Post on 12-Feb-2020
ISOLASI DAN PRODUKTIVITAS UREASE
BAKTERI UREOLITIK SEBAGAI AGEN BIOGROUTING
DARI SAMPEL SEDIMEN MANGROVE
ASAL MUARA GEMBONG BEKASI
LUFTIARA ASRIYANI
PROGRAM STUDI BIOLOGI
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SYARIF HIDAYATULLAH
JAKARTA
2019 M / 1441 H
ii
ISOLASI DAN PRODUKTIVITAS UREASE
BAKTERI UREOLITIK SEBAGAI AGEN BIOGROUTING
DARI SAMPEL SEDIMEN MANGROVE
ASAL MUARA GEMBONG BEKASI
SKRIPSI
Sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh Gelar Sarjana Sains
Pada Program Studi Biologi Fakultas Sains dan Teknologi
Universitas Islam Negri Syarif Hidayatullah Jakarta
LUFTIARA ASRIYANI
11150950000045
PROGRAM STUDI BIOLOGI
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SYARIF HIDAYATULLAH
JAKARTA
2019 M / 1441 H
vi
ABSTRAK
Luftiara Asriyani. Isolasi dan Produktivitas Urease Bakteri Ureolitik sebagai
Agen Biogrouting dari Sampel Sedimen Mangrove Asal Muara Gembong
Bekasi. Skripsi. Program Studi Biologi. Fakultas Sains dan Teknologi.
Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah Jakarta. 2019. Dibimbing oleh
Dr. Megga Ratnasari Pikoli, M.Si dan Dr. Hanies Ambarsari, M. Appl, Sc.
Kerusakan infrastruktur bangunan dapat diperbaiki menggunakan teknik
konvensional, yaitu grouting. Akan tetapi metode grouting memiliki kekurangan,
yaitu menimbulkan pencemaran lingkungan dan biaya yang dikeluarkan mahal.
Untuk itu diperkenalkan metode alternatif menggunakan bakteri sebagai agen, yang
disebut biogrouting. Penelitian ini bertujuan untuk memperoleh bakteri ureolitik
dari sampel sedimen mangrove asal Muara Gembong Bekasi dan mengetahui
kemampuan isolat bakteri dalam memproduksi enzim urease. Penelitian ini terdiri
dari isolasi dan pengukuran produktivitas bakteri, yaitu konsentrasi amonia sebagai
parameter utama dan konsentrasi sel, pH, dan suhu sebagai parameter pendukung.
Hasil isolasi bakteri dari sampel sedimen mangrove asal Muara Gembong diperoleh
sebanyak 6 isolat positif bakteri ureolitik dengan karakteristik morfologi dan sel
yang berbeda-beda. Berdasarkan analisis variansi kenaikan konsentrasi amonia,
konsentrasi sel bakteri, pH dan suhu berbeda nyata antar keenam isolat.
Produktivitas isolat bakteri yang terbaik adalah K5A dan K7 sebesar 15,19 ppm dan
14,1 ppm dengan konsentrasi sel sebesar 2,50×108 dan 2,23×108 CFU/ml yang
didukung oleh kenaikan pH sebesar 3,27 dan 2,89 serta kenaikan suhu sebesar 3,83º
C dan 2,83º C.
Kata kunci: Bakteri Ureolitik; Biogrouting; Enzim urease; Sedimen mangrove
vii
ABSTRACT
Luftiara Asriyani. Isolation and Productivity of Urease Ureolytic Bacteria as
Biogrouting Agents from Mangrove Sediment Samples from Muara Gembong
Bekasi. Undergraduete Thesis. Departement of Biology. Faculty of Science and
Technology. State Islamic University Syarif Hidayatullah Jakarta. 2019.
Advised by Dr. Megga Ratnasari Pikoli, M.Si dan Dr. Hanies Ambarsari, M.
Appl, Sc.
Damage to building infrastructure can be repaired using conventional techniques
namely grouting. However, the grouting method has the disadvantage of causing
environmental pollution and the expensive costs. Alternative method for using
bacteria as an agent was introduced, called biogrouting. This study aims to obtain
ureolytic bacteria from mangrove sediment samples from Muara Gembong Bekasi
and determine the ability of bacterial isolates to produce the urease enzyme. This
study consisted of isolation and measurement of bacterial productivity namely
ammonia concentration as the main parameter and cell concentration, pH, and
temperature as supporting parameters. The results of bacterial isolation from
mangrove sediment samples from Muara Gembong obtained as many as six positive
ureolytic bacterial isolates with different morphological and cell characteristics.
Based on an analysis of variance in ammonia concentration increase, bacterial cell
concentration, pH and temperature were significantly different between the sixes
isolates. The best bacterial isolate productivity was K5A and K7 of 15.19 ppm and
14.1 ppm with cell concentrations of 2.50 × 108 and 2.23 × 108 CFU / ml supported
by an increase in pH of 3.27 and 2.89 and an increase in temperature of 3.83º C and
2.83º C.
Keywords: Biogrouting; Mangrove sediments; Urease enzymes; Ureolytic bacteria
viii
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur kehadirat Allah SWT atas segala pertolongan-Nya sehingga
skripsi ini dapat penulis selesaikan. Skripsi dengan judul “Isolasi dan
Produktivitas Urease Bakteri Ureolitik Sebagai Agen Biogrouting dari Sampel
Sedimen Mangrove Asal Muara Gembong Bekasi” disusun sebagai salah satu
syarat dalam menyelesaikan program studi SI pada Program Studi Biologi.
Kesempatan ini penulis ingin menyampaikan terima kasih kepada pihak-pihak yang
telah membantu dalam penyelesaian skripsi, yaitu :
1. Prof. Dr. Lily Surayya Eka Putri,M.Env.Stud. selaku Dekan Fakultas
Sains dan Teknologi Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah Jakarta
beserta jajarannya.
2. Dr. Priyanti, M.Si. selaku Ketua Program Studi dan Narti Fitriana, M.Si.
selaku sekretaris Program Studi Biologi yang telah memberikan layanan
akademik yang terbaik.
3. Dr. Megga Ratnasari Pikoli, M.Si. dan Dr. Hanies Ambarsari, M.Appl,Sc
selaku Pembimbing I dan Pembimbing II yang telah bersedia meluangkan
waktu untuk memberikan saran dan semangat untuk penulisan yang lebih
baik.
4. Prof. Dr. Lily Surayya Eka Putri,M.Env.Stud., Dr. Nani Radiastuti dan
Etyn Yunita, M.Si selaku penguji dalam seminar proposal dan seminar
hasil yang telah memberikan saran dalam penelitian ini.
5. Pusat Teknologi Lingkungan (PTL) – Balai Pengkajian dan Penerapan
Teknologi (BPPT) Serpong yang telah menerima penulis sehingga dapat
melakukan penelitian dan pengarahan teknis di laboratorium.
6. Kedua Orang Tua yang selalu memberikan doa dan kasih sayang kepada
penulis.
Jakarta, November 2019
Penulis
ix
DAFTAR ISI
Halaman
ABSTRAK ............................................................................................. vi
ABSTRACT ........................................................................................... vii
KATA PENGANTAR ............................................................................ viii
DAFTAR ISI .......................................................................................... ix
DAFTAR GAMBAR .............................................................................. x
DAFTAR LAMPIRAN ........................................................................... xi
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang ......................................................................... 1
1.2. Rumusan Masalah .................................................................... 2
1.3. Hipotesis .................................................................................. 3
1.4. Tujuan ...................................................................................... 3
1.5. Manfaat .................................................................................... 3
1.6. Kerangka Berpikir .................................................................... 4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Biogrouting ............................................................................. 5
2.2. Bakteri Ureolitik ..................................................................... 6
2.3. Faktor yang Mempengaruhi Biogrouting ................................. 8
2.4. Potensi Bakteri Ureolitik .......................................................... 9
2.5. Sedimen Mangrove ................................................................. 10
BAB III METODE PENELITIAN
3.1. Waktu dan Tempat ................................................................... 12
3.2. Alat dan Bahan......................................................................... 12
3.3. Cara Kerja ............................................................................... 12
3.3.1. Pembuatan Medium ............................................................ 13
3.3.2. Isolasi, Purifikasi dan Pengamatan Isolat ............................ 14
3.3.3. Pengukuran Produktivitas Bakteri ....................................... 15
3.4. Analisis data ........................................................................... 17
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Isolasi Bakteri Ureolitik dari Sampel Sedimen Mangrove ......... 18
4.2. Hasil Produktivitas Isolat Bakteri Ureolitik ............................. 19
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan ............................................................................. 26
5.2. Saran ....................................................................................... 26
DAFTAR PUSTAKA ............................................................................. 27
LAMPIRAN-LAMPIRAN ...................................................................... 32
x
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 1. Kerangka Berpikir ............................................................. 4
Gambar 2. Reaksi Tahapan Hidrolisis Urea oleh Enzim Urease .......... 6
Gambar 3. Mekanisme Pengendapan CaCO3 oleh Sel Bakteri ............. 6
Gambar 4. Skema Cara Kerja Penelitian ............................................. 13
Gambar 5. Kenaikan Konsentrasi Amonia Setelah 7 Hari .................. 20
Gambar 6. Kenaikan konsentrasi sel Bakteri Setelah 7 Hari ................ 21
Gambar 7. pH dan Kenaikan pH Setelah 7 Hari ................................. 22
Gambar 8. Suhu dan Kenaikan Suhu Setelah 7 Hari ........................... 24
xi
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran 1. Contoh Perubahan Warna pada Medium Isolasi ................ 32
Lampiran 2. Hasil Pengamatan Morfologi Koloni ................................. 33
Lampiran 3. Hasil Pengamatan Morfologi Sel ...................................... 37
Lampiran 4. Rata-rata Produktivitas Isolat Bakteri ................................ 40
Lampiran 5. Hasil Analisis Variansi dan Uji Duncan ............................ 41
Lampiran 6. Kurva Standar Konsentrasi Amonia Isolat Bakteri ............ 42
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Infrastruktur bangunan yang kuat biasanya terdiri dari campuran beton dan
mortar. Kedua bahan ini bisa retak karena beberapa faktor, di antaranya beban
eksternal, deformasi dan shringkage (susut). Pengendalian dari kondisi
infrastruktur yang rusak dapat dilakukan melalui proses pengisian material
konstruksi pada pori dan celah bangunan yang retak dengan kedalaman tertentu,
yang biasa disebut grouting (Arief, 2017).
Grouting merupakan metode yang dilakukan dengan cara menginjeksikan
bahan kimia (air, semen, pasir dan bentonit) ke dalam retakan tanah dengan
menggunakan alat pengebor, sehingga meningkatkan struktur, daya tahan beban,
dan permeabilitas tanah yang rusak (Zhang et al., 2017). Kekurangan yang dimiliki
dari metode ini ialah penggunaan bahan kimia yang dapat menimbulkan
pencemaran lingkungan dan biaya yang dikeluarkan terhitung besar. Pencemaran
lingkungan yang dihasilkan berasal dari produksi semen yang berkontribusi sebesar
5-7% emisi CO2 ke lingkungan (Jonkers, Thijssen, Muyzer, Copuroglu, &
Schlangen, 2010).
Metode alternatif yang dapat digunakan untuk perbaikan struktur bangunan
adalah menggunakan bakteri sebagai bahan pengganti, yang disebut biogrouting
atau biosementasi. Biayanya lebih murah, yang dibuktikan oleh penelitian terdahulu
bahwa metode biogrouting hanya $0,5-$9 per m3 tanah yang memanfaatkan bahan
limbah sebagai sumber kalsium untuk pertumbuhan bakteri, sedangkan biaya bahan
kimia dengan metode grouting sebesar $2-$72 per m3 tanah (Ivanov & Chu, 2008).
Penggunaan bakteri akan mengurangi penggunaan semen sehingga tingkat polusi
lebih rendah dan ramah lingkungan (Pawar & Parekar, 2018).
Populasi bakteri yang beragam di lingkungan memberikan beberapa
keuntungan. Untuk itu diperlukan proses isolasi bakteri yang dapat dimanfaatkan
untuk proses biogrouting. Bakteri yang umum digunakan dalam biogrouting adalah
bakteri ureolitik. Bakteri ureolitik biasa digunakan sebagai penghasil enzim urease
yang dapat menghidrolisis urea dan akhirnya terjadi pengendapan senyawa kalsium
2
karbonat (CaCO3) atau kalsit. Enzim urease diketahui dari pengukuran konsentrasi
amonia yang diproduksi dari tahapan hidrolisis urea yang didukung dengan faktor
lainnya seperti pH, pertumbuhan sel bakteri, dan suhu. Berdasarkan penelitian lain
melaporkan bahwa bakteri ureolitik telah diisolasi dari gua berkapur (Omoregie et
al., 2016), tanah dan lumpur aktif (Al-Thawadi & Cord-Ruwisch, 2012). Hasil-hasil
studi lain telah menunjukkan bahwa Bacillus megaterium BSKNAU, Bacillus
licheniformis BSKNAU mampu menghidrolisis urea dan mengendapkan kalsit
sehingga menghasilkan struktur beton yang kuat, bebas retak, dan tahan lama
(Krishnapriya, Babu, & Arulraj, 2015).
Penelitian ini merupakan program Insinas Ristekdikti tahun 2018 hingga
2019 yang bertujuan untuk memperoleh bakteri ureolitik yang ada di suatu kawasan
mangrove, yang salah satunya di daerah Muara Gembong, Bekasi. Pengambilan
sampel di daerah sedimen mangrove dikarenakan wilayah ini merupakan daerah
antara perairan air laut dan daratan yang menyebabkan tersedianya urea yang
melimpah. Penggunaan pupuk urea berlebihan pada area persawahan yang terbawa
oleh aliran air mengalir masuk ke sungai dan berakhir di daerah mangrove.
Tersedianya urea di mangrove terjadi akibat aktivitas antropogenik yang berasal
dari penggunaan pupuk urea dan limbah dari proses urinasi yang meningkatkan
konsentrasi urea di lingkungan perairan (Lee, 2017). Selain itu, berdasarkan data
Kementerian Kehutanan (2015), luasan tutupan mangrove Muara Gembong hanya
6,51% atau 682,10 ha dari total kawasan hutan, sisanya telah beralih fungsi menjadi
tambak, sawah, kebun dan pemukiman. Oleh karena itu, sampel sedimen mangrove
dapat digunakan sebagai sumber isolasi bakteri ureolitik. Hasil penelitian ini
diharapkan dapat dikembangkan untuk skala lebih besar yang dapat bermanfaat
untuk biogrouting yang memperkuat struktur bangunan yang rusak.
1.2. Rumusan Masalah
1. Apakah bakteri ureolitik dapat diperoleh dari sampel sedimen mangrove
asal Muara Gembong, Bekasi ?
2. Bagaimana produktivitas urease isolat bakteri yang diperoleh dari sampel
sedimen mangrove asal Muara Gembong, Bekasi ?
3
1.3. Hipotesis
Hipotesis penelitian untuk menjawab rumusan masalah nomor 1 adalah
bakteri ureolitik dapat diisolasi dari sampel sedimen mangrove asal Muara
Gembong, Bekasi.
1.4. Tujuan
1. Memperoleh bakteri ureolitik dari sampel sedimen mangrove asal Muara
Gembong, Bekasi.
2. Mengetahui kemampuan isolat bakteri dalam memproduksi enzim urease.
1.5. Manfaat
Hasil penelitian ini diharapkan memperoleh isolat bakteri yang dapat
dikembangkan dalam perbaikan struktur bangunan sehingga mendukung kebijakan
penggunaan bahan penguat bangunan ramah lingkungan.
4
1.6. Kerangka Berpikir
Gambar 1. Kerangka Berpikir Penelitian
Kerusakan bangunan akibat
beban eksternal, deformasi dan
shringkage (susut)
Metode yang kuat agar struktur
bangunan kembali seperti semula
Biogrouting
Mikroorganisme
Sedimen mengandung urea
Isolasi Bakteri
Ureolitik
Pengukuran
produktivitas ureolitik
Diperoleh isolat bakteri
ureolitik yang teruji
5
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Biogrouting
Bakteri ureolitik memiliki kemampuan menginduksi kalsium kabonat (kalsit)
yang dipengaruhi oleh beberapa faktor, yaitu jenis bakteri, salinitas, dan komposisi
nutrisi yang tersedia di lingkungan. Sebagian besar aplikasi pengendapan kalsit
yang menggunakan bakteri memiliki beberapa keuntungan di antaranya, yaitu
proses yang mudah, bahan yang dibutuhkan relatif murah dan jumlah karbonat yang
dihasilkan banyak dalam periode yang relatif singkat (Dhami, Reddy, & Mukherjee,
2012).
Mekanisme pengendapan kalsit dengan hidrolisis urea yang dilakukan oleh
bakteri terdiri dari 5 tahap (Gambar 2). Awalnya urea pada substrat akan dikatalisis
oleh urease yang dihasilkan oleh bakteri menjadi 1 mol amonia dan 1 mol karbonat.
Karbonat yang dihasilkan pada (persamaan 1) akan terurai secara spontan untuk
menghasilkan 1 mol amonia (NH3) dan asam karbonat (H2CO3) (persamaan 2).
Tahap selanjutnya secara bertahap menghasilkan 1 mol bikarbonat (HCO3) dan 2
mol amonium (NH4+) dan ion hidroksida (OH-) (persamaan 3 dan 4). Persamaan
dua terakhir menyebabkan pH meningkat, hingga pada waktunya menggeser
kesetimbangan bikarbonat, dan membentuk ion karbonat (CO32-) (persamaan 5).
Bikarbonat telah terbentuk dengan lima persamaan di atas, selanjutnya
pembentukan CaCO3 secara utuh. Dinding sel bakteri yang bermuatan negatif dapat
menyerap kation basa yang tersedia di lingkungan termasuk di dalamnya adalah
Ca2+ yang dikumpulkan oleh bakteri di permukaan sel bakteri tersebut. Proses yang
berlangsung secara bertahap ini menyatukan Ca2+ dan CaCO3 yang dapat bereaksi
sehingga terjadinya pengendapan CaCO3 di permukaan sel (persamaan 6 dan 7).
Endapan kalsit yang berlangsung secara terus-menerus kemudian menumpuk dan
akhirnya dapat memperbaiki struktur bangunan yang retak atau rusak (Gambar 3).
Urease adalah enzim yang memiliki fungsi sebagai katalis dalam hidrolisis
urea menjadi amonia dan CO2. Urea yang dikatalisis oleh enzim urease digunakan
oleh bakteri sebagai sumber N. Aktivitas urease adalah aktivitas hidrolisis urea
6
yang dihasilkan oleh enzim urease per menit. Enzim urease diproduksi oleh
berbagai jenis bakteri ureolitik. (Whiffin, 2004).
Urease
Gambar 2. Reaksi tahapan hidrolisis urea yang dikatalis oleh enzim urease
Sumber : Goenadi, 2017
Gambar 3. Mekanisme pengendapan CaCO3 oleh sel bakteri
Sumber : Goenadi, 2017
2.2. Bakteri Ureolitik
Allah menciptakan alam semesta beserta isinya untuk dapat dijadikan
manfaat untuk manusia. Manusia dapat memanfaatkan kekayaan yang Allah
berikan sebagai rasa syukur atas nikmat yang diberikan oleh Allah SWT. Dalam
surah Al-Baqarah ayat 26 Allah telah menjelaskan tentang sebuah perumpamaan
yang dapat diambil manfaatnya :
ثهلاي ضربهاهنالهيهستهحي للاهان امه ةام ابهعوضه افهوفهمه االذينه قهھه هم نوافهيهعلهمونهفها ق اهن هامه ر منالحه
اهبھم اوه ادهللافهيهقولونهكهفهرواينهال ذم اذها اهره بھذهامه ثهلا ابه يضل مه ا كهثيرا مه الفهسقينهبه يضل وه اال
Artinya : Sesungguhnya Allah tidak segan membuat perumpamaan seekor
nyamuk atau yang lebih kecil dari itu. Adapun orang-orang yang beriman, mereka
tahu bahwa itu kebenaran dari Tuhan. Tetapi mereka yang kafir berkata, “Apa
H2CO3 HCO3- + H+
H2O NH3 + H2CO3
CO(NH2)2 + H2O NH2COOH + NH3
2NH3 + 2H2O 2NH4+ + 2OH-
HCO3- + H- + 2NH4
+ + 2OH- CO32- + 2NH4
+ + 2H2O
(1)
(3)
(4)
(5)
(2)
Ca2+ + Sel Bakteri Sel Bakteri-Ca2+
Sel Bakteri- Ca2+ + CO32- Sel Bakteri-CaCO3
(6)
(7)
7
maksud Allah dengan perumpamaan ini?” Dengan (perumpamaan) itu banyak
orang yang dibiarkan-Nya sesat, dan dengan itu banyak (pula) orang yang diberi-
Nya petunjuk. Tetapi tidak ada yang Dia sesatkan dengan (perumpamaan) itu
selain orang kafir.
Makhluk hidup yang Allah ciptakan sangat memiliki makna yang terdiri dari
makroorganisme seperti tumbuhan dan hewan maupun mikroorganisme seperti
bakteri. Allah tidak pernah menganggap sebelah mata apa yang Dia ciptakan
seperti halnya nyamuk maupun seperti laba-laba (Al-Ankabut :41) dan lalat (Al-
Hajj: 37) serta perumpamaan lain seperti halnya bakteri. Terkandung di dalam arti
yang telah disebutkan, Allah memberikan pilihan akan memberi suatu petunjuk
bagi orang yang mau menggali manfaatnya atau akan memberikan ujian bagi
orang yang menyalahgunakan manfaat dari perumpamaan tersebut. Dengan kita
mensyukuri perumpamaan yang Allah berikan maka kita dapat memahami
petunjuk dari Allah berupa petunjuk sebagai rasa syukur atas dimudahkan dalam
proses mencari maupun petunjuk lain yang belum diketahui.
Bakteri ureolitik adalah bakteri penghasil enzim urease yang diketahui dapat
mengendapkan kalsium karbonat (CaCO3) melalui hidrolisis urea. Salah satu
bakteri ureolitik ialah Sporosarcina pasteurii. S.pasteurii adalah bakteri Gram
positif berbentuk batang, non-patogen, memiliki endospora, dan dapat bertahan
hidup di lingkungan yang sangat basa (pH 10) (Bhaduri, Debnath, Mitra, Liu, &
Kumar, 2016). Tiga bakteri ureolitik telah berhasil diisolasi dari sampel tanah
alkali, yaitu Sporosarcina pasteurii, Bacillus megaterium dan Bacillus simplex
(Achal & Pan, 2011). Hasil studi lain telah berhasil mengisolasi isolat bakteri dari
tanah berkapur dan teridentifikasi memiliki kemiripan dengan genus Bacillus
yang memiliki karakteristik, di antaranya memiliki bentuk batang, Gram positif,
memiliki endospora, dan katalase positif (Rukmana & Zulaika, 2017).
Sporosarcina pasteurii merupakan bakteri ureolitik yang mengubah urea
menjadi amonia (NH3) dan karbon dioksida (CO2). Amonia yang terbentuk akan
dikonversi menjadi amonium (NH4+) dan karbon dioksida, kemudian kedua
molekul itu akan menyeimbangkan reaksi menjadi asam karbonat, ion karbonat,
dan ion bikarbonat. Kenaikan pH disebabkan karena gugus ion hidroksil (OH-)
yang terbentuk dari produksi NH4+ dan ketersediaan Ca2+ yang ada di lingkungan
8
berfungsi untuk pengendapan kalsit (Lisdiyanti, Suyanto, Gusmawati,
Ratnakomala, & Fahrurrozi, 2011).
2.3. Faktor yang Mempengaruhi Biogrouting
Aktivitas urease dan pengendapan CaCO3 dipengaruhi oleh beberapa faktor.
Faktor yang mempengaruhi antara lain pH, suhu, konsentrasi sel, dan nutrisi. pH
lingkungan dari bakteri ureolitik merupakan aspek penting dalam proses
pengendapan kalsit. pH lingkungan mengendalikan kelangsungan hidup dan
aktivitas metabolik dari mikroorganisme yang secara tidak langsung memonitor
sekresi produk. Kondisi pH tinggi mendukung pembentukan CO32– dari HCO3–
yang mengarah pada terbentuknya bikarbonat. pH optimal untuk aktivitas urease
adalah 8 mendekati 9 di atas nilai tersebut aktivitas enzim menurun (Gorospe et al.,
2013).
Reaksi enzimatik seperti hidrolisis urea oleh urease tergantung pada suhu.
Hasil yang ditemukan pada penelitian lain menunjukkan bahwa aktivitas urease
Sporosarcina pasteurii sangat stabil pada 35o C, tetapi menurun 47% ketika suhu
meningkat menjadi 55o C (Dhami, Mukherjee, & Reddy, 2013). Urease mikroba
sangat bergantung pada suhu karena laju hidrolisis urea berubah dengan perubahan
suhu karena energi kinetik yang mendorong tumbukan antara enzim dan
substratnya, dan mampu merangsang modifikasi pada membran sel bakteri
(Rahman, Geok, Basri, & Salleh, 2005).
Bakteri dengan konsentrasi tinggi menghasilkan lebih banyak urease per unit
volume untuk memulai hidrolisis urea. Konsentrasi sel bakteri tinggi (106 hingga
108) yang diinokulasikan ke dalam sampel tanah akan meningkatkan jumlah kalsit
yang diendapkan dari proses pengendapan kalsit (Okwadha & Li, 2010). Tingkat
hidrolisis urea berbanding lurus dengan konsentrasi sel bakteri, asalkan tersedia
cukup komposisi bahan yang dibutuhkan bakteri untuk pengolahan biosemen pasir
(Ng, Lee, & Hii, 2012). Konsentrasi bakteri memainkan peran penting karena sel-
sel bakteri berfungsi sebagai situs nukleasi untuk pengendapan CaCO3 dan
menciptakan lingkungan basa untuk pengendapan kalsit lebih banyak (Imran,
Shinmura, Nakashima, & Satoru, 2018).
9
Nutrisi adalah sumber energi untuk bakteri, menyediakan nutrisi yang cukup
bermanfaat untuk pengendapan kalsit bagi bakteri ureolitik (Ng et al., 2012).
Nutrisi yang umum digunakan oleh bakteri di antaranya, yaitu urea, kalium, sodium,
nitrogen, kalsium, besi dan magnesium (Mitchell & Santamarina, 2005). Tidak
tersedianya unsur organik dalam tanah membatasi pertumbuhan bakteri, oleh
karena itu pasokan nutrisi yang cukup untuk tanah yang mengandung bakteri
ureolitik dapat meningkatkan pertumbuhan bakteri yang dapat meningkatkan
presipitasi kalsit yang diperlukan dalam mencapai tingkat perbaikan tanah yang
diinginkan (Ng et al., 2012).
2.4. Potensi Bakteri Ureolitik
Pengendapan lapisan kalsium karbonat pada permukaan bahan bangunan
telah digunakan untuk bahan berbasis pengikat. Kemampuan bakteri ureolitik
dalam mengendapkan kalsit telah banyak dimanfaatkan dalam aplikasi teknik
bidang konstruksi material (Phillips et al., 2013). Contoh kemampuan bakteri yang
telah diketahui, yaitu Bacillus megaterium dan Bacillus licheniformis mampu
digunakan untuk menghasilkan struktur beton yang kuat, bebas retak dan tahan
lama (Krishnapriya et al., 2015).
Secara sederhana, tahap biogrouting dilakukan dengan cara menginjeksikan
bakteri ureolitik (bakteri penghasil urease) diikuti dengan nutrisi yang dibutuhkan
bakteri seperti urea, kalsium klorida (CaCl2) ke dalam bangunan yang retak. bakteri
ini akan mengkatalisis urea (substrat) sehingga menghasilkan ion karbonat dan
selanjutnya berikatan dengan ion kalsium dari CaCl2 lalu karbonat mengendap
menjadi kalsium karbonat (CaCO3) di permukaan bangunan yang retak. Kalsit yang
berupa kristal inilah yang dapat mengikat celah atau retakan dari bangunan yang
rusak. Pada dasarnya proses biogrouting terdiri dari dua tahap reaksi, yaitu produksi
karbonat (CO23-) melalui hidrolisis urea dan pengendapan kalsium karbonat
(CaCO3) (Lisdiyanti et al., 2011).
Biogrouting direkomendasikan sebagai metode baru untuk menyemenkan
pasir untuk menghasilkan batuan pasir, yang terdiri dari bakteri penghasil urease,
larutan substrat (urea), sumber kalsium dan pasir (Achal & Pan, 2014). Semen
banyak digunakan sebagai bahan konstruksi untuk memperkuat tanah (Stabnikov,
10
Naeimi, Ivanov, & Chu, 2011). Namun, produksi semen memiliki dampak
lingkungan. Produksi semen global menyumbang sekitar 5% dari total konsumsi
energi industri dan 5-7% dari emisi CO2 ke lingkungan (Jonkers et al., 2010). Untuk
itu diperlukan bakteri ureolitik yang dapat menghasilkan kalsium karbonat sebagai
pengganti agen dalam biogrouting. Biogrouting dapat meningkatkan kekuatan
geser tanah melalui produksi bahan pengikat partikel tanah sebagai respons
terhadap pengenalan bakteri dan reagen sementasi ke dalam tanah (Ng et al., 2012).
Munculnya retakan dan celah adalah fenomena yang tak terhindarkan
selama proses penuaan struktur beton setelah terpapar oleh perubahan cuaca. Jika
tidak diperbaiki, retakan cenderung memperluas lebih lanjut dan akhirnya
mengarah pada perbaikan yang mahal. Perbaikan retakan pada beton dapat
dilakukan melalui hidrolisis urea. Urea adalah pembawa nitrogen organik yang
penting di lingkungan dan kemampuan untuk menghidrolisis urea tersebar luas di
antara bakteri di tanah. Aplikasi telah dilakukan untuk perbaikan tempat parkir yang
retak di Belanda. Teknik yang dilakukan dengan menyemprotkan cairan kultur
bakteri ke bagian kondisi dinding yang retak. Hasil yang didapat saat tes
permeabilitas area yang retak berkurang lebih dari 90% (Jonkers, Mors, Sierra-
Beltran, & Wiktor, 2016).
2.5. Sedimen Mangrove
Kawasan hutan mangrove Muara Gembong berlokasi di Pantai Utara
Kabupaten Bekasi, Jawa Barat dengan luas 10.481,15 ha. Secara geografis terletak
pada posisi kisaran 5,9502–5,0415⁰ LS dan kisaran 107,0249−107,0999⁰ BT.
Ekosistem mangrove Muara Gembong rata-rata berada pada ketinggian 2,8 m di
atas permukaan laut dengan kemiringan yang landai, yaitu < 15⁰ hingga sedang 15-
25⁰. Geologi dan tanah yang berada di Muara Gembong tersusun atas endapan rawa,
endapan sungai, endapan pantai. Hutan mangrove Muara Gembong sebesar 6,51%
atau 682,10 ha dari total kawasan hutan dan sisa lahannya telah digunakan untuk
kepentingan tambak, sawah, ladang, dan permukiman (Ambinari, 2016).
Ekosistem mangrove merupakan ekosistem yang unik, perpaduan antara
ekosistem daratan dan lautan. Daerah pantai tempat ekosistem mangrove berada
terletak di bagian hilir Daerah Aliran Sungai (DAS) yang berbatasan dengan laut
11
dan masih dipengaruhi oleh pasang surut. Oleh karena itu, daerah ini masih
berbatasan dengan aliran dari berbagai sumber yang menuju ke laut yang
menyebabkan ekosistem mangrove memiliki peran sebagai sumber nutrien yang
berfungsi bagi biota laut lainnya. Nutrien yang tersedia pada sedimen menyediakan
peran ekologis bagi bakteri dalam mendaur ulang nutrien tersebut (Sahoo & Dhal,
2009).
Bahan organik yang ada di perairan akan diubah oleh bakteri pengurai
menjadi senyawa amonia. Menurut Supriyantini, Soenardjo, dan Nurtania, (2017)
konsentrasi amonia pada perairan mangrove di Pusat Informasi Mangrove (PIM)
Kecamatan Pekalongan sebesar 0,01-0,02 mg per liter kemudian meningkat
menjadi 0,78-14,03 mg per liter pada pengukuran bulan berikutnya. Sumber amonia
di suatu perairan berasal dari proses penguraian nitrogen organik (protein dan urea)
yang berasal dari dekomposisi bahan organik oleh bakteri pengurai. Dengan
demikian, tersedia kandungan amonia di mangrove menandakan adanya bakteri
ureolitik yang dapat dieksplorasi untuk dimanfaatkan dalam proses biogrouting.
12
BAB III
METODE PENELITIAN
3.1. Waktu dan Tempat
Penelitian ini dilakukan pada bulan Januari sampai dengan Oktober 2019.
Isolasi dan pengukuran produktivitas bakteri ureolitik dilakukan di Laboratorium
Mikrobiologi, Pusat Teknologi Lingkungan (PTL) Geostech - Badan Pengkajian
dan Penerapan Teknologi (BPPT) Serpong.
3.2. Alat dan Bahan
Alat yang digunakan dalam penelitian ini antara lain spektrofotometer UV-
Vis, inkubator, pH meter, autoklaf, termometer, mikroskop cahaya, mikroskop,
timbangan analitik, microwave, laminar air flow, ose bulat, batang L, erlenmeyer,
tabung reaksi, pembakar spirtus, cawan petri, vortex, kaca penutup dan objek, pipet
ukur, pipet tetes, mikro pipet, mikro tip, labu ukur, kertas saring dan gelas ukur.
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini antara lain sampel sedimen
mangrove Muara Gembong-Bekasi, larutan fisiologis (NaCl) 0,85%, medium urea
agar base (pepton, D-glukosa, natrium klorida, potasium dihidrogen fosfat, phenol
red, agar), medium Nutrient Broth (NB), larutan urea 10% dan 40%, buffer sitrat
(kalium sitrat, asam klorida), natrium-fenol (fenol, etanol, metanol, aseton, natrium
hidroksida), natrium hipoklorit (NaOCl), amonium sulfat ((NH4)2SO4), toluena,
alkohol 70% dan 96%, kristal violet, safranin, iodin, akuades dan tisu.
3.3. Cara Kerja
Cara kerja pada penelitian ini terdiri dari beberapa tahap, yaitu persiapan
alat dan bahan, pembuatan medium, isolasi bakteri, purifikasi bakteri, pengamatan
morfologi, pengamatan koloni dan pengukuran produktivitas bakteri dengan
parameter utama adalah aktivitas urease (konsentrasi amonia), konsentrasi sel dan
parameter pendukung, yaitu pH dan suhu. Skema cara kerja dapat dilihat pada
(Gambar 4) di bawah ini.
13
Gambar 4. Skema Cara Kerja Penelitian
3.3.1. Pembuatan Medium
Medium urea agar base berfungsi sebagai medium isolasi bakteri yang
dilakukan dengan cara dimasukkan 1 g pepton, 1 g D-glukosa, 5 g natrium klorida
(NaCl), 2 g potasium dihidrogen fosfat (KH2PO4), 0,012 g phenol red, 15 g agar ke
dalam 950 ml akuades lalu dipanaskan hingga larut. Medium yang telah larut
disterilisasi selama 20 menit dengan suhu 121º C, lalu didinginkan hingga mencapai
suhu 45-50º C. Medium didiamkan hingga suhu menurun lalu ditambahkan 50 ml
larutan urea 40% yang sudah disterilisasi dengan UV pada panjang gelombang 270
nm selama 15 menit lalu diaduk hingga rata (Christensen, 1946). Proses pembuatan
larutan urea dilakukan dengan cara, 40 g urea ditimbang lalu disterilisasi dengan
sinar UV di dalam Laminar Air Flow (LAF), lalu dilarutkan dalam 100 ml akuades
steril. Sebelumnya, alat-alat yang digunakan telah dalam kondisi steril.
Medium NA-urea miring dibuat untuk menyimpan stok kultur isolat yang
dilakukan dengan cara ditimbang 8 g Nutrient Broth (NB) dan 15 g agar yang
Persiapan alat dan bahan
Pembuatan medium
Isolasi, purifikasi dan
pengamatan isolat
Pengukuran produktivitas
bakteri
Analisis Data
Konsentrasi
amonia
pH Konsentrasi sel Suhu
14
dilarutkan dalam 950 ml akuades dan diaduk hingga larut. Medium yang telah larut
disterilisasi selama 20 menit dengan suhu 121º C, lalu didinginkan hingga mencapai
suhu 45-50º C lalu ditambahkan 50 ml larutan urea 40% steril dan dihomogenkan.
Pembuatan medium cair (urea base) dibuat dengan komposisi dan metode yang
sama dengan pembuatan medium urea agar base namun tidak ditambahkan dengan
agar.
3.3.2. Isolasi, Purifikasi, dan Pengamatan Isolat
Sampel sedimen mangrove ditimbang sebanyak 1 g lalu dimasukkan ke
dalam tabung reaksi yang berisi 9 ml larutan fisiologis (NaCl 0,85%) lalu
dihomogenkan dan didapatkan pengenceran 10-1, untuk mendapatkan 10-2
dilakukan dengan cara mengambil 1 ml larutan dari pengenceran 10-1 lalu
dimasukkan ke dalam tabung reaksi yang berisi 9 ml larutan fisiologis (NaCl
0,85%), demikian seterusnya sampai didapatkan pengenceran 10-4.
Sebanyak 0,1 ml larutan dari masing-masing sampel pengenceran (mulai
pengenceran 10-1 sampai dengan 10-4) lalu diinokulasikan dengan teknik spread
plate menggunakan batang L pada medium urea agar base. Setelah itu diinkubasi
dengan suhu 35º C selama 48 jam. Dari koloni yang tumbuh diambil masing-masing
satu koloni dengan morfologi (bentuk, tepi, elevasi dan warna) yang berbeda dan
diinokulasikan kembali ke dalam medium urea agar base dengan teknik streak
plate kemudian diinkubasi pada suhu 35º C selama 48 jam. Isolat yang dapat
menghidrolisis urea dan mengubah medium dari kuning menjadi warna merah ungu,
dianggap kandidat untuk penelitian ini dapat dilihat pada (Lampiran 1). Hal ini
bertujuan untuk mengetahui kandidat bakteri yang memiliki enzim urease dan dapat
menghidrolisis urea.
Seluruh isolat bakteri yang diperoleh lalu dimurnikan sampai menghasilkan
isolat bakteri tunggal. Kandidat koloni tunggal dapat dilihat dari pengamatan
morfologi bakteri dan pewarnaan Gram. Hasil isolasi yang telah murni disimpan di
dalam lemari es sebagai kultur stok dalam medium NA-urea miring dan urea agar
base.
Pengamatan koloni diambil dari koloni bakteri pada medium urea agar base
hasil four streak plate. Guna mempermudah dan memperjelas proses pengamatan
morfologi koloni, diambil 1 ose koloni muda dari hasil four streak lalu
15
diinokulasikan ke dalam medium urea agar base yang baru dan diinkubasi pada
suhu 35º C selama 48 jam. Karakteristik yang diamati meliputi bentuk, tepi, elevasi
dan warna. Pengamatan ini dilakukan dengan merujuk pada Microbiology: A
laboratory manual book (Cappuccino & Sherman, 2014). Satu koloni yang terpilih
pada medium urea agar base selain dilakukan pengamatan koloni juga dilakukan
pengamatan sel. Pengamatan sel dilakukan dengan pewarnaan Gram dan
pengamatan bentuk sel dengan menggunakan mikroskop cahaya pada perbesaran
1000×.
3.3.3. Pengukuran Produktivitas Bakteri
Persiapan isolat dilakukan dengan cara, diambil 1 ose dari stok kultur lalu
diinokulasikan ke dalam 10 ml tabung reaksi berisi urea base cair setelah itu
diinkubasi selama 48 jam pada suhu 35⁰ C. Setelah 48 jam, diambil 1 ml inokulum
lalu dimasukkan ke dalam 8 tabung reaksi berisikan 9 ml urea base cair. Empat
tabung untuk pengukuran hari ke-0 dan 4 tabung lainnya untuk pengukuran hari ke-
7.
Pengukuran yang dilakukan antara lain konsentrasi amonia, konsentrasi sel
bakteri, pH, dan suhu. Cara ini dilakukan sampai 3 kali ulangan. Pengukuran
konsentrasi amonia menggunakan beberapa larutan, antara lain larutan urea 10%,
natrium-hipoklorit, buffer sitrat, natrium fenol, larutan standar amonium sulfat dan
blanko.
Larutan urea 10% dibuat dengan cara 10 g urea ditimbang lalu dimasukkan
ke dalam 100 ml akuades. Sementara itu, larutan Na-hipoklorit (NaOCl) dibuat
dengan cara diambil 281,7 ml NaOCl lalu dituangkan ke dalam 1000 ml akuades.
Selain itu, larutan buffer sitrat dibuat dengan cara sebanyak 300 g kalium sitrat
ditimbang lalu dilarutkan ke dalam 700 ml akuades. Setelah itu ditera hingga
mencapai volume 1000 ml dan diukur pH hingga mencapai 6,7. Selanjutnya, larutan
Natrium-fenol dibuat dengan cara, tahap pertama sebanyak 6,25 g fenol ditimbang
lalu dimasukkan ke dalam 20 ml etanol, lalu ditambahkan 2 ml metanol dan 18,5
ml aseton lalu ditambahkan etanol hingga volume 100 ml dan dikocok hingga
homogen (a). Tahap kedua, sebanyak 27 g NaOH dilarutkan dalam 100 ml akuades
(b). Tahap ketiga, larutan (a) dan (b) diambil masing-masing sebanyak 20 ml lalu
ditambahkan dengan akuades hingga volume 100 ml.
16
Larutan stok amonium sulfat (NH4)2SO4 dibuat dengan cara, ditimbang
sebanyak 4,717 g (NH4)2SO4 lalu dimasukkan ke dalam 1000 ml akuades. Larutan
standar amonium sulfat dibuat dengan cara 10 ml larutan stok dituangkan ke dalam
990 ml akuades. Cara kerja yang dilakukan ialah disiapkan labu ukur 50 ml, lalu
dipipet larutan amonium sulfat untuk kurva standar sebanyak masing-masing 0, 1,
2, 3, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20 ml. Jumlah pipet tersebut setara dengan 0; 0,2;
0,4; 0,6; 0,8; 1,2; 1,6; 2 dan 2,4; 2,6; 2,8; 4 ppm NH3-N per ml. Setelah itu secara
berturut-turut ditambahkan 10 ml akuades, 4 ml natrium fenol dan 3 ml larutan
NaOCl lalu dikocok hingga homogen selama 20 menit. Setelah 20 menit,
ditambahkan akuades hingga volume mencapai 50 ml dan diukur intensitas
cahayanya pada panjang gelombang 590 nm pada spektrofotometer UV-Vis.
Sementara itu, larutan blanko dibuat dengan cara dilarutkan 10 ml akuades, 4 ml
natrium fenol dan 3 ml larutan NaOCl lalu ditera hingga volume 50 ml dan
dihomogenkan.
Konsentrasi amonia merupakan produk dari aktivitas urease. Pengukuran
konsentrasi amonia dilakukan dalam medium urea base. Sebanyak 9 ml medium
dan 1 ml kultur bakteri dimasukkan ke dalam labu ukur 100 ml lalu ditambahkan
15 ml toluena setelah itu dikocok hingga homogen. Setelah 15 menit ditambahkan
10 ml larutan urea 10% dan 20 ml larutan buffer sitrat pH 6,7 dan dikocok hingga
homogen. Kemudian labu ukur ditutup dengan sumbat dan inokulum siap
diinkubasi pada suhu 37⁰ C selama 3 jam. Selanjutnya, setelah 3 jam ditambahkan
akuades ke dalam labu ukur hingga volume menjadi 100 ml, kemudian tutup dan
dikocok hingga homogen. Suspensi disaring dengan menggunakan kertas saring.
Lalu, sebanyak 1 ml filtrat, 10 ml akuades, 4 ml larutan Na-fenol, 3 ml larutan
NaOCl dimasukkan ke dalam labu ukur 50 ml kemudian dikocok hingga homogen
lalu didiamkan selama 20 menit. Setelah didiamkan, lalu ditambahkan akuades
hingga volume 50 ml dan dikocok kembali hingga homogen (Tabatabai & Bremner,
1969). Pengukuran konsentrasi amonia diukur menggunakan spektrofotometer UV-
Vis dengan panjang gelombang 590 nm. Konsentrasi amonia sampel (x) dapat
dihitung dengan meregresikan nilai absorbansi (y) dan konstanta (a,b) dari
persamaan y=ax+b.
17
Konsentrasi sel bakteri diukur dengan menggunakan metode Total Plate
Count (TPC). Metode TPC dilakukan dengan cara diambil 1 ml stok kultur bakteri
lalu dituangkan ke dalam 9 ml medium urea base steril (pengenceran 10-2), lalu
dilanjutkan hingga pengenceran 10-5 dan dikocok hingga homogen. Kemudian
diambil 0,1 ml dari 2 pengenceran terakhir (10-4 dan 10-5) lalu diinokulasikan ke
dalam medium urea agar base dan diratakan menggunakan batang L. Setelah itu,
diinkubasi pada suhu 35⁰ C selama 1 × 24 jam dan dihitung koloni yang muncul
pada medium. 9 ml medium dan 1 ml inokulum diukur pH dan suhu pada masing-
masing isolat. Pengukuran pH diukur menggunakan pH meter. Sementara itu,
pengukuran suhu menggunakan termometer Celcius hingga menandakan suhu yang
tepat. Pengukuran dilakukan dengan cara yang sama pada hari ke-0 dan ke-7.
3.4. Analisis Data
Data kenaikan konsentrasi amonia, konsentrasi sel, pH, dan suhu dianalisis
menggunakan analisis variansi pada taraf nyata 5%. Jika berbeda nyata analisis
dilanjutkan dengan uji Duncan pada taraf nyata 5% untuk mengetahui perbedaan
antar isolat.
18
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Isolasi Bakteri Ureolitik dari Sampel Sedimen Mangrove
Hasil isolasi bakteri dari sampel sedimen mangrove asal Muara Gembong
Bekasi diperoleh 10 isolat bakteri ureolitik dengan 4 di antaranya memiliki
karakteristik yang sama dan 6 isolat bakteri lainnya memiliki karakteristik
morfologi koloni dan sel yang berbeda. Karakteristik yang teramati pada keenam
isolat dapat dilihat pada Tabel 1. Hasil pengamatan morfologi koloni yang
diperoleh antara lain irregular dan rhizoid dengan permukaan rata (flat) serta warna
putih kekuningan. Gambar koloni bakteri dapat dilihat pada Lampiran 2. Hasil
pewarnaan Gram menunjukkan 6 isolat yang diperoleh termasuk ke dalam Gram
positif dan bentuk bacil yang dibuktikan pada Lampiran 3.
Tabel 1. Karakteristik Isolat Bakteri
Kode
Isolat
Karakteristik Koloni Karakteristik
Sel
Bentuk Tepi Permukaan Warna Gram Bentuk
K1 Irregular Rhizoid Flat Putih
kekuningan Positif Bacil
K7 Rhizoid Rhizoid Flat Putih
kekuningan Positif Bacil
K9 Irregular Lobate Flat Putih
kekuningan Positif Bacil
K5A Irregular Undulate Flat Putih
kekuningan Positif Bacil
K5B Irregular Curled Flat Putih
kekuningan Positif Bacil
K6A Rhizoid Lobate Flat Putih
kekuningan Positif Bacil
Keterangan:
Rhizoid Circular Irregular Entire Lobate Undulate Curled
Bacil Flat
19
Penelitian ini menemukan 6 isolat positif bakteri ureolitik dengan
karakteristik berbentuk bacil dan Gram-positif. Hasil ini hampir serupa dengan
hasil pada penelitian Dewi, Meylina, and Rusli (2017), yaitu bakteri ureolitik
ditemukan pada sedimen mangrove di kota Bontang sebanyak 5 isolat yang terdiri
dari 2 isolat Gram-positif dan 3 isolat adalah Gram-negatif. Faktor yang menjadikan
kawasan mangrove potensial untuk dijadikan sumber isolasi adalah karena kawasan
mangrove merupakan tempat pertemuan antara daratan dan lautan serta dipengaruhi
oleh pasang surut air laut (Ambinari, 2016). Sedimen dari daratan terbawa oleh
aliran sungai dan dari laut terbawa oleh arus menuju daerah kawasan mangrove
yang membawa bahan organik berupa urea. Bahan organik yang terbawa akan
terakumulasi di daerah mangrove hingga mengendap menjadi sedimen dan berguna
bagi pertumbuhan bakteri ureolitik yang hidup di dalamnya. Menurut Mailani (2006)
ketersediaan bahan organik berupa urea berperan penting dalam meningkatkan
aktivitas urease. Faktor lainnya adalah keberadaan kegiatan antropogenik, yaitu
penggunaan pupuk urea dan proses urinasi yang berasal dari tambak, pemukiman,
dan sawah irigasi yang dapat mendukung meningkatnya aktivitas urease pada
sedimen mangrove (Jamil, 2007). Dengan demikian, sedimen mangrove mampu
mendukung pertumbuhan bakteri untuk proses isolasi bakteri ureolitik.
4.2. Hasil Produktivitas Isolat Bakteri Ureolitik
Produktivitas isolat bakteri ureolitik dapat ditunjukkan dari kenaikan
konsentrasi amonia dan konsentrasi sel bakteri yang didukung dengan faktor pH
dan suhu. Kenaikan konsentrasi amonia dari keenam isolat menunjukkan perbedaan
yang nyata berdasarkan analisis variansi (α = 0,05) pada Lampiran 5. Kenaikan
konsentrasi amonia tertinggi terjadi pada isolat K5A dan K7 masing-masing sebesar
15,19 ppm dan 14,1 ppm (Gambar 5).
Produktivitas bakteri dapat dilihat dari kenaikan konsentrasi amonia yang
berbeda pada masing-masing isolat bakteri. Kenaikan konsentrasi amonia tertinggi
terjadi pada isolat bakteri K5A dan K7 (Gambar 5) masing-masing sebesar 15,19
ppm dan 14,1 ppm dalam waktu 7 hari (Lampiran 4).
20
Gambar 5. Kenaikan konsentrasi amonia setelah 7 hari
Nilai kenaikan konsentrasi amonia pada penelitian ini yang berlokasi di
daerah mangrove tidak berakar hampir serupa dengan nilai yang diperoleh dari
penelitian lain di daerah mangrove tidak berakar, yaitu sebesar 15,7 ppm (Das,
Ganguly, Mukherjee, Chakraborty, & De, 2017). Hal ini dikarenakan daerah
mangrove tidak berakar masih sangat terjangkau untuk dipengaruhi oleh kegiatan
antropogenik, yaitu penggunaan pupuk dari persawahan dan proses urinasi yang
berasal dari pemukiman sehingga terdapat urea yang tinggi jika dibandingkan
dengan daerah mangrove dalam yang terlindungi oleh kegiatan tersebut (Das et al.,
2013). Berdasarkan penelitian yang dilakukan oleh Achal, Mukherjee, Basu, Reddy
(2009) bahwa pengukuran terhadap aktivitas urease bakteri ureolitik menunjukkan
nilai yang stabil pada hari ke-7 pengamatan.
Produktivitas isolat bakteri selain dari kenaikan konsentrasi amonia dapat
dilihat dari kenaikan konsentrasi sel bakteri. Kenaikan konsentrasi sel bakteri dari
keenam isolat menunjukkan perbedaan yang nyata berdasarkan analisis variansi (α
= 0,05) pada Lampiran 5. Kenaikan konsentrasi sel bakteri tertinggi terjadi pada
isolat bakteri K5A sebesar 2,5×108 CFU/ml dan K7 sebesar 2,23×108 CFU/ml
(Gambar 6).
Kenaikan konsentrasi sel bakteri dari keenam isolat bakteri berkisar antara
0,26×108 hingga 2,50×108 CFU/ml. Kenaikan konsentrasi sel bakteri tertinggi
terjadi pada isolat bakteri K5A sebesar 2,50×108 CFU/ml dan K7 sebesar 2,23×108
CFU/ml (Gambar 6). Produktivitas kenaikan konsentrasi sel bakteri pada penelitian
0
5
10
15
20
25
K1 K7 K9 K5A K5B K6A
Ken
aikan k
onse
ntr
asi
amo
nia
(ppm
)
Kode isolat
1,41a
14,1c
9,78bc
15,19c
5,54ab 5,87ab
21
ini memenuhi konsentrasi sel bakteri yang dapat diinjeksi ke dalam model tes untuk
uji coba biogrouting pada skala kecil. Menurut Okwadha and Li (2010), konsentrasi
sel bakteri tinggi (dari 106 hingga 108) dapat meningkatkan jumlah kalsium
karbonat yang berasal dari proses hidrolisis urea dan dapat diaplikasi dalam model
tes biogrouting yang disesuaikan dengan kondisi optimalnya.
Gambar 6. Kenaikan konsentrasi sel bakteri setelah 7 hari
Kenaikan konsentrasi sel bakteri (Gambar 6) berbanding lurus dengan
kenaikan konsentrasi amonia pada K5A dan K7 (Gambar 5). Hal ini menandakan
konsentrasi sel mempengaruhi konsentrasi amonia dan ketika amonia telah
terbentuk dalam jumlah banyak maka amonia yang dihasilkan juga dapat
mendukung pertumbuhan sel bakteri. Konsentrasi amonia yang terbentuk sebagai
hasil dari hidrolisis urea selain berguna dalam biogrouting juga menguntungkan
bakteri ureolitik. Menurut Cord-ruwisch (2013) produksi amonia digunakan bakteri
untuk menghasilkan Adenosin Tri-fosfat (ATP). Produk ATP yang dihasilkan dapat
mendorong terjadinya aktivitas metabolik dan enzimatik menjadi lebih cepat
(Mempin et al., 2013). Kondisi saat kenaikan konsentrasi amonia berbanding lurus
dengan kenaikan konsentrasi sel dapat menguntungkan proses biogrouting.
Konsentrasi sel bakteri akan berperan dalam biogrouting melalui proses hidrolisis
urea dan pengendapan kalsit. Dengan asumsi bahwa jika konsentrasi bakteri
melimpah maka konsentrasi amonia akan naik sehingga kalsit yang terbentuk akan
naik pula. Menurut Omoregie et al, (2016), laju pengendapan CaCO3 menggunakan
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
K1 K7 K9 K5A K5B K6A
Ken
aikan k
onse
ntr
asi
sel
(CF
U/m
l ×
10
8)
Kode Isolat
0,26a
2,23bc
1,54b
2,5c
0,49a 0,51a
22
bakteri ureolitik berkolerasi dengan pertumbuhan sel pada kondisi optimum yang
dibutuhkan oleh bakteri.
Faktor pendukung dari produktivitas bakteri adalah pH. Nilai pH awal
menunjukkan pH asam sampai netral (4,91-6,74) sedangkan setelah 7 hari inkubasi
nilai pH menjadi basa (7,73-8,85) (Gambar 7). pH yang terukur pada penelitian ini
masih tergolong dalam pH pada penelitian lain saat pengukuran aktivitas urease.
Pada penelitian Arias, Cisternas, Miranda, and Rivas (2019), aktivitas urease pada
hari ke-0 menunjukkan nilai pH awal sebesar 6,9 dan pH akhir sebesar 9 dalam
kurun waktu 7 hari. Perubahan pH menandakan telah terjadi hidrolisis urea menjadi
produk amonia oleh isolat bakteri. Amonia yang terbentuk dapat menyebabkan pH
medium menjadi basa. Menurut Lauchnor, Topp, Parker, and Gerlach (2015), pH
optimum untuk proses hidrolisis urea adalah mendekati 9, sedangkan menurut
Balan, Fazila, and Jayalakshmi (2012) jika pH di bawah 6 maka aktivitas urease
pada bakteri akan menurun. Pada penelitian ini, pH pada hari ke-7 adalah pH yang
lebih baik sesuai dengan penelitian yang mendukung untuk hidrolisis urea dan
pengendapan kalsium karbonat (kalsit). Hal ini dikarenakan hidrolisis urea
cenderung lebih cepat terjadi pada lingkungan alkali dan pengendapan kalsit
meningkat seiring dengan meningkatnya pH (Kim & Kim, 2018).
Gambar 7. pH dan Kenaikan pH Setelah 7 Hari
Kenaikan pH memiliki perbedaan yang nyata antar keenam isolat berdasarkan
analisis variansi (α = 0,05) pada Lampiran 5. Kenaikan pH tertinggi terjadi pada
isolat bakteri K5A sebesar 3,27 dan K7 sebesar 2,89 (Gambar 7). Kenaikan pH
6,415,96 6,32
4,91
6,53 6,74
7,73
8,85 8,52 8,18 8,188,7
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
K1 K7 K9 K5A K5B K6A
pH
Jenis Isolat
Awal (H0) Akhir (H7) Kenaikan pH
1,32a
2,89bc
2,2ab
3,27a
1,65a 1,96ab
23
(Gambar 7) juga berbanding lurus dengan kenaikan konsentrasi amonia (Gambar
5). Semakin banyak konsentrasi amonia yang diproduksi maka pH semakin
meningkat maka kenaikan pH disebabkan oleh kenaikan konsentrasi amonia dan
kondisi pH yang seperti itu (alkali) menyebabkan pertumbuhan bakteri ureolitik
lebih meningkat dan lebih banyak produksi amonia. Menurut Sovljanski, Vidakovic,
and Sinisa (2018), bakteri ureolitik dapat digunakan pada lingkungan alkali dengan
nilai pH 9-10 sebagai agen dalam biogrouting.
Kenaikan konsentrasi amonia sebesar 15,19 ppm menghasilkan kenaikan pH
sebesar 3,27 pada isolat bakteri K5A dan kenaikan konsentrasi amonia sebesar 14,1
ppm dapat menaikkan pH sebesar 2,89 pada isolat bakteri K7. Hal tersebut serupa
dengan penelitian Zusfahair, Ningsih, Fatoni, and Pertiwi (2018), yaitu konsentrasi
amonia yang meningkat akan meningkatkan nilai pH. Pada penelitian tersebut,
ketika aktivitas urease sebesar 70% pH yang terukur sebesar 5 namun saat aktivitas
urease meningkat menjadi 100% pH yang terukur sebesar 7, dengan demikian
ketika konsentrasi amonia meningkat 30% maka pH naik sebesar 2 tingkat. Dengan
kata lain, kenaikan konsentrasi amonia yang tinggi menghasilkan tingginya nilai
pH sedangkan saat kenaikan konsentrasi amonia lebih rendah menyebabkan nilai
pH menjadi tidak meningkat maksimal. Hal ini terjadi karena struktur tiga dimensi
enzim mulai berubah di luar kondisi pH optimumnya, sehingga substrat tidak dapat
berikatan dengan sisi aktif enzim yang berakibat proses katalisis tidak dapat
berlangsung secara sempurna (Nurkhotimah, Yulianti, & Rakhmawati, 2017).
Dengan demikian kenaikan pH menjadi penting, yaitu dapat mempengaruhi kerja
enzim urease yang dimiliki oleh bakteri ureolitik.
Faktor pendukung produktivitas isolat baketri yang lain adalah suhu. Nilai
suhu awal (H0) berkisar antara 27,67-28,7º C dan suhu akhir sebesar 30-31,8º C
(Gambar 8). Kondisi yang terjadi menurut Sun, Miao, Tong, and Wang (2019)
adalah pada suhu sekitar 30º C pertumbuhan bakteri cukup stabil, tidak seperti yang
terjadi pada suhu 15º C bahwa konsentrasi bakteri menurun sekitar 50%. Pada
penelitian ini yang terjadi adalah suhu meningkat pada akhir waktu inkubasi (H-7)
karena dipengaruhi meningkatnya konsentrasi sel bakteri saat dilakukan
pengukuran konsentrasi sel pada hari ke-7. Peningkatan suhu dapat terjadi karena
24
aktivitas penguraian bahan organik (urea) yang dilakukan oleh bakteri ureolitik
yang akan menghasilkan panas berupa CO2 (Kumalasari & Zulaika, 2016).
Gambar 8. Suhu dan Kenaikan Suhu Setelah 7 Hari
Kenaikan suhu dari keenam isolat menunjukkan perbedaan yang nyata
berdasarkan analisis variansi (α = 0,05) pada Lampiran 5. Kenaikan suhu tertinggi
terjadi pada isolat bakteri K1 sebesar 3,8º C dan tertinggi kedua terjadi pada isolat
bakteri K5A sebesar 2,8º C. Kenaikan suhu antara isolat K1 dan K5A menunjukkan
perbedaan yang nyata berdasarkan uji Duncan (α = 0,05) pada Lampiran 5.
Kenaikan suhu pada isolat bakteri K5A dan K7 memiliki nilai yang
sebanding dengan konsentrasi amonia dan konsentrasi sel yang tinggi. Kenaikan
konsentrasi amonia sebesar 15,19 ppm menghasilkan kenaikan suhu sebesar 2,8º C
pada isolat bakteri K5A dan kenaikan konsentrasi amonia sebesar 14,1 ppm dapat
menaikkan suhu sebesar 2,5º C pada isolat bakteri K7. Adanya kenaikan
konsentrasi amonia dapat meningkatkan kenaikan suhu. Konsentrasi amonia yang
naik berasal dari aktivitas enzim yang meningkat. Menurut Rahman et al, (2005),
aktivitas urease yang tinggi disebabkan karena peningkatan energi kinetik karena
kenaikan suhu yang meningkat sehingga berakibat pada terjadinya tumbukan antara
molekul enzim dengan substrat dan membentuk kompleks enzim sehingga produk
yang dihasilkan meningkat. Sementara itu, kenaikan suhu yang paling tinggi terjadi
pada isolat bakteri K1. Namun, hal ini tidak sebanding dengan kenaikan konsentrasi
amonia dan kenaikan konsentrasi sel yang rendah. Hal ini dikarenakan substrat urea
28 28,3 28,7 27,8 28 27,7
31,8 30,8 30 30,7 30,7 30,3
0
5
10
15
20
25
30
35
K1 K7 K9 K5A K5B K6A
Suhu (
º C
)
Jenis Isolat
Awal (H0) Akhir (H7) Kenaikan Suhu
3,8c2,5b
1,3a 2,8b 2,7b 2,7b
25
menjadi cepat menguap ketika kenaikan suhu meningkat terlalu tinggi (Lei et al.,
2018). Ketika urea sebagai substrat mengalami penurunan dikarenakan terjadinya
penguapan maka hasil dari konsentrasi amonia yang dihasilkan dari hidrolisis urea
akan berkurang juga sehingga menyebabkan nilai konsentrasi amonia yang terukur
menjadi kecil.
Isolat bakteri K5A dan K7 menghasilkan produk berupa konsentrasi amonia
paling tinggi yang didukung dengan faktor konsentrasi sel yang tinggi pula.
Konsentrasi amonia yang terbentuk akan menyebabkan pH dan suhu medium
meningkat setelah 7 hari. pH pada hari ke-7 dari K5A dan K7 sebesar 7,73-8,85,
pH tersebut merupakan pH yang lebih baik untuk proses hidrolisis urea dan
pengendapan kalsit. Dengan demikian isolat bakteri K5A dan K7 berpotensi untuk
dikembangkan dalam biogrouting.
26
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
1. Enam isolat bakteri ureolitik berhasil diisolasi dari sampel sedimen
mangrove asal Muara Gembong, Bekasi.
2. Produktivitas isolat bakteri yang terbaik adalah K5A dan K7 sebesar 15,19
ppm dan 14,1 ppm dengan konsentrasi sel sebesar 2,50×108 dan 2,23×108
CFU/ml yang didukung oleh kenaikan pH sebesar 3,27 dan 2,89 serta
kenaikan suhu sebesar 2,8º C dan 2,5º C.
5.2. Saran
Perlu dilakukan optimasi tahap lanjut dalam pembuatan medium untuk
mengoptimalkan pertumbuhan isolat-isolat bakteri yang potensial. Isolat-isolat
bakteri yang potensial tersebut perlu diidentifikasi dan selanjutnya dilakukan
pengaplikasian langsung pada bangunan yang retak.
27
DAFTAR PUSTAKA
Achal, v., Mukherjee, A., Basu, C., Reddy, M. S. (2009). Strain improvemnet of
Sporosarcina pasteurii for enhanced urease and calcite production. Journal
Industrial Microbiology Biotechnology, 36(3), 981–988.
https://doi.org/10.1007/s10295-009-0578-z
Achal, V., & Pan, X. (2011). Characterization of urease and carbonic anhydrase
producing bacteria and their role in calcite precipitation. Current
Microbiology, 62(3), 894–902. https://doi.org/10.1007/s00284-010-9801-4
Achal, V., & Pan, X. (2014). Influence of calcium sources on microbially induced
calcium carbonate precipitation by Bacillus sp. CR2. Applied Biochemistry
and Biotechnology, 173(1), 307–317. https://doi.org/10.1007/s12010-014-
0842-1
Al-Thawadi, S., & Cord-Ruwisch, R. (2012). Calcium carbonate crystals formation
by ureolytic bacteria isolated from Australian soil and sludge. Journal of
Advanced Science and Engineering Research, 2(May 2014), 12–26.
Ambinari, M. (2016). Penataan peran para pihak dalam pengelolaan hutan
mangrove di Teluk Jakarta. Thesis. Institut Pertanian Bogor, Sekolah Pasca
Sarjana, Bogor.
Arias, D., Cisternas, L. A., Miranda, C., & Rivas, M. (2019). Bioprospecting of
ureolytic bacteria from laguna salada for biomineralization applications,
6(January), 1–13. https://doi.org/10.3389/fbioe.2018.00209
Arief, R. B. (2017). Analisis efektivitas model perkuatan dengan injeksi semen
untuk peningkatan angka keamanan lereng. Media Komunikasi Teknik Sipil,
23(1), 23–28.
Balan, S. S., Fazila, F., & Jayalakshmi, S. (2012). Characterization of urease
enzyme from marine bacterium Klebsiella species. African Journal of
Microbiology Research, 6(30), 5914–5923.
https://doi.org/10.5897/ajmr12.218
Bhaduri, S., Debnath, N., Mitra, S., Liu, Y., & Kumar, A. (2016). Microbiologically
induced calcite precipitation mediated by Sporosarcina pasteurii. Journal of
Visualized Experiments, (110). https://doi.org/10.3791/53253
Cappuccino., J. G., & Sherman, N. (2014). Microbiology: A Laboratory Manual.
Clinical application. Pearson Education.
Christensen, W. B. (1946). Urea decomposition as a means of differentiating
proteus and paracolon cultures from each other and from Salmonella and
Shigella Types. Journal of Bacteriology, 52(4), 461–466. Retrieved from
28
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/16561200%0Ahttp://www.pubmedcen
tral.nih.gov/articlerender.fcgi?artid=PMC518212
Cord-ruwisch, L. C. R. (2013). Selective enrichment and production of highly
urease active bacteria by non- sterile (open) chemostat culture Selective
enrichment and production of highly urease active bacteria by non-sterile
(open) chemostat culture, (July). https://doi.org/10.1007/s10295-013-1310-6
Das, S., Ganguly, D., Maiti, T. K., Mukherjee, A., Jana, T. K., & De, T. K. (2013).
A depth wise diversity of free living N2 fixing and nitrifying bacteria and its
seasonal variation with nitrogen containing nutrients in the mangrove
sediments of Sundarban, WB, India. Open Journal of Marine Science, 03(02),
112–119. https://doi.org/10.4236/ojms.2013.32012
Das, S., Ganguly, D., Mukherjee, A., Chakraborty, S., & De, T. K. (2017). Soil
urease activity of sundarban mangrove ecosystem, India. Advanced in
Microbiology, 07(08), 617–632. https://doi.org/10.4236/aim.2017.78048
Dewi, A. K., Meylina, L., & Rusli, R. (2017). Isolasi bakteri dari tanah mangrove
Rhizopora sp. di Kota Bontang. In Proceeding of the 5th Mulawarman
Pharmaceuticals Conferences (Vol. 53, p. 500).
https://doi.org/10.1093/icon/moq014
Dhami, N. K., Mukherjee, A., & Reddy, M. S. (2013). Viability of calcifying
bacterial formulations in fly ash for applications in building materials. Journal
of Industrial Microbiology and Biotechnology, 40(12), 1403–1413.
https://doi.org/10.1007/s10295-013-1338-7
Dhami, N. K., Reddy, S. M., & Mukherjee, A. (2012). Biofilm and microbial
applications in biomineralized concrete. Advanced Topics in
Biomineralization, (2), 138–156. https://doi.org/10.5772/31124
Goenadi, D. H. (2017). Perbaikan sifat fisika-mekanis tanah dengan mediasi teknik
hayati. Menara Perkebunan, 85(1), 44–52.
Gorospe, C. M., Han, S. H., Kim, S. G., Park, J. Y., Kang, C. H., Jeong, J. H., &
So, J. S. (2013). Effects of different calcium salts on calcium carbonate crystal
formation by Sporosarcina pasteurii KCTC 3558. Biotechnology and
Bioprocess Engineering, 18(5), 903–908. https://doi.org/10.1007/s12257-013-
0030-0
Imran, M. Al, Shinmura, M., Nakashima, K., & Satoru, K. (2018). Effects of
various factors on carbonate particle growth using ureolytic bacteria.
Materials Transactions, 70612(116), 1–5. https://doi.org/10.1271/bbb.70612
Ivanov, V., & Chu, J. (2008). Applications of microorganisms to geotechnical
engineering for bioclogging and biocementation of soil in situ. Reviews in
Environmental Science and Biotechnology, 7(2), 139–153.
29
https://doi.org/10.1007/s11157-007-9126-3
Jamil, N. (2007). Analisis opsi pola penggunaan lahan di wilayah pesisir
Kecamatan Muara Gembong Kabupaten Bekasi. Institut Pertanian Bogor,
Sekolah Pasca Sarjana, Bogor.
Jonkers, H. M., Mors, R. M., Sierra-Beltran, M. G., & Wiktor, V. (2016). Biotech
solutions for concrete repair with enhanced durability. Biopolymers and
Biotech Admixtures for Eco-Efficient Construction Materials. Elsevier Ltd.
https://doi.org/10.1016/B978-0-08-100214-8.00012-9
Jonkers, H. M., Thijssen, A., Muyzer, G., Copuroglu, O., & Schlangen, E. (2010).
Application of bacteria as self-healing agent for the development of
sustainable concrete. Ecological Engineering, 36(2), 230–235.
https://doi.org/10.1016/j.ecoleng.2008.12.036
Kehutanan, K. L. H. dan. (2015). Album peta kepekaan lingkungan wilayah pesisir
dan laut teluk jakarta. Kementerian Hidup dan Kehutanan. Jakarta
Kim, G., & Kim, J. (2018). Effect of temperature , pH , and reaction duration on
microbially induced calcite precipitation. Applied Science, 8(1277), 6.
https://doi.org/10.3390/app8081277
Krishnapriya, S., Venkatesh Babu, D. L., & G., P. A. (2015). Isolation and
identification of bacteria to improve the strength of concrete. Microbiological
Research, 174, 48–55. https://doi.org/10.1016/j.micres.2015.03.009
Kumalasari, R., & Zulaika, E. (2016). Pengomposan daun menggunakan
konsorsium Azotobacter. Sains Dan Seni ITS, 5(2), 7–9.
Lauchnor, E. G., Topp, D. M., Parker, A. E., & Gerlach, R. (2015). Whole cell
kinetics of ureolysis by Sporosarcina pasteurii. Journal of Applied
Microbiology, 118(6), 1321–1332. https://doi.org/10.1111/jam.12804
Lee, O. P. (2017). Examination of relationships between bacterial communities,
urease activity, and environmental variables over space and time in gulf of
mexico wetlands. https://doi.org/10.1360/zd-2013-43-6-1064
Lei, T., Gu, Q., Guo, X., Ma, J., Zhang, Y., & Sun, X. (2018). Urease activity and
urea hydrolysis rate under coupling effects of moisture content, temperature,
and nitrogen application rate. International Journal of Agricultural and
Biological Engineering, 11(2), 132–138.
https://doi.org/10.25165/j.ijabe.20181102.3784
Lisdiyanti, P., Suyanto, E., Gusmawati, N. F., Ratnakomala, S., & Fahrurrozi.
(2011). Penerapan bakteri penghasil enzim urease untuk mengeraskan tanah
berpasir. Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia. Bogor.
30
Mailani. (2006). Aktivitas enzimatik dan respirasi pada tanah tercemar pestisida
yang diberi serbuk jerami dan bakteri pendegradasi nitril. Institut Pertanian
Bogor, Sekolah Pasca Sarjana, Bogor.
Mempin, R., Tran, H., Chen, C., Gong, H., Ho, K. K., & Lu, S. (2013). Release of
extracellular ATP by bacteria during growth. BMC Microbiology, 13, 1–13.
Mitchell, J. K., & Santamarina, J. C. (2005). Biological Considerations in
Geotechnical Engineering. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental
Engineering, 131(10), 1222–1233. https://doi.org/10.1061/(asce)1090-
0241(2005)131:10(1222)
Ng, W., Lee, M., & Hii, S. (2012). An overview of the factors affecting microbial
induced calcite precipitation and its potential application in soil improvement.
Journal of Civil and Environmental Engineering, 6(2), 188–194.
Nurkhotimah, Yulianti, E., & Rakhmawati, A. (2017). Pengaruh suhu dan pH
terhadapa aktivitas enzim fosfatase bakteri termofilik sungai gendol pasca
erupsi merapi. Jurnal Prodi Biologi, 6(8), 465–471.
Okwadha, G. D. O., & Li, J. (2010). Optimum conditions for microbial carbonate
precipitation. Chemosphere, 81(9), 1143–1148.
https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2010.09.066
Omoregie, I. A., Senian, N., Li, Y. P., Hei, L. N., Leong, E. O. D., Ginjom, H. R.
I., & Nissom, M. P. (2016). Ureolytic bacteria isolated from Sarawak
limestone caves show high urease enzyme activity comparable to that of
Sporosarcina pasteurii (DSM 33). Malaysian Journal of Microbiology, 12(6),
463–470. Retrieved from http://mjm.usm.my/uploads/issues/823/10.
Pawar, S. S., & Parekar, P. S. R. (2018). Bacteria based self-healing concrete :
Review. International Research Journal of Engineering and Technology,
05(03), 1001–1004.
Phillips, A. J., Gerlach, R., Lauchnor, E., Mitchell, A. C., Cunningham, A. B., &
Spangler, L. (2013). Engineered applications of ureolytic biomineralization: A
review. Biofouling, 29(6), 715–733.
https://doi.org/10.1080/08927014.2013.796550
Rahman, R. N. Z. A., Geok, L. P., Basri, M., & Salleh, A. B. (2005). Physical
factors affecting the production of organic solvent-tolerant protease by
Pseudomonas aeruginosa strain K. Bioresource Technology, 96(4), 429–436.
https://doi.org/10.1016/j.biortech.2004.06.012
Rukmana, G., & Zulaika, E. (2017). Isolasi Bakteri Karbonoklastik. Jurnal Sains
Dan Seni ITS, 6(2), 4–6.
Sahoo, K., & Dhal, N. K. (2009). Potential microbial diversity in mangrove
31
ecosystems:A review. Indian Journal of Marine Sciences, 38(2), 249–256.
Sovljanski, O., Vidakovic, A., & Sinisa, M. (2018). The influence of alkaline
environment on ureolytic bacteria Sporosarcina pasteurii DSM 33. In Sixth
Conference of the Young Chemistry of Serbia.
Stabnikov, V., Naeimi, M., Ivanov, V., & Chu, J. (2011). Formation of water-
impermeable crust on sand surface using biocement. Cement and Concrete
Research, 41(11), 1143–1149.
https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2011.06.017
Sun, X., Miao, L., Tong, T., & Wang, C. (2019). Study of the effect of temperature
on microbially induced carbonate precipitation. Acta Geotechnica, 14(3), 627–
638. https://doi.org/10.1007/s11440-018-0758-y
Supriyantini, E., Soenardjo, N., & Nurtania, S. A. (2017). Konsentrasi bahan
organik pada perairan mangrove di Pusat Informasi Mangrove (PIM),
Kecamatan Pekalongan Utara, Kota Pekalongan. Buletin Oseanografi Marina,
6(1), 1. https://doi.org/10.14710/buloma.v6i1.15735
Tabatabai, M. A., & Bremner, J. M. (1969). Use of p-nitrophenyl phosphate for
assay of soil phosphatase activity. Soil Biology and Biochemistry, 1(4), 301–
307. https://doi.org/10.1016/0038-0717(69)90012-1
Whiffin, V. S. (2004). Microbial CaCO3 precipitation for the production of
biocement. Murdoch University.
https://doi.org/http://researchrepository.murdoch.edu.au/399/2/02Whole.pdf
Zhang, J., Weng, X., Yang, B., Li, Y., Liu, J., & Jiang, L. (2017). Bonding
characteristics of grouting layer in Prefabricated Cement Concrete Pavement.
Construction and Building Materials, 145, 528–537.
https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2017.04.041
Zusfahair, Ningsih, D. R., Fatoni, A., & Pertiwi, D. S. (2018). Determination of
urease biochemical properties of asparagus bean (Vigna unguiculata ssp
sesquipedalis L.). IOP Conference Series: Materials Science and Engineering,
349(1). https://doi.org/10.1088/1757-899X/349/1/012073
32
Lampiran 1. Contoh Perubahan Warna pada Medium Isolasi
Medium (Kontrol)
Medium (Positif ureolitik)
33
Lampiran 2. Hasil Pengamatan Morfologi Koloni
Koloni 1
Koloni 7
Koloni 9
34
Koloni 5A
Koloni 5B
Koloni 6A
35
Koloni 4
Koloni 6B
36
Koloni 6C
Koloni 8
37
Lampiran 3. Hasil Pengamatan Morfologi Sel
Isolat 1 - Perbesaran1000x
Isolat 7 - Perbesaran1000x
38
Isolat 9 - Perbesaran1000x
Isolat 5A - Perbesaran1000x
39
Isolat 5B - Perbesaran1000x
Isolat 6A - Perbesaran1000x
40
Lampiran 4. Rata-rata Produktivitas Isolat Bakteri
Jenis Isolat
Kenaikan
Konsentrasi
Amonia (ppm)
Konsentrasi Sel
(CFU/ml) pH Suhu (ºC)
K1 1,41 0,26 1,32 3,83
K7 14,1 2,23 2,89 2,5
K9 9,78 1,54 2,2 1,33
K5A 15,19 2,5 3,27 2,83
K5B 5,54 0,49 1,65 2,67
K6A 5,87 0,51 1,96 2,67
Jenis
Isolat
Rata-Rata
Konsentrasi
Amonia (ppm)
Konsentrasi Sel
(CFU/ml) pH Suhu (ºC)
Awal
(H-0)
Akhir
(H-7)
Awal
(H-0)
Akhir
(H-7)
Awal
(H-0)
Akhir
(H-7)
Awal
(H-0)
Akhir
(H-7)
K1 0,31 1,72 0,07 0,33 6,41 7,73 28,7 30
K7 0,35 14,45 0,047 2,28 5,96 8,85 27,83 30,67
K9 0,22 10 0,01 1,54 4,91 8,18 28 31,8
K5A 0,53 15,72 0,01 2,51 6,32 8,52 27,67 30,33
K5B 0,63 6,17 0,03 0,52 6,74 8,7 28 30,67
K6A 0,68 6,55 0,05 0,56 6,53 8,18 28,3 30,8
41
Lampiran 5. Hasil Analisis Variansi dan Uji Duncan
Uji Duncan Produktivitas Isolat Bakteri
Analisis Variansi Produktivitas Isolat Bakteri
Jumlah
Kuadrat
Derajat
bebas
Rata-rata
jumlah
kuadrat
F Signifikan
Amonia
Antar
kelompok 430,937 5 86,187 7,778 0,002
Dalam
Kelompok 132,967 12 11,081
Total 563,903 17
TPC
Antar
kelompok
141337078
077777776,
000
5 2826741561
5555556,000 12,173 0,000
Dalam
Kelompok
278647930
83333336,0
00
12 2322066090
277778,000
Total
169201871
161111104,
000
17
pH
Antar
kelompok 8,255 5 1,651 4,056 0,022
Dalam
Kelompok 4,884 12 0,407
Total 13,139 17
Suhu
Antar
kelompok 9,569 5 1,914 6,890 0,003
Dalam
Kelompok 3,333 12 ,278
Total 12,903 17
Jenis
Isolat
Kenaikan
Konsentrasi
Amonia
Kenaikan
Konsentrasi
Sel
Kenaikan
pH
Kenaikan
Suhu
K1 1,41a 0,26 ×108a 1,32a 3,83c
K7 14,09c 2,23 ×108bc 2,89bc 2,5b
K9 9,78c 1,54 ×108b 2,2ab 1,33a
K5A 15,19c 2,5 ×108c 3,27c 2,83b
K5B 5,54ab 0,49 ×108a 1,65a 2,67b
K6A 5,87ab 0,51 ×108a 1,96ab 2,67b
42
Lampiran 6. Kurva Standar Konsentrasi Amonia Isolat Bakteri
y = 0,0089x - 0,0031
R² = 0,993578
0
0,01
0,02
0,03
0,04
0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0
Abso
rban
si
Konsentrasi (ppm)
Kurva Standar Amonia