yang bermuatan positif + dan negatif -. Aktivitas enzim akan optimum jika terjadi keseimbangan antar kedua muatannya. Bila proses perombakan
berlangsung pada pH tidak optimum, maka aktivitas enzim akan menurun akibat terjadinya perubahan ionisasi gugus-gugus pada sisi aktif enzim. Pada kondisi
asam pH rendah, enzim lebih bermuatan positif sedangkan pada kondisi basa pH tinggi, maka enzim lebih bermuatan negatif.
4.2.2 Efisiensi Perombakan pada Variasi Konsentrasi Glukosa
Penambahan glukosa pada proses perombakan zat warna reaktif azo menggunakan bakteri ditujukan untuk mempercepat laju perombakan. Hal ini
disebabkan karena zat warna reaktif azo sulit digunakan secara langsung sebagai sumber karbon dan energi untuk pertumbuhannya. Data perombakan
200 mgL zat warna remazol menggunakan bakteri Aeromonas sp.ML6,
Aeromonas sp.ML14, Aeromonas sp.ML24, Pseudomonas sp.ML8 dan Flavobacterium sp.ML20 pada kondisi anaerob selama 5 hari inkubasi pada
variasi penambahan konsentrasi glukosa 0-4 gL disajikan pada Gambar 25. Data selengkapnya disajikan pada Lampiran 4.
Gambar 25 Efisiensi perombakan zat warna azo pada kondisi anaerob selama 5 hari inkubasi diberbagai konsentrasi glukosa.
Gambar 25 memperlihatkan penambahan glukosa sebagai sumber karbon dan energi dapat meningkatkan efisiensi perombakan zat warna reaktif azo pada
kondisi anaerob. Efisiensi perombakan zat warna remazol yellow, remazol red,
remazol black, remazol blue dan remazol campuran tanpa penambahan glukosa 50
60 70
80 90
100
1 2
3 4
5
Glukosa gL E
fis iens
i per om
ba k
an
Aeromonas sp. ML6 Pseudomonas sp. ML8
Aeromonas sp. ML14 Flavobacterium sp. ML20
Aeromonas sp. ML24
0 1 2 3 4
selama 5 hari inkubasi secara berturut-turut adalah 82,78, 79,71, 73,72, 73,86 dan 55,40. Efisiensi perombakan zat warna tersebut pada
penambahan 2 gL glukosa meningkat menjadi 94,70, 95,17, 94,33, 91,16 dan 90,90. Akan tetapi, dengan penambahan 4 gL glukosa efisiensi
perombakan menurun menjadi 89,90, 92,38, 91,93, 84,11 dan 89,16. Kebutuhan glukosa optimum untuk merombak 200 mgL zat warna azo adalah
berkisar 2-3 gram per liter limbah. Hasil penelitian ini memperkuat kajian Chinwetkitvanich
et al. 2000, Padmavathy
et al. 2003, Mendez et al. 2004 dan Shin et al. 2002 yang melaporkan bahwa perombakan zat warna azo pada kondisi anaerob
menggunakan mikrob memerlukan kosubstrat berupa senyawa karbon organik yang berfungsi sebagai sebagai elektron donor. Mendez
et al. 2004 dalam kajiannya melaporkan untuk merombak 0,06 mM zat warna azo
acid orange 7 pada kondisi anaerob tanpa penambahan glukosa diperlukan waktu selama 19
hari sedangkan dengan penambahan 1,8 gL glukosa diprlukan waktu selama 5 hari. Dalam kajian Shin
et al. 2002 juga dilaporkan perombakan 100 mgL zat warna amaranth menggunakan biofilm
Trametes versicolor pada polyethylene teraphthalate fiber membutuhkan waktu 16-20 jam dengan laju perombakan 3-
3,8 mgL per jam. Disamping glukosa, beberapa senyawa organik yang dapat digunakan sebagai elektron donor pada proses perombakan zat warna azo di
antaranya asetat, sukrosa, laktosa, dan tapioka. Namun, glukosa dilaporkan paling efektif digunakan sebagai sumber elektron donor karena glukosa lebih
mudah dan cepat mengalami glikolisis dibandingkan dengan sukrosa, laktosa dan tapioka.
Menurut Yoo 2000, perombakan zat warna reaktif azo menggunakan bakteri pada dasarnya merupakan reaksi reduksi-oksidasi redoks yang
dikatalisis oleh enzim. Bakteri memerlukan kosubstrat berupa senyawa karbon organik seperti glukosa untuk mempercepat proses perombakan zat warna azo.
Glukosa dalam sistem biologi mengalami proses glikolisis dengan bantuan enzim dehidrogenase menghasilkan koenzim nikotinamida adenin dinukleotida NADH.
Glikolisis mengubah molekul glukosa menjadi dua molekul piruvat yang kemudian diubah menjadi asetil koenzim A yang siap memasuki siklus asam
sitrat. Pada proses glikolisis 1 molekul glukosa dihasilkan 2 molekul NADH sedangkan pada siklus asam sitrat dihasilkan tiga molekul NADH dan satu
molekul FADH
2
. NADH dan flavin adenin dinukleotida FADH merupakan
koenzim yang bertindak sebagai pembawa elektron. Koenzim-koenzim ini berperan penting dalam proses perombakan zat warna azo. Peranan NADH dan
FADH
2
pada perombakan zat warna azo dijelaskan melalui 2 hipotesis mekanisme perombakan azo secara biologi yaitu perombakan dengan
melibatkan enzim secara langsung direct enzymatic dan perombakan dengan
melibatkan enzim secara tidak langsung indirect enzymatic yang dilaporkan
oleh Wuhrmann 1980 dan Van der Zee 2002. Mekanisme perombakan zat warna azo menurut hipotesis
direct enzymatic, koenzim NADH yang dihasilkan dari proses glikolisis glukosa mentransfer
elektron ke zat warna azo yang dikatalisis oleh enzim azoreductase. Koenzim
NADH mengalami reaksi oksidasi sedangkan zat warna azo mengalami reduksi menghasilkan senyawa amina aromatik Gambar 26. Putusnya ikatan azo
menyebabkan warna menjadi hilang. R-N=N-R
’
R-NH
2
+ R
’
-NH
2
Glukosa Asetil CoA Gambar 26 Mekanisme perombakan zat warna azo
secara direct enzymatic Mekanisme perombakan zat warna azo menurut hipotesis
indirect enzymatic, flavin adenin dinukleotida dalam keadaan tereduksi FADH
2
berperan sebagai mediator redoks pada proses perombakan zat warna azo. NADH
mereduksi flavin adenin dinukleotida dalam keadaan teroksidasi FAD
2+
dikatalisis oleh enzim azoreductase menghasilkan FADH
2
. Hal ini terjadi karena NADH memiliki nilai potensial reduksi lebih negatif dibandingkan dengan FADH
2
NAD
+
NADH+H
+
E
o
= -320 mV dan FADFADH
2
E
o
=-220 mV. FADH
2
hasil reduksi tersebut selanjutnya mentransfer elektron secara langsung ke senyawa
azo tanpa bantuan enzim azoreductase.
Gambar 27 Perombakan zat warna azo menggunakan mediator redoks
2[NADPH + H
+
] 2NADP Dehidrogenase
FAD FADH
2
Enzim + 2 NADH + 2 H
+
Enzim + 2 NAD
+
FAD FADH
2
FADH
2
FAD Enzim + R
1
N=N R
2
Enzim + R
1
NH
2
+ R
2
NH
2
FADH
2
FAD Azoreductase
Jumlah glukosa yang digunakan menjadi kontrol terhadap proses berlangsungnya perombakan. Jumlah glukosa yang sedikit akan menghasilkan
reducing equivalents yang sedikit sehingga efisiensi perombakan rendah, sedangkan bila jumlah glukosa berlebih mengakibatkan efisiensi perombakan
menjadi menurun. Penurunan efisiensi perombakan zat warna pada penambahan glukosa berlebih disebabkan glukosa terurai menghasilkan asam-
asam yang menyebabkan terjadinya penurunan pH pada lingkungan. Penurunan pH menyebabkan aktivitas enzim menjadi tidak maksimum Chen
et al. 2003. Analisis pengaruh faktor konsentrasi glukosa terhadap efisiensi
perombakan zat warna azo menggunakan one-way Anova pada selang
kepercayaan 95 Lampiran 5 menunjukkan bahwa penambahan glukosa secara signifikan mempengaruhi efisiensi perombakan. Efisiensi perombakan
maksimum pada perombakan 200 mgL zat warna reaktif azo selama 5 hari inkubasi diperoleh sebesar 91,02 sampai 95,20 dengan penambahan 2 sampai
3 gram glukosa pada setiap satu liter limbah.
4.2.3 Efisiensi Perombakan pada Variasi Konsentrasi Zat Warna
