EFEKTIVITAS VARIASI FORMULA DAN WAKTU INKUBASI BAKTERI TERHADAP DEKOLORISASI MELANOIDIN AIR LIMBAH PABRIK GULA RAFINASI Repository - UNAIR REPOSITORY
EFEKTIVITAS VARIASI FORMULA DAN WAKTU INKUBASI BAKTERI
TERHADAP DEKOLORISASI MELANOIDIN AIR LIMBAH PABRIK GULA
RAFINASI
TESIS
untuk memenuhi sebagian syarat
mencapai gelar akademik Magister Sains (M.Si)
Diajukan oleh:
Dianita Puspitasari
NIM. 081414153008
Program Studi Magister Biologi
Departemen Biologi
Fakultas Sains dan Teknologi
Universitas Airlangga
Surabaya
Januari 2016
ADLN-PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
ADLN-PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
TESIS
EFEKTIVITAS VARIASI FORMULA DAN WAKTU INKUBASI BAKTERI
TERHADAP DEKOLORISASI MELANOIDIN AIR LIMBAH PABRIK GULA
RAFINASI
yang dipersiapkan dan disusun oleh Dianita Puspitasari
NIM. 081414153008 telah dipertahankan di depan Dewan Penguji pada tanggal 2 Februari 2016
Susunan Dewan Penguji Pembimbing Utama Penguji I Dr. Ni’matuzahroh Prof. Dr. Ir. Tini Surtiningsih, DEA NIP.19680105 199203 2 003 NIP.19511012 198003 2 001 Pembimbing Pendamping Penguji II Dr. rer. nat Ganden Supriyanto. M.Sc. Drs. Salamun, M.Kes.
NIP.19681228 199303 1 001 NIP. 19611110 198703 1 003 Penguji III Drs. Rosmanida, M.Kes.
195412281982032001
ADLN-PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
PERNYATAAN
Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam Tesis ini tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan 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, 25 Januari 2016 Yang Menyatakan, Dianita Puspitasari, S.Pd
ADLN-PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
Puji syukur penulis panjatkan atas ke hadirat Tuhan Yang Maha Kuasa karena atas anugerah dan berkatNya sehingga penulis bisa menyelesaikan penulisan Tesis ini dengan baik, yaitu dengan judul “Efektivitas Variasi Formula dan Waktu Inkubasi Bakteri terhadap Dekolorisasi Melanoidin Air Limbah Gula Rafinasi”.
Penulisan Tesis ini sangat bermakna bagi diri penulis sendiri karena melalui penulisan tesis ini, penulis mendapatkan banyak informasi penting mengenai efektivitas dari berbagai formulasi bakteri yang dimanfaatkan untuk mendekolorisasi melanoidin air limbah gula rafinasi. Penulis berharap hasil penelitian dalam Tesis ini juga bermanfaat bagi para pembaca untuk menambah ilmu pengetahuan dan dapat diaplikasikan dalam menangani bahaya air limbah gula rafinasi dengan memanfaatkan formula bakteri sehingga penulisan tesis ini tidak hanya sekedar sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar kesarjanaan tetapi juga bermanfaat bagi masyarakat luas, khususnya dalam bidang industri gula rafinasi.
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, Januari 2016 Penulis, Dianita Puspitasari, S.Pd
ADLN-PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
Segala puji dan syukur hanya bagi Allah Subhanahu Wa Ta’ala karena atas anugerah dan rahmat serta karunia-Nya yang melimpah sehingga penulis bisa menyelesaikan penulisan Tesis ini dengan penuh perjuangan dan kerja keras serta cucuran air mata dan doa yang tiada henti.
Penulis menyadari bahwa penulisan tesis ini bisa selesai bukan karena kuat dan hebat penulis sendiri tetapi karena kuasa Allah Subhanahu Wa Ta’ala, dan tidak terlepas dari doa dan dukungan dari orang tua tercinta, keluarga dan para sahabat.
Terima kasih dan penghargaan juga penulis sampaikan yang sebesar-besarnya kepada Ibu Dr. Ni’matuzahroh dan Bapak Dr. rer. nat Ganden Supriyanto, M.Sc., selaku dosen pembimbing I dan II yang dengan sabar telah memberikan waktu, tenaga, dan pikiran serta kesabaran selama proses pembimbingan dengan penulis sehingga penulis bisa menyelesaikan penyusunan tesis ini dengan baik.
Terima kasih penulis ucapkan kepada Ibu Prof. Dr. Ir. Tini Surtiningsih, DEA., Bapak Drs. Salamun, M.Kes., dan Ibu Dr. Rosmanida, M.Kes., sebagai Dosen Penguji I,
II dan III atas sumbangan kritik dan saran yang diberikan untuk memperbaiki penulisan Tesis ini.
Terima kasih penulis ucapkan kepada Bapak Dr. Sucipto Haryanto, DEA., selaku Ketua Departemen Biologi, Ibu Dr. Sri Puji Astuti, M.Si, selaku Koordinator 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 S2 Biologi, Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Airlanggga.
Terima kasih untuk sahabat-sahabat yang selalu memberi bantuan, dukungan dan hiburan selama penulis menyelesaikan studi S2 sampai penyelesaian tesis ini, Arliq
ADLN-PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
Mushlih Rachmadho, Kinanti Lestari, Lailatus Sa’diyah, Farrid Mahendra, Resta Satria, Untuk teman-teman seperjuangan di Laboratorium Mikrobiologi Azmi prasarti, Bulan, Anton, Moh. Iqbal, Hikmah, Ike N, Ario M., dan Alumni S2 Biologi: Intan Ayu, Fitry dan Durroh, beserta teman-teman S1 dan S2 biologi lainnya.
Terima kasih juga penulis ucapkan kepada seluruh karyawan Departemen Biologi FST Unair atas kerjasama dalam penyelesaian studi S2 Biologi, terutama kepada Bapak Suwarni, S. Sos yang banyak membantu hingga penyelesaian penelitian ini. Serta pegawai Laboratorium Proteomik Institute of Tropical Desease Unair Mbak Anita S.Si, M.Si dan Mbak Nyoman S.Si, M.Si.
DAFTAR ISI
Halaman3.2. Alat dan Bahan Penelitian
19
3.3. Rancangan Penelitian
18
3.2.2. Alat penelitian
18
3.2.1. Bahan penelitian
18
19
3.1. Tempat dan Waktu Penelitian
17 BAB III METODE PENELITIAN
2.10.2. Hipotesis statistik
17
2.10.1. Hipotesis kerja
2.10. Hipotesis Penelitian
3.4 Variabel Penelitian
3.5.Cara Kerja
2.9. Kerangka Konsep Penelitian
3.5.5. Preparasi media air limbah gula rafinasi
3.5.8. Analisis dekolorisasi
23
3.5.7. Kurva pertumbuhan bakteri
22
3.5.6. Perlakuan variasi dan waktu inkubasi terhadap dekolorisasi melanoidin air limbah gula rafinasi
21
20
3.5.1. Perlakuan air limbah
3.5.4. Uji interaksi antar isolat terpilih
20
3.5.3. Analisis air limbah gula rafinasi
20
3.5.2. Sterilisasi alat dan media
20
16
14
HALAMAN PERSETUJUAN ii
ABSTRAK xii
1.2. Rumusan Masalah
1
1.1. Latar Belakang
BAB I PENDAHULUAN
xiii
ABSTRACT
DAFTAR LAMPIRAN xi
1.3. Tujuan Penelitian
DAFTAR GAMBAR x
DAFTAR TABEL ix
DAFTAR ISI vii
UCAPAN TERIMA KASIH v
KATA PENGANTAR iv
PERNYATAAN iii
4
5
2.8. Dekolorisasi
10
13
2.7. Konsorsium Bakteri Indigenus
12
2.6. Interaksi Antar Isolat
11
2.5. Kandungan Nutrisi pada Pertumbuhan Mikroba
2.4. Melanoidin
1.4. Manfaat Penelitian
9
2.3. Air Limbah Pabrik Gula Rafinasi PT. Sentra Usahatama Jaya
7
2.2. Gula Rafinasi
7
2.1. Industri Gula Rafinasi
5 BAB II TINJAUAN PUSTAKA
23 ADLN-PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
ADLN-PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
3.5.9. Uji kemampuan dekolorisasi bakteri indigenus terpilih
24 terhadap air limbah gula rafinasi
3.6. Definisi Operasional Variabel
24
3.7. Analisis Data
25 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Kandungan nutrien pada air limbah gula rafinasi
26
4.2 Interaksi antar isolat
28
4.3 Optimasi pH dalam menentukan pH terbaik terhadap
30 dekolorisasi air limbah gula rafinasi
4.4 Pengaruh penambahan formula bakteri dan waktu inkubasi
30 terhadap pH
4.5 Pengaruh penambahan variasi formula bakteri dan waktu
32 inkubasi terhadap Total Plate Count (CFU/mL air)
4.6 Pengaruh penambahan variasi formula bakteri dan waktu
33 inkubasi terhadap dekolorisasi air limbah gula rafinasi
4.7 Hubungan parameter yang diamati tiap perlakuan
37
4.8 Hasil uji kromatografi gas (GC-MS) pada perlakuan terbaik di
41 akhir masa inkubasi BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
44
5.2 Saran
45 DAFTAR PUSTAKA
46 LAMPIRAN
50
ADLN-PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
DAFTAR TABEL
Tabel Halaman1 Karakteristik limbah pabrik gula rafinasi di
9 Cilegon
2 Baku mutu air limbah industri gula rafinasi
10
3 Desain penelitian
19
4 Desain pengamatan interaksi antar Isolat
21 Bakteri
5 Hasil analisis air limbah gula rafinasi
27
6 Hasil uji interaksi bakteri penyusun
29 formula
7 Rata-rata nilai dekolorisasi pada perlakuan
34 formula dan waktu inkubasi
8 Perbandingan kelimpahan senyawa
42 berdasarkan profil GC-MS pada perlakuan kontrol dan konsorsium
ADLN-PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
DAFTAR GAMBAR
Gambar Halaman1 Gula rafinasi yang telah diolah
8
2 Struktur melanoidin sederhana yang
11 berasal dari glukosa
3 Skema kerangka konsep penelitian
16
4 Tiga isolat bakteri pendekolorisasi air
29 limbah gula rafinasi
5 Pengaruh pH terhadap terhadap
30 dekolorisasi air limbah oleh bakteri terpilih
6 Perubahan pH oleh formula bakteri pada
31 waktu inkubasi
Total plate count
7 (CFU/mL) pada variasi
32 formula bakteri dan waktu inkubasi dalam air limbah gula rafinasi
8 Persentase dekolorisasi melanoidin air
36 limbah gula rafinasi pada variasi formula bakteri dan waktu inkubasi
9 Hubungan antara parameter yang diamati
38 pada masing-masing perlakuan, yaitu Log TPC (CFU/mL), persentase dekolorisasi dan perubahan pH
ADLN-PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran Halaman1 Data Interaksi antar isolat L-1
2 Data perlakuan optimasi pH L-2
3 Data persentase dekolorisasi pada perlakuan L-3
4 Dokumentasi dekolorisasi L-4
5 Analisis statistik : perbedaan kombinasi L-5 formula dan waktu inkubasi terhadap persentase dekolorisasi
6 Data perhitungan Δ Log TPC pertumbuhan L-6 bakteri pada dekolorisasi air limbah gula rafinasi
7 Dokumentasi TPC L-7
8 Analisa laboratorium kandungan air limbah L-8 gula rafinasi
9 Alat dan bahan L-9
ADLN-PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
Dianita Puspitasari, 2016, Efektivitas Variasi Formula dan Waktu Inkubasi
terhadap Dekolorisasi Melanoidin Air Limbah Pabrik Gula Rafinasi, TESIS ini di
bawah bimbingan Dr. Ni’matuzahroh dan Dr. rer. nat Ganden Supriyanto, M.Sc,
Departemen Biologi, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Airlangga,
Surabaya.
ABSTRAK
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui tipe interaksi bakteri penyusun formula, mengetahui kombinasi formula bakteri dan waktu inkubasi terhadap dekolorisasi air limbah gula rafinasi, dan mengetahui kombinasi waktu inkubasi dan formulasi bakteri yang terbaik dalam mendekolorisasi air limbah gula rafinasi . Penelitian ini merupakan penelitian experimental dengan rancangan acak lengkap dengan 3 kali pengulangan Data yang diperoleh dari penelitian ini adalah: 1) Hasil analisis kandungan nutrisi air limbah gula rafinasi; 2) Interaksi antar isolat terpilih kandidat formula bakteri; 3) pH terbaik untuk dekolorisasi air limbah gula rafinasi pada isolat terpilih; 4) kadar penurunan pigmen melanoidin yang dianalisis menggunakan spektrofotometer UV-Vis; 5) perhitungan jumlah koloni bakteri atau Total Plate Count (TPC); 6) komponen air limbah gula rafinasi yang terdegradasi pada perlakuan terbaik. Data analisis air limbah dan tipe interaksi antar isolat bakteri yang berpotensi dalam dekolorisasi air limbah pabrik gula rafinasi dianalisis secara deskriptif. Sedangkan, data persentase dekolorisasi air limbah gula rafinasi dianalisis secara statistik. Data statistik dianalisis menggunakan
Two-Way Analysis of Varians
(ANOVA) (derajat signifikasi = 5%). Dilanjutkan dengan uji Duncan (derajat signifikansi = 5%). Kandungan air limbah gula rafinasi adalah N sebesar 0,195%; C sebesar 0,985 %; P sebesar 1,235%; K sebesar 1,035%; Na sebesar 0,66%; Mg sebesar 0,4%. Hasil uji interaksi bakteri penyusun formula menunjukkan bahwa adanya hubungan positif antar bakteri. Hasil persentase dekolorisasi air limbah gula rafinasi tertinggi ditunjukkan oleh F7 (DC1+DC7a+DC7b) sebesar 17,24% selama 3 hari. Selama waktu inkubasi 3 hari bakteri mengalami fluktuasi pertumbuhan. Terdapat 2 senyawa yang terdegradasi pada proses dekolorisasi terbaik, yaitu 1-(1,5-
dimethylhexane)-cyclohexane
dan E-8-methyl-9-tetradecene-1-ol acetate pada F7 dengan waktu inkubasi selama 3 hari. Kandidat 3 bakteri yang digunakan sebagai formula adalah Pseudomonas diminuta, Micrococcus sp., Bacillus amyloliquefaciens.
Kata kunci:interaksi bakteri, formula bakteri, dekolorisasi.
ADLN-PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
Dianita Puspitasari, 2016, Effectiveness Formula and Incubaction Time Variation
on Decolorization Wastewater Containing Melanoidin Produced from Refined
Sugar Factory, this Thesis under the guidance of Dr. Ni’matuzahroh dan Dr. rer.
nat Ganden Supriyanto, M.Sc, Department of Biology, Faculty of Science and
Technology, University of Airlangga, Surabaya.ABSTRACT
This study aims to determine the type of bacteria constituent interaction formula, to know the combination of the bacteria formula and incubation time to decolorization refined sugar wastewater, and to know the incubation time and the combination of the best formulations of bacteria to decolorize refined sugar wastewater. This research was an experimental study with a completely randomized design with three replications. Data obtained from this study were: 1) The results of the nutrient content analysis of refined sugar wastewater; 2) The interaction between isolates of selected bacterial formula used as a candidate; 3) The best pH was used in wastewater medium of refined sugar at the selected isolates; 4) the decrease levels of melanoidin pigments are analyzed using a UV-Vis spectrophotometer; 5) The calculation of the number of bacterial colonies or Total Plate Count (TPC); 6) the wastewater component of refined sugar were relegated on the best treatment. Data waswater analysis and the type of interaction between bacterial isolates potentially in decolorization refined sugar factory wastewater were analyzed descriptively. Meanwhile, the persentation of decolorization refined sugar wastewater were analyzed statistically. Statistical data were analyzed using Two-Way Analysis of Varians (ANOVA) (significance level = 5%). Refined sugar content of waste water is 0,195% N; 0,985% C; 1,235% P; 1,035% K; 0,66% Na; 0.4% Mg. The result of the interaction of bacteria making up formula shows that the positive relationship between bacteria in decolorize refined sugar wastewater. The results showed that the combination formula of bacteria and incubation time influence the decolorization of refined sugar wastewater, with the highest percentage of decolorization by F7 (DC1 + DC7a + DC7b) amounted to 17.24% for 3 days. During 3 days incubation period bacterial growth were fluctuated. There are two compounds that are degraded in the best decolorization process, namely 1- (1,5-dimethylhexane) -
cyclohexane
and E-8-methyl-9-tetradecene-1-ol acetate in F7 with a time of incubation for 3 days. Three candidates bacteria used as the formula is Pseudomonas sp.,
Micrococcus sp., Bacillus sp.
Keywords: interaction of bacteria, bacterial formula, decolorization.