SELEKSI KAPANG PENDEGRADASI DIOKSIN DENGAN PENDEKATAN PENGHILANGAN WARNA REMAZOL BRILLIANT BLUE R DAN POLY S-119 SERTA PENGUKURAN AKTIVITAS ENZIM LIGNINOLITIK Husnun Hamidah Abbas1), Nuki Bambang Nugroho2), Siti Zulaeha2), Wibowo Mangunwardoyo1) 1)Departemen Biologi, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Indonesia, Depok, 16424 (Telp. 62-21-7270163) 2)Balai Pengkajian Bioteknologi, BPPT, Kawasan Puspiptek, Setu, Tangerang Selatan, 15314 (Telp. 62-21-7563120) Email : nbnugroho@gmail.com ; wibowo.mangun@ui.ac.id Abstrak Dioksin merupakan senyawa berbahaya yang dihasilkan dari proses pembakaran yang tidak sempurna. Bahaya dioksin terhadap manusia dapat menyebabkan kerusakan kulit, kegagalan fungsi hati, hingga kanker. Mikroorganisme seperti kapang, dapat mendegradasi dioksin dengan bantuan enzim ligninolitik. Penelitian bertujuan untuk mendapatkan isolat kapang potensial dalam mendegradasi dioksin. Metode penelitian dilakukan dengan seleksi terhadap 80 isolat kapang pada medium seleksi padat dengan menambahkan pewarna Remazol Brilliant Blue R (RBBR) dan Poly S-119 sebagai indikator enzim ligninolitik. Isolat hasil seleksi padat diseleksi kembali pada medium seleksi cair dengan mengukur degradasi warna dan aktivitas enzim ligninolitik. Isolat potensial hasil seleksi cair selanjutnya diidentifikasi secara molekular 28S rRNA. Hasil seleksi pada medium padat menunjukkan terdapat sembilan isolat yang memiliki zona penghilangan warna, yaitu F-IG-KT-540.1; F-IG-KT-539.2; F-IG-PT-6.3; F-IG-PT 1.16; F-IG-PT-2.14; F-IG-PT-2.5; F-IG-PT-2.7; F-IG-PT-3.1; dan F-IG-PT-2.11. Hasil seleksi pada medium cair menunjukkan bahwa isolat F-IG-KT-540.1 dan F-IG-PT 1.16 memiliki kemampuan aktivitas ligninolitik tinggi. Identifikasi kedua isolat menunjukkan isolat tersebut adalah Aspergillus oryzae dan Penicillium charlesii. Kesimpulan dalam peneltian ini terdapat dua isolat yang mempunyai kemampuan degradasi dioksin. Aplikasi secara langsung pada kedua isolat yang memiliki aktivitas biodegradsi dioksin tersebut perlu dilakukan di lapang. Kata kunci: dioksin, enzim ligninolitik, kapang, RBBR, Poly S-119 Pendahuluan Hasil dan Pembahasan Aktivitas manusia, seperti kegiatan industri dan kremasi dapat menimbulkan dampak negatif bagi lingkungan seperti terbentuknya senyawa berbahaya, dioksin. Dioksin merupakan kelompok senyawa toksik yang terdiri dari Polychlorinated dibenzo-p-dioxins (PCDDs) dan Polychlorinated dibenzofurans (PCDFs). Dampak dioksin terhadap manusia ialah kerusakan kulit, penurunan kerja pada sistem imun, saraf, reproduksi, dan kanker. Dioksin dapat didegradasi oleh fungi yang memiliki enzim ligninolitik. Enzim ligninolitik mendegradasi senyawa yang memiliki gugus aromatik kompleks seperti pewarna, dioksin, dan lignin. Pewarna Remazol Briliant Blue R (RBBR) dan Poly S-119 memiliki senyawa aromatik kompleks. Degradasi pewarna RBBR dan Poly S-119 oleh fungi mengindikasikan fungi tersebut mampu menghasilkan enzim ligninolitik yang dapat mendegradasi dioksin. Tidak semua fungi memiliki enzim ligninolitik. Penelitian dilakukan untuk mendapatkan fungi yang dapat mendegradasi dioksin dengan enzim ligninolitik. Tabel 1. Skoring zona degradasi pada medium seleksi padat Tabel 2. Zona degradasi isolat kapang Hasil seleksi padat menunjukkan 5 isolat yang mampu menghilangkan warna RBBR dan 7 isolat menghilangkan warna Poly S-119. Skoring zona penghilangan warna direntang dari paling kecil ( + ) hingga paling besar ( + + + + + ) (Tabel 1). Empat isolat memiliki zona penghilangan warna yang besar pada medium seleksi, yaitu isolat F-IG-KT-540.1 dan F-IG-PT-6.3 pada RBBR serta isolat F-IG-PT-1.16 dan F-IG-PT-2.11 pada Poly S-119. Zona penghilangan warna pada medium seleksi padat dapat dilihat pada Tabel 2. Isolat Medium RBBR Poly S-119 F-IG-KT-540.1 + + + + + + + F-IG-KT-539.2 + + +   F-IG-PT-6.3 + + + + F-IG-PT-3.1 + F-IG-PT-2.14 F-IG-PT-1.16 F-IG-PT-2.5 F-IG-PT-2.7 F-IG-PT-2.11 Metodologi Isolat yang dapat menimbulkan zona penghilangan warna pada medium RBBR dan Poly S-119 menunjukkan isolat tersebut memiliki aktivitas enzim ligninolitik. Zona penghillangan warna dari tiap isolat berbeda – beda karena tiap isolat memiliki aktivitas enzim ligninolitik yang berbeda. Zona penghilangan warna terbentuk karena oksidasi dari enzim ligninolitik pada zat warna. Pewarna RBBR dan Poly S–119 dioksidasi oleh isolat kapang menjadi senyawa sederhana seperti CO2, H2O, dan asam organik yang akan diserap oleh hifa. Persentase dekolorisasi dan aktivitas enzim ligninolitik isolat F-IG-KT-540.1 pada medium seleksi cair RBBR Persentase dekolorisasi dan aktivitas enzim ligninolitik isolat F-IG-PT-6.3 pada medium seleksi cair RBBR Isolat F-IG-KT-540.1; F-IG-PT-6.3; F-IG-PT-1.16; dan F-IG-PT-2.11 dapat menghilangkan warna RBBR dan Poly S-119 karena memiliki enzim ligninolitik yang utama terdiri dari Lignin peroksidase (LiP), Mangan peroksidase (MnP), dan lakase (Gambar 1). Isolat F-IG-KT-540.1 dapat menghilangkan warna RBBR sebesar 64% dengan aktivitas MnP yang tinggi bila dibandingkan dengan LiP dan lakase. Isolat F-IG-PT-6.3 menghilangkan warna RBBR sebesar 61% dengan aktivitas LiP yang lebih tinggi daripada MnP dan lakase. Grafik isolat F-IG-PT-1.16 dan F-IG-PT-2.11 masing masing menghilangkan warna Poly S-119 sebesar 84% dan 83% dengan aktivitas MnP lebih tinggi daripada LiP dan lakase. Penghilangan warna medium RBBR dengan bantuan enzim LiP dan MnP sedangkan warna Poly S-119 dengan bantuan MnP. Eichlerova dkk. (2005) menyatakan MnP memiliki peran penting dalam mendekolorisasi pewarna azo, seperti Poly S-119. Enzim LiP dapat mereduksi warna pada beberapa pewarna azo, heterosiklik, dan pewarna polimer (Vaithanomsat dkk. 2010). Tidak semua fungi dapat memproduksi enzim LiP, MnP, dan lakase. Beberapa fungi hanya dapat menghasilkan satu atau dua enzim. Ketiga enzim tersebut memiliki peran berbeda dan dapat bekerja sinergis atau antagonis. Aktivitas dari tiap enzim ligninolitik bervariasi bergantung pada isolat atau strain. Perbedaan enzim ligninolitik yang dihasilkan oleh fungi tersebut mengindikasikan perbedaan kemampuan tiap fungi dalam menghilangkan warna medium. Persentase dekolorisasi dan aktivitas enzim ligninolitik isolat F-IG-PT-1.16 pada medium seleksi cair Poly S-119 Persentase dekolorisasi dan aktivitas enzim ligninolitik isolat F-IG-PT-2.11 pada medium seleksi cair Poly S-119 Gambar 1. Persentase dekolorisasi dan aktivitas enzim ligninolitik isolat kapang Kesimpulan Hasil seleksi medium padat pada 80 isolat kapang menunjukkan 5 isolat mendegradasi RBBR; 7 isolat mendegradasi Poly S–119; dan 3 diantaranya dapat mendegradasi kedua pewarna. Hasil skoring menunjukkan empat isolat mendegradasi pewarna dengan skor +++++ dan ++++. Hasil seleksi cair terhadap empat isolat tersebut menunjukkan bahwa dua, yaitu isolat F-IG-KT-540.1 pada medium RBBR dan F-IG-PT-1.16 pada medium Poly S–119 memiliki kemampuan penghilangan warna terbesar sebesar 64% dan 84% oleh aktivitas enzim ligninolitik (LiP, MnP, dan lakase). Identifikasi molekuler kedua isolat tersebut menunjukkan isolat tersebut ialah Aspergillus oryzae dan Penicillium charlesii. Kedua isolat tersebut masih perlu dipelajari lebih lanjut untuk diterapkan ke lingkungan. Isolat hasil seleksi cair, yaitu F-IG-KT 540.1 dan F-IG-PT-1.16, diidentifikasi secara molekuler 28S rRNA (Gambar 2). Analisis sekuen 28S rRNA isolat F-IG-KT-540.1 menunjukkan terdapat kemiripan sebesar 99% dengan Aspergillus oryzae SCIM13. Analisis sekuens 28S rRNA isolat F-IG-PT-1.16 menunjukkan terdapat kemiripan sebesar 98% mirip dengan Penicillium charlesii NRRL1887. Hubungan kekerabatan masing – masing isolat dapat dilihat pada Gambar 2. Daftar Pustaka Eichlerová I., Ladislav H., Ludmila L., Frantisek N. (2004). Orange G and Remazol Brilliant Blue R decolorization by white rot fungi Dichomitus squalens, Ishnoderma resinosum, and Pleurotus calyptratus. Chemosphere 60, 398-404. Narkhede M., Raghunath M., Ketan N. (2013). Ligninolytic enzyme production and Remazol Brilliant Blue R (RBBR) decolorization by a newly isolated white rot fungus: Basidiomycota spp. L-168. International Journal of Pharma and Bio Sciences. 4(1), 220-228. Vaithanomsat P., Waraporn A., Oncheera P., Jirawate C. (2010). Production of ligninolytic Enzymes by white-rot fungus Datronia sp. KAPI0039 and their application for reactive dye removal. International Journal of Chemical Engineering. 1-6. Gambar 2. Pohon filogeni isolat F-IG-KT-540.1 dan F-IG-PT-1.16 Poster disampaikan dalam Pertemuan Ilmiah Tahunan 2015 Perhimpunan Mikrobiologi Indonesia, Semarang, 8-9 Oktober 2015