POTENSI ISOLAT BAKTERI Pseudomonas DAN YEAST SEBAGAI …repository.its.ac.id/71948/1/1511100003-Undergraduate... · 2019. 11. 21. · Polimer ini sering digunakan sebagai kantong

ii

TUGAS AKHIR - SB141510

POTENSI ISOLAT BAKTERI Pseudomonas DAN YEAST SEBAGAI PENDEGRADASI PLASTIK

ATIK SRININGSIH

1511 100 003

Dosen Pembimbing: Dr. rer. nat. Ir. Maya Shovitri, M.Si

Jurusan Biologi Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2015

i

ii

FINAL PROJECT - SB141510

POTENCY OF Pseudomonas AND YEAST FOR PLASTIC DEGRADATION

ATIK SRININGSIH

1511 100 003

Adviser Lecture: Dr. rer. nat. Ir. Maya Shovitri, M.Si

Biology Department Mathematic and Natural Science Faculty Sepuluh Nopember Institute of Technology Surabaya 2015

iii

vii

POTENSI ISOLAT BAKTERI Pseudomonas DAN YEAST

SEBAGAI PENDEGRADASI PLASTIK

Nama : Atik Sriningsih

NRP : 1511 100 003

Jurusan : Biologi

Dosen Pembimbing : Dr.rer.nat. Ir. Maya Shovitri, M.Si

Abstrak

Plastik merupakan salah satu polimer sintetik atau

buatan manusia yang merupakan rantai panjang molekul

polimer. Polietilen adalah polimer sintetik yang memiliki tingkat

hidrofobik dan berat molekul yang tinggi. Polimer ini sering

digunakan sebagai kantong plastik, pengemasan barang, susu

dan botol air minum yang menyebabkan masalah lingkungan.

Biodegradasi adalah proses dimana mikroorganisme mampu

mendegradasi atau memecah polimer alam (seperti lignin dan

selulosa) dan polimer sintetik (seperti polietilen dan polistiren).

Pseudomonas merupakan genus mikroorganisme yang

dapat ditemukan dimanapun dan hidup bebas, hal ini berkaitan

dengan kebutuhan nutrisi dan kisaran senyawa karbon yang

digunakannya cukup sederhana, serta kemampuan adaptasi

genetik dan metabolik yang cukup tinggi. Pseudomonas secara

umum tidak memiliki enzim hidrolitik yang penting dalam

mendegradasi polimer menjadi monomer namun bakteri ini

memiliki system inducible operon yang mampu menghasilkan

enzim tertentu dalam proses metabolisme sumber karbon yang

tidak biasa digunakan.

Yeast merupakan jamur uniseluler. Salah satu karakter

yang umum diketahui adalah kemampuan untuk memfermentasi

gula menjadi etanol. Genus Pseudozyma dan Cryptococcus

merupakan contoh genus yeast yang biasa dimanfaatkan dalam

proses degradasi plastik biodegradable.

viii

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kemampuan

bakteri Pseudomonas hasil inkubasi dari penelitian sebelumnya,

isolat Pseudomonas L1 dan Yeast Candida M2.3 dan Yeast

Debaryomyces R1.10 murni dalam proses degradasi plastik

tanpa membedakan jenis plastik uji.

Inokulum uji diinkubasi dalam botol yang berisi Mineral

Salt Medium (MSM), pasir steril dan plastik uji. Inkubasi

dilakukan selama 3 bulan. Parameter yang diamati adalah

persentase kehilangan berat kering, Optical Density dan pH yang

diukur setiap 3 minggu sekali secara destruktif. Data yang

didapat dianalisis menggunakan ANOVA One Way dengan

tingkat kepercayaan 0.05.

Hasil ANOVA One Way menunjukkan bahwa jenis

inokulum tidak berpengaruh secara nyata terhadap proses

degradasi plastik. Berdasarka persentase kehilangan berat

keringnya konsorsium PY1( Pseudomonas L1 dan Yeast M2.3

Candida) memberikan nilai persentase kehilangan berat kering

paling besar pada plastik putih sebesar 5,6-7,6%.

Kata kunci : biodegradasi, plastik, Pseudomonas, yeast.

ix

POTENCY OF Pseudomonas AND YEAST FOR PLASTIC

DEGRADATION

Student Name : Atik Sriningsih

NRP : 1511 100 003

Department : Biology

Supervisor : Dr.rer.nat. Ir. Maya Shovitri,M.Si

Abstract

Plastic is one of synthetic polymer or man-made that is a

long chain of polymer molecules. Polyethylene is synthetic

polymer that has the hydrophobic and high molecular weight .This

polymer often used as a plastic shopping bag , packaging of goods ,

milk and a bottle of drinking water that causes environmental

problems .Biodegradation is the process whereby microorganisms

capable to degrades or break up a polymer nature (like lignin and

cellulose) and synthetic polymer (as polyethylene and

polystyrene).

Pseudomonas is a genus of truly ubiquitous organisms,

which seems to be a consequence of their simple nutritional

requirements, the range of carbon compounds they utilize, and their

genetic and metabolic adaptability. Pseudomonas generally not

having hydrolytic action of enzymes important degrades

monomers in a polymer but this bacteria have systems called

inducible operon that has capability to producing certain enzymes

in metabolic processes of carbon unusual used.

Yeast is unicellular fungi .One of the common character

known is the ability to ferment the sugar to ethanol. Cryptococcus

and Pseudozyma are genus of the yeast that are commonly used in

the degradation of biodegradable plastic process.

This research was conducted to find out the capabilities of

Pseudomonas Kx1 incubation results from previous studies,

isolates of Pseudomonas L1 and pure yeast in the plastic

degradation process.

x

Inoculumes are incubated in a bottle test that contains

mineral salt medium (MSM), sand sterile and plastics test.

Incubation done for 3 months. The parameters that observed are the

percentages of dry lose weight , optical density and pH which is

measured every three weeks in destructive. Data obtained analyzed

using ANOVA one-way with the p value 0.05 .

The research aims to understand the ability of any kind of

inoculume plastic degrades in without differentiating the plastic

type. The results of one-way ANOVA shows that kind of inokulum

not influence significantly to the degradation of plastic. Based on

the percentage lost the weight of drying up of the consortium PY1

(Pseudomonas and yeast Candida M2.3) give the value of the

percentage lost dry weight of white plastic by 5,6 -7,6 percent .

keywords: biodegradation, plastic, Pseudomonas, yeast.

xi

KATA PENGANTAR

Segala puja dan puji syukur dipanjatkan kehadirat

Allah SWT yang telah memberikan karunianya sehingga

penulis dapat menyelesaikan penelitian dan penyusunan

Tugas Akhir dengan judul Potensi Isolat Bakteri

Pseudomonas dan Yeast Sebagai Pendegradasi Plastik.

Penelitian ini dilakukan pada bulan Maret – Juni 2015.

Penyusunan Tugas Akhir ini merupakan suatu syarat untuk

memperoleh gelar kesarjanaan strata 1 (S1) pada Jurusan

Biologi, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam,

Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya.

Dalam melakukan penelitian maupun penyusunan

Tugas Akhir tidak lepas dari bimbingan dan bantuan berbagai

pihak. Penulis mengucapkan terima kasih kepada, Ibu Dr. rer.

nat.Ir. Maya Shovitri, M. Si. selaku pembimbing serta tim

penguji, N.D. Kuswytasari, S. Si., M. Si., Dr. Enny Zulaika,

M.P. dan Triono Bagus Saputro S. Si., M. Biotech. Penulis

juga mengucapkan terima kasih kepada LPPM ITS atas

Hibah Penelitian Unggulan PT dengan no kontrak

003246.96/IT2.11/PN.08/2015 dan penghargaan yang tinggi

kepada Ayahanda dan Ibunda, adik-adik serta keluarga atas

doa dan kasih sayangnya. Penelitian ini juga tidak lepas dari

bantuan dan dukungan teman-teman seperjuangan angkatan

2011, dan seluruh pihak yang telah membantu. Penulis menyadari masih banyak kekurangan, oleh karena

itu penulis mengharapkan saran-saran perbaikan untuk

menyempurnakan naskah ini agar Tugas Akhir ini dapat

bermanfaat.

Surabaya, 31 Juli 2015

Atik Sriningsih

xii

xiii

DAFTAR ISI

Halaman

HALAMAN PENGESAHAN ................................................... ABSTRAK ................................................................................. ABSTRACT…………………………………………………… KATA PENGANTAR ……....................................................... DAFTAR ISI ............................................................................. DAFTAR GAMBAR ................................................................ DAFTAR TABEL ..................................................................... DAFTAR GRAFIK…………………………………………… DAFTAR LAMPIRAN ............................................................. BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ..................................................................... 1.2 Permasalahan........................................................................ 1.3 Tujuan……………………………………………………… 1.4 BatasanMasalah…………………………………………… 1.5 Manfaat …………………………………………………….

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Plastik.................................................................................... 2.2 Biodegradasi……………………………………………….. 2.3 Pseudomonas ……………………………………………… 2.4 Yeast ………………………………………………………. . BAB III METODOLOGI 3.1 Waktu dan Tempat Penelitian .............................................. 3.2 Prosedur Kerja...................................................................... 3.2.1 Persiapanplastikuji……………………………………… 3.2.2 Peremajaandanpembuatan starter isolate murni………... 3.2.3 Biodegradasiplastk……………………………………… 3.2.4 PemisahandanpengukuranOptical Density (OD)……… 3.2.5 Presentasikehilanganberatkeringplastik………………. 3.3 RancanganPenelitian dan Analisis Data...............................

v vii ix xi

xiii xv

xvii xix xxi

1 1 1 4 4 4

5 5 6

11 13

17 17 17 17 17 18 19 19 19

xiv

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 SumberInokulum………………………………………….. 4.2 BiodegradasiPlastik……………………………………….. 4.3 PembandinganBiodegradasiPlastikInokulumPseudomonas,

KxdanpenelitianSebelumnya………………… BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan………………………………………………… 5.2 Saran……………………………………………………….. DAFTAR PUSTAKA………………………………………….. LAMPIRAN BIODATA PENULIS

21 21 22

32

35 35 35

37

xvii

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 3.1 Tabel Variasi Perlakuan Plastik Uji….......18

Tabel 3.2 Tabel Perhitungan Optical Density (OD)

Tiap Bulan……….…………………… …20

Tabel 3.3 Tabel Perhitungan Berat Kering Plastik

Tiap Bulan ……………………….……...20

Tabel 4.1 Karakter Biokimia Pseudomonas,

Yeast R1.10 dan Yeast M2.3 ………..…..22

Tabel 4.2 Rata-Rata Persentase Kehilangan Berat

Kering Setelah 3 Bulan Masa Inkubasi.… 26

xviii

xv

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1 Struktur Konvensional Polimer

Plasik Petroleum…………....………….6

Gambar 2.2 Bentuk Sel Bakteri Pseudomonas… ….11

Gambar 2.3 Simbiosis Antara Pseudomonas Strain

VM15C dan Pseudomonas Strain

VM15A Yang Menggunakan PVA

Sebagai Sumber Karbon………..... …..12

Gambar 2.4 Jalur Degradasi PVA Dengan

Berbagai Jenis Enzim…………….... ...13

Gambar 2.5 Pseudozyma Jejuensis sp. Merupakan

Salah Satu Jenis Yeast Yang Diduga

Mampu Mendegradasi Plastik ........ . …15

Gambar 4.1 Gram Negative Sel Bakteri

Pseudomonas sp. yang Berwarna

Merah……………………………...... ..21

Gambar 4.2 Botol Uji Berisi Plastik Hitam,

Transparan dan Putih (kiri-kanan)

Setelah Inokulasi Inokulum

Pseudomonas Sp………………............25

Gambar 4.3 Struktur Permukaan Plastik Putih

Setelah 9 Minggu Masa Inkubasi

Dengan Inokulum PY1…………....…..31

xvi

Gambar 4.4 Subkultur Inokulum Kx Pada

Medium NB………………………….......33

xxi

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

Lampiran 1. Komposisi Mineral Salt Medium (MSM) …. 43

Lampiran 2. Komposisi Nutrient Agar (NA) …….....… 43

Lampiran 3. Komposisi Nutrient Broth (NB) ……...… .43

Lampiran 4. Komposisi Yeast Malt Extract Agar

(YMEA)………………….... …………. ...44

Lampiran 5. Komposisi Yeast Malt Broth (YMB) … …44

Lampiran 6. Skema Kerja …………………………… ..45

Lampiran 7. Foto Botol Uji ………………………… ...46

Lampiran 8. Hasil Perhitungan % Berat Keing ……… .47

Lampiran 9. Hasil pengukuran Optical Density (OD) ...51

Lampiran 10. Hasil analisa ANOVA One Way …...…... ..55

Lampiran 11. Hasil Uji Konfirmasi ……………….….. ..58

xxii

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Plastik adalah salah satu polimer sintetik atau buatan

manusia yang merupakan rantai panjang molekul polimer (Scoot,

1999). Plastik memiliki karakteristik stabil dan dapat bertahan

lama sehingga sering digunakan untuk kepentingan manusia

(Barnes, 2009). Plastik yang sering digunakan adalah

polyethylene (PE), Poly Ethylen Terephthalate (PET),

Polybutylene Terephthalate (PBT), nylon, Poly-Propylene (PP),

Polystyrene (PS), Polyvynyl Chloride (PVC), dan Polyurethane

(PUR) (Rivard et al., 1995). Polyethylene adalah polimer sintetik

yang memiliki tingkat hidrofobik dan berat molekul yang tinggi.

Polimer ini sering digunakan sebagai kantong plastik,

pengemasan barang, kemasan susu dan botol air minum yang

menyebabkan masalah lingkungan (Krupp, 1992). Setiap

tahunnya lebih dari 260 juta ton plastik yang diproduksi di

berbagai Negara (O’Brine, 2010). Plastik yang terakumulasi

menyebabkan adanya perubahan lingkungan (Sivan, 2011).

Pencemaran lingkungan karena tingginya akumulasi plastik

tersebut perlu adanya degradasi. Salah satu solusi untuk

menangani adanya masalah lingkungan ini adalah dengan

biodegradasi.

Biodegradasi adalah proses dimana mikroorganisme

mampu mendegradasi atau memecah polimer alam (seperti lignin

dan selulosa) dan polimer sintetik (seperti polietilen dan

polistiren) (Kaseem et al., 2012). Mikroorganisme mendegradasi

polietilen dan poliuretan dengan memanfaatkannya sebagai

sumber karbon untuk pertumbuhan mikroorganisme (Glass,

1989). Degradasi polimer tersebut akan membentuk formasi

biofilm pada permukaan polimer. Proses tersebut dapat dikatakan

proses biodegradasi yang merupakan salah satu upaya mengatasi

limbah plastik secara biologi. Proses degradasi diawali dengan

polimer yang dirubah menjadi monomer kemudian monomer ini

2

dimineralisasi. Sebagian besar polimer terlalu besar untuk melalui

membaran sel, jadi polimer harus dipolimerisasi menjadi

monomer yang lebih kecil sebelum dapat diserap dan didegradasi

dalam sel mikroba (Swift, 1997). Selama proses degradasi

eksoenzim mikroorganisme memecah polimer kompleks menjadi

molekul yang lebih kecil atau rantai pendek, misalnya oligomer,

dimer dan monomer yang memiliki ukuran cukup kecil untuk

mampu melewati membran semi permiabel membran terluar

bakteri, dan kemudian digunakan sebagai sumber karbon dan

energi. Proses ini disebut depolimerisasi. Ketika produk akhir

yang dihasilkan berupa CO2, H2O, atau CH4, proses degradasi ini

disebut mineralisasi (Frazer, 1994; Hamilton et al., 1995).

Beberapa jenis mikroorganisme yang paling sering dimanfaatkan

dalam biodegradasi adalah bakteri dan yeast.

Salah satu jenis bakteri yang banyak diteliti dan memiliki

kemampuan mendegradasi plastik adalah Pseudomonas. Bakteri

Pseudomonas termasuk dalam golongan bakteri gram negatif,

tidak membentuk spora, berbentuk rod (batang), motil dengan

satu atau lebih flagela pada bagian tepi. Jenis bakteri obligat

aerob, tetapi beberapa spesies dapat tumbuh secara anaerob dalam

kondisi lingkungan yang terdapat nitrat di dalamnya. Termasuk

dalam bakteri katalase positif, yakni dengan memetabolisme gula

secara oksidatif. Di dalam tanah bakteri ini berperan dalam proses

dekomposisi material hara di lingkungan (Zago et al., 2009).

Pseudomonas merupakan genus organisme yang dapat ditemukan

dimanapun dan hidup bebas, hal ini berkaitan dengan kebutuhan

nutrisi dan kisaran senyawa karbon yang mereka gunakan cukup

sederhana, serta adaptabilitas genetik dan metabolik. Habitat

dengan temperatur 4-42ºC, pH dengan range 4-8 dan

mengandung senyawa organik kompleks maupun sederhana

adalah habitat yang potensial bagi Pseudomonas. Di alam, spesies

Pseudomonas ditemukan sebagai bakteri saprofit dan parasit

(Moore et al., 2006).

Selain bakteri, yeast juga diteliti mampu mendegradasi

plastik. Yeast merupakan jamur uniseluler. Salah satu karakter

3

yang umum diketahui adalah kemampuan untuk memfermentasi

gula menjadi etanol (Schneiter, 2004). Genus Pseudozyma dan

Cryptococcus merupakan contoh genus yeast yang biasa

dimanfaatkan dalam proses degradasi plastik biodegradable

(Allen, 2006). Genus Pseudozyma mampu menghasilkan lipase

untuk mendegradasi plastik biodegradabel ( Kitamoto et al.,

2011). Yeast ini biasa ditemukan pada bagian filosfer tanaman.

Pada tanaman tingkat tinggi, daerah filosfer tertutupi oleh

membran ekstraseluler polimerisasi lipid yang bersifat hidrofobik

disebut kulit ari. Kulit ari ini terdiri dari Kutin dan kutikula. Baik

kutin maupun plastik biodegradable terdiri dari asam organik

teresterifikasi yang bersifat solid pada suhu ruang. Berdasarkan

hal tersebut dapat dikatakan jika yeast dapat menggunakan plastik

biodegradabel sebagai sumber karbon pengganti kutin.

Dalam penelitian sebelumnya bakteri Pseudomonas

koleksi Laboratorium Mikrobiologi dan Bioteknologi Jurusan

Biologi Institut Teknologi Sepuluh Nopember memiliki potensi

sebagai bakteri pendegradasi plastik. Hasil yang didapat dari

penelitian tersebut membuktikan adanya degradasi polimer

plastik meskipun dalam presentase 3% hingga 9% untuk plastik

putih, dan 3% hingga 6% untuk plastik hitam. Berdasarkan

literatur apabila hasil tidak sesuai maka terjadi perubahan fisik

lingkungan antara lain kontaminasi dan perubahan pH. Penelitian

ini menggunakan kertas lakmus untuk pengukuran pH dan

didapatkan hasil bahwa pH konstan, namun degradasi yang terjadi

menunjukkan hasil yang kecil. Penggunaan kertas lakmus sebagai

parameter dirasa kurang akurat dalam mengukur pH dan

seharusnya alat yang digunakan adalah pH meter. Penelitian

tersebut diharapkan menjadi penelitian dasar lanjutan menguji

ulang bakteri Pseudomonas hasil inkubasi penelitian degradasi

plastik sebelumnya (Kx 1) dan isolat Pseudomonas (L1) serta

Yeast Candida M2.3 dan Yeast Debaryomyces R1.10 murni

koleksi Laboratorium Biologi ITS untuk melihat kemampuan

bakteri Pseudomonas dan yeast dalam mendegradasi plastik serta

perbedaan kemampuannya.

4

1.2 Permasalahan

Permasalahan yang akan dikaji pada penelitian ini adalah

bagaimana kemampuan bakteri Pseudomonas hasil inkubasi dari

penelitian degradasi plastik sebelumnya Kx 1 dan isolat

Pseudomonas L1 dan Yeast Candida M2.3 dan Yeast

Debaryomyces R1.10 murni dalam proses degradasi plastik.

1.3 Batasan Masalah

1. Bakteri yang digunakan dalam penelitian ini adalah

isolat murni bakteri Pseudomonas L1 koleksi

Laboratorium Mikrobiologi dan Bioteknologi jurusan

Biologi ITS dan bakteri Pseudomonas hasil inkubasi

penelitian degradasi plastik sebelumnya Kx 1.

2. Plastik yang digunakan sebagai plastik uji adalah

kantong plastik (tas kresek) warna hitam, putih dan

plastik bungkus makanan bening yang beredar di

pasaran.

1.4 Tujuan

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kemampuan

bakteri Pseudomonas hasil inkubasi dari penelitian degradasi

plastik sebelumnya Kx 1 , isolat Pseudomonas L1 dan Yeast

Candida M2.3 dan Yeast Debaryomyces R1.10 murni dalam

proses degradasi plastik.

1.5 Manfaat

Penelitian ini diharapkan dapat menunjukkan adanya

pengaruh fisik berupa kontaminasi yang mempengaruhi proses

degradasi plastik oleh bakteri Pseudomonas hasil inkubasi

degradasi plastik Kx 1 dan isolat Pseudomonas L1 serta Yeast

Candida M2.3 dan Yeast Debaryomyces R1.10 murni.

5

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Plastik

Plastik merupakan salah satu polimer sintetik atau buatan

manusia yang merupakan rantai panjang molekul polimer (Scoot,

1999). Polimer ini telah menjadi primadona dalam kehidupan

sehari-hari. Setiap tahunnya lebih dari 260 juta ton plastik yang

diproduksi di berbagai Negara (O’Brine, 2010). Hal ini

disebabkan karena sifat plastik yang stabil dan tahan lama

(Barnes, 2009). Seiring berjalannya waktu stabilitas dan

ketahanan plastik semakin meningkat, dan oleh sebab itu material

plastik sekarang ini resisten terhadap berbagai macam perubahan

lingkungan. Kata plastik sendiri berasal dari bahasa Yunani

“plastikos” yang berarti ‘dapat dicetak menjadi berbagai macam

bentuk’ (Joel, 1995). Plastik yang kita gunakan sekarang ini

terbuat dari bahan anorganik dan bahan organik mentah seperti

karbon, silikon, hidrogen, nitrogen, oksigen dan klorida. Bahan

dasar yang digunakan dalam pembuatan plastik merupakan hasil

ekstraksi minyak, batu bara dan gas alam (Seymour, 1989).

Plastik cenderung resisten terhadap serangan bakteri,

sejak kemunculan bahan ini yang jarang di lingkungan alam

sehingga alam belum mampu membentuk struktur enzim baru

yang mampu mendegradasi senyawa polimer (Muellar, 2006).

Plastik sintetis sering digunakan dalam kemasan produk seperti

makanan, farmasi, kosmetik, deterjen dan bahan kimia. Hamper

30% plastik digunakan secara global sebagai kemasan produk

(Sabir, 2004). Plastik menggantikan kertas dan produk berbasis

selulosa lainnya untuk kemasan dikarenakan faktor fisik dan

kimiamya yang lebih baik seperti kekuatannya, lebih ringan,

resisten terhadap air dan lebih tahan terhadap mikroorganisme air.

Plastik yang sering digunakan adalah polyethylene (PE), Poly

Ethylen Terephthalate (PET), Polybutylene Terephthalate (PBT),

6

nylon, Poly-Propylene (PP), Polystyrene (PS), POlyvynyl

Chloride (PVC), dan Polyurethane (PUR) (Rivard at al, 1995).

Polyethylene adalah polimer sintetik yang memiliki

tingkat hidrofobik dan berat molekul yang tinggi. Polimer ini

sering digunakan sebagai kantong plastik, pengemasan barang,

susu dan botol air minum yang menyebabkan masalah lingkungan

(Krupp, 1992). Polyethylene merupakan polimer sintetik dengan

rantai backbone yang terdiri atas rantai karbon yang sangat

panjang. Polietilen merupakan salah satu polimer sintetik yang

memiliki sifat hidrofobik dan berat molekul yang tinggi sehingga

dapat membahayakan lingkungan.

Gambar 2.1 Struktur Konvensional Polimer Plastik Petroleum

(Pavia, 1998).

2.2 Biodegradasi

Biodegradasi merupakan proses dimana mikroorganisme

mampu mendegradasi atau memecah polimer alam (seperti lignin,

selulosa) dan polimer sintetik (seperti polietilen, polistiren)

(Kaseem et al., 2012). Setiap jenis mikroorganisme memiliki

karakterisasi proses degradasi yang berbeda antara satu jenis

mikroorganisme satu dengan yang lain (Glass, 1989).

7

Discolorisasi, fase pemisahan, pemecahan, erosi dan deliminasi

merupakan beberpa karakteristik yang mengindikasikan degradasi

polimer. Pemutusan ikatan, transformasi kimia dan sintesis gugus

fungsional yang baru merupkan suatu variasi (Pospisil, 1997).

Biodegradasi polimer terjadi melalui empat mekanisme

berbeda : solubilisasi, perubahan bentuk diikuti dissolusi,

hidrolisis dan degradasi katalitik enzim (Singh and Sharma,

2008).

a. Solubilisasi

Proses hidrasi polimer berdasarkan sifat hidrofilik

polimer. Hasil hidrasi dari perusakan struktur

sekunder dan tersier distabilkan oleh tekanan van der

Waals dan ikatan hydrogen. Selama proses dan

setelah proses hidrasi, rantai polimer akan bersifat

larut terhadap air dan/atau backbone plimer akan

terbuka oleh hidrolisis enzim katalitik untuk

menghasilkan molekul yang kehilangan kekuatan

polimer.

b. Ionisasi

Beberapa jenis polimer bersifat tidak larut dalam air

tetapi menjadi larut dalam air dengan proses ionisasi

atau protonasi.

c. Hidrolisis

Polimer yang tidak larut dalam air memiliki struktur

kelompok ester atau anhidrit, polimer ini akan

berubah larut dalam air jika anhidrit atau ester

dirubah menjadi bentuk asam terionisasi dalam rantai

polimernya.

d. Hidrolisis enzim katalitik

Enzim berfungsi sebagai katalisis untuk raksi spesifik

atau rangkaian reaksi, seperti oksidasi, reduki,

hidrolisis, esterifikasi, sintesis dan iner-konversi

molekuler. Polimer hidrofobik dengan tanpa ikatan

hidrolisabel seperti polietilen merupakan polimer

yang diperkirakan paling stabil. Degradasi enzimatik

8

dari polimer mengikuti pembukaan rantai akhir

mekanisme degradasi. Seperti contohnya β-amilase

mendegradasi pati menjadi maltose, berawal dari

akhir rantai

Karakteristik dari mikroorganisme menunjukkan tipe

enzim yang dihasilkan untuk biodegradasi seperti enzim

ekstraseluler dan intraseluler yang mana membantu dalam

degradasi polimer (Gu, 2000; Doi, 1990). Membran seluler

mikroorganisme mengakumulasi substrat yang kemudian

didegradasi oleh enzim seluler. Mikrobia dapat dengan mudah

mendegradasi subunit kecil molekul polimer yang berbentuk

monomer atau oligomer.(Shah, 2008).

Plastik dapat menjadi biodegradable dengan

meningkatkan tingkat hidrofilik, atau pengurangan rantai polimer

dengan oksidasi dimana dapat diperoleh melalui pertumbuhan

mikrobia. Proses biodegradasi polimer dapat terjadi secara

aerobik (dengan oksigen), atau secara anaerobik (tanpa oksigen).

Dalam keadaan aerob, beberapa mikroorganisme menggunakan

oksigen sebagai electron acceptor terakhir. Pada keadaan anaerob

beberapa mikroorganisme akan menggunakan electron acceptor

terakhir selain oksigen (seperti NO-3, S,CO2, Fe3+ dan fumarate)

(Leja, 2009). Biodegradasi polietilen terjadi melalui dua

mekanisme yaitu hidro-biodegradasi dan oxo-biodegradasi

(Bonhomme et al., 2003). Dua mekanisme ini berhasil bekerja

dalam memodifikasi polietilen membentuk material hidrofilik.

Pati yang terbentuk dalam komposit dikatalisis oleh enzim

amylase. Menurut Chiellini et al. (2006) yang telah melaporkan

degradasi oksidatif dari film polietilen mengandung bahan aditif

pro-oxidan. Beberapa stran bakteri Pseudomonas aeruginosa,

Pseudomonas fluorescens dan fungi Penicillium simplicissimum

telah dilaporkan sebagai organisme yang umum diguakan dalam

degradasi plastik (Norman et al., 2002)

9

Secara teori polietilen dapat digunakan sebagai sumber

karbon untuk mikroorganisme sama seperti kebanyakan senyawa

hidrokarbon, bagaimanapun berat molekul yang tinggi membatasi

penggunaannya sebagai substrat untuk reaksi enzim berjalan.

Dalam hal proses kimia atau biokimia yang terlibat dalam proses

biodegradasi polietilen, terdapat dua reaksi utama. Yang pertama

yaitu terjadi pengurangan berat molekul dan yang kedua terjadi

oksidasi molekul. Pengurangan berat molekul diperlukan untuk

dua alasan, pertama untuk memungkinkan transportasi molekul

melalui membaran sel, dan kedua karena sistem enzimatik yang

terdapat pada mikroorganisme hanya mampu bekerja pada berat

molekul tertentu, biasanya mencapai kisaran 10-50 karbon,

namun ada yang menyebutkan aktivitas enzim mencapai 2000

karbon (Yoon et al., 2012). Sekali ukuran dari molekul

berkurang, oksidasi diperlukan dalam rangka pengubahan

hidrokarbon menjadi asam karboksilat yang dapat dimetabolisme

oleh β-oksidasi dan siklus Krebs (Restrepo-Flórez et al., 2014).

Kedua proses oksidasi dan reduksi berat molekul yang

terjadi selama proses biodegradasi merupakan hasil efek sinergis

antara faktor biotik dan abiotik (fotooksidasi atau perlakuan

panas). Ada beberapa paper yang menyebutkan kedua bentuk

karbon (oksidasi) dan reduksi berat molekul setelah perlakuan

dengan sinar UV. Faktor biotik dibagi berdasarkan kelompok

enzim yang mampu mendegradasi molekul polietilen yang telah

teroksidasi atau tereduksi. Terdapat sedikit sekali penelitian yang

mempelajari enzim apa saja yang terlibat dalam proses ini.

Pemecahan molekul polietilen yang besar dapat terjadi dengan

adanya aktivitas enzim, seperti yang telah dibuktikan oleh Santo

et al., yang menyatakan bahwa proses inkubasi dengan enzim

laccase mampu mengurangi berat molekul polietilen dan

meningkatkan indeks ketokarbonil. Kedua faktor ini

menunjukkan bahwa keduanya merupakan pemotongan dan

reaksi oksidasi yang terjadi karena kerja enzim yang sama.

Berkaitan dengan proses oksidasi, terdapat tahap penting lainnya

seperti yang dinyatakan oleh Yoon et al. (2012), yang mengisolasi

10

alkana hidroksilase dari famili AlkB yang aktif ke sampel

polietilen dengan berat molekul 27.000 Da. Hal ini menarik untuk

dicatat bahwa enzim dari famili ini dideskripsikan sebagai

mikroorganisme yang mampu mendegradasi hidrokarbon. Secara

umum, hal ini diketahui jika alkana hidroksilase berperan sebagai

enzim yang mengoksidasi pertama kali yang selanjutnya akan

terjadi proses degradasi hidrokarbon (Restrepo-Flórez et al.,

2014)

Selama proses degradasi, polimer pertama dirubah

menjadi monomer kemudian monomer ini dimineralisasi.

Sebagian besar polimer terlalu besar untuk melalui membaran sel,

jadi polimer harus dipolimerisasi menjadi monomer yang lebih

kecil sebelum dapat diserap dan didegradasi dalam sel mikroba

(Swift, 1997). Selama proses degradasi ekoenzim

mikroorganisme memecah polimer kompleks menjadi molekul

yang lebih kecil atau rantai pendek, misalnya oligomer, dimer dan

monomer yang memiliki ukuran cukup kecil untuk mampu

melewati membran semi permiabel membran terluar bakteri, dan

kemudian digunakan sebagai sumber karbon dan energi. Proses

ini disebut depolimerisasi. Ketika produk akhir yang dihasilkan

berupa CO2, H2O, atau CH4, proses degradasi ini disebut

mineralisasi (Frazer, 1994; Hamilton et al., 1995).

Penting untuk diketahui jika dalam proses biodegradasi

maupun degradasi substrat polimer jarang mencapai 100%, hal ini

disebabkan karena sebagain kecil polimer digunakan oleh bakteri

untuk biomassa dan dilepas ke lingkungan sebagai humus dan

produk alam (Atlas and Bartha, 1997; Narayan, 1993). Sebagian

besar kelompok mikroorganisme dan pendegradasi polimer

tergantung pada kondisi lingkungan. Ketika terdapat O2,

mikroorganisme aerob lebih berperan dalam destruksi senyawa

kompleks dengan menghasilkan biomassa, CO2 dan H2O sebagai

hasil akhir. Sebaliknya, dalam kondisi anaerob konsorsium

mikroorganisme anaerob berperan dalam degradasi polimer. Hasil

11

utama dari jalur ini adalah bimassa mikroba, CO2, CH4 dan H2O

dalam kondisi metanogenik (Barlaz et al., 1989).

2.3 Pseudomonas

Bakteri Pseudomonas termasuk dalam golongan bakteri

gram negatif, tidak membentuk spora, berbentuk rod (batang),

motil dengan satu atau lebih flagela pada bagian tepi. Jenis

bakteri obligat aerob, tetapi beberapa jenis spesies dapat tumbuh

secara anaerob dalam kondisi lingkungan yang terdapat nitrat di

dalamnya. Termasuk dalam bakteri katalase positif, yakni dengan

metabolisme gula secara oksidatif. Pseudomonas merupakan

mikroorganisme yang mudah ditemukan di alam, baik hidup

secara bebas maupun berasosiasi dengan tumbuhan dan hewan.

Di dalam tanah bakteri ini berperan dalam proses dekomposisi

material hara di lingkungan. (Zago et al., 2009).

Gambar 2.2 Bentuk Sel Bakteri Genus Pseudomonas (Madigan et

al., 2012).

Pseudomonas merupakan genus organisme yang dapat

ditemukan dimanapaun dan hidup bebas, hal ini berkaitan dengan

kebutuhan nutrisi dan range senyawa karbon yang mereka

gunakan cukup sederhana, serta adaptabilitas genetik dan

metabolik. Spesies Pseudomonas mempunyai habitat yang sangat

kaya keberadaannya, berkisar dari berbagai jenis tanah dan

lingkungan air hinga jaringan tumbuhan dan hewan. Pada

dasarnya, habitat dengan temperature 4-42ºC, pH antara 4 dan 8

dan mengandung senyawa organik kompleks maupun sederhana

adalah habitat yang potensial bagi Pseudomonas. Spesies

12

Pseudomonas bersiat aerob dan kebutuhan oksigen merupakan

faktor penghambat utama dalam habitasi Pseudomonas. Pada

kenyataannya, spesies Pseudomonas banyak ditemukan didalam

tanah dan lingkungan perairan yang aerobik, mesofilik dan

kondisi pH netral. Di alam, spesies Pseudomonas ditemukan

sebagai bakteri saprofit dan parasit. Pada umumnya, bakteri ini

tidak ditemukan pada lingkungan anaerob, dan lingkungan

ekstrim seperti thermofilik atau acidofilik (Moore et al., 2006).

Pseudomonas secara umum tidak memiliki enzim

hidrolitik yang penting dalam mendegradasi polimer menjadi

monomer namun bakteri ini memiliki system inducible operon

yang mampu menghasilkan enzim tertentu dalam proses

metabolisme sumber karbon yang tidak biasa digunakan. Oleh

karena itu bakteri ini memiliki peran penting dalam proses

biodegradasi berbagai macam polimer antara lain senyawa

xenobiotic dan pestisida. Salah satu jenis enzim yang dihasilkan

oleh Pseudomonas spp. yang berperan dalam biodegradasi adalah

serine hidrolase, esterase dan lipase (Shimao, 2001; Tokiwa,

2009).

Gambar 2.3 Simbiosis Pseudomonas Strain VM15C Dan

Pseudomonas Strain VM15A Menggunakan PVA Sebagai

Sumber Karbon (Shimao, 2001).

Salah satu contoh degradasi, ditunjukkan pada gambar

yakni degradasi Polyvinyl Alcohol (PVA) oleh berbagai aktivitas

enzim. Tahap pertama yakni adanya aktivitas pyrroloquinoline

13

quinine (PQQ)-dependent PVA dehidrogenase . Kedua, adanya

oksidasi PVA. Ketiga, degradasi PVA dengan aktivitas

dehidrogenase dan aldolase. Keempat, oksidase alcohol sekunder.

Kelima,terjadi proses hidrolisis dengan bantuan enzim β-diketone

hydrolase dan terakhir aktivitas enzim pendegradasi PVA dengan

aktivitas oksidase dan hidrolase (Shimao, 2001).

Gambar 2.4 Jalur Degradasi PVA Dengan Berbagai Jenis Enzim

(Shimao, 2001).

2.4 Yeast

Yeast merupakan jamur uniseluler. Pengklasifikasian

yeast dikarakterisasi berdasarkan karakteristik sel, askospora dan

bentuk koloni. Karakterisasi secara fisiologi dilakukan untuk

identifikasi spesies yeast. Salah satu karakter yang umum

diketahui adalah kemampuan untuk memfermentasi gula menjadi

etanol. Budding yeast merupakan jamur sejati dari filum

Ascomysetes, kelas Hemiascomycetes. Yeast sejati terbagi

menjadi satu ordo utama yaitu Saccharomycetales (Schneiter,

2004). Bedasarkan beberapa penelitian yang telah dilakukan

sebelumnya oleh Arst (2013) menyatakan bahwa yeast mampu

14

mendegradasi gelas plastik dan gelas bio-plastik meskipun dalam

presentase yang kecil. Berdasarkan penelitian tersebut dapat

dikatakan jika yeast mampu digunakan sebagai mikroorganisme

pendegradasi plastik.

Genus Pseudozyma dan Cryptococcus merupakan contoh

genus yeast yang biasa dimanfaatkan dalam proses degradasi

plastik biodegradable (Allen, 2006). Yeast ini biasa ditemukan

pada bagian filosfer tanaman. Pada tanaman tingkat tinggi, daerah

filosfer tertutupi oleh membran ekstraseluler polimerisasi lipid

yang bersifat hidrofobik disebut kulit ari. Kulit ari ini terdiri dari

kutin dan kutikula. Kutin merupakan hasil esterifikasi jaringan

polimer dari oksigenasi C16 dan C18 ω- asam lemak

terhidroksilasi (Heredia, 2003). Plastik biodegradable merupakan

hasil sintesis dari polimerisasi diol dan asam dikarbosiklik dalam

proses esterifikasi. Baik kutin maupun plastik biodegradable

terdiri dari asam organik teresterifikasi yang bersifat solit pada

suhu ruang. Berdasarkan hal tersebut dapat dikatakan jika yeast

dapat menggunakan plastik biodegradable sebagai sumber karbon

pengganti kutin. Aktivitas hidrolitik dari yeast filosfer antara lain

adalah protease, lipase, esterase, pektinase, selulase dan xylanase.

Genus Pseudozyma mampu menghasilkan lipase untuk

mendegradasi plastik biodegradable ( Kitamoto et al., 2011).

Salah satu jenis yeast dari genus Pseudozyma yang

mampu mendegradasi plastik adalah Pseudozyma jejuensis. Yeast

ini mampu mendegradasi PCL yang memiliki gugus dimer dan

timer hampir sama dengan monomer kutin yang digunakan oleh

yeast ini sebagai sumber karbon. Pseudozyma jejuensis

menghasilkan kutinase yang berfungsi untuk memecah polimer

kutin menjadi monomer-monomer sederhana yang nantinya dapat

dimanfaatkan oleh yeast ini sebagai sumber karbon (Seo et al.,

2007).

15

Gambar 2.5 Yeast Potensial Sebagai Pendegradasi Plastik

Pseudozyma Jejuensis sp. (Seo Et Al., 2007).

16

“Halaman ini sengaja dikosongkan”

17

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Waktu dan Tempat Penelitian

Penelitian ini dilaksanakan selama 3 bulan di Laboratorium

Mikrobiologi dan Bioteknologi, Biologi Institut Teknologi

Sepuluh Nopember.

3.2 Prosedur Kerja

3.2.1 Persiapan plastik uji

Plastik uji dipotong dengan ukuran 10x3 cm dan disterilkan

dengan direndam alkohol 70% selama kurang lebih 30 menit dan

dikering anginkan sekaligus dengan UV pada LAF (Bio 60-M)

selama kurang lebih 15 menit selanjutnya dioven pada suhu 80 °C

selama 24 jam. Plastik ditimbang menggunakan analytical

balance (Shimadzu) untuk mengetahui berat kering awal plastik.

Plastik di UV pada LAF (Bio 60-M) kembali.

3.2.2 Peremajaan dan pembuatan starter isolat murni

Isolat bakteri uji yang digunakan adalah Pseudomonas sp.,

Yeast Candida M2.3 dan Yeast Debaryomyces R1.10. Pertama

dilakukan peremajaan isolat bakteri uji. Peremajaan isolat

dilakukaan melalui beberapa tahap. Subkultur-1 adalah 1 ose

kultur murni isolat diinokulasikan ke dalam medium Nutrient

Agar (NA) dan diinkubasi selama 24 jam. Subkultur-2 adalah 1

ose dari subkultur-1 dan diinokulasikan ke dalam 10 ml medium

Nutrient Broth (NB) dan diinkubasi selama 24 jam. Subkultur-3

adalah 2,5 ml subkultur-2 diinokulasikan ke dalam 25 ml medium

NB dan diinkubasi selama 24 jam. Subkultur-4 adalah 5 ml

subkultur-3 dan diinokulasikan ke dalam 50 ml medium NB.

Subkultur-5 merupakan 10 ml subkultur-4 diinokulasikan ke

dalam 100 ml medium NB. Untuk isolat yeast diberikan

perlakuan yang sama dengan isolat bakteri yakni dengan 5 kali

subkultur dan masa inkubasi selama 24-48 jam, medium yang

digunakan sebagai subkultur juga berbeda yakni (Yeast Malt

18

Extract Agar) YMEA dan (Yeast Malt Broth) YMB. Starter yang

digunakan yakni 10% dari total medium dengan kepadatan sel

1010 sel/ml yang dihitung menggunakan Haemacytometer.

3.2.3 Biodegradasi plastik

Isolat yang digunakan dalam tahap biodegradasi ini adalah

isolat Pseudomonas murni dengan kode P, isolat Pseudomonas

hasil inkubasi dengan kode Kx (kultur x), dan dua isolat Yeast

dengan kode masing-masing Y1(Yeast M2.3 Candida) dan Y2

(Yeast R1.10 Debaryomyces). Biodegradasi dilakukan dengan

variasi seperti yang tertera pada Tabel 3.1. Pertama disiapkan

botol berukuran 600 mL, berisi 300 gr pasir steril dan 350 ml

medium Mineral Salt Medium (MSM). Pasir steril disini

berfungsi hanya sebagai media tanam plastik.

Plastik dimasukkan kedalam medium yang telah berisi

bakteri uji dengan menggunakan pinset steril hingga terendam

dalam medium. Botol ditutup dan diinkubasi selama 3 bulan.

Biodegradasi terjadi apabila terdapat penurunan berat kering

plastik selama masa inkubasi dibandingkan dengan berat kering

awal plastik.

Tabel 3.1 Variasi Perlakuan Plastik Uji Kode Jumlah isolat (ml) Jumlah MSM (ml)

K 0 350

P 35 315

Kx 35 315

P + Y1 17.5 + 17.5 315

P + Y2 17.5 + 17.5 315

Keterangan : K : Kontrol; P : isolat Pseudomonas murni; Kx : Isolat

Pseudomonas hasil inkubasi penelitian sebelumnya (kultur x) ; Y1:

Yeast M2.3 Candida; Y2 : Yeast R1.10 Debaryomyces.

3.2.4 Pemisahan dan pengukuran Optical Density (OD)

Potongan plastik diambil dari botol dengan menggunakan

pinset secara aseptis tiap 3 minggu sekali. Potongan plastik

tersebut dimasukkan ke dalam botol Falcon berisi 50 ml Aquades

19

steril dan divortex dengan kecepatan 2000 rpm selama 30 detik

untuk memisahkan biofilm yang menempel pada plastik uji.

Vortex diulangi sebanyak 5 kali. Biofilm yang telah terpisah dari

plastik kemudian diukur densitasnya menggunakan

spektrofotometer dengan panjang gelombang 600 nm untuk

bakteri dan 540 nm untuk yeast. Sebagai pembanding digunakan

pengukuran OD pada kolom air. Perhitungan OD pada kolom air

diulangi sebanyak 3 kali. Kolom air dihitung besar pH dengan pH

meter setelah pengukuran OD kolom air.

3.2.5 Persentase kehilangan berat plastik

Potongan plastik yang telah tepisah dari biofilm disemprot

dengan alkohol 70% dan dikering anginkan. Setelah kering,

potongan plastik dioven pada pada suhu 80°C selama 24 jam dan

ditimbang berat keringnya

Kehilangan berat =

W1 = Berat kering awal sebelum degradasi (g)

Wf = Berat kering akhir setelah dengradasi (g)

3.3 Rancangan Penelitian dan Analisa Data

Data yang diperoleh berupa kurva pertumbuhan bakteri dan

kurva degradasi plastik yang diperoleh dari beberapa data seperti

yang tertera pada Tabel 3.2 dan Tabel 3.3. Rancangan penelitian

yang digunakan dalam penelitian ini adalah Rancangan acak

lengkap. Analisa data menggunakan Analysis of Variant

(ANOVA) dengan menggunakan program Minitab. Hipotesisnya

adalah jenis inokulum berpengaruh terhadap biodegradasi plastik

untuk setiap jenis warna.

W1- Wf

W1 x 100%

20

H0: hasil degradasi setiap sumber inokulum tidak berpengaruh

signifikan terhadap degradasi plastik uji

H1: hasil degradasi setiap sumber inokulum berpengaruh

signifikan terhadap plastik uji.

Analisis data lanjutan yang digunakan adalah uji statistik

Tukey’s multiple range dengan signifikansi p ≤ 0.05.

21

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Sumber Inokulum

Penelitian yang dilakukan ini menggunakan bakteri Pseudomonas sp., Yeast Candida M2.3 dan Yeast Debaryomyces R1.10 koleksi Laboratorium Mikrobiologi dan Bioteknologi, Jurusan Biologi, ITS. Dari penelitian sebelumnya bakteri Pseudomonas sp. mampu mendegradasi plastik putih sebesar 3% - 9%, dan plastik hitam sebesar 3% - 6% (data tidak dipubilkasikan, 2014), sedangkan kedua inokulum yeast tersebut memiliki indeks lipolitik sebesar 1.73 untuk M2.3 Candida (Zunaidah dan Alami, 2014) dan 1.56 untuk R1. 10 Debaryomyces (Widiastutik dan Alami, 2014). Sebelum digunakan sebagai bakteri uji lebih lanjut, inokulum Pseudomonas dikonfirmasi ulang karakter kuncinya, yaitu sifat gram negatif (Gambar 4.1), katalase positif (Tabel 4.1 dan Lampiran 11), endospore (Tabel 4.1 dan Lampiran 11) dan oksidase (Tabel 4.1 dan Lampiran 11). Karakter yeast telah diidentifikasi pada penelitian sebelumnya (Tabel 4.1).

Gambar 4.1 Gram Negative Sel Bakteri Pseudomonas sp. yang Berwarna Merah.

22

Tabel 4.1 Karakter Biokimia Pseudomonas, Yeast R1.10 dan Yeast M2.3

Karakterisasi Bakteri Yeast

Pseudomonas R1.10 M2.3 Gram - Katalase + Endospora - Oksidase + Kapsul - Urease + - Fermentasi glukosa + +

Fermentasi sukrosa +

Fermentasi maltosa +

Fermentasi galaktosa +

Fermentasi laktosa -

(Widiastutik dan Alami,

2014)

(Zunaidah dan Alami,

2014)

4.2 Biodegradasi Plastik

Pada penelitian ini, inokulum yang akan diujikan diinokulasikan ke dalam medium MSM (Mineral Salt Medium) yang tidak mengandung sumber karbon. Proses biodegradasi diawali dengan menempelnya mikroorganisme pada plastik untuk memperoleh sumber C akibat medium yang tercekam karena hanya terdiri dari garam-garam mineral (Swift, 1997). Dengan demikian inokulum dicekam agar menggunakan sumber karbon dari plastik uji baik sebagai sumber C maupun energi (Gambar 4.2, Lampiran 7). Adanya penempelan dan pertumbuhan inokulum dalam penelitian ini ditunjukkan dengan pengukuran OD pada biofilm (Grafik 4.1, Lampiran 8-9). Selama proses degradasi, polimer pertama diubah menjadi monomer kemudian

23

24

25

monomer ini dimineralisasi. Polimer plastik memiliki ukuran yang terlalu besar untuk dapat melalui membaran sel, dengan menggunakan eksoenzim yang diproduksi oleh bakteri atau yeast, polimer plastik dipotong menjadi monomer yang lebih kecil sebelum dapat diserap dan didegradasi dalam sel mikroba sebagai sumber karbon dan energi (Swift, 1997). Proses perubahan tersebut ditunjukkan berupa persentase kehilangan berat kering dari plastik uji yang terdegradasi oleh aktivitas bakteri dan yeast (Grafik 4.1 dan Lampiran 8).

Gambar 4.2 Botol Uji Berisi Plastik Hitam, Transparan dan Putih (kiri-kanan) Setelah Inokulasi Inokulum Pseudomonas Sp.

Enzim- enzim yang berperan dalam proses degradasi

plastik antara lain esterase, lipase, protease dan urease (Russell et

al., 2011). Mekanisme kerja enzim itu sendiri terdiri dari dua tahap, yakni pertama enzim akan melekat pada molekul polietilen dan secara perlahan membuka gugus hidrolik, kemudian tahap kedua enzim intraselluler dan ekstra seluler dipolimerase yang dihasilkan oleh mikroorganisme akan mendegradasi polietilen (Tokiwa and Calabia, 2004). Ketika produk akhir yang dihasilkan berupa CO2, H2O, atau CH4, proses degradasi ini disebut mineralisasi (Frazer, 1994; Hamilton et al., 1995). Produk akhir tersebut yang keluar menuju lingkungan luar dapat memperkaya nutrisi . Pengkayaan nutrisi kolom air ini dideteksi dengan

26

pengukuran OD kolom air (Grafik 4.1 dan Lampiran 9) diasumsikan bahwa semakin kaya nutrisi di lingkungan kolom air maka jumlah kerapatan sel yang terdapat di kolom air tersebut juga meningkat. Berdasarkan persentase kehilangan berat kering, inokulum uji mampu menunjukkan proses degradasi plastik setelah 3 bulan masa inkubasi ( Grafik 4.1 dan Lampiran 8-9). Dalam penelitian ini proses degradasi antar warna plastik tidak dibandingkan, namun ditekankan pada perbedaan kemampuan jenis inokulum dalam mendegradasi plastik. Pada plastik hitam terlihat bahwa kemampuan degradasi setiap inokulun adalah sama selama masa inkubasi. Rata-rata kehilangan berat kering sebesar 1,5-3%. Sedangkan pada plastik putih dan transparan, kemampuan degradasi plastik setiap jenis inokulum berbeda. Secara statistika, terlihat bahwa jenis inokulum berpengaruh secara nyata terhadap degradasi plastik pada setiap warna kecuali pada plastik transparan (Tabel 4.2 dan Lampiran 10). Setiap jenis inokulum mampu untuk mendegradasi plastik dengan persentase kehilangan berat kering yang sama. Tabel 4.2 Rata-Rata Persentase Kehilangan Berat Kering Setelah 3 Bulan Masa Inkubasi

Perlakuan Plastik Hitam Plastik Putih Plastik

Transparan

Kx 1.965 ab 4.744 a 4.256 a P 2.692 a 3.299 a 4.499 a PY1 2.106 a 5.230 a 4.636 a PY2 1.490 ab 2.595 ab 3.586 a Kontrol -0.438 b -0.387 b 0.438 a Keterangan : Angka yang diikuti huruf yang sama pada kolom yang sama menunjukkan tidak berbeda nyata pada uji Tukey ANOVA One

Way dengan tingkat kepercayaan 0,05. Kx : Inokulum Pseudomonas sp. hasil penelitian sebelumnya; P : Inokulum Pseudomonas sp. murni; PY1 : Inokulum Pseudomonas sp. dan Yeast M2.3 Candida; PY2 : Inokulum Pseudomonas sp. dan Yeast R. 10 Debaryomyces.

27

Dari Tabel 4.2 berdasarkan nilai rata-ratanya, secara umum terlihat bahwa inokulum Pseudomonas dan konsorsium PY2 (Pseudomonas dan R1.10 Debaryomyces) mampu mendegradasi plastik hitam, putih dan transparan dengan konstan (hitam sebesar 2,7%, putih sebesar 3,3% dan plastik transparan sebesar 4,5%) dan inokulum PY2 sebesar 1,5% untuk plastik hitam, putih sebesar 2.6% dan transparan sebesar 3.6%. Apabila dikaitkan dengan OD biofilm (Grafik 4.1 dan Lampiran 9), maka dapat terlihat jika persentase kehilangan berat kering plastik uji berkorelasi positif dengan laju pertumbuhan bakteri Pseudomonas. Hal ini menunjukkan bahwa bakteri ini mampu tumbuh dengan memanfaatkan plastik sebagai sumber karbon biomassa maupun sumber energinya. Namun apabila dikaitkan dengan nilai OD kolom air, nilai cenderung menurun jika dibandingkan di biofilm. Hal ini dapat diasumsikan bahwa bakteri Pseudomonas lebih banyak tumbuh pada area biofilm atau melekat pada permukaan plastik untuk mempermudah cara mendapatkan sumber karbon. Bakteri pendegradasi plastik cenderung tumbuh membentukan biofilm pada permukaan plastik. Sifat polimer plastik seperti polietilen (PE) dan polistiren (PS) adalah hidrofobik, sehingga agar dapat menempel kuat pada sumber C-nya bakteri Pseudomonas harus mampu membentuk biofilm yang stabil (Sakharovski et al., 1999).

Apabila dilihat secara konsorsium yaitu campuran antara Pseudomonas dan Yeast M2.3 Candida (PY1), atau Pseudomonas

dan yeast R1.10 Debaryomyces (PY2), terlihat bahwa konsorsium PY1 mampu mendegradasi plastik lebih tinggi daripada PY2. Degradasi PY1 tertinggi terjadi pada plastik putih dengan rata-rata degradasi sebesar 5,2% setelah 3 bulan masa inkubasi. Bila dilihat pada Grafik 4.1, PY1 mampu mendegradasi plastik secara maksimal mulai pada minggu ke-6 sampai dengan minggu ke-9 (Panen 2 dan Panen 3) yaitu mencapai 5,6% dan 7,6%. Namun persentase kehilangan berat kering ini berkorelasi negatif dengan kerapatan sel biofilm dan berkorelasi positif dengan kerapatan sel PY1 di kolom air. Hasil ini dapat menjadi

28

indikasi bahwa konsorsium PY1 lebih cenderung memanfaatkan sumber karbon yang terdapat di dalam kolom air untuk pertumbuhannya dibandingkan dengan sumber karbon dari plastik. Shah et al. (2008) menyatakan bahwa pada umumnya, pemecahan suatu polimer besar membutuhkan beberapa mikroorganisme yang berbeda, satu jenis akan memecah polimer menjadi monomer utamanya, sedangkan satu jenis lain mampu menggunakan monomer paling sederhana dari hasil degradasi polimer dan jenis lain mampu menggunakan sisa ekskresi. Sumber karbon ini diasumsikan berasal dari degradasi plastik yang dilakukan oleh Pseudomonas atau yeast yang menempel di bofilm.

Jika dilihat dari hasil tersebut, ada dugaan bahwa adanya kecenderungan inokulum yang berbeda antara bakteri dan yeast. Bakteri cenderung hidup menempel pada biofilm sedangkan yeast tumbuh bebas pada kolom air. Adanya keseimbangan metabolisme yang dilakukan antara mikroorganisme biofilm dan dikolom air dapat diuji berkaitan dengan kestabilan pH selama masa inkubasi (Grafik 4.2). Pada umumnya adanya aktivitas mikroorganisme dalam mendegradasi suatu senyawa akan mempengaruhi pH lingkungan karena eksudat asam organik yang disekresikannya. Namun ada pula kemungkinan mikroorganisme yang hidup didalam kolom air mengkonsumsi eksudat asam organik tersebut sebagai sumber karbon sehingga pH akan tetap netral. Mikroorganisme sering merubah pH habitat mereka dengan menghasilkan asam atau produk samping metabolit primer. Mikroorganisme menghasilkan CO2, H2O, atau CH4, dalam proses mineralisasi hasil samping metabolit primer (Frazer, 1994; Hamilton et al., 1995). Mikroorganisme lain membuat lingkungan mereka menjadi lebih basa dengan menghasilkan amonia dari degradasi asam amino. Karena mikroorganisme yang sering mengubah pH lingkungannya, buffer sering ditambahkan pada media untuk mencegah penghambat petumbuhan oleh

29

Grafik 4.2 Fluktuasi pH Persentase Degradasi Setelah 3 Bulan Masa Inkubasi.

30

perubahan pH yang besar. Fosfat sering digunakan sebagai buffer (Willey, 2008). Dari pernyataan yang diungkapkan oleh Willey (2008) dapat diketahui jika pH pada botol uji tetap netral karena adanya peran buffer berupa fosfat yang terkandung di dalam medium MSM.

Plastik kresek belanja merupakan jenis polietilen hasil daur ulang. Dari Tabel 4.2 dan Lampiran 10 terlihat bahwa semua jenis inokulum mampu mendegradasi semua jenis warna plastik uji sebesar 1-5% dalam 3 bulan masa inkubasi, namun hasil degradasi terbesar ditunjukkan oleh inokulum PY1 (Pseudomonas

sp. dan Yeast M2.3 Candida) pada plastik putih yaitu sebesar 5,2%. Gambar 4.3 menunjukkan hasil analisa Screen Electron

Microscope (SEM) pada permukaan plastik putih PY1 dengan perbesaran yang berbeda. Analisa SEM digunakan untuk mengetahui adanya perubahan struktur serat pada permukaan plastik setelah polimer plastik didegradasi oleh inokulum uji. Berdasarkan Gambar 4.3, pori-pori pada plastik tidak dapat terlihat jelas dengan perbesaran hingga 20.000x. Hal ini diasumsikan bahwa polimer-polimer penyusun plastik kresek putih terlalu rapat akibat proses daur ulang bertingkst sehingga tidak dapat diamati dengan SEM. Hal ini juga dapat menjadi penyebab kecilnya proses degradasi pada plastik uji karena polimer-polimer penyusunnya yang terlalu rapat sehingga enzim yang bekerja untuk mendegradasi plastik diduga masih mendegradasi lapisan terluar plastik daur ulang tersebut.

31

Gambar 4.3 Struktur Permukaan Plastik Putih Setelah 9 Minggu Masa Inkubasi Dengan Inokulum PY1 dengan perbesaran 20.000x.

Kontrol merupakan plastik uji yang diinkubasi di dalam medium MSM (Mineral Salt Medium) tanpa ada tambahan inokulum dan diinkubasi selama 3 bulan. Hasil panen 1 (Grafik 4.1, Lampiran 8) menunjukkan bahwa nilai berat kering plastik uji bertambah jika dibandingkan dengan berat kering sebelum masa inkubasi. Hal ini diasumsikan karena adanya partikel-partikel medium yang berupa garam mineral yang masuk ke dalam serat plastik yang sudah cukup terbuka setelah adanya pre-treatment dengan menggunakan alkohol dan sinar UV. Kebanyakan jenis plastik akan cenderung menyerab radiasi dengan energi tinggi dalam spectrum bagian ultraviolet, dimana akan mengatifkan electron mereka menjadi lebih reaktif dan menyebab\kan oksidasi, pemutusan dan degradasi lainnya (Shah et al., 2008). Namun pada panen ke- 2 hingga panen ke- 4 (Grafik 4.1, Lampiran 9) menunjukkan terjadi pertumbuhan pada biofilm dan kolom air botol uji pada semua plastik uji. Sehingga ada kemungkinan proses degradasi terjadi karena ada mikroorganisme yang hidup dalam botol kontrol selama proses degradasi.

32

Pertumbuhan mikroorganisme ini kemungkinan terjadi karena adanya kontaminasi selama perlakuan. Bila dibandingkan dengan perlakuan, persentase kehilangan berat kering plastik pada kontrol masih rendah dibandingkan perlakuan dengan inokulum Pseudomonas penelitian sebelumnya, Pseudomonas murni, dan konsorsium Pseudomonas dan Yeast. Persentase kehilangan berat kering yang terjadi di kontrol dapat digunakan sebagai faktor koreksi. 4.3 Perbandingan Biodegradasi plastik inokulum

Pseudomonas, Kx dan Penelitian Sebelumnya

Berdasarkan Grafik 4.3 dapat terlihat laju degradasi Kx yakni bakteri Pseudomonas yang berasal dari penelitian sebelumnya memiliki nilai degradasi plastik yang lebih besar jika dibandingkan dengan inokulum P (Pseudomonas murni). Namun pada plastik hitam keduanya memiliki kemampuan degradasi yang sama. Bila dibandingkan dengan penelitian sebelumnya (data tidak dipublikasikan, 2014) kemampuan degradasi kedua inokulum dalam penelitian ini masih rendah. Padahal penelitian ini menggunakan inokulum Kx yang berasal dari penelitian sebelumnya dengan tujuan untuk meningkatkan kemampuan degradasi setelah masa adaptasi pada penelitian sebelumnya.

Sebelum digunakan sebagai inokulum uji, inokulum Kx dari penelitian sebelumnya yang sudah berumur 4 bulan disubkultur terlebih dahulu dalam medium Nutrient Broth (NB) (Gambar 4.4). Perlakuan ini bertujuan untuk menghidupkan kembali bakteri dan mengaktifkan sistem metabolismenya terlebih dahulu agar mampu hidup pada medium NB. Kemudian setelah terdeteksi adanya kemampuan tumbuh, maka inokulum Kx siap diujikan pada MSM yang hanya berisi garam-garam mineral.

33

Grafik 4.3 Perbandingan Persentase Kehilangan Berat Kering Dengan Penelitian Sebelunya (data tidak dipublikasikan, 2014).

Gambar 4.4 Subkultur Inokulum Kx Pada Medium NB.

Davis et al. (2005) menyatakan bahwa penambahan masa inkubasi akan meningkatkan jumlah organisme hidup, khususnya dalam medium dengan konsentrasi nutrisi yang rendah. Namun apabila dikaitkan dengan aktivitas enzim, semakin lama enzim diinkubasi dengan substratnya, maka semakin besar jumlah produk yang akan dihasilkan. Inokulum Kx sudah teradaptasi dengan plastik selama penelitian sebelumnya diasumsikan mampu mendegradasi plastik pada penelitian ini lebih cepat daripada penelitian sebelumnya. Namun pada penelitian ini didapatkan hasil yang sebaliknya. Menurunnya kemampuan inokulum Kx disebabkan oleh beberapa faktor yang antara lain adalah usia

34

inokulum Kx yang sudah 4 bulan dan tanpa proses subkultur di tenggang waktu tersebut. Subkultur baru dilakukan ketika inokulum Kx akan digunakan dalam uji lanjutan ini. Hal tersebut mungkin menyebabkan gen yang berperan dalam degradasi plastik sudah tidak diaktifkan kembali. Menurut Willey (2008), Banyak jenis enzim yang diproduksi hampir setiap saat karena enzim-enzim ini berfungsi dalam reaksi katalisis di dalam sel yang dibutuhkan secara rutin. Fungsi dari enzim-enzim ini sering disebut dengan housekeeping function dan gen yang mengkode enzim-enzim ini disebut housekeeping gene. Housekeeping gene

yang diekspresikan seara terus menerus disebut constitutive gene. Banyak gen yang diekspresikan hanya jika diperlukan, misalnya β-galaktosidase. Enzim ini bisa disebut juga sebagai inducible

enzyme. Inducible enzyme sendiri merupakan jenis enzim yang kerjanya akan meningkat dengan adanya molekul afektor kecil disebut inducer.

Pada penelitian ini, diduga bahwa inokulum Kx mengekspresikan enzim pendegradasi plastik dalam jumlah kecil sehingga nilai degradasi lebih kecil jika dibandingkan penelitian sebelumnya. Enzim yang digunakan dalam mendegradasikan plastik mungkin termasuk dalam inducible enzyme yang hanya akan bekerja maksimal dengan adanya inducer. Hal ini dikaitkan dengan metabolisme inokulum Kx sendiri yang sebenarnya tidak menggunakan polimer plastik sebagai sumber karbon maupun energi, namun karena kondisi yang tercekam maka bakteri harus mengekspresikan enzim tertentu yang mampu memecah polier plastik sehingga dapat digunakan sebagai sumber karbon maupun energi.

23

0 1 2 3 4

PANEN KE-

0 1 2 3 4

PANEN KE-

0 1 2 3 4

PANEN KE-

PLASTIK TRANSPARAN

-4

-2

0

2

4

6

8

10

0 1 2 3 4

% K

EH

ILA

NA

N B

ER

AT

KE

RIN

G

PANEN KE-

PLASTIK HITAM

0 1 2 3 4

PANEN KE-

PLASTIK PUTIH

-0.04

-0.02

0

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

0 1 2 3 4

Ker

apat

an S

el B

iofi

lm λ

60

0 n

m

PANEN KE-

0 1 2 3 4

PANEN KE-

-0.04

-0.02

0

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

0 1 2 3 4

Ker

apat

an S

el B

iofi

lm λ

54

0 n

m

PANEN KE-

0 1 2 3 4

PANEN KE-

0 1 2 3 4

PANEN KE-

0 1 2 3 4

PANEN KE-

Kx : Inokulum Pseudomonas sp. hasil penelitian sebelumnya;

P : Inokulum Pseudomonas sp. murni;

PY1 : Inokulum Pseudomonas sp. dan Yeast M2.3 Candida;

PY2 : Inokulum Pseudomonas sp. dan Yeast R. 10 Debaryomyces.

Grafik 4.1 Persentase Berat Kering Plastik Hitam, Putih dan Transparan; Kerapatan Sel Biofilm λ 600 nm dan λ 540 nm; Kerapatan Sel Kolom Air λ 600 nm dan

λ 540 nm.

-0.1

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0 1 2 3 4

Ker

apat

an S

el K

olo

m A

ir λ

60

0

nm

PANEN KE-

-0.14

-0.04

0.06

0.16

0.26

0.36

0.46

0 1 2 3 4

Ker

apat

an S

el K

olo

m A

ir λ

54

0

nm

PANEN KE-

0 1 2 3 4

PANEN KE-

0 1 2 3 4

PANEN KE-

24

35

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan, maka

dapat disimpulkan bahwa bakteri Pseudomonas Kx penelitian

degradasi plastik sebelumnya, bakteri Pseudomonas L1 murni

koleksi laboratorium dan konsorsium Pseudomonas L1 dan Yeast

(M2.3 Candida dan R1.10 Debaryomyces) mampu mendegradasi

plastik. Namun kemampuan degradasi plastik yang lebih tinggi

dimiliki oleh konsorsium Pseudomonas L1 dan Yeast (PY1) pada

plastik putih dengan nilai degradasi sebesar 5,6 – 7,6%.

5.2 Saran

Untuk penelitian lebih lanjut perlu adanya pendeteksian

enzim yang bekerja dalam proses degradasi plastik berasarkan

kemampuan isolat yang telah diuji.

36

“Halaman Ini Sengaja Dikosongkan”

37

DAFTAR PUSTAKA

Allen TW, LL, Burpee, dan JW. Buck. 2006. Variable adhesion

and diurnal population patterns of epiphytic yeasts on creeping

bentgrass. Can J Microbiol 52:404–410.

Arst, K. A. 2013. The Effect of Yeast as a Biodegradable Solution

in Decomposing Plastic and Bio Plastic Cup : Year 2. California

State Science Fair 2013 Project Summary No. J1001

Atlas RM, dan R. Bartha. 1997. Microbial Ecology:

Fundamentals and Applications. 4th Ed. Menlo Park, CA:

Benjamin/Cummings Publishing Company

Barlaz MA, RK. Ham, dan DM. Schaefer. 1989. Mass-balance

analysis of anaerobically decomposed refuse. J Environ

Eng;115:1088–102.

Barnes, DK, F. Galgani, RC. Thompson, dan M. Barlaz. 2009.

Accumulation and fragmentation of plastic debris in global

environments. Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci 364: 1985-

1998.

Bonhomme S, A. Cuer, AM. Delort, J. Lemaire, M. Sancelme,

dan C. Scott. 2003. Environmental biodegradation of

polyethylene. Polym Degrad Stab ;81:441-52.

Chiellini E, A. Corti, S. D’Antone, dan R. Baciu. 2006. Oxo-

biodegradable carbon backbone polymers: oxidative degradation

of polyethylene under accelerated test conditions. Polym Degrad

Stab ;91(11):2739-47.

Davis, K.E.R., S.J. Joseph dan P.H. Janssen. 2005. Effect of

Growth Medium, Inoculum Size, and Incubation Time on

38

Culturability and Isolation of Soil Bacteria. Appied and

Environmental Microbiology 71, No.2 : 826-834

Doi Y .1990. Microbial Polyesters. VCH Publishers, New York.

Ernst, W. G. 2000. Earth Systems : Processes and Issues.

Cambridge University Press. UK

Frazer AC. 1994. O-methylation and other transformations of

aromatic compounds by acetogenic bacteria. In: Drake HL,

editor. Acetogenesis. New York: Chapman & Hall; p. 445–83.

Glass J.E, dan G. Swift .1989. Agricultural and Synthetic

Polymers, Biodegradation and Utilization, ACS Symposium

Series 433. American Chemical Society, Washington DC.

Gu JD, TE. Ford, DB. Mitton, dan R. Mitchell .2000. Microbial

degradation and deterioration of polymeric materials. Revie

RW (eds) In: Uhlig Corrosion Handbook. (2ndedn) John Wiley

& Sons, New York.

Hamilton JD, KH. Reinert, JV. Hogan, dan WV. Lord. 1995.

Polymers as solid waste in municipal landfills. J Air Waste

Manage Assoc;43:247–51.

Heredia A . 2003. Biophysical and biochemical characteristics of

cutin, a plant barrier biopolymer. Biochim Biophys Acta Gen

Subj 1620:1–7.

Joel, F.R. 1995. Polymer Science & Technology: Introduction

to polymer science, Eds. 3, Pub: Prentice Hall PTR Inc., Upper

Saddle River, New Jersey 07458; p: 4–9.

Kaseem, M., K. Hamad, dan F. Deri. 2012. Thermoplastic

starch blends: A review of recent works. Vol 54: 165-176.

39

Kitamoto, H.K., Y. Shinozaki, X. Cao1, T. Morita, M. Konishi,

K. Tago1, H. Kajiwara, M. Koitabashi, S. Yoshida, T. Watanabe,

Y. Sameshima-Yamashita,T. Nakajima-Kambe dan Seiya

Tsushima1. 2011. Phyllosphere yeasts rapidly break down

biodegradable plastics. AMB Express. 1 : 44

Krupp L R, dan W J. Jewell. 1992. Biodegradability of modified

plastic films in controlled biological environments. Environ

Technol 26: 193-198.

Leja, K., dan G. Lewandowicz. 2009. “Polymer Biodegradation

and Biodegradable Polymer-A review”. Polish Journal. of

Environmental Study Vol 2 : 255-266.

Madigan, M.T., J. Martinko dan J. Parker. 2012. Brock Biology

of Microorganism 13th Ed. San Fransisco. Benjamin Cummings.

Moore, E.R.B, B. J. Tindall, V.A.P M.D. Santos, D.H. Pieper, J.

Ramos dan Palleroni, N.J. 2006. Nonmedical : Pseudomonas.

Prokaryotes 6:646–703

Mueller RJ. 2006. Biological degradation of synthetic

polyesters—enzymes as potential catalysts for polyester

recycling. Proc Biochem 2006;41:2124–8.

Narayan R. 1993. Biodegradation of polymeric materials

(anthropogenic macromolecules) during composting. In:

Hoitink HAJ, Keener HM, editors. Science and Engineering of

Composting: Design, Environmental, Microbiological and

Utilization Aspects. Washington, OH: Renaissance Publishers;

1993. p. 339–62.

Norman RS, R. Frontera-Suau, dan PJ. Morris. 2002. Variability

in Pseudomonas aeruginosa lipopolysaccharide expression during

40

crude oil degradation. Appl Environ Microbiol ;68(10):5096-

103.

O’Brine T, dan RC. Thompson. 2010. Degradation of plastic

carrier bags in the marine environment. Marine Pollution

Bulletin 60: 2279-2283.

Pavia DL, GM. Lampman, dan GS. Kriz. 1988. Introduction to

Organic Laboratory Techniques. 3rd Ed. Fort Worth, TX:

Saunders

Pospisil J, dan S. Nespurek. 1997. Highlights in chemistry and

physics of polymer stabilization. Macromol Symp 115:143-63.

Rao, T.S. A.A. 2011. New Insights on Winogradsky Columns :

Simulation of Cntaminated Subsurface Systems for Low Cost,

Sustainable Bioremediation. Scholary Research Paper. Grin

Verlag, Druck und Bindung : Books on Deemand GmbH,

Norderstedt Germany

Rivard C, L. Moens, K. Roberts, J. Brigham, dan S. Kelley. 1995.

Starch esters as biodegradable plastics: Effects of ester group

chain length and degree of substitution on anaerobic

biodegradation. Enz Microbial Tech (17): 848–52.

Rogan, B., M. Lemke, M. Levandowsky, dan T. Gorrell. 2005.

Exploring the Sulfur Nutrient Cycle Using the Winogradsky

Column. The American Biology Teacher, Volume 67, No. 6 :

348-356

Russell, JR., J. Huang, P Anand, K. Kucera, AG Sandoval, et al.

2011. Biodegradation of Polyester Polyurethane by Endhophytic

Fungi. Appl Environ Microbial 77: 6075-6084

41

Sabir, I. 2004. Plastic Industry in Pakistan. http:// www. jang.

com. pk/ thenews /investors /nov2004 / index .html.

Sakharovski, W. D.L. Nikitan, dan V.G. Sakharovski. 1999.

Physiological Characterization of The Survival of Some Gram

Negative Bacteria Under Conditions of Carbon Deficiency. Appl

Biochem Microbial 35: 380-388

Schneiter, R. 2004. Genetic, Molecular and Cell Biology of

Yeast. Universitas Friburgensis Press. Switzerland.

Scott G. 1999. Polymers in modern life. In: Polymers and the

Environment. UK: Royal Society of Chemistry.

Seo, H., H. Um, J. Min, S. Rhee, T. Cho, Y. Kim dan J. Lee.

2007. Pseudozyma jejuensis sp. nov., a novel cutinolytic

ustilaginomycetous yeast species that is able to degrade plastic

waste. Federation of European Microbiological Societies:

Yeast Res 7 :1035–1045

Seymour RB. 1998. Polymer science before&after : notable

developments during the lifetime of Maurtis Dekker. J

Macromol Sci Chem ;26:1023–32.

Shah AA, dan H. Fariha.2008. Biological degradation of plastics:

A comprehensive review. Biotechnology Advances 26: 246-265.

Shimao M. 2001. Biodegradation of plastics. Current Opinion

Biotechnology 12:242-247.

Singh B. and N. Sharma. 2008. Mechanitic Inplications of Plastic

Degradation. Polymer Degradation and Stability 93 : 561-584.

Sivan A .2011. New Perspectives in plastic biodegradation. Curr

Opin Biotechnol 22: 422-426.

42

Swift G. 1997. Non-Medical Biodegradable Polymers:

Environmentally Degradable Polymers. In: Domb AJ, Kost J,

Wiseman DM, editors. Handbook of Biodegradable

Polymers.Amsterdam:HarwoodAcademic. p. 473–511.

Tokiwa Y, B.P. Calabia, C.U. Ugwu, dan S. Aiba. 2009.

Biodegradability of plastics. Int J Mol Sci 10: 3722-3742.

Tora, F., M. Buccolini, S. Rosseti dan V. Tandoi. 2014. A new

Model System for Monitoring the Biofilm Growth and its

Application in Industrial Processes. Chemical Engineering

Transactions. Vol. 38 : 55-60.

Widiastutik, N. dan N.H. Alami. 2014. Isolasi dan Identifikasi

Yeast dan Rhizosfer Rhizophora mucronata Wonorejo. Jurnal

Sains dan Seni POMITS. Vol. 3, No. 1 : E11-E16.

Willey, J.M, L.M. Sherwood dan C. J. Woolverton. 2008.

Prescott, Harley and Klein’s Microbiology 7th Edition.

McGraw-Hill : New York.

Zunaidah, S. dan N. H. Alami. 2014. Isolasi dan Karakterisasi

Yeast dan Rhizosphere Avicennia marina Wonorejo. Jurnal

Sains dan Seni POMITS. Vol. 3, No. 1 : E7-E10.

43

LAMPIRAN

Lampiran 1: Komposisi Mineral Salt Medium (MSM)

Nama Bahan Jumlah (g/L)

NA2HPO4 3,6

(NH4)O2 SO4 1,0

KH2PO4 1,6

MgSO4 1,0

Fe(NH4) citrate 0,01

CaCl2, 2 H2O 0,1

Trace element 0,01

Lampiran 2: Komposisi Medium Nutrient Agar (NA) (Oxoid)


‘Lab-Lemco’ Powder 1,0

Peptone 5,0

Yeast exstract 2,0

Sodium Chloride 5,0

Agar 15,0

Lampiran 3: Komposisi Medium Nutrient Broth (NB)


‘Lab-Lemco’ Powder 1,0

Peptone 5,0

Yeast exstract 2,0

Sodium Chloride 5,0

44

Lampiran 4: Komposisi Medium Yeast Malt Extract Agar

(YMEA)


Ekstrak yeast 3,0

Ekstrak malt 3,0

Pepton 5,0

Glukosa 10,0

Agar 20,0

Lampiran 5: Komposisi Medium Yeast Malt Broth (YMB)


Ekstrak yeast 3,0

Ekstrak malt 3,0

Pepton 5,0

Glukosa 10,0

45

Lampiran 6 : Skema Kerja

Persiapan Plastik Uji

Peremajaan dan Pembuatan

Starter Isolat Murni

Biodegradasi Plastik

Pemisahan dan Pengukuran

Optical Density (OD)

Persentase Kehilangan Berat

Kering

Analisa Data Dengan ANOVA

OnOne Way Dengan Tingkat

Kepercayaan 0.05.

46

Lampiran 7 : Foto Botol Uji

Botol Uji Berisi Inokulum, Pasir Steril dan Inokulum Uji

Pengulangan Hitam Putih Transparan

Kx

P

PY1

PY2

47

Lampiran 8 : Hasil Perhitungan Persentase Kehilangan Berat

Kering

Tabel 1. % Kehilangan Berat Kering Plastik Hitam Panen 1

Pengulangan Kontrol Kx PY1 PY2 P

1 -1.00000 1. 60183 1.7467 2.8497 2.7719

2 -2.00000 3.52941 1.6667 1.7544 1.8000

3 -2.00000 1.57068 1.7391 2.0997 0.4739

4 -2.00000 2.77078 1.2391 1.9656 1.5766

Rata-rata -1.75 2.36818 1.59805 2.16737 1.65559



1 0.00000 1.79372 1.13636 2.61905 1.67910

2 0.00000 1.14679 1.64319 2.09205 1.06007

3 0.00000 -0.21368 1.86916 1.82232 1.27119

4 0.00000 0.87336 2.21729 1.75055 1.35135

Rata-rata 0.00000 0.90005 1.71650 2.07099 1.34043



1 0.00000 2.97483 1.76211 1.59453 19.02985

2 0.00000 2.02703 4.77454 0.66667 1.14286

3 0.00000 0.50251 1.54867 2.69151 0.78125

4 0.00000 2.79898 1.55556 0.00000 1.66976

Rata-rata 0.00000 2.07584 2.41022 1.23818 5.65593

48



1 0.00000 2.09302 1.55440 0.00000 2.218430

2 0.00000 2.80374 4.18327 1.31579 2.582160

3 0.00000 2.09790 2.77136 0.61224 2.836879

4 0.00000 3.07018 2.28426 0.00000 3.168317

Rata-rata 0.00000 2.51621 2.69832 0.48201 2.70145

Tabel 5. % Kehilangan Berat Kering Plastik Putih Panen 1


1 -3.00000 4.2735 5.1181 3.9623 3.4632

2 -2.00000 17.2862 4.0179 3.7906 5.1878

3 -3.00000 3.0741 3.4934 5.3279 5.2209

4 -3.00000 4.1485 3.3898 5.2743 5.6537

5 -3.00000 4.6414 5.5670 4.4000 2.6749

Rata-rata -2.80000 6.68474 4.31725 4.55100 4.44011



1 0.00000 2.8571 5.8719 2.2075 3.8697

2 0.00000 3.6364 5.7426 2.7197 6.1224

3 0.00000 2.7344 5.8394 2.7675 4.1394

4 0.00000 2.6369 5.1064 2.2928 3.3074

Rata-rata 0.00000 2.96620 5.64006 2.49687 4.35973

49



1 1.00000 3.1120 3.9916 3.0181 2.1834

2 0.00000 2.9148 3.3259 1.4644 4.2553

3 1.00000 1.8109 3.8136 0.8475 2.7335

4 0.00000 16.8654 19.5212 0.2020 1.8443

Rata-rata 0.50000 6.17578 7.66307 1.38301 2.75412



1 2.00000 3.2381 2.3346 2.5743 1.101322

2 1.00000 3.7267 5.3012 2.0121 0.193798

3 0.00000 3.2051 2.6316 4.4968 0.538600

4 0.00000 2.4194 2.9289 3.1621 4.732510

Rata-rata 0.75000 3.14732 3.29907 3.06129 1.64156

Tabel 9. % Kehilangan Berat Kering Plastik Transparan Panen 1


1 0.00000 2.4390 4.4248 4.4818 3.7135

2 -1.00000 2.5157 5.0725 2.4096 4.2254

3 -1.00000 27.3171 20.5446 19.2802 5.1919

4 0.00000 4.0767 3.8462 3.6789 2.9817

Rata-rata -0.50000 9.08714 8.47199 7.46264 4.02810

50



1 1.00000 2.6706 4.3597 2.9661 0.8772

2 1.00000 2.0000 9.0090 3.2941 -0.2577

3 2.00000 5.7057 6.1404 2.4145 22.0657

4 1.00000 1.5060 2.4691 3.3632 13.1183

Rata-rata 1.25000 2.97059 5.49454 3.00948 8.95087



1 1.00000 3.0189 2.2624 3.0395 3.5874

2 1.00000 3.6745 1.2346 3.4121 4.5822

3 1.00000 3.1447 1.0453 -0.2469 2.0270

4 1.00000 4.0741 2.2500 1.0000 2.0305

Rata-rata 1.00000 3.47803 1.69808 1.80117 3.05678



1 0.00000 -0.8677 2.0725 3.9627 0.470588

2 1.00000 0.2532 5.1515 0.6452 2.150538

3 0.00000 5.1282 1.3423 3.1250 4.477612

4 -1.00000 3.7037 4.7431 2.8708 2.247191

Rata-rata 0.00000 1.48924 2.87987 2.07086 1.95968

51

Lampiran 9 : Hasil pengukuran Optical Density (OD)

Tabel 1. Optical Density (OD) Biofilm Plastik Hitam λ 600 nm

Panen Kx P PY1 PY2 K

1 0.016 0.032167 0.0175 0.010167 0.003167

2 0.035667 0.017667 0.026 0.0245 0.007

3 0.0335 0.056833 0.030667 0.0375 0.018833

4 0.030333 0.0045 0.018167 0.016833 0.043167

Tabel 2. Optical Density (OD) Biofilm Plastik Hitam λ 540 nm

Panen PY1 PY2 K

1 0.0135 0.0115 0.004

2 0.030167 0.033333 0.009167

3 0.031333 0.043333 0.024333

4 0.019833 0.0255 0.043833

Tabel 3. Optical Density (OD) Kolom Air Plastik Hitam λ 600 nm


1 0.005 0.021833 0.052833 0.044833 0.012167

2 0.009 0.000167 0.044 0.018 -0.02

3 0.029333 0.020667 0.0135 0.016867 0.01

4 0.004833 0.018333 0.109667 0.001167 0.008667

52

Tabel 4. Optical Density (OD) Kolom Air Plastik Hitam λ 540 nm

Panen PY1 PY2 K

1 0.0495 0.053 0.008833

2 0.055167 0.026 -0.02067

3 0.018833 0.028 0.015167

4 0.0768 -0.0015 0.0135

Tabel 5. Optical Density (OD) Biofilm Plastik Putih λ 600 nm


1 0.013833 0.013833 0.013667 0.00875 0.002667

2 0.031667 0.0415 0.036 0.018667 0.006667

3 0.033 0.0415 0.0495 0.0305 0.022833

4 0.024833 0.005833 0.031667 0.014833 0.028

Tabel 6. Optical Density (OD) Biofilm Plastik Putih λ 540 nm

Panen PY1 PY2 K

1 0.016 0.0125 0.0015

2 0.041 0.018 0.009333

3 0.039167 0.039167 0.0345

4 0.029333 0.029333 0.014667

53

Tabel 7. Optical Density (OD) Kolom Air Plastik Putih λ 600 nm


1 0.019833 0.016833 0.062667 0.062 0.008833

2 0.009 0.008833 0.044667 0.0275 -0.01617

3 0.027167 0.025667 0.029667 0.0415 0.019167

4 0.0265 0.000667 0.193333 0.0025 0.057333

Tabel 8. Optical Density (OD) Kolom Air Plastik Putih λ 540 nm

Panen PY1 PY2 K

1 0.083833 0.105833 0.011333

2 0.053167 0.038833 -0.015

3 0.0365 0.048 0.034167

4 0.385167 -0.003 0.068667

Tabel 9. Optical Density (OD) Biofilm Transparan λ 600 nm


1 0.0055 0.028333 0.0275 0.014333 0.006167

2 0.036 0.0335 0.036333 0.016833 0.008

3 0.054 0.049 0.039833 0.051333 0.018167

4 0.024667 0.0045 0.013 0.014167 0.039833

54

Tabel 10. Optical Density (OD) Biofilm Transparan λ 540 nm

Panen PY1 PY2 K

1 0.0285 0.017333 0.005667

2 0.039333 0.021833 0.008167

3 0.044 0.0365 0.021

4 0.017167 0.0155 0.047

Tabel 11. Optical Density (OD) Kolom Air Plastik Transparan

λ 600 nm


1 0.011833 0.023667 0.026 0.063167 0.009167

2 0.018 0.015333 0.029833 0.058833 -0.01133

3 0.015833 0.027833 0.0285 0.046167 0.0105

4 0.023833 0.002333 0.0535 0.0135 0.059833

Tabel 12. Optical Density (OD) Kolom Air Plastik Transparan

λ 540 nm

Panen PY1 PY2 K

1 0.034833 0.077667 0.010333

2 0.038 0.071333 -0.0105

3 0.038 0.059 0.012667

4 0.028167 0.025667 0.065333

55

Lampiran 10 : Hasil Analisa ANOVA One Way

Plastik Hitam

Source DF SS MS F P

Factor 4 22,95 5,74 4,61 0,013

Error 15 18,66 1,24

Total 19 41,61

S = 1,115 R-Sq = 55,16% R-Sq(adj) = 43,20%

Individual 95% CIs For Mean Based on

Pooled StDev

Level N Mean StDev -+---------+---------+---------+--------

Kontrol 4 -0,438 0,875 (-------*-------)

Kx 4 1,965 0,733 (-------*-------)

PY1 4 2,106 0,533 (-------*-------)

PY2 4 1,490 0,791 (-------*-------)

P 4 2,692 2,002 (-------*-------)

-+---------+---------+---------+--------

-1,5 0,0 1,5 3,0

Pooled StDev = 1,115

Grouping Information Using Tukey Method

N Mean Grouping

P 4 2,692 A

PY1 4 2,106 A

Kx 4 1,965 A B

PY2 4 1,490 A B

Kontrol 4 -0,438 B

Means that do not share a letter are significantly different.

Tukey 95% Simultaneous Confidence Intervals

All Pairwise Comparisons

Individual confidence level = 99,25%

56

Plastik Putih

Source DF SS MS F P

Factor 4 78,78 19,70 6,92 0,002

Error 15 42,68 2,85

Total 19 121,46

S = 1,687 R-Sq = 64,86% R-Sq(adj) = 55,49%


Pooled StDev

Level N Mean StDev ---------+---------+---------+---------+

Kontrol 4 -0,387 1,638 (------*-------)

Kx 4 4,744 1,960 (------*------)

PY1 4 5,230 1,884 (------*------)

PY2 4 2,595 1,525 (------*-------)

P 4 3,299 1,350 (------*------)

---------+---------+---------+---------+

0,0 2,5 5,0 7,5



N Mean Grouping

PY1 4 5,230 A

Kx 4 4,744 A

P 4 3,299 A

PY2 4 2,595 A B

Kontrol 4 -0,387 B





57

Plastik Transparan

Source DF SS MS F P

Factor 4 48,98 12,25 1,64 0,216

Error 15 111,88 7,46

Total 19 160,86

S = 2,731 R-Sq = 30,45% R-Sq(adj) = 11,90%


Pooled StDev

Level N Mean StDev --------+---------+---------+---------+-

Kontrol 4 0,438 0,826 (--------*---------)

Kx 4 4,256 3,329 (---------*---------)

PY1 4 4,636 3,009 (--------*---------)

PY2 4 3,586 2,636 (---------*---------)

P 4 4,499 3,086 (---------*---------)

--------+---------+---------+---------+-

0,0 3,0 6,0 9,0



N Mean Grouping

PY1 4 4,636 A

P 4 4,499 A

Kx 4 4,256 A

PY2 4 3,586 A

Kontrol 4 0,438 A





58

Lampiran 11 : Uji Konfirmasi

Uji Katalase

Perlakuan Foto Hasil

P1

+

P2

+

P3

+

59

Uji Endospora


P1

-

P2

-

P3

-

60

Uji Oksidase


P1

+

P2

+

P3

+

61

BIODATA PENULIS

Penulis dilahirkan di Magetan pada

tanggal 14 September 1993 sebagai anak

pertama dari dua bersaudara. Penulis

merupakan alumni dari SMPN 1

Kawedanan. Pada tahun 2011 penulis

lulus dari SMA Negeri 1 Kawedanan

dan pada tahun yang sama lulus seleksi

masuk ITS melalui jalur Undangan

Seleksi Nasional Masuk Perguruan

Tinggi Negeri (SNMPTN) dengan

bantuan beasiswa Bidik Misi pada

jurusan Biologi FMIPA ITS.

Selama kuliah di Institut Teknologi Sepuluh Nopember

penulis pernah bergabung dalam Himpunan Mahasiswa Biologi

ITS sebagai Ketua Departemen Entrepreneur. Perempuan yang

hobi membaca dan mendengarkan musik ini, mengikuti berbagai

macam pelatihan kepribadian dan pengembangan karakter yang

diselenggarakan Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS)

Surabaya. Penulis juga merupakan lulusan dari Latihan

Keterampilan Manajemen Mahasiswa Tingkat Dasar (LKMM

TD) Biologi ITS.

Sebagai salah satu syarat untuk kelulusan mata kuliah Tugas

Akhir dalam studi Strata-1, maka penulis melakukan penelitian

dengan judul “Potensi Isolat Bakteri Pseudomonas dan Yeast

Sebagai Pendegradasi Plastik” di bawah bimbingan ibu Dr. rer.

nat. Ir. Maya Shovitri, M.Si

62

“Halaman ini sengaja dikosongkan”

Documents

POTENSI ISOLAT BAKTERI Pseudomonas DAN YEAST SEBAGAI …repository.its.ac.id/71948/1/1511100003-Undergraduate... · 2019. 11. 21. · Polimer ini sering digunakan sebagai kantong