ISOLASI BAKTERI INDIGENUS LIMBAH CAIR PABRIK GULA RAFINASI DAN POTENSINYA DALAM DEKOLORISASI MELANOIDIN Tesis Magister Biologi
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
ISOLASI BAKTERI INDIGENUS LIMBAH CAIR PABRIK GULA RAFINASI DAN
POTENSINYA DALAM DEKOLORISASI MELANOIDIN
Tesis Magister Biologi
Diajukanoleh:
Lailatus Sa’diyah
NIM. 081414153014
Program Studi Magister Biologi
Departemen Biologi
Fakultas Sains dan Teknologi
Universitas Airlangga
Surabaya Februari 2016
TESIS ISOLASI BAKTERI INDIGENUS... LAILATUS SA'DIYAH
PERNYATAAN ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
TESIS ISOLASI BAKTERI INDIGENUS... LAILATUS SA'DIYAH
PENGESAHAN ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
TESIS ISOLASI BAKTERI INDIGENUS... LAILATUS SA'DIYAH
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
TESIS
ISOLASI BAKTERI INDIGENUS LIMBAH CAIR PABRIK GULA RAFINASI
DAN POTENSINYA DALAM DEKOLORISASI MELANOIDIN
Yang dipersiapkan dan disusun oleh
Lailatus Sa’diyah NIM. 081414153014
Telah dipertahankan di depan Dewan Penguji Pada tanggal 02 Februari 2016
Susunan Dewan Penguji Pembimbing Utama Penguji I
Prof. Dr. Ir. Tini Surtiningsih, DEA
Dr. Ni’matuzahroh
NIP.19680105 199203 2 003 NIP.19511012 198003 2 001 Pembimbing Pendamping Penguji II Dr. rer. nat Ganden, S. M. Sc Drs. Salamun, M.Kes NIP.19681228 199303 1 001 NIP. 19611110 198703 1 003
Penguji II Dr. Sri Puji Astuti W, M.Si
NIP. 19660221 199203 2 001 Tesis ini telah diterima sebagai salah satu persyaratan
Untuk memperoleh gelar Magister Sains Tanggal 19 Februari 2016
Mengetahui Ketua Departemen Biologi Pengelola Program Studi Magister (S2) Biologi FST Universitas Airlangga FST Universitas Airlangga Dr. SuciptoHariyanto DEA Dr. Sri Puji Astuti W, M.Si NIP. 19560902 198601 1 002 NIP. 19660221 199203 2 001
ii
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
PERNYATAAN
Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam Tesis ini tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar Magister di suatu Perguruan Tinggi, dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.
Surabaya, 02 Februari 2016 Yang Menyatakan, Lailatus Sa’diyah, S.Pd
iii
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
Puji syukur penulis panjatkan atas kehadirat Allah SWT atas anugerah dan rahmatNya sehingga penulis bias menyelesaikan penulisan tesis ini dengan baik, yaitu dengan judul “Isolasi Bakteri Indigenus Limbah Cair Pabrik Gula Rafinasi dan
Potensinya dalam Dekolorisasi Melanoidin”
Penulisan tesis ini sangat bermakna bagi diri penulis sendiri karena melalui penulisan tesis ini, penulis mendapatkan banyak informasi penting mengenai bakteri indigenus yang dimanfaatkan untuk mendekolorisasi melanoidin. Penulis berharap hasil penelitian dalam tesis ini juga bermanfaat bagi para pembaca untuk menambah ilmu pengetahuan dan dapat diaplikasikan dalam menangani limbah dengan memanfaatkan bakteri indigenus sehingga penulisan tesis ini tidak hanya sekedar sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister tetapi juga bermanfaat bagi masyarakat luas, khususnya dalam bidang pengolahan limbah.
Penulis sadar di dalam penulisan tesis ini masih terdapat banyak kekurangan baik dari segi isi maupun tata bahasa. Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran dari para pembaca demi kesempurnaan penulisan tesis ini di masa yang akan datang. Sekian dan Terima Kasih.
Surabaya, 02 Februari 2015 Penulis, Lailatus Sa’diyah, S.Pd
iv
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
Segala puji dan syukur hanya bagi Allah SWT atas anugerah dan rahmat-Nya yang melimpah sehingga penulis bias menyelesaikan penulisan tesis ini dengan penuh perjuangan dan kerja keras serta Doa yang tiada henti.
Terima kasih penulis sampaikan yang sebesar-besarnya kepada Ibu Dr.
Ni’matuzahroh dan Bapak Dr. rer. Nat Ganden, S. M.Sc, selaku dosen pembimbing I dan II yang dengan sabar memberikan waktu, tenaga, dan pikiran serta kesabaran
selama proses pembimbingan sehingga penulis bias menyelesaikan penyusunan tesis ini dengan baik.
Terima kasih penulis ucapkan kepada Ibu Prof. Dr. Tini Surtiningsih, DEA, Bapak Drs. Salamun, M.Kes, dan Ibu Dr. Sri Puji Astuti W, M.Si sebagai Dosen Penguji I, II dan III atas kritik dan saran yang diberikan untuk memperbaiki penulisan Tesis ini.
Terima kasih penulis ucapkan kepada Dr. Cipto Haryanto DEA, selaku Ketua Departemen Biologi, Ibu Dr. Sri Puji Astuti W, M.Si., selaku Ketua Program Studi S2 Biologi, dan Ibu Dr. Y. Sri Wulan Manuhara, M.Si sebagai dosen wali yang telah membimbing dan banyak membantu selama proses penyelesaian studi penulis di Prodi
Terima kasih untuk ayah, ibu, Alfi dan Nurul yang menjadi penyemangat terbaik, teman-teman di D’Jaars house yang selalu memberi hiburan selama menyelesaikan studi S2, teman-teman seperjuangan di Laboratorium Mikrobiologi Nita,
Kinan, Hikmah, Ike, Mbak Bulan, Mas Henrry, Mas. Iqbal, Mas Ario, Mbak Azmi prasarti, Mas Anton, dan mbak Intan Ayu. Serta pegawai Laboratorium Proteomik ITD.
v
Halamam
2.7. Kerangka konsep penelitian ................................................................ 12
3.5.1. Sterilisasi alat dan bahan ....................................................... 16 ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
3.5 Cara Kerja ........................................................................................... 16
3.4 Variabel Penelitian .............................................................................. 15
15
3.2.2 Alat penelitian .......................................................................... 14 3.3 Rancangan Penelitian ..........................................................................
3.2.1 Bahan penelitian ...................................................................... 14
3.2 Bahan dan Alat Penelitian ................................................................... 14
3.1 Tempat dan Waktu Penelitian ............................................................. 14
2.8. Hipotesis ............................................................................................. 12
vi
DAFTAR ISI
JudulHALAMAN PERSETUJUAN ............................................................................ ii PERNYATAAN ................................................................................................... iii KATA PENGANTAR .......................................................................................... iv UCAPAN TERIMA KASIH ................................................................................. v DAFTAR ISI ........................................................................................................ vi DAFTAR TABEL ................................................................................................. vii DAFTAR GAMBAR ............................................................................................ ix DAFTAR LAMPIRAN ......................................................................................... x ABSTRAK ............................................................................................................ xi ABSTRACT .......................................................................................................... xii
9
8 2.5. Dekolorisasi ........................................................................................
7 2.4. Isolat Bakteri Potensial Dekolorisasi ..................................................
7 2.3. Senyawa Melanoidin ..........................................................................
6 2.2. Limbah Pabrik Gula Rafinasi Cilegon ................................................
5 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Industri Gula Rafinasi .........................................................................
4 1.4. Manfaat Penelitian ...........................................................................
4 1.3. Tujuan Penelitian .............................................................................
1 1.2. Rumusan Masalah ............................................................................
BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang .................................................................................
2.6. Optimasi Proses Dekolorisasi ............................................................. 10
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
3.5.2. Isolasi dan skrining bakteri ...................................................
16
3.5.3. Identifikasi dan karakterisasi bakteri dekolorisasi ................. 19 3.5.4. Perlakuan variasi optimasi bakteri pendekolorisasi limbah ..
20 3.5.5. Uji dekolorisasi limbah cair gula rafinasi ..............................
20 3.5.6. Perhitungan pertumbuhan bakteri ..........................................
21 3.5.7. Analisis dekolorisasi ..............................................................
21 3.6 Definisi Operasional Variabel .............................................................
22 3.7 Analisis Data ......................................................................................
23 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Analisis karakter limbah dan melanoidin .............................................. 24
4.2 Isolasi dan skrining bakteri indigenus pendekolorisasi limbah gula rafinasi .................................................................................................. 25
4.3 Pengaruh variasi suhu dan pH terhadap perbedaan persentase dekolorisasi limbah cair gula rafinasi oleh bakteri terpilih ................... 32
4.4 Pengaruh perlakuan pH terhadap dekolorisasi ..................................... 35 4.5 Pengaruh perlakuan suhu terhadap dekolorisasi ..................................
36
4.6 Hubungan log TPC dan kemampuan dekolorisasi bakteri terpilih pada variasi pH dan suhu .............................................................................. 38
4.7 Hasil uji kromatografi gas (GC-MS) pada perlakuan terbaik di akhir masa inkubasi ....................................................................................... 44
45 BAB V
5.1. Kesimpulan ............................................................................................... 46
5.2. Saran ......................................................................................................... 46
48 DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN ......................................................................................................... 52
vii
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
DAFTAR TABEL
TabelHalaman
2.1 Karakteristik fisik-kimia air limbah pabrik gula rafinasi PT
7 SUJ, Cilegon, Jawa Barat
3.1 Rancangan faktorial 3 x 3
15
4.1 Kandungan senyawa limbah melanoidin berdasarkan profil
24 GC-MS melanoidin sintetis dan limbah steril
4.2 Karakteristik morfologi koloni bakteri dan karakteristik
25 mikroskopis sel bakteri pendekolorisasi
4.3 Persentase(%) dekolorisasi oleh bakteri indigenus limbah
29 cair gula rafinasi hasil skrining
4.4 Hasil pengamatan karakteristik fisiologis isolat dc1, dc2,
30 dc7a dan dc7b
4.5 Hasil pengamatan identifikasi isolate pendekolorisasi
31 limbah
4.6 Nilai dekolorisasi melanoidin pada variasi pH dans uhu
33
4.7 Perbandingan kelimpahan senyawa berdasarkan profil GC-
44 MS pada kontrol dan perlakuan terbaik (GSB)
viii
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
DAFTAR GAMBAR
GambarHalaman
2.1 Struktur kimia melanoidin
8
2.2 Kerangka konsep penelitian
12
4.2 Persentase (%) dekolorisasi oleh bakteri indigenus
29 limbah cair gula rafinasi hasil skrining
4.3 Pengaruh variasi pH dan suhu terhadap persentase (%)
32 dekolorisasi limbah oleh isolat terpilih
4.4 Pengaruh pH terhadap perbedaan % dekolorisasi limbah
35 zat warna (melanoidin) pada suhu, (a) 30 C, (b) 40
C, (c) 50 C
4.5 Pengaruh suhu (
C) terhadap perbedaan % dekolorisasi
37 limbah zat warna (melanoidin) pada pH, (a) 9, (b) 11, (c) 13
4.6 Log TPC, pH dan % dekolorisasi limbah zat warna
38 (melanoidin) oleh bakteri
Pseudomonas diminuta
padavariasi pH, (a) 9, (b) 11, (c) 13
4.7 Log TPC, pH dan % dekolorisasi limbah zat warna
40 (melanoidin) oleh bakteri
Bacillus sp.1 pada variasi pH,
(a) 9, (b) 11, (c) 13
4.8 Log TPC, pH dan % dekolorisasi limbah zat warna
41 (melanoidin) oleh bakteri
Micrococcus sp. Pada variasi
pH, (a) 9, (b) 11, (c) 13
4.9 Log TPC, pH dan % dekolorisasi limbah zat warna
42 (melanoidin) oleh bakteri
Bacillus sp.2 pada variasi pH,
(a) 9, (b) 11, (c) 13
ix
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
DAFTAR LAMPIRAN
TabelHalaman
1 Data karakteristik FTIR
52
2 Data isolasi bakteri
53
3 Data skrining dan trial bakteri pendekolorisasi limbah pH
56 9, pH 11, dan pH 13
4 Data perhitungan
59 Δ Log TPC dekolorisasi limbah pada skrining
5 Dokumentasi TPC skrining bakteri indigenus
60 pendekolorisasi limbah
6 Data optimasi variasi suhu dan pH terhadap dekolorisasi
62 limbah
7 Perhitungan Δ Log TPC optimasi variasi pH dan suhu
65 terhadap dekolorisasi limbah
8 Dokumentasi TPC optimasi variasi pH dan suhu terhadap
67 dekolorisasi limbah
9 Data statistik
68
10 Dokumentasi alat dan bahan yang digunakan
87
x
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
Lailatus Sa’diyah, 2015, Isolasi Bakteri Indigenus Limbah Cair Pabrik Gula
Rafinasi dan Potensinya dalam Dekolorisasi Melanoidin, Tesis ini dibawah
bimbingan Dr. Ni’matuzahroh, dan Dr. rer. nat Ganden, S, M. Sc, Departemen
Biologi, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Airlangga, Surabaya.ABSTRAK
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui jumlah isolate bakteri pendekolorisasi zat warna melanoidin limbah cair gula rafinasi, mengetahui nama isolate bakteri terbaik pendekolorisasi melanoidin pada limbah cair gula rafinasi, dan mengetahui pengaruh variasi pH dan suhu terhadap dekolorisasi melanoidin limbah cair gula rafinasi. Penelitian ini merupakan penelitian experimental dengan rancangan acak lengkap dan desain faktorial dengan 3 kali pengulangan. Data yang diperoleh dari penelitian ini berupa: 1) kandungan limbah dan kandungan melanoidin sintetis; 2) jumlah bakteri indigenus pendekolorisasi limbah; 3) jumlah populasi bakteri (CFU/mL); 4) perhitungan jumlah koloni bakteri atau
Total Plate Count (TPC); 5) pengukuran nilai Optical
Dencity (OD) isolate bakteri dalam optimasi; 6) pengukuran absorbansi dekolorisasi; 7)
Identifikasi bakteri terbaik. Data dianalisis secara statistik, sedangkan data penurunan persentase dekolorisasi limbah diuji menggunakan
One-Way Analysis of Varians
(ANOVA) (derajat signifikasi = 5%). Jika menunjukkan beda nyata, maka dilanjutkan dengan uji Duncan (derajat signifikansi = 5%). Hasil uji pengaruh variasi pH dan suhu menunjukkan bahwa adanya pengaruh variasi pH dan suhu dalam mendekolorisasi melanoidin. Hasil uji dengan Kit dan identifikasi bakteri didapatkan hasil bahwa bakteri 1 adalah spesies
Pseudomonas diminuta, bakteri 2 adalah spesies Bacillus sp.1, bakteri
3 adalah spesies
Micrococcus sp, dan bakteri 4 adalah Bacillus amyloliquifaciens.Selain
itu, hasil penelitian juga menunjukkan bahwa bakteri yang berpengaruh terhadap dekolorisasi limbah cair gula rafinasi di tanah ditunjukkan oleh bakteri 1 (
Pseudomonas C pada pH 11. diminuta) sebesar 32,725% dalam waktu inkubasi 48 jam pada suhu 30 Kata kunci: isolasi bakteri, dekolorisasi limbah. xi
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
Lailatus Sa’diyah, 2016, Isolation of Indigenous Bacteria from Refined Sugar
Vactory Waste Water and It’s Potential to decolorize melanoidin, this Thesis is
under the guidance of Dr. Ni’matuzahroh, and Dr. rer. nat Ganden, S, M. Sc,
Biology Departement, Science and Technology Faculty of Airlangga University,
Surabaya.
ABSTRACT
This study aims to know the number of potential bacteria decoloring melanoidin from refined sugar vactory waste water, to know the species name of the best bacteria in decoloring melanoidin of refined sugar vactory waste water, and to know the effect of pH and temperature variation to the percentage of melanoidin decolorization performed bacteria. This type of research is experimental study with factorial design with two replications. Data obtained from this study were: 1) The characteristic of refined sugar waste water and melanoidin; 2) the number of potential indigenous bacteria in decoloring melanoidin isolated from the waste water; 3) the total population of bacteria (CFU/mL); 4) the calculation of the number of bacterial colony (TPC); 5) the measurement of bacteria’s optical dencity value; 6) the measurement of decolorization absorbance; and 7) bacteria identification. Data obtained were analyzed statistically, the percentage of decolorization tested using
One-Way Analysis of Varians (ANOVA)
(degrees of significance = 5%). If it shows a real difference, then continued with Duncan test (significance level = 5%). Statistic test result showed that the variation of pH and temperature affect the percentage of decolorization. The test result with KIT and identification of bacteria showed that DC1 is
Pseudomonas diminuta, DC2 is Bacillus
sp.1, DC7a is
Micrococcus sp, and DC7b IS Bacillus sp.2. The result of decolorization
showed that bacteria with the best decoloring ability is
Pseudomonas diminuta (DC1)
with percent decolorization 32,725% in 48 hours incubation 30 C temperature and pH 11.
Keywords: bacterial isolation, refined sugar waste water decolorization xii