MIKROBA PENDEGRADASI SENYAWA XENOBIOTIK

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Kemajuan industri telah menciptakan sebagian besar senyawa toksik ke lingkungan dan

menyebabkan pencemaran yang luas pada tanah dan air. Herbisida, insektisida, dan pupuk kimia

sintetik yang digunakan dalam aktivitas pertanian, serta bahan kimia sintetik lainnya seperti

bahan sisa pembuatan plastik, pewarna, pigmen, pelarut, obat-obatan, senyawa-senyawa

berhalogen yang dihasilkan melalui aktivitas industri, secara sengaja atau tidak sengaja

dilepaskan ke lingkungan dan mengubah proses-proses dan kondisi (ekosistem) lingkungan

sehingga menciptakan situs pencemaran. Pencemaran membahayakan flora dan fauna karena

dapat terjadi akumulasi senyawa toksik pada rantai makanan dan menimbulkan berbagai masalah

kesehatan akut dan kronis pada manusia.

Bioremediasi diartikan sebagai proses pendegradasian bahan organik berbahaya secara

biologis menjadi senyawa lain seperti karbondioksida (CO2), metan, dan air. Sedangkan menurut

Craword (1996), bioremediasi merujuk pada penggunaan secara produktif proses biodegradatif

untuk menghilangkan atau mendetoksi polutan (biasanya kontaminan tanah, air dan sedimen)

yang mencemari lingkungan dan mengancam kesehatan masyarakat.

B. Tujuan

1. Mengetahui kemampuan bakteri pendegredasi PAH?

2. Mengetahui jenis jamur pendegredasi limbah tekstil?

BAB II

PEMBAHASAN

Bahan-bahan polutan umumnya adalah senyawa xenobiotik dari produk industri kimia

sintetik dengan komponen-komponen struktural tidak alamiah yang merupakan kimia

anthropogenik. Xenobiotik mempunyai ciri heteroatom (yaitu oksigen, nitrogen, sulfur) dalam

kerangka karbon, substituen halogen, bercabang, atau struktur polimerik. Struktur xenobiotik

memiliki ciri kombinasi elemen struktural yang diperoleh melalui proses anthropogenik.

Senyawa-senyawa xenobiotik bersifat rekalsitran atau resisten terhadap biodegradasi seperti

yang ditunjukkan oleh senyawa alamiah seperti lignin dan asam humat dan beberapa komponen

minyak bumi (Jain et al., 2005).

Minyak bumi merupakan campuran kompleks berbagai senyawa, yang dapat dibagi

menjadi empat kelompok utama yaitu 1) alkana; 2) senyawa aromatik; 3) resin; dan 4)

asphaltena. Fraksi alkana paling mudah didegradasi secara biologis, sementara fraksi polar (yaitu

resin dan asphaltena) resisten terhadap degradasi biologis. Senyawa-senyawa aromatik, terutama

PAH (polycyclic aromatic hydrocarbons) memiliki sifat dapat didegradasi pada tingkat

pertengahan tetapi perlu mendapat perhatian karena toksisitasnya dan kecenderungannya

berakumulasi secara biologis. Mikroba merupakan pendaur ulang alamiah yang mampu

mengubah senyawa organik toksik menjadi produk yang tak berbahaya, yang umumnya

berbentuk CO2 dan air (Jain et al., 2005). Beberapa mikroba pendegradasi hidrokarbon

ditampilkan pada Tabel 1.

Mikroba pendegradasi polutan diisolasi dengan media pengkayaan berupa medium garam

minimal yang disuplemantasi dengan sumber C jenis poli hidrokarbon aromatik (PAH) atau

senyawa xenobiotik tertentu sebagai substrat selektif. Medium pengkayaan berguna untuk

mengaktifkan mikroba yang berada dalam lingkungan dengan kondisi stres. Seleksi isolat-isolat

pendegradasi hidrokarbon dilakukan dengan cawan semprot (spray plate). Biakan dari media

pengkayaan digores kuadran pada media garam minimal dan setelah itu disemprot sumber C

berupa PAH tertentu dalam larutan eter. Pendegradasi PAH akan menunjukkan zona jernih

sekitar koloni.

Gambar 1. Bakteri pendegradasi PAH ditunjukkan oleh zona jernih (Kiyohara et al.,1982).

Salah satu senyawa polutan yang toksik bagi lingkungan adalah limbah tekstil.

Pengolahan limbah cair dapat dilakukan juga menggunakan cara kimia, fisika dan biologi.

Pengolahan air limbah tekstil cara kimia dan fisika cukup efektif untuk menghilangkan warna,

akan tetapi tidak efisien dari segi biaya dan pemakaian bahan kimia serta menimbulkan sludge

yang banyak. Untuk itu, penelusuran metode pengolahan limbah cair tekstil saat ini diarahkan

dengan memanfaatkan mikroorganisme. Salah satu mikroorganisme potensial dikembangkan

untuk mengolah limbah tekstil adalah jamur pendegradasi kayu. Jamur Pendegradasi kayu

menghasilkan enzim ligninolitik ekstraseluler seperti laccase, mangan peroksidase (MnP) dan

lignin peroksidase (LiP) yang berperan penting dalam mendegradasi lignin, selulosa dan

hemiselulosa. Enzim ligninolitik dari jamur pendegradasi kayu telah banyak digunakan untuk

bioremediasi limbah cair yang mengandung polihidrokarbon aromatik (PHA), trinitrotoluen

(TNT) dan pestisida (Johannes dan Majcherczyk, 2000). Jamur pendegradasi kayu

diklasifikasikan dalam tiga kelompok yaitu white-rot fungus, brown-rot fungus dan soft-rot

fungus.

Diantara ketiga jenis jamur tersebut, jamur kelas basidiomycetes memiliki potensi yang

lebih besar digunakan untuk merombak senyawa xenobiotik seperti fenolik, non fenolik,

senyawa aromatik dan zat warna tekstil. Keunggulan penggunaan mikrob untuk pengolahan

limbah cair dibandingkan cara fisika dan kimia yaitu (a) operasional lebih mudah, (b) low cost,

(c) dapat digunakan secara berulang manakala mikrob teramobil dan (d) ramah lingkungan

(Adosinda et al., 2003).

Jamur Polyporus sp. merupakan salah satu jamur pendegradasi kayu kelas

basidiomycetes. Jamur ini memiliki tubuh buah berupa kipas berwarna merah kecoklatan dan

hidup menempel pada batang kayu yang mati atau lapuk. Enzim ligninolitik dari jamur

pendegradasi kayu bersifat nonspesifik yang artinya disamping merombak lignin, hemiselulosa

dan lignin juga mampu merombak senyawa-senyawa kimia yang mempunyai struktur aromatik

seperti fenol dan zat warna tekstil. Pada prinsifnya, perombakan zat warna tekstil oleh enzim

ligninolitik diawali dari oksidasi enzim ligninolitik oleh oksigen dan selanjutnya enzim

ligninolitik dalam keadaan teroksidasi akan mengoksidasi zat warna tekstil menjadi produk lebih

sederhana yang tak berwarna (Christian et al., 2005).

Perombakan limbah tekstil menggunakan jamur pendegradasi kayu dapat dilakukan

dengan dua cara yaitu menggunakan jamur bebas (tersuspensi) dan jamur terlekat (teramobil).

Pada Perombakan dengan proses pertumbuhan terlekat, jamur dapat tumbuh dengan baik dan

menghasilkan enzim ligninolitik lebih banyak sehingga menghasilkan efisiensi perombakan lebih

tinggi dibandingkan dengan proses pertumbuhan tersuspensi (Fang et al., 2004). Gervais et al.

(1996) melaporkan bahwa limbah-limbah pertanian merupakan material yang baik digunakan

sebagai bahan pengamobil jamur karena mengandung mengandung lignin, selulosa dan

hemiselulosa yang dapat berfungsi sebagai inducer dalam proses produksi enzim ligninolitik.

BAB III

PENUTUP

Kesimpulan

1. Senyawa PAH (polycyclic aromatic hydrocarbons) memiliki sifat dapat didegradasi

tetapi toksisitasnya dan kecenderungannya dapat berakumulasi secara biologis. Mikroba

mampu mengubah senyawa organik toksik menjadi produk yang tak berbahaya. Mikroba

pendegradasi PAH akan menunjukkan zona jernih sekitar koloni.

2. Jamur pendegradasi kayu diklasifikasikan dalam tiga kelompok yaitu white-rot fungus,

brown-rot fungus dan soft-rot fungus. Diantara ketiga jenis jamur tersebut, jamur kelas

basidiomycetes memiliki potensi yang lebih besar digunakan untuk merombak senyawa

xenobiotik seperti fenolik, non fenolik, senyawa aromatik dan zat warna tekstil.

DAFTAR PUSTAKA

Adosinda, M., M. Martins, N. Lima, Armando, J. D. Silvestre, and M. J. Queiroz. 2003. Comparative studies of fungal degradation of single or mixed bioaccessible reactive azo dyes. Chemosphere 52: 967–973.

Christian V., Rshrivastava, D. Sukla, M. A. Modi, and B. R. M. Vyas. 2005. “Degradation of xenobiotic compounds by lignin-degradibg white-rot fungi: enzymology and mechanism involved”. Indian Journal of Experimental Biology 43: 301-312.

Fang, H., H. Wenrong, and L. Yuezhong. 2004. Biodegradation mechanisms and kinetics of azo dys 4BS by a micobial consortium. Chemosphere 57: 293-301.

Gervais, P., P. A. Marechal, and P. Molin. 1996. Water relation of solid state fermentation. Journal of Scientific and Industrial Research, 55. 343-357.

Jain R.K., M. Kapur, S. Labana, B. Lal, P. M. Sarma, D. Bhattacharya, and S. Thakur. 2005. Microbial diversity: Application of microorganism for biodegradation of xenobiotics. Current Science 89: 101-112.

Johannes, C., and A. Majcherczyk. 2000. Natural mediators in the oxidation of polycyclic aromatic hydrocarbons by laccase mediator systems. Applied and Environmental Microbiolog, 66: 524-528.

Kiyohara, H., K. Nagao, & K. Yana. 1982. Rapid screen for bacteria degrading water insoluble, solid hydracarbons on agar plates. Appl Environ Microbiol 43: 454-457.

MAKALAH BIODEGREDASI DAN BIOREMEDIASI

MIKROBA PENDEGRADASI SENYAWA XENOBIOTIK

Disusun Oleh :

Nama : Rahmi Amini Mahardikawati

NIM : 12805

Dosen Pengampu : Jaka Widada, Ph.D

FAKULTAS PERTANIAN

UNIVERSITAS GADJAH MADA

YOGYAKARTA

2015