Viabilitas Dan Kemampuan Bakteri Penghasil Biosurfaktan Terimobilisasidalam Mendegradasi Pestisida Berbahan Aktifkarbofuran
VIABILITAS DAN KEMAMPUAN BAKTERI PENGHASIL
BIOSURFAKTAN TERIMOBILISASIDALAM
MENDEGRADASI PESTISIDA BERBAHAN
AKTIFKARBOFURAN
SKRIPSI
OLEH
AGUNG PRASTYO
120805066
DEPARTEMEN BIOLOGI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2017
Universitas Sumatera Utara
VIABILITAS DAN KEMAPUAN BAKTERI PENGHASIL
BIOSURFAKTAN TERIMOBILISASI DALAM
MENDEGRADASI PESTISIDA BERBAHAN AKTIF
KARBOFURAN
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat
mencapai gelar Sarjana Sains
AGUNG PRASTYO
120805066
Disetujui Oleh:
DEPARTEMEN BIOLOGI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2017
Universitas Sumatera Utara
PERSETUJUAN
Judul
Kategori
Nama
Nomor Induk Mahasiswa
Program Studi
Departemen
Fakultas
: Viabilitas dan Kemapuan Bakteri Penghasil
Biosurfaktan Terimobilisasi Dalam Mendegradasi
Pestisida Berbahan Aktif
Karbofuran.
: Skripsi
: Agung Prastyo
: 120805066
: Sarjana (S1) Biologi
: Biologi
: Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Sumatera Utara
Disetujui di
Medan, Maret 2017
Komisi Pembimbing:
Pembimbing 2,
Pembimbing 1,
Dra. Nunuk Priyani, M.Sc
Prof. Dr. Erman Munir, M.Sc.
Disetujui Oleh
Departemen Biologi FMIPA USU
Ketua
Dr. Saleha Hannum, M.Si
NIP 197108312000122001
i
Universitas Sumatera Utara
PERNYATAAN
VIABILITAS DAN KEMAMPUAN BAKTERI PENGHASIL
BIOSURFAKTAN TERIMOBILISASI DALAM MENDEGRADASI
PESTISIDA BERBAHAN AKTIF KARBOFURAN
SKRIPSI
Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil karya sendiri. Kecuali beberapa
kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, Maret 2017
AGUNG PRASTYO
120805066
ii
Universitas Sumatera Utara
PENGHARGAAN
Puji Syukur penulis ucapkan kepada Allah SWT yang telah memberikan rahmat
dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan skripsi ini.
Skripsi yang berjudul “Viabilitas dan Kemampuan Bakteri Penghasil
Biosurfaktan Terimobilisasi Dalam Mendegradasi Pestisida Berbahan Aktif
Karbofuran” dibuat sebagai salah satu syarat untuk meraih gelar Sarjana Sains
FMIPA, Universitas Sumatera Utara, Medan.
Ucapan terima kasih yang tak ternilai penulis ucapkan kepada Orang Tua,
Ibunda Fernaliza Sinaga dan Ayahanda Alm. Suko Harjono atas segala
pengorbanan, doa dan dorongan kepada penulis. Kepada Kakek Alm. Zulkarnaen
dan Nenek Alm. Hamidah yang sangat ingin cucunya memperoleh pendidikan
setinggi-tingginya. Kepada Adik tersayang Wahyu Aderian dan Annisa Dewi atas
segala dorongan dan semangat, sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini.
Ucapan terimakasih penulis sampaikan kepada Bapak Prof. Dr. Erman
Munir, M.Sc selaku Dosen Pembimbing I dan Ibu Dra. Nunuk Priyani, M.Sc.
selaku Dosen Pembimbing II atas segala bimbingan, arahan, pengertian, bantuan
dan kesabarannya dalam pembuatan skripsi ini. Kepada Ibu Dr. Yurnaliza, M.Si
dan Ibu Dra. Emita Sabri, M.Si sebagai tim penguji penulis mengucapkan banyak
terimakasih atas arahan dan masukan demi kesempurnaan penulisan skripsi ini.
Ucapan terimakasih juga penulis sampaikan kepada Ibu Mayang Sari
Yeanny, S.Si., M.Si. selaku dosen Pembimbing Akademik yang telah memberikan
dorongan dari awal hingga akhir semester, serta kepada Ibu Dr. Nursahara
Pasaribu, M.Sc. selaku Ketua Departemen Biologi dan Ibu Dr. Saleha Hannum,
M.Si selaku Sekretaris Departeman Biologi, Ibu Roslina, Abangda Ewin, seluruh
dosen dan staf pengajar di Departemen Biologi FMIPA USU yang telah
membimbing dan membekali penulis dengan berbagai disiplin ilmu.
Dalam kesempatan ini penulis juga menyampaikan ucapan terima kasih
kepada Abangda Hendika Sinaga, S.Si (Biologi 2010) dan Aditiya Bungsu
(Biologi 2012) yang telah memberikan Isolat Pseudomonas aeruginosa Strain M
111 dan Pseudomonas aeruginosa kepada penulis. Terimakasih kepada Bapak
Ahadi di BTKL-PP Kelas 1 Medan yang telah memberikan izin penggunaan
Mikroskop Stereo, Ibu Evi, Ibu Nurhasanah, Bapak Sekuriti dan Bapak Fahri di
BBPPTP Medan yang telah memberikan banyak masukan dalam pengujian
HPLC, kepada Mbak Reni dan Bu Endang di Zoologi, Pusat Penelitian Biologi
LIPI, Cibinong yang telah mengenalkan penggunaan Mikroskop Elektron kepada
penulis, serta kepada Ibu Nurhasni Muluk selaku Laboran Beberapa Laboratorium
di Biologi yang banyak membantu dalam penyediaan alat, bahan dan fasilitas
selama penulis melakukan penelitian.
Ucapan terimakasih juga penulis sampaikan kepada sahabat dan orang
spesial dalam hidup penulis Pean, Riri dan Ramadhani yang telah berbagi suka
duka di Universitas Sumatera Utara. Kepada teman-teman peneliti di
Laboratorium Mikrobiologi Dian Pratiwi, Ester K. Lase, Boby P. Hutabarat,
Aditiya Bungsu, Khairissa, Zulfatun, Rita, Ella dan Novita Wijaya dan adik-adik
asisten 2013 Vina, Johannes dan Ira. Terima kasih untuk Bang Aan, Kak Nurul
Fadhila dan Bang Hendika atas masukannya. Tidak terlupakan teman-teman satu
ii
Universitas Sumatera Utara
angkatan 2012 “Agent of Change” yang tidak dapat satu per satu disebutkan
namanya. Terima kasih penulis sampaikan kepada rekan-rekan Tentor di SSC
yang mendukung satu sama lain dalam dunia perkuliahan dan pekerjaan. Kepada
rekan-rekan Delegasi PIMNAS 29 di IPB, Ayu, Mita, Nita, Aries, Andi,
Samsudin, Putri Nurmala, Nuraini, Venna V Panggabean dan Mei.
Akhirnya dengan penuh ketulusan dan kerendahan hati, penulis menyadari
bahwa hasil penelitian ini masih jauh dari kesempurnaan. Oleh karena itu penulis
mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun dari semua pihak demi
kesempurnaan hasil penelitian ini. Semoga Allah SWT membalas seluruh
kebaikan kita dengan balasan yang setimpal. Amin Ya Rabbal Alamin.
Medan, Maret 2017
Penulis
iv
Universitas Sumatera Utara
VIABILITAS DAN KEMAPUAN BAKTERI PENGHASIL
BIOSURFAKTAN TERIMOBILISASI DALAM MENDEGRADASI
PESTISIDA BERBAHAN AKTIF KARBOFURAN
ABSTRAK
Penggunaan pestisida di negara berkembang khusunya pada sektor pertanian
sudah menjadi suatu hal yang lazim. Pestisida yang umum digunakan merupakan
pestisida sintetis yang memiliki dampak negatif terhadap lingkungan, seperti
pencemaran dan akumulasi dari residu pestisida yang pada akhirnya masuk ke
dalam rantai makanan. Penelitian untuk mengetahui viabilitas bakteri penghasil
biosurfaktan terimobilisasi dan kemampuannya dalam mendegradasi pestisida
telah dilakukan. Pada penelitian ini digunakan bakteri Pseudomonas aeruginosa
dan Pseudomonas aeruginosa Strain M 111 koleksi Laboratorium Mikrobiologi,
FMIPA Universitas Sumatera. Bakteri diimobilisasi di dua jenis bahan penyalut
yaitu alginat dan polyurethane foam (PUF). Efektifitas bahan penyalut dalam
memerangkap bakteri terbilang tinggi tinggi masing-masing yaitu 97,97% untuk
alginat dan 93,24% untuk PUF. Analisis viabilitas bakteri menunjukkan bahwa
bakteri yang diimobilisasi dengan alginat lebih baik dibandingkan dengan
polyurethane selama 15 hari masa inkubasi pada suhu ambient. Namun untuk
pengaplikasian pada media uji, bakteri yang diimobilisasi menggunakan PUF
memilki viabilitas yang lebih baik dibandingkan dengan alginat. Pengamatan
makroskopik menunjukkan bahwa kapsul alginat cenderung mengalami peleburan
selama 15 hari masa inkubasi. Analisis kemampuan degradasi pestisida oleh
bakteri pada media Busnel Hass Broth yang mengandung karbofuran
menggunakan Hight Performance Liquid Chromatography . Hasil menunjukkan
bahwa kedua isolat yang diimobilisasi dengan alginat mampu mendegradasi 100%
karbofuran (konsentrasi awal 41,36 ppm) selama 5 hari masa inkubasi dan bakteri
yang diimobilisasi pada PUF mampu mendegradasi 100% karbofuran dalam 15
hari.
Kata kunci: Alginat, imobilisasi, karbofuran, pestisida, polyurethane foam
v
Universitas Sumatera Utara
VIABILITY AND CAPABILITY OF IMMOBILIZED BACTERIA
PRODUCE BIOSURFACTANT TO DEGRADE PESTICIDE WITH
CARBOFURAN AS ACTIVE COMPUND
ABSTRACT
Application of pesticides especially in developing countries, on the agricultural
sector has become a common thing. Pesticides widely used is a synthetic
pesticide that has a negative impact on the environment, such as causing pollution
and the accumulation of pesticide residues, which finally goes into the food chain.
Research to determine the viability of the immobilized biosurfactant producing
bacteria and its ability to degrade pesticides has been carried out. This study used
Pseudomonas aeruginosa and Pseudomonas aeruginosa Strain M 111, collections
of the Laboratory of Microbiology, Faculty Mathematics and Natural Sciences,
University of Sumatera Utara. Those bacteria were immobilized on two different
types of immobilizing materials, alginate and polyurethane foam (PUF). The
result showed that both immobilizing materials have higt effectiveness (97.97% in
alginate and 93.24% in PUF). Bacterial viability analysis showed that the bacteria
immobilized with alginate was better than that of the polyurethane during 15 days
of incubation at ambient temperature. However, for application on the Busnel
Hass Broth (BHB) containing carbofuran as the sole carbon source, the bacteria
immobilized using PUF have better viability than that in alginate. Macroscopic
observation showed that alginate capsules tended to disolve during 15-day
incubation period. Analysis of carbofuran residue using Hight Performance Liquid
Chromatography (HPLC) indicated that both isolates immobilized with alginate
have able to degrade carbofuran completely (initial concentration of 41,36 ppm)
during 5 days of incubation and bacteria immobilized with PUF were able to
degrade carbofuran completely during 15 days of incubation.
Keywords: Alginates, carbofuran, immobilization, pesticide, polyurethane foam
iv
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Halaman
Persetujuan
Pernyataan
Penghargaan
Abstrak
Abstract
Daftar Isi
Daftar Gambar
Daftar Tabel
Daftar Lampiran
i
ii
iii
v
vi
vii
ix
x
xi
BAB 1. Pendahuluan
1.1. Latar Belakang
1.2.Permasalahan
1.3. Tujuan Penelitian
1.4. Hipotesis
1.5. Manfaat Penelitian
1
2
2
2
3
3
BAB 2. Tinjaun Pustaka
2.1. Pestisida
2.2. Pestisida Sebagai Pencemar Lingkungan
2.3. Insektisida Karbofuran
2.4. Bioremediasi
2.5. Biodegradasi Karbofuran
2.6. Immobilisasi Bakteri
2.7. Matriks Pembawa
4
4
6
7
8
12
14
BAB 3. Metode Penelitian
3.1. Waktu dan Tempat
3.2. Alat dan Bahan
3.3. Prosedur Penelitian
3.3.1. Persiapan Kultur Bakteri dan
Pemeriksaan Kemurnian Kultur
3.3.2. Pembuatan suspensi
3.3.3. Imobilisasi Bakteri
3.3.4. Efektifitas Imobilisasi
3.3.5. Uji Viabilitas Bakteri Setelah Imobilisasi
Dan Pengaplikasian pada Media Uji
3.3.6. Uji Aktifitas Biosurfaktan
3.3.7. Uji Kemampuan Bakteri Terimobilisasi
Dalam Mendegradasi Pestisida Secara In-vitro
3.3.8. Pengamatan Distribusi dan Penempelan
Bakteri Pada Bahan Penyalut
15
15
15
15
15
16
16
16
17
18
18
19
vii
Universitas Sumatera Utara
BAB 4. Hasil dan Pembahasan
4.1. Imobilisasi Bakteri Menggunakan Alginat
danPolyurethane Foam
4.2. Viabilitas Bakteri Terimobilisasi
4.3. Aktifitas Biosurfaktan
4.4. Pertumbuhan Bakteri Pada Media
Uji BHB + 4% Pestisida Berbahan Aktif Karbofuran
4.5. Potensi Bakteri Dalam Mendegradasi
Pestisida Berbahan Aktif Karbofuran
20
20
26
29
31
33
BAB 5. Kesimpulan dan Saran
5.1. Kesimpulan
5.2. Saran
37
37
37
Daftar Pustaka
Lampiran
38
47
viii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.
Gambar 2.
Gambar 3.
Gambar 4.
Gambar 5.
Gambar 6.
Gambar 7.
Gambar 8.
Gambar 9.
Gambar 10.
Gambar 11.
Struktur karbofuran
Skema jalur degradasi karbofuran
Struktur satuan pengulangan asam alginat
Mikrograf bahan penyalut
menggunakan
mikroskopstereo
pencahayaan atas. a) Kapsul
alginat untuk isolat Pseudomonas aeruginosa, b)
Kapsul alginat untuk isolat Pseudomonas
aeruginosa Strain M 111 c) Polyurethane Foam
untuk isolat Pseudomonas aeruginosa dan d)
Polyurethane Foam untuk isolat Pseudomonas
aeruginosa Strain M 111
Mikrograf SEM pada tampak permukaan dan
bagian dalam bahan penyalut. a) permukaan luar
kapsul alginat bakteri P. aeruginosa, b) permukaan
dalam kapsul alginat bateri P. aeruginosa, c)
permukaan luar PUF bakteri P. aeruginosa,
permukaan dalam PUF P. aeruginosa, d)
permukaan luar kapsul alginat bakteri P. aeruginosa
Strain M111, e) permukaan dalam kapsul alginat
bateri bakteri P. aeruginosa Strain M111, g)
permukaan luar PUF bakteri bakteri P. aeruginosa
Strain M111 dan f) permukaan dalam PUF bakteri
bakteri P. aeruginosa Strain M111
Efektifitas imobilisasi bakteri menggunakan bahan
penyalut alginat dan polyurethane foam
Viabilitas bakteri terimobilisasi pada (a) kapsul
alginat dan (b) Polyurethane Foam (PUF)
Viabilitas bakteri terimobilisasi pada (a) kapsul
alginat dan (b) Polyurethane Foam (PUF) pada
media uji BHB + 4% pestisida berbahan aktif
karbofuran selama 15 hari masa inkubasi
Aktifitas Biosurfaktan selama 15 hari masa inkubasi
Profil
pertumbuhan
bakteri
Pseudomonas
aeruginosa dan Pseudomonas aeruginosa Strain
M111 a). sel bebas bakteri (Kontrol +) pada media
uji BHB + 4% pestisida berbahan aktif karbofuran
masa inkubasi 15 hari b). sel bakteri yang release
dari polyurethane foam pada media uji BHB + 4%
pestisida berbahan aktif karbofuran masa inkubasi
15 hari dan c). bakteri yang release dari alginat
pada media uji BHB + 4% pestisida berbahan aktif
karbofuran masa inkubasi 15 hari
Residu karbofuran selama 15 hari masa inkubasi
Halaman
6
11
14
21
22
25
26
28
30
32
33
ix
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 1. Karakteristik morfologi kapsul alginat
danPolturethane Foam
20
x
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1.
Lampiran 2.
Lampiran 3.
Lampiran 4.
Lampiran 5.
Lampiran 6.
Lampiran 7.
Lampiran 8.
Lampiran 9.
Lampiran 10.
Lampiran 11.
Halaman
Diagram Alir Penelitian
47
Persiapan Kultur Bakteri dan Pemeriksaan Kemurnian
48
Kultur
Pembuatan Suspensi Sel Bakteri
49
Imobilisasi dengan Menggunakan Polyurethane Foam
49
(PUF)
Imobilisasi dengan Menggunakan Alginat
50
50
Uji Viabilitas Bakteri Setelah Imobilisasi
51
Uji Aktifitas Biosurfaktan Metode Drop Collapsing Test
(Jain et al. 1991) yang Dimodifikasi
52
Uji Kemampuan Bakteri Terimobilisasi Dalam
Mendegradasi Pestisida Secara In-Vitro
Pengamatan Penempelan Bakteri Pada Bahan Penyalut
53
54
Konsentrasi Residu Karbofuran Selama 15 Hari Masa
Inkubasi
55
Lembaran Hasil Uji Residu Pestisida
xi
Universitas Sumatera Utara
BIOSURFAKTAN TERIMOBILISASIDALAM
MENDEGRADASI PESTISIDA BERBAHAN
AKTIFKARBOFURAN
SKRIPSI
OLEH
AGUNG PRASTYO
120805066
DEPARTEMEN BIOLOGI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2017
Universitas Sumatera Utara
VIABILITAS DAN KEMAPUAN BAKTERI PENGHASIL
BIOSURFAKTAN TERIMOBILISASI DALAM
MENDEGRADASI PESTISIDA BERBAHAN AKTIF
KARBOFURAN
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat
mencapai gelar Sarjana Sains
AGUNG PRASTYO
120805066
Disetujui Oleh:
DEPARTEMEN BIOLOGI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2017
Universitas Sumatera Utara
PERSETUJUAN
Judul
Kategori
Nama
Nomor Induk Mahasiswa
Program Studi
Departemen
Fakultas
: Viabilitas dan Kemapuan Bakteri Penghasil
Biosurfaktan Terimobilisasi Dalam Mendegradasi
Pestisida Berbahan Aktif
Karbofuran.
: Skripsi
: Agung Prastyo
: 120805066
: Sarjana (S1) Biologi
: Biologi
: Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Sumatera Utara
Disetujui di
Medan, Maret 2017
Komisi Pembimbing:
Pembimbing 2,
Pembimbing 1,
Dra. Nunuk Priyani, M.Sc
Prof. Dr. Erman Munir, M.Sc.
Disetujui Oleh
Departemen Biologi FMIPA USU
Ketua
Dr. Saleha Hannum, M.Si
NIP 197108312000122001
i
Universitas Sumatera Utara
PERNYATAAN
VIABILITAS DAN KEMAMPUAN BAKTERI PENGHASIL
BIOSURFAKTAN TERIMOBILISASI DALAM MENDEGRADASI
PESTISIDA BERBAHAN AKTIF KARBOFURAN
SKRIPSI
Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil karya sendiri. Kecuali beberapa
kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, Maret 2017
AGUNG PRASTYO
120805066
ii
Universitas Sumatera Utara
PENGHARGAAN
Puji Syukur penulis ucapkan kepada Allah SWT yang telah memberikan rahmat
dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan skripsi ini.
Skripsi yang berjudul “Viabilitas dan Kemampuan Bakteri Penghasil
Biosurfaktan Terimobilisasi Dalam Mendegradasi Pestisida Berbahan Aktif
Karbofuran” dibuat sebagai salah satu syarat untuk meraih gelar Sarjana Sains
FMIPA, Universitas Sumatera Utara, Medan.
Ucapan terima kasih yang tak ternilai penulis ucapkan kepada Orang Tua,
Ibunda Fernaliza Sinaga dan Ayahanda Alm. Suko Harjono atas segala
pengorbanan, doa dan dorongan kepada penulis. Kepada Kakek Alm. Zulkarnaen
dan Nenek Alm. Hamidah yang sangat ingin cucunya memperoleh pendidikan
setinggi-tingginya. Kepada Adik tersayang Wahyu Aderian dan Annisa Dewi atas
segala dorongan dan semangat, sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini.
Ucapan terimakasih penulis sampaikan kepada Bapak Prof. Dr. Erman
Munir, M.Sc selaku Dosen Pembimbing I dan Ibu Dra. Nunuk Priyani, M.Sc.
selaku Dosen Pembimbing II atas segala bimbingan, arahan, pengertian, bantuan
dan kesabarannya dalam pembuatan skripsi ini. Kepada Ibu Dr. Yurnaliza, M.Si
dan Ibu Dra. Emita Sabri, M.Si sebagai tim penguji penulis mengucapkan banyak
terimakasih atas arahan dan masukan demi kesempurnaan penulisan skripsi ini.
Ucapan terimakasih juga penulis sampaikan kepada Ibu Mayang Sari
Yeanny, S.Si., M.Si. selaku dosen Pembimbing Akademik yang telah memberikan
dorongan dari awal hingga akhir semester, serta kepada Ibu Dr. Nursahara
Pasaribu, M.Sc. selaku Ketua Departemen Biologi dan Ibu Dr. Saleha Hannum,
M.Si selaku Sekretaris Departeman Biologi, Ibu Roslina, Abangda Ewin, seluruh
dosen dan staf pengajar di Departemen Biologi FMIPA USU yang telah
membimbing dan membekali penulis dengan berbagai disiplin ilmu.
Dalam kesempatan ini penulis juga menyampaikan ucapan terima kasih
kepada Abangda Hendika Sinaga, S.Si (Biologi 2010) dan Aditiya Bungsu
(Biologi 2012) yang telah memberikan Isolat Pseudomonas aeruginosa Strain M
111 dan Pseudomonas aeruginosa kepada penulis. Terimakasih kepada Bapak
Ahadi di BTKL-PP Kelas 1 Medan yang telah memberikan izin penggunaan
Mikroskop Stereo, Ibu Evi, Ibu Nurhasanah, Bapak Sekuriti dan Bapak Fahri di
BBPPTP Medan yang telah memberikan banyak masukan dalam pengujian
HPLC, kepada Mbak Reni dan Bu Endang di Zoologi, Pusat Penelitian Biologi
LIPI, Cibinong yang telah mengenalkan penggunaan Mikroskop Elektron kepada
penulis, serta kepada Ibu Nurhasni Muluk selaku Laboran Beberapa Laboratorium
di Biologi yang banyak membantu dalam penyediaan alat, bahan dan fasilitas
selama penulis melakukan penelitian.
Ucapan terimakasih juga penulis sampaikan kepada sahabat dan orang
spesial dalam hidup penulis Pean, Riri dan Ramadhani yang telah berbagi suka
duka di Universitas Sumatera Utara. Kepada teman-teman peneliti di
Laboratorium Mikrobiologi Dian Pratiwi, Ester K. Lase, Boby P. Hutabarat,
Aditiya Bungsu, Khairissa, Zulfatun, Rita, Ella dan Novita Wijaya dan adik-adik
asisten 2013 Vina, Johannes dan Ira. Terima kasih untuk Bang Aan, Kak Nurul
Fadhila dan Bang Hendika atas masukannya. Tidak terlupakan teman-teman satu
ii
Universitas Sumatera Utara
angkatan 2012 “Agent of Change” yang tidak dapat satu per satu disebutkan
namanya. Terima kasih penulis sampaikan kepada rekan-rekan Tentor di SSC
yang mendukung satu sama lain dalam dunia perkuliahan dan pekerjaan. Kepada
rekan-rekan Delegasi PIMNAS 29 di IPB, Ayu, Mita, Nita, Aries, Andi,
Samsudin, Putri Nurmala, Nuraini, Venna V Panggabean dan Mei.
Akhirnya dengan penuh ketulusan dan kerendahan hati, penulis menyadari
bahwa hasil penelitian ini masih jauh dari kesempurnaan. Oleh karena itu penulis
mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun dari semua pihak demi
kesempurnaan hasil penelitian ini. Semoga Allah SWT membalas seluruh
kebaikan kita dengan balasan yang setimpal. Amin Ya Rabbal Alamin.
Medan, Maret 2017
Penulis
iv
Universitas Sumatera Utara
VIABILITAS DAN KEMAPUAN BAKTERI PENGHASIL
BIOSURFAKTAN TERIMOBILISASI DALAM MENDEGRADASI
PESTISIDA BERBAHAN AKTIF KARBOFURAN
ABSTRAK
Penggunaan pestisida di negara berkembang khusunya pada sektor pertanian
sudah menjadi suatu hal yang lazim. Pestisida yang umum digunakan merupakan
pestisida sintetis yang memiliki dampak negatif terhadap lingkungan, seperti
pencemaran dan akumulasi dari residu pestisida yang pada akhirnya masuk ke
dalam rantai makanan. Penelitian untuk mengetahui viabilitas bakteri penghasil
biosurfaktan terimobilisasi dan kemampuannya dalam mendegradasi pestisida
telah dilakukan. Pada penelitian ini digunakan bakteri Pseudomonas aeruginosa
dan Pseudomonas aeruginosa Strain M 111 koleksi Laboratorium Mikrobiologi,
FMIPA Universitas Sumatera. Bakteri diimobilisasi di dua jenis bahan penyalut
yaitu alginat dan polyurethane foam (PUF). Efektifitas bahan penyalut dalam
memerangkap bakteri terbilang tinggi tinggi masing-masing yaitu 97,97% untuk
alginat dan 93,24% untuk PUF. Analisis viabilitas bakteri menunjukkan bahwa
bakteri yang diimobilisasi dengan alginat lebih baik dibandingkan dengan
polyurethane selama 15 hari masa inkubasi pada suhu ambient. Namun untuk
pengaplikasian pada media uji, bakteri yang diimobilisasi menggunakan PUF
memilki viabilitas yang lebih baik dibandingkan dengan alginat. Pengamatan
makroskopik menunjukkan bahwa kapsul alginat cenderung mengalami peleburan
selama 15 hari masa inkubasi. Analisis kemampuan degradasi pestisida oleh
bakteri pada media Busnel Hass Broth yang mengandung karbofuran
menggunakan Hight Performance Liquid Chromatography . Hasil menunjukkan
bahwa kedua isolat yang diimobilisasi dengan alginat mampu mendegradasi 100%
karbofuran (konsentrasi awal 41,36 ppm) selama 5 hari masa inkubasi dan bakteri
yang diimobilisasi pada PUF mampu mendegradasi 100% karbofuran dalam 15
hari.
Kata kunci: Alginat, imobilisasi, karbofuran, pestisida, polyurethane foam
v
Universitas Sumatera Utara
VIABILITY AND CAPABILITY OF IMMOBILIZED BACTERIA
PRODUCE BIOSURFACTANT TO DEGRADE PESTICIDE WITH
CARBOFURAN AS ACTIVE COMPUND
ABSTRACT
Application of pesticides especially in developing countries, on the agricultural
sector has become a common thing. Pesticides widely used is a synthetic
pesticide that has a negative impact on the environment, such as causing pollution
and the accumulation of pesticide residues, which finally goes into the food chain.
Research to determine the viability of the immobilized biosurfactant producing
bacteria and its ability to degrade pesticides has been carried out. This study used
Pseudomonas aeruginosa and Pseudomonas aeruginosa Strain M 111, collections
of the Laboratory of Microbiology, Faculty Mathematics and Natural Sciences,
University of Sumatera Utara. Those bacteria were immobilized on two different
types of immobilizing materials, alginate and polyurethane foam (PUF). The
result showed that both immobilizing materials have higt effectiveness (97.97% in
alginate and 93.24% in PUF). Bacterial viability analysis showed that the bacteria
immobilized with alginate was better than that of the polyurethane during 15 days
of incubation at ambient temperature. However, for application on the Busnel
Hass Broth (BHB) containing carbofuran as the sole carbon source, the bacteria
immobilized using PUF have better viability than that in alginate. Macroscopic
observation showed that alginate capsules tended to disolve during 15-day
incubation period. Analysis of carbofuran residue using Hight Performance Liquid
Chromatography (HPLC) indicated that both isolates immobilized with alginate
have able to degrade carbofuran completely (initial concentration of 41,36 ppm)
during 5 days of incubation and bacteria immobilized with PUF were able to
degrade carbofuran completely during 15 days of incubation.
Keywords: Alginates, carbofuran, immobilization, pesticide, polyurethane foam
iv
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Halaman
Persetujuan
Pernyataan
Penghargaan
Abstrak
Abstract
Daftar Isi
Daftar Gambar
Daftar Tabel
Daftar Lampiran
i
ii
iii
v
vi
vii
ix
x
xi
BAB 1. Pendahuluan
1.1. Latar Belakang
1.2.Permasalahan
1.3. Tujuan Penelitian
1.4. Hipotesis
1.5. Manfaat Penelitian
1
2
2
2
3
3
BAB 2. Tinjaun Pustaka
2.1. Pestisida
2.2. Pestisida Sebagai Pencemar Lingkungan
2.3. Insektisida Karbofuran
2.4. Bioremediasi
2.5. Biodegradasi Karbofuran
2.6. Immobilisasi Bakteri
2.7. Matriks Pembawa
4
4
6
7
8
12
14
BAB 3. Metode Penelitian
3.1. Waktu dan Tempat
3.2. Alat dan Bahan
3.3. Prosedur Penelitian
3.3.1. Persiapan Kultur Bakteri dan
Pemeriksaan Kemurnian Kultur
3.3.2. Pembuatan suspensi
3.3.3. Imobilisasi Bakteri
3.3.4. Efektifitas Imobilisasi
3.3.5. Uji Viabilitas Bakteri Setelah Imobilisasi
Dan Pengaplikasian pada Media Uji
3.3.6. Uji Aktifitas Biosurfaktan
3.3.7. Uji Kemampuan Bakteri Terimobilisasi
Dalam Mendegradasi Pestisida Secara In-vitro
3.3.8. Pengamatan Distribusi dan Penempelan
Bakteri Pada Bahan Penyalut
15
15
15
15
15
16
16
16
17
18
18
19
vii
Universitas Sumatera Utara
BAB 4. Hasil dan Pembahasan
4.1. Imobilisasi Bakteri Menggunakan Alginat
danPolyurethane Foam
4.2. Viabilitas Bakteri Terimobilisasi
4.3. Aktifitas Biosurfaktan
4.4. Pertumbuhan Bakteri Pada Media
Uji BHB + 4% Pestisida Berbahan Aktif Karbofuran
4.5. Potensi Bakteri Dalam Mendegradasi
Pestisida Berbahan Aktif Karbofuran
20
20
26
29
31
33
BAB 5. Kesimpulan dan Saran
5.1. Kesimpulan
5.2. Saran
37
37
37
Daftar Pustaka
Lampiran
38
47
viii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.
Gambar 2.
Gambar 3.
Gambar 4.
Gambar 5.
Gambar 6.
Gambar 7.
Gambar 8.
Gambar 9.
Gambar 10.
Gambar 11.
Struktur karbofuran
Skema jalur degradasi karbofuran
Struktur satuan pengulangan asam alginat
Mikrograf bahan penyalut
menggunakan
mikroskopstereo
pencahayaan atas. a) Kapsul
alginat untuk isolat Pseudomonas aeruginosa, b)
Kapsul alginat untuk isolat Pseudomonas
aeruginosa Strain M 111 c) Polyurethane Foam
untuk isolat Pseudomonas aeruginosa dan d)
Polyurethane Foam untuk isolat Pseudomonas
aeruginosa Strain M 111
Mikrograf SEM pada tampak permukaan dan
bagian dalam bahan penyalut. a) permukaan luar
kapsul alginat bakteri P. aeruginosa, b) permukaan
dalam kapsul alginat bateri P. aeruginosa, c)
permukaan luar PUF bakteri P. aeruginosa,
permukaan dalam PUF P. aeruginosa, d)
permukaan luar kapsul alginat bakteri P. aeruginosa
Strain M111, e) permukaan dalam kapsul alginat
bateri bakteri P. aeruginosa Strain M111, g)
permukaan luar PUF bakteri bakteri P. aeruginosa
Strain M111 dan f) permukaan dalam PUF bakteri
bakteri P. aeruginosa Strain M111
Efektifitas imobilisasi bakteri menggunakan bahan
penyalut alginat dan polyurethane foam
Viabilitas bakteri terimobilisasi pada (a) kapsul
alginat dan (b) Polyurethane Foam (PUF)
Viabilitas bakteri terimobilisasi pada (a) kapsul
alginat dan (b) Polyurethane Foam (PUF) pada
media uji BHB + 4% pestisida berbahan aktif
karbofuran selama 15 hari masa inkubasi
Aktifitas Biosurfaktan selama 15 hari masa inkubasi
Profil
pertumbuhan
bakteri
Pseudomonas
aeruginosa dan Pseudomonas aeruginosa Strain
M111 a). sel bebas bakteri (Kontrol +) pada media
uji BHB + 4% pestisida berbahan aktif karbofuran
masa inkubasi 15 hari b). sel bakteri yang release
dari polyurethane foam pada media uji BHB + 4%
pestisida berbahan aktif karbofuran masa inkubasi
15 hari dan c). bakteri yang release dari alginat
pada media uji BHB + 4% pestisida berbahan aktif
karbofuran masa inkubasi 15 hari
Residu karbofuran selama 15 hari masa inkubasi
Halaman
6
11
14
21
22
25
26
28
30
32
33
ix
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 1. Karakteristik morfologi kapsul alginat
danPolturethane Foam
20
x
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1.
Lampiran 2.
Lampiran 3.
Lampiran 4.
Lampiran 5.
Lampiran 6.
Lampiran 7.
Lampiran 8.
Lampiran 9.
Lampiran 10.
Lampiran 11.
Halaman
Diagram Alir Penelitian
47
Persiapan Kultur Bakteri dan Pemeriksaan Kemurnian
48
Kultur
Pembuatan Suspensi Sel Bakteri
49
Imobilisasi dengan Menggunakan Polyurethane Foam
49
(PUF)
Imobilisasi dengan Menggunakan Alginat
50
50
Uji Viabilitas Bakteri Setelah Imobilisasi
51
Uji Aktifitas Biosurfaktan Metode Drop Collapsing Test
(Jain et al. 1991) yang Dimodifikasi
52
Uji Kemampuan Bakteri Terimobilisasi Dalam
Mendegradasi Pestisida Secara In-Vitro
Pengamatan Penempelan Bakteri Pada Bahan Penyalut
53
54
Konsentrasi Residu Karbofuran Selama 15 Hari Masa
Inkubasi
55
Lembaran Hasil Uji Residu Pestisida
xi
Universitas Sumatera Utara