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