbulnya bau tersebut menunjukkan terjadinya respirasi
anaerob. Proses pembusukan yang terjadi pada limbah cair tapioka tersebut
dilakukan oleh bakteri. Pada penelitian yang dilakukan oleh Priyanto (2002)
dilaporkan bahwa didapatkan 11 isolat bakteri amilolitik dengan kemampuan
hidrolisis pati yang berbeda. Hal ini membuktikan, limbah cair tapioka dapat
digunakan sebagai substrat yang dapat menghasilkan sumber karbon dan
energi bagi bakteri amilolitik.
Proses degradasi limbah cair tapioka dilakukan oleh beberapa jenis bakteri
amilolitik anaerob yang bermacam-macam. Keanekaragaman bakteri amilolitik anaerob dipengaruhi oleh faktor internal dan faktor eksternal. Faktor
internal meliputi perbedaan susunan materi genetik antara bakteri yang satu
dengan yang lain. Perbedaan susunan materi genetik setiap bakteri akan
berpengaruh terhadap pembentukan enzim baik jenis maupun kuantitasnya.
Faktor eksternal dapat berupa perbedaan konsentrasi substrat, temperatur,
pH, tekanan osmotik, kandungan oksigen, senyawa racun dan asosiasi antara
mikroorganisme. Setiap bakteri membutuhkan kondisi lingkungan yang
optimum untuk dapat memproduksi enzim dengan jumlah maksimal. Perbedaan kedua faktor tersebut tentunya berpengaruh terhadap metabolisme pada
tiap-tiap bakteri. Hal tersebut dapat dilihat dari perbedaan kecepatan
pertumbuhan koloni bakteri dan produksi enzim penghidrolisis pati yaitu
6
amilase, glukoamilase dan atau pullulanase. Perbedaan tersebut dapat ditentukan dari nilai indeks amilolitik yang dihasilkan.
E. Hipotesis
Hipotesis yang diajukan dalam penelitian ini adalah:
1. Terdapat isolat bakteri amilolitik anaerob yang mampu mendegradasi pati
dari kolam anaerob limbah cair tapioka.
2. Setiap isolat mempunyai kemampuan yang berbeda-beda dalam
mendegradasi pati.
3. Diperoleh isolat bakteri amilolitik anaerob terbaik dalam mendegradasi
pati.