Identifikasi Jamur Potensial Pendegradasi Low Density Polyethylene LDPE .1 Isolat RH03 b. d. Isolat Jamur RH03 Kesimpulan Saran

A. japonicus, Mucor sp., Penicillium sp. dan Fusarium sp. sebagai isolat jamur potensial yang mampu memanfaatkan LDPE sebagai sumber karbon. Nwogu et al. 2012 mendapatkan 2 isolat jamur potensial, yaitu Pleurotus tuber-regium dan Pleurotus pulmonarius dari 4 isolat jamur yang diperoleh dari Mushroom Science Unit of Department of Plant Biology and Biotechnology University of Benin setelah melakukan uji skrining dengan metode pengukuran diameter dan pertambahan biomassa miselia menggunakan Mineral Salt Medium Agar MSMA yang ditambahkan serbuk LDPE 3gL dan inkubasi selama 10 hari pada suhu ambien 26 ± 2ºC. 4.3 Identifikasi Jamur Potensial Pendegradasi Low Density Polyethylene LDPE 4.3.1 Isolat RH03 Secara makroskopis, isolat jamur dapat tumbuh di beberapa media standar, dengan warna permukaan atas surface hijau tua hingga putih, sedangkan permukaan balik reverse berwarna putih kekuningan, tekstur koloni seperti kapas, tepi koloni irregular, merupakan fungi berfilamen dengan diameter mencapai 8 mm dalam 7 hari inkubasi. Secara mikroskopis, hifa jamur memiliki septa, konidiofor, dan konidia ±10 µm. Berdasarkan data pengamatan yang dicocokkan dengan buku identifikasi Pitt dan Hocking 2009, isolat ini diduga sebagai Aspergillus sp Gambar 4. a. b.

c. d.

d. Gambar 4. Morfologi makro dan mikroskopis isolat jamur RH03. a Koloni jamur pada media SDA pada masa inkubasi 7 hari. b konidiofor. c hifa berseptat. d konidia, ±10 µm. Universitas Sumatera Utara

4.3.2 Isolat RH06

Secara makroskopis, isolat jamur dapat tumbuh di beberapa media standar, dengan warna permukaan atas surface kuning tua hingga putih, sedangkan permukaan balik reverse berwarna putih kekuningan, tekstur koloni seperti beludru, tepi koloni halus, merupakan fungi berfilamen dengan diameter mencapai 5 mm dalam 7 hari inkubasi. Secara mikroskopis, hifa jamur memiliki banyak septa, konidiofor, dan konidia ±18 µm. Berdasarkan data pengamatan yang dicocokkan dengan buku identifikasi Pitt and Hocking 2009, isolat ini diduga sebagai Aspergillus sp Gambar 5.

a. b.

c. d.

Gambar 5. Morfologi makro dan mikroskopis isolat jamur RH06. a Koloni jamur pada media SDA pada masa inkubasi 7 hari. b konidiofor. c hifa berseptat. d konidia, ±18 µm. 4.4 Uji Biodegradasi Lembaran Plastik Low Density Polyethylene Isolat jamur potensial yang menunjukkan respon pertumbuhan secara visual pada Mineral Salt Medium Brooth MSMB yang ditambahkan serbuk LDPE selanjutnya diuji kemampuan tumbuhnya pada Mineral Salt Medium Agar MSMA dengan lembaran LDPE berukuran 1×4 cm selama 45 hari inkubasi pada suhu ambien 26 ± 2ºC. Universitas Sumatera Utara

a. Isolat Jamur RH03

b. Isolat Jamur RH06

Gambar 6. Visualisasi koloni jamur yang tumbuh dan melekat di lembaran LDPE pada uji biodegradasi hari ke-1 dan hari ke-45 Pertumbuhan isolat jamur RH03 dan RH06 pada Mineral Salt Medium Agar MSMA dengan sumber karbon ialah lembaran LDPE Gambar 6 tergolong lambat jika dibandingkan dengan pertumbuhannya pada media kultur Saboraud Dextrose Agar SDA Tabel 3, hlm.18-20. Jamur memanfaatkan polimer organik kompleks dan mengubahnya menjadi molekul yang lebih sederhana dengan mensekresikan enzim pendegradasi sehingga akan memutuskan rantai polimer dan menghasilkan rantai-rantai pendek, seperti oligomer, dimer dan monomer Bhardwaj et al. 2012, namun berat molekul LDPE yang besar, struktur 3 dimensi, sifat hidrofobik dan minimnya gugus-gugus fungsional sangat mempengaruhi upaya pelekatan mikroba microbial attack pada polimer LDPE Esmaeli et al. 2013. Hal ini menyebabkan pertumbuhan jamur pun menjadi sangat lambat. Hari ke-45 Hari ke-1 Hari ke-1 Hari ke-45 Universitas Sumatera Utara Setelah masa uji biodegradasi isolat jamur RH03 dan RH06 terhadap lembar LDPE selama 45 hari berakhir, lembaran LDPE selanjutnya diuji sifat mekanis, sifat fisika dan sifat kimianya. 4.4.1 Sifat Mekanis 4.4.1.1 Persentase Kehilangan Bobot Menentukan persentase kehilangan bobot merupakan cara yang sederhana dan mudah dilakukan untuk mengukur biodegradasi polimer LDPE. Jamur yang mengolonisasi permukaan plastik dan memanfaatkan polimernya akan menunjukkan ciri pertumbuhan yang dapat dilihat dengan mata telanjang, sementara itu integritas dari polimer akan menurun dan mengarah kepada kehilangan bobot lembaran LDPE Gajendiran et al. 2016. Setelah masa uji biodegradasi 45 hari, LDPE kontrol tidak menunjukkan adanya perubahan bobot, sementara itu bobot lembaran LDPE perlakuan direduksi oleh isolat jamur RH03 sebesar 2,12 hingga 10,85 dengan persentase rata-rata sebesar 5,13 dan RH06 sebesar 1,78 hingga 9,30 dengan persentase rata-rata sebesar 6,63 Gambar 7. Gambar 7. Persentase Kehilangan Bobot LDPE Setelah 45 Hari Uji Biodegradasi Das dan Kumar 2014 menumbuhkan isolat jamur potensial pada Mineral Salt Medium yang diinkubasi pada suhu 33,3ºC dan digoyang pada rotary shaker pada 130 rpm selama 60 hari. Lembaran LDPE merupakan satu-satunya sumber karbon. Setelah 60 hari inkubasi didapatkan bahwa Aspergillus sp. mampu 5,13 6,63 1 2 3 4 5 6 7 8 Kontrol RH03 RH06 P er se nt as e K ehi lang an B obo t L D P E Isolat Jamur Universitas Sumatera Utara mereduksi sekitar 5 - 8 , sedangkan Fusarium sp. mampu mereduksi 9 bobot lembaran LDPE. Singh dan Gupta 2014 dalam penelitiannya melaporkan bahwa terjadi perubahan bobot LDPE yang telah terdegradasi oleh Aspergillus flavus 30, Aspergillus niger 20, Aspergillus japonicus 36, Mucor sp. 16, Penicilium sp 24, dan Fusarium sp 32 setelah masa inkubasi 30 hari pada Synthetic Medium tanpa ektrak yeast dan lembaran LDPE sebagai satu-satunya sumber karbon. Jika hasil penelitian dibandingkan dengan kedua penelitian sebelumnya, maka persentase kehilangan bobot LDPE perlakuan oleh isolat jamur potensial RH03 dan RH06 lebih tinggi dibandingkan dengan persentase kehilangan bobot yang diperoleh Das dan Kumar 2014, namun lebih rendah jika dibandingkan dengan persentase kehilangan bobot yang diperoleh oleh Singh dan Gupta 2014. Berkurangnya bobot diakibatkan oleh terjadinya degradasi secara random sehingga berat molekul menurun. Pada degradasi random, terjadi penghancuran atau pemotongan rantai pada titik-titik secara acak di sepanjang rantai, meninggalkan fragmen yang biasanya lebih besar dibanding unit monomernya. Molekul akan direduksi menjadi monomer yang lepas dan berakibat pada penurunan bobot sampel Sarengat, 2011.

4.4.1.2 Persentase Penurunan Daya Tarik Tensile Strength

Setelah masa biodegradasi 45 hari, hasil uji Daya Tarik Tensile Strength LDPE kontrol adalah 5,292 MPa. Setelah didegradasi oleh isolat jamur RH03, daya tarik LDPE turun menjadi 2,45 MPa hingga 1,96 MPa. Isolat jamur RH06 mampu menurunkan daya tarik LDPE menjadi 3,92 MPa hingga 2,646 MPa. Jika persentase penurunan daya tarik tersebut dirata-ratakan, maka daya tarik lembar LDPE turun sebasar 58 oleh isolat RH03 dan 40 oleh isolat RH06. Hal ini menunjukkan bahwa lembar LDPE yang diberi perlakuan isolat jamur RH03 dan RH06 mengalami kerapuhan sehingga daya yang dibutuhkan untuk menarik lembaran hingga titik terakhir sebelum putus semakin berkurang Gambar 8. Universitas Sumatera Utara Gambar 8. Persentase Penurunan Daya Tarik Tensile Strength LDPE Setelah 45 Hari Uji Biodegradasi Hasil uji daya tarik LDPE kontrol yang diperoleh ini sejalan dengan Vlack 2004 yang menyatakan bahwa kekuatan tarik LDPE adalah 5-15 MPa. Sen dan Raut 2015 menyatakan bahwa kekuatan tarik LDPE adalah berkisar 4-16 MPa. Vijaya dan Ramesh 2008 melakukan penelitian tentang biodegradasi lembaran polietilena dalam kondisi alami. Mikroorganisme bakteri dan jamur berasosiasi dalam proses degradasi material plastik di tanah. Kantongan plastik dipendam di dalam tanah kompos bersama-sama dengan sampah padat. Pengomposan dalam 4 bulan pertama masih belum menunjukkan adanya degradasi, namun setelahnya hingga 12 bulan pengomposan, persentase daya tarik lembar LDPE turun menjadi 10,5-11,6 . Nowak et al. 2012 melaporkan bahwa setelah masa biodegrasi LDPE selama 84 hari dengan isolat jamur Penicillium feniculosum, kekuatan tarik lembaran yang terdiri dari 70 LDPE dan 30 Bionolle ® menurun sekitar 20. Sarengat et al. 2011 mendapatkan bahwa terjadi penurunan kuat tarik campuran LDPEtapioka 8020 sesudah 40 hari fotodegradasi dengan sinar ultra violet 20 watt, yaitu sebesar 44,57. Jika hasil penelitian dibandingkan dengan kedua penelitian sebelumnya, maka persentase penurunan daya tarik bobot LDPE perlakuan oleh isolat jamur potensial RH03 dan RH06 lebih tinggi dibandingkan dengan persentase penurunan daya tarik yang diperoleh Vijaya dan Ramesh 2008 dan Nowak et al. 2012. 58 40 10 20 30 40 50 60 70 Kontrol RH03 RH06 P er se ntas e P enurun an D aya T ari k L D P E Isolat Jamur Universitas Sumatera Utara

4.4.2 Sifat Fisika

Foto mikrograf Scanning Electron Microscopy SEM menunjukkan pelekatan fungi di atas permukaan LDPE, pembentukan rongga-rongga, ketidakrataan permukaan, sedangkan permukaan lembaran kontrol terlihat halus, tidak memiliki lubang, keretakan, ataupun partikel-partikel yang melekat pada permukaannya Das dan Kumar, 2014. Gambar 9. Fotomikrograf Scanning Electron Microscopy SEM dengan perbesaran 5000× setelah 45 hari uji biodegradasi. a LDPE Kontrol tanpa inkubasi. b LDPE Kontrol inkubasi 45 hari. c Permukaan LDPE menjadi kasar oleh isolat jamur RH03. d Spora jamur RH03 di permukaan LDPE. e Spora jamur RH06 di permukaan LDPE ; terlihat permukaan LDPE mulai menjadi kasar. a b c d e Universitas Sumatera Utara Fotomikrograf SEM Gambar 9 menunjukkan bahwa permukaan LDPE kontrol tanpa ikubasi dan setelah biodegradasi 45 hari adalah rata, tanpa retak dan lobang, serta tidak ada partikel yang melekat pada permukaannya. LDPE perlakuan dengan isolat jamur RH03 yang sudah dibilas menunjukkan bahwa permukaan LDPE menjadi lebih kasar, terbentuk lekukan-lekukan, menuju pada terjadinya keretakan pada material LDPE. Spora jamur RH03 dan RH06 terlihat melekat pada permukaan LDPE yang tidak dibilas. Bonhomme et al. 2003 menyatakan bahwa setelah pembersihkan mikroorganisme yang tumbuh melekat pada permukaan polimer, hasil SEM menujukkan bahwa permukaan polimer secara fisik menjadi berlobang dan terkikis. Permukaan polimer setelah terjadinya serangan biologis biological attack secara fisik menjadi lemah dan mudah hancur dengan tekanan ringan. Namun, perubahan yang terjadi pada permukaan LDPE tidak menjadi bukti dari proses biodegradasi yang berhubungan dengan metabolisme, namun parameter perubahan secara visual ini dapat digunakan sebagai indikasi awal adanya upaya pelekatan dari mikroorganisme microbial attack pada polimer Mahalakshmi, 2014. Sifat alami LDPE yang kebal terhadap serangan biologis biological attack disebabkan oleh ikatan karbon yang hidrofobik dan memiliki berat molekul polimer yang tinggi Kyaw et al. 2012. Namun, sekali organisme melekat pada permukaan polimer, ia akan mulai tumbuh dengan memanfaatkan polimer sebagai sumber karbon Vasile et al, 1993. Fungi berfilamen umumnya mampu melekat pada permukaan hidrofobik dengan membentuk protein hidrofobik Kershaw dan Talbot, 1998. Enzim-enzim ekstraseluler terlalu besar untuk penetrasi lebih dalam ke dalam material polimer sehingga bekerja hanya di permukaan polimer saja. Akibatnya biodegradasi plastik umumnya hanya merupakan suatu proses erosi permukaan Ganjendiran et al. 2016. Universitas Sumatera Utara

4.4.3 Sifat Kimia

Hasil uji Fourier Transform Infrared Spectroscopy FTIR lembaran LDPE setelah biodegradasi 45 hari pada suhu ambien 26 ± 2ºC oleh isolat jamur RH03 dan RH06. Gambar 10. Spektrum Fourier Transform Infrared Spectroscopy FTIR setelah 45 hari uji biodegradasi. a LDPE Kontrol dan Perlakuan RH03. b LDPE Kontrol dan Perlakuan RH06. a b Universitas Sumatera Utara Spektrum IR menampilkan respon dari detector sebagai persen transmisi T pada sumbu Y dan fekuensi IR dalam istilah bilangan gelombang cm -1 pada sumbu X. Radiasi yang melewati suatu sampel diukur sebagai persen transmisi, sedangkan frekuensi radiasi diukur dalam panjang gelombang per sentimeter, yang disebut sebagai bilangan gelombang Derrick et al. 1999. Perubahan sifat kimia lembaran LDPE dapat diketahui dengan terbentuknya atau hilangnya gugus fungsi yang dianalisis menggunakan FTIR Baral, 2014. Putusnya rantai polimer polietilena dan terbentuknya produk-produk hasil oksidasi polietilena selama masa pengujian dievaluasi oleh perubahan dalam membran FTIR Nwogu, 2012. Spektrum FTIR menunjukkan jika biodegradasi polietilena secara oksidatif telah terjadi oleh terbentuknya gugus-gugus fungsional Subramanian and Shanmugasundaram, 2013. Posisi ikatan, atau frekuensi, mengindikasikan hadirnya gugus-gugus fungsional tertentu dalam suatu material. Posisi ikatan dalam daerah gugus fungsional 4000-1500 cm -1 umumnya mudah diinterpretasikan, sementara itu menentukan ikatan menjadi gugus fungsional yang spesifik di daerah fingerprint 1500-500 cm -1 mungkin lebih sulit karena banyak tipe gugus-gugus fungsional yang mengabsorpsi bilangan gelombang wavenumbers yang sama dalam daerah ini Derrick et al. 1999. Hasil uji FTIR menunjukkan bahwa LDPE Kontrol memiliki absorbansi, yaitu 2943.37 cm -1 dan 2870.08 cm -1 grup alkil, C-H, 2650.19 cm -1 asam karboksilat, O-H, 1458.18 cm -1 asam karboksilat, C-O. Sementara itu, perlakuan dengan isolat jamur RH03 dan RH06 tidak menunjukkan terbentuknya gugus fungsional yang baru, tidak terjadi perubahan di daerah analisis gugus fungsional 4000-1500 cm -1 . Meskipun demikian, hal tersebut tidak berarti bahwa biodegradasi tidak terjadi terhadap lembar LDPE. Isolat jamur mungkin sudah memanfaatkan fragmen-fragmen dengan berat molekul yang rendah bagi pertumbuhannya, tanpa diikuti terjadinya perubahan gugus fungsi sehingga tidak dapat dideteksi oleh FTIR. Hal ini didukung oleh data pertambahan diameter koloni jamur Gambar 6 hlm.24, berkurangnya bobot dan menurunnya daya tarik LDPE Gambar 7 hlm.25 dan Gambar 8 hlm.27, serta hasil fotomikrograf SEM Gambar 9 hlm.28 yang Universitas Sumatera Utara menunjukkan terjadinya perubahan morfologi permukaan dan spora jamur yang menempel pada lembaran LDPE. Selama proses degradasi, LDPE lebih dahulu diubah menjadi monomer- monomernya, kemudian monomer ini dimineralisasi. LDPE terlalu besar untuk melalui memban seluler, maka terlebih dahulu harus didepolimerisasi menjadi monomer-monomer yang lebih kecil sebelum diabsorpsi dan dibiodegradasi di dalam sel mikroba Swift, 1997. Gu 2003 juga menyatakan bahwa selama proses degradasi primer, enzim ekstraseluler yang dihasilkan oleh mikroorganisme memutus rantai panjang polimer dan menghasilkan rantai-rantai pendek atau molekul-molekul yang lebih kecil, contohnya oligomer, dimer, dan monomer yang ukurannya cukup kecil untuk melewati membran semipermeabel. Senyawa- senyawa dengan berat molekul rendah ini selanjutnya akan dimanfaatkan oleh mikroba sebagai sumber karbon dan energi. Universitas Sumatera Utara BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Dari hasil penelitian dapat disimpulkan sebagai berikut: a. Dua isolat jamur yang mampu mendegradasi plastik Low Density Polyethylene LDPE, yaitu RH03 dan RH06 yang diduga sebagai Aspergillus sp. b. Isolat RH03 dan RH06 mampu menurunkan bobot LDPE masing-masing sebesar 5,13 dan 6,63 setelah 45 hari uji biodegradasi. c. Isolat RH03 dan RH06 mampu menurunkan daya tarik tensile strength LDPE masing-masing 58 dan 40 setelah 45 hari uji biodegrasi. d. Fotomikrograf Scanning Electron Microscopy SEM lembaran LDPE menunjukkan telah terjadi erosi pada permukaan plastik yang disebabkan oleh isolat jamur RH03 dan RH06.

5.2 Saran

Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut tentang enzim yang disekresikan oleh kedua isolat jamur potensial dalam mendegradasi plastik Low Density Polyethylene LDPE dan metode in vitro alternatif lainnya dalam uji biodegrasi lembaran plastik LDPE oleh jamur. Universitas Sumatera Utara BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Plastik