SKRINING MIKROBA POTENSIAL Dr. Ni’matuzahroh Departemen Biologi Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Airlangga 2010

QUIZ Apa kepentingan mempelajari mikroba bagi perkembangan studi Anda ? Mikroba apakah yang ingin Anda eksplorasi ? Bagaimanakah cara Anda mendapatkannya? Apa sajakah yang harus Anda fahami dalam upaya eksplorasi mikroba potensial ? Uji apa sajakah yang Anda butuhkan untuk meyakinkan bahwa isolat mikroba Anda tersebut potensial ?

PENDAHULUAN Mikroba berperan penting dalam proses biodegradasi berbagai jenis limbah di lingkungan Jenis-jenis limbah di lingkungan dapat dibagi berdasarkan berbagai kategori antara lain : Bentuk : padat, cair, lumpur, gas Jenis komposisi senyawa : organik dan anorganik Sumber : pemukiman, pertanian, industri, pertambangan Penggunaan mikroba untuk berbagai kepentingan misalnya : upaya bioremediasi limbah membutuhkan upaya eksplorasi mikroba yang berpotensi mendegradasi senyawa penyusun limbah

Hal-hal yang harus diperhatikan dalam eksplorasi mikroba potensial Pemahaman tentang karakteristik morfologis dan fisiologis mikroba diperlukan dalam isolasi mikroba. Faktor-faktor yang memengaruhi pertumbuhan mikroba juga mutlak diteliti agar didapatkan hasil pertumbuhan yang optimum. Kesabaran, ketelitian, dan kemampuan dalam mengenal karakteristik koloni mikroba yang tumbuh saat skrining awal sangat membantu untuk mengurangi jumlah uji lanjut yang sering digunakan untuk mengukur aktivitas dari masing- masing isolat tunggal yang didapatkan. Metode penyimpanan stok isolat mikroba juga harus menjadi perhatian penting untuk tetap mempertahankan atau menghambat penurunan kemampuan degradasinya.

Keanekaragaman jenis mikroba pengurai limbah pencemar Jenis-jenis mikroba yang telah diketahui mempunyai peranan besar dalam proses bioremediasi lingkungan dari pencemaran utamanya dari golongan bakteri, khamir dan kapang. Tingkat keanekaragaman jenis mikroba yang mampu mendegradasi limbah pencemar adalah sangat tinggi, dan bervariasi dari suatu tempat ke tempat yang lain bergantung pada jenis, karakteristik, dan kelimpahan kandungan substrat bahan pencemar. Perbedaan kemampuan degradasi pada masing-masing jenis mikroba bergantung pada variasi jenis mikroba dan enzim yang dimilikinya. Contoh berbagai jenis mikroba dan substrat yang dapat didegradasi disajikan pada Tabel 1.

Pencemaran limbah di lingkungan Bioremediasi Biodegradasi Mikroorganisme Jenis substrat Faktor lingkungan yang menjamin Survival mikroba dan interaksinya

Bioremediasi mempunyai dua tujuan yaitu menstimulasi pertumbuhan mikroba baik yang indigenus yaitu mikroba asli maupun non indigenus non indigenus atau mikroba yang sengaja dimasukkan dari luar ke daerah yang terkontaminasi, dan menciptakan kondisi lingkungan yang sesuai untuk meningkatkan intensitas kontak langsung antara mikroba dengan senyawa kontaminan di lingkungan baik yang terlarut maupun yang terikat oleh partikel untuk mengalami biotransformasi, biodegradasi, bahkan sampai biomineralisasi.

Pencemaran minyak di tanah

Limbah pencemar di lingkungan

Sumber pencemar di air

Sumber Polutan Petroleum A tanker accident with oil flowing into the water Oil set on fire after a ship has broken

TERPADU IPAL

IPAL TERPADU KONDISI

CONTOH Berdasarkan kandungan bahan organik yang ada dalam limbah cair rumah tangga, maka proses transformasi dari bahan organik yang akan terjadi adalah proses penguraian antara lain meliputi hidrolisis : Terjadinya proses transformasi dalam air limbah tersebut adalah akibat terjadinya reaksi enzimatis yang diproduksi oleh mikroba pengurai secara hidrolisis Reaksi enzim secara umum dinyatakan dalam enzim + substrat kompleks enzim-substrat produk + enzim

CONTOH BAKTERI POTENSIAL Bakteri pengurai proteolitik Staphylococcus aureus, Pseudomonas spp., Proteus spp., Bacillus subtilis, bacillus cereus, Clostridium botulinum, Clostridium nigricans Bakteri pengurai karbohidrat Bacillus subtilis, B. polymixa, B. macerans, B. licheniformis, B. diastaticus Bakteri pengurai detergen Pseudomonas facilis, Escherichia sp. , Kurthis zopfii Bakteri pengurai minyak/lemak Pseudomonas spp., Alcaligenes, Micrococcus, Flavobacterium, Acinetobacter, Alcaligenes, Streptococcus, Achromobacter, Serratia, Bacillus, Staphylococcus, Clostridium

SKEMA IDENTIFIKASI BAKTERI Isolasi (kultur stok) Enrichment Identifikasi Pre-enrichment Sampel Karakteristik mikroskopik Pertumbuhan m.o koloni fisiologi

CONTOH Metode skrining bakteri pengurai amilum, protein, lemak(minyak), dan detergen Sampel (air /tanah) ditumbuhkan pada media selektif cair yang berisi mineral dan substrat (amilum, susu skim, minyak, olive dan detergent) Setelah beberapa hari inkubasi (4 hari) kultur ditumbuhkan kembali pada media padat selektif Bakteri yang tumbuh merupakan bakteri potensial hasil skrining Isolat bakteri dimurnikan sampai didapatkan isolat tunggal Bakteri disimpan untuk uji lanjut dalam tabung reaksi di tabung reaksi

KOMPOSISI MEDIA UNTUK UJI BAKTERI PROTEOLITIK< AMILOLITIK, LIPOLITIK DAN PENGURAI DETERGEN (Bushnell-Haas Mineral Medium + substrat selektif) No. Senyawa Jumlah 1. MgSO4. 7H2O 0,2 g 2. CaCl2 0,02 g 3. KH2PO4 1 g 4. K2HPO4 5. NH4NO3 6. FeCl3 (60%) 2 tetes 7. Aquadest steril 1000 ml 8. pH 7 – 7,2 9 Substrat : - amilum 1 % - susu skim 2 % - minyak 2 % (v/v) -detergent 1oo ppm -CMC (selulosa)

Pertumbuhan pada media selektif setelah pengenceran Kultur bakteri pada media selektif (amilum, susu skim, minyak olive, dan detergen) Pertumbuhan pada media selektif setelah pengenceran Hasil uji potensi bakteri pengurai protein (Bakteri proteolitik)

Aktivitas proteolitik dan lipolitik Aktivitas amilolitik Pengukuran indeks hidrolisis

PENGHITUNGAN Indeks hidrolisis = Diameter zona bening – diameter koloni ------------------------------------------------------ Diameter koloni Indeks pengurai detergen Selisih kadar akhir detergen dan kadar awal fermentasi

Hasil uji hidrolisis bakteri

Skrining kemampuan mikroba dalam mendegradasi komponen hidrokarbon minyak Minyak mentah (crude oil) Solar (Penelitian Strategis Nasional Ni’matuzahroh et al, 2009)

Kultur bakteri hidrokarbonoklastik

Kultur mikroba hidrokarbonoklastik Penelitian : Eksplorasi bakteri pengurai minyak dari Kali Donan Cilacap dan Tanjung Perak Surabaya (Ni’matuzahroh et al., 2003-2005)

Skrining mikroba pada substrat Penelitian Disertasi Ni’matuzahroh 1998

Mekanisme asimilasi hidrokarbon oleh bakteri Pseudomonas sp. (Ni’matuzahroh et al, 2002)

Eksplorasi mikroba pengurai hidrokarbon Kapang Bakteri Khamir Penelitian : Eksplorasi bakteri pengurai minyak dari Kali Donan Cilacap dan Tanjung Perak Surabaya (Ni’matuzahroh et al., 2003-2005)

Streaking 3. Inoculation Method Streaking phase S. aureus E. coli Rhodotorula

Keanekaragaman mikroba pengurai limbah

Penelitian Riset Unggulan Terpadu , RISTEK “Bakteri potensial penghasil biosurfaktan” Ni’matuzahroh et al, 2003-2005

Mikroba (bakteri dan yeast) hasil isolasi Beberapa koleksi mikroba potensial pendegradasi minyak hasil eksplorasi dari Sumur minyak Wonocolo – Bojonegoro (Ni’matuzahroh et al, 2009)

UJI BIODEGRADASI LIMBAHORGANIK FERMENTOR

Bioreaktor mini untuk uji bioremediasi limbah organik

TERIMA KASIH ATAS PERHATIANNYA Wassalamu’alaikum Wr.Wb.