pada tahun 1967 di Amerika Serikat dengan nama dagang Furadan. Karbofuran bersifat sangat toksik pada unggas dengan kisaran nilai LD50 sebesar 0,37-6,0
mgkg BB tergantung pada masing-masing spesies unggas Iesce et al. 2006; Ipcsintox, 1985. Unggas umumnya sangat peka terhadap karbofuran melalui
kontak langsung baik melalui penyemprotan spraying, menelan granul karbofuran, minuman tercemar dan memakan serangga yang mati akibat
karbofuran Indraningsih, 2008. Karbofuran bersifat racun pada binatang menyusui dan dapat melindungi tanaman dari serangga selama 21 hari, dan yang
efektif terpakai hanya sekitar sepertiga dari jumlah yang diaplikasikan Tamin et al. 1996.
Karakteristik dari pestisida turunan karbamat adalah memiliki sifat polaritas yang tinggi, mudah larut di air dan tidak stabil terhadap panas thermal
instability. Karakteristik itulah yang menyebabkan pestisida turunan karbamat memiliki sifat toksik yang akut. Secara kimia, pestisida karbamat merupakan
kelompok ester dan karbamat serta senyawa organik turunan dari asam karbamat. Kelompok pestisida ini dapat dibagi ke dalam jenis benzimidazole, N-metil, N-
fenil dan thiokarbamat. Karbamat adalah inhibitor dari enzim AchE asetilkolinesterase dan merupakan senyawa yang menyebabkan kasus keracunan
di lingkungan masyarakat Porto et al. 2012. Sifat kimiawi dan fisik insektisida seperti kelarutan, polaritas, volatilitas
dan stabilitas merupakan faktor penentu jalur dan laju degradasi insektisida Fushiwaki Urano, 2001. Berbagai teknik reduksi residucemaran insektisida
dalam produk pangan dan lingkungan telah berkembang melalui berbagai metode. Umumnya metoda pengurangan residucemaran insektisida dibagi dalam tiga
kelompok yaitu secara fisik pemanasan dan penguapan, kimia dan biologi Indraningsih, 2008.
2.4. Bioremediasi
Bioremediasiadalah teknikpembersihan polutan dilingkungan dengan menggunakan agen biologis seperti bakteri ataupun tanaman.
Bioremediasimerupakanalternatif yang lebih baik dibandingkanmetodekimia maupun fisika dalam prosesremediasi,
7
karena bioremediasi memiliki keunggulan
Universitas Sumatera Utara
yaitulebih murahdanselektifdalam mendegradasi totalpolutanorganikAlexander, 1999.
Penggunaanmikroorganismedalam degradasidandetoksifikasibahanxenobiotikberacun,
terutamapestisida, merupakancara yang efisienuntukdekontaminasiwilayahlingkungan tercemar.
Tujuan daribioremediasiadalah untuk mengubahpolutanorganik atau polutan metabolitberbahayatermineralisasimenjadi karbon dioksidadan air Alexander,
1999; Mohammed,
2009. Bioremediasi
melibatkanpengkondisiandilingkungantercemarsehinggamikroorganismeyang sesuaiberkembang danmelaksanakankegiatanmetabolismeuntuk
detoksifikasikontaminanSingh Walker, 2006.Remediasitanahmenggunakan gabungandarimikroorganismeseperti bakteri,
jamurdanactinomycetes, yang diketahuiefektif dalambiodegradasipestisida
Massiha et al. 2011.
2.5. Biodegradasi Karbofuran
Biodegradasi merupakan proses penguraian suatu senyawa organik yang berlangusng secara alami dengan bantuan mikroorganime dan menghasilkan
produk metabolisme akhir berupa air, karbondioksida, senyawa oksidasi dan biomassa. Proses biodegradasi merupakan salah satu oksidasi dasar, dimana enzim
bakteri mengkatalisis penempatan oksigen ke dalam senyawa hidrokarbon, sehingga molekul dapat digunakan dalam metabolisme seluler. Beberapa molekul
didegradasi secara lengkap menjadi CO
2
dan H
2
Biodegradasi sempurna dari pestisida melibatkan proses oksidasi dari senyawa utama membentuk karbondioksida dan air. Proses ini menyediakan
karbon dan energi untuk pertumbuhan dan reproduksi mikroba. Setiap tahapan degradasi dikatalis oleh enzim spesifik yang diproduksi melalui sekresi sel atau
enzim yang ada pada lingkungan eksternal sel. Degradasi pestisida melalui salah satu enzim eksternal atau internal akan berhenti pada tahapan tertentu jika tidak
terdapat enzim yang tepat untuk mendegradasinya. Ketidaktersediaan enzim yang tepat merupakan salah satu alasan mengapa suatu pestisida dapat bertahan lama
persisten di dalam tanah. Jika mikroorganisme yang sesuai tidak ada di dalam O, sedangkan yang lain diubah
dan digabungkan menjadi biomassa Sarbini, 2012. 8
Universitas Sumatera Utara
tanah atau jika populasi mikroorganisme pendegradasi jumlahnya berkurang maka mikroorganisme spesifik dapat ditambahkan atau diintroduksi ke dalam tanah
untuk meningkatkan aktivitas atau kemampuan mikroorganisme yang sudah ada dalam mendegradasi pestisida Singh, 2008.
Keberhasilan proses biodegradasi banyak ditentukan oleh aktivitas enzim. Selain menghasilkan enzim beberapa mikroorganisme juga berpotensi dalam
menghasilkan bioemulsifier atau biosurfaktan sebagai produk metabolit sekunder dalam fase pertumbuhannya. Biosurfaktan ini berfungsi dalam meningkatkan
kelarutan substrat senyawa hidrokarbon dalam fase cair untuk lebih mudah dikonsumsi oleh mikroorganisme tersebut. Beberapa jenis bakteri
Imycobacterium, Pseodomonas, Bacillus menghasilkan biosurfaktan dan juga enzim seperti dioxygenase, dihydrogenase dalam pemutusan rantai oksigen dan
hidrogen Sarbini, 2012. Degradasi karbofuran pada tanah juga terjadi karena pH yang tinggi,
tanah yang mengandung pasir, kelembaban tanah sangat tinggi, dan biodegradasi oleh bakteri Sing, 1996. Venkateswarlu et al. 1977 menemukan bahwa
karbofuran yang terdapat dalam tanah yang tergenang air akan lebih cepat terdegradasi dibandingkan dengan di dalam tanah yang tidak tergenang air.
Mikroorganisme berperan dalam proses degradasi karbofuran dalam tanah terutama tanah yang bersifat asam atau netral.
Kondisi lingkungan basa yang biasanya terdapat pada lahan sawah, dan hasil hidrolisisnya juga mengalami degradasi dengan cepat. Degradasi insektisida
dapat dipercepat dengan proses gabungan antara fisika sinar matahari dan biologi mikroorganisme. Degradasi mikroba dapat berlangsung pada masing-
masing jenis pestisida. Pada keadaan tertentu populasi mikroba Pseudomonas spp. digunakan untuk melakukan proses degradasi karbofuran, tetapi tidak efisien
untuk mendegradasi produk hidrolisis metabolit karbofuran yang dikenal sebagai karbofuran fenol Mabury et al. 1996. Beberapa Actinomycetes, jamur
dan bakteri lainnya dilaporkan dapat melangsungkan proses biodegradasi terhadap karbamat seperti bensulfuron metil melalui proses oksidasi dan hidrolisis
sekaligus. Tiobenkarb dapat mengalami biodegradasi pada kondisi anaerob dalam kecepatan rendah. Selanjutnya Seo et al. 2007 melaporkan bahwa jamur Mucor
9
Universitas Sumatera Utara
ramanianus dapat mendegradasi karbofuran dan metabolit karbofuran fenol menjadi senyawa yang tidak toksik.
Studi oleh Parekh et al. 1994 menetapkan bahwa bakteri memiliki kinerja paling baik dalam mendegradasi karbofuran di tanah yang bersifat asam
dan netral. Ada dua jalur utama degradasi dari N-metil karbamat dan Karbofuran yaitu: jalur oksidatif dan hidrolitik, telah diketahui bahwa degradasi secara
hidrolitik dari karbofuran menghasilkan metabolit dengan tingkat toksik yang rendah dibandingkan dengan jalur oksidatif. Hidrolisis karbofuran dapat terjadi
melalui dua jalur: ketidakstabilan ikatan ester pada gugus karbonil dari asam methylcarbamic N melekat pada fenol atau ikatan amida dari N-metil asam
karbamat, akan memproduksi karbofuran 7-fenol 2,3-dihidro-2,2-dimetil-7- benzofuranol, metabolit kurang beracun dari karbofuran, karbon dioksida dan
metilamin. Produk akhir digunakan sebagai sumber karbon danatau nitrogen oleh berbagai kelompok bakteri yang menghidrolisis karbofuran tapi tidak untuk
mendegradasi cincin aromatik Trabue et al. 2001. Beberapa penelitian, menjelaskan bakteri yang mampu menghidrolisis
karbofuran, telah menunjukkan kemampuan dalam mendegradasi cincin aromatik secara lengkap. Feng et al. 1997 melaporkan bahwa genus Sphingomonas strain
CF06 mampu sepenuhnya memineralisasi cincin aromatik karbofuran. Kim et al. 2004 mengidentifikasi dari Sphingomonas sp. galur SB5a., diisolasi dari tanah
yang telah terpapar oleh karbofuran selama 5 tahun, yang menunjukkan aktivitas pada cincin aromatik oleh hidrolisis karbofuran 7-fenol, menghasilkan metabolit
perantara yang disebut 2 hidroksi-3-3 -methylpropan-2-ol fenol, yang kemudian diubah menjadi metabolit merah. Park et al. 2006 dengan spektrometri massa
dan analisis resonansi magnetik nuklir NMR, 5- 2-hidroksi-2-methylpropyl - 2,2-dimetil-2,3-dihidro-naphtho [2, 3-6] furan-4,6,7,9-tetrone sebagai salah satu
metabolit merah, lanjut menunjukkan bahwa metabolit merah ini berasal dari kondensasi beberapa metabolit dari degradasi 2-hidroksi 3- 3-metilpropan-2-ol -
fenol. Di sisi lain, Yan et al. 2007 mengisolasi Novosphingobium sp. strain FND-3, yang diisolasi dari sistem pengolahan air limbah di perusahaan
manufaktur pestisida di Cina, menemukan bahwa bakteri ini, selain menurunkan cincin aromatik karbofuran dengan jalur hidrolitik dan memproduksi metabolit
10
Universitas Sumatera Utara
hidroksi 2-3-3-metilpropan-2-ol fenol, juga memiliki kemampuan untuk menghidrolisis ikatan eter dari cincin furanil Karbofuran, memproduksi metabolit
2-hidroksi-3-3-metilpropan-2-ol benzena-N-metil karbamat dan karbofuran, menghasilkan metabolit 5-hydroxy karbofuran.
Esterase adalah enzim yang menghidrolisis senyawa karboksil ester karboksilesterase, amida amidase, fosfat ester fosfatase dan lain-lain. Enzim
yang biasanya dapat menghidrolisis ikatan ester dikenal dengan nama karboksilesterase. Degradasi karbofuran dapat dilihat pada gambar 2. Pertama,
enzim karbofuran furanhidrolase memecah karbofuran menjadi senyawa 2- hidroksi-3-3-metilpropan-2-ol benzen-N-metilkarbamat yang kemudian dengan
bantuan enzim enzim 2-hidroksi-3-3-metilpropan-2-ol benzen-N-metilkarbamat hidrolase, senyawa tersebut diubah menjadi 3-2- hidroksi-2 metilpropil benze-
1,2-diol yang tidak bersifat toksik lagi. Kedua, enzim karbofuran hidrolase dapat memecah karbofuran membentuk senyawa karbofuran-7-fenol dan metilamin dan
dengan bantuan enzim karbofuran-7-fenol hidrolase, senyawa tersebut diubah menjadi 3-2-hidroksi-2-metilpropil benze-1,2-diol. Ketiga, karbofuran dapat
didegradasi dengan enzim karbofuran hidroksilase dan memecahnya menjadi senyawa 4-hidroksikarbofuran dan selanjutnya akan menghasilkan karbon
dioksida sebagai hasil metabolitnya Ortiz-Hernández et al. 2011.
Gambar 2. Skema Jalur Degradasi Karbofuran Ortiz-Hernándezet al. 2011
11
Universitas Sumatera Utara
2.6. Imobilisasi Bakteri
