Korelasi Waktu Pemaparan dan Bioakumulasi HgCl2 pada Bacillus S1 dan Uji Potensi Biodegradasi Limbah Organik

Oleh : Wahyu Dewi Iftita (1509100707) Dosen Pembimbing : Dr. rer. nat. Ir. Maya Shovitri, M. Si Dr. Enny Zulaika, Mp

Jurusan Biologi Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2014

Latar Belakang

Bakteri yang mampu mereduksi Hg menjadi

lebih tidak toksik

Bacillus megaterium

•Pereduksi HgCl2 sampai 98%

• Menghasilkan enzim hidrolisis (amilase, protease, selulase, lipase)

Biodegradasi Limbah Organik

Bacillus S1 = BRM

Optimal untuk dikembangkan

BRM

Permasalahan • Apakah Bacillus S1 mampu mengakumulasi merkuri (HgCl2)? • Apakah terdapat korelasi antara waktu pemaparan HgCl2 dengan

bioakumulai Hg2+ menjadi Hg0? • Apakah Bacillus S1 mampu menghasilkan enzim amilase, protease,

selulase, dan lipase?

Batasan Masalah • Isolat yang digunakan adalah Bacillus S1 koleksi laboratorium Mikrobiologi dan Bioteknologi, Jurusan Biologi FMIPA-ITS • Konsentrasi HgCl2 yang digunakan adalah 2,5 mg/L

Tujuan • Menghitung kemampuan Bacillus S1 mengakumulasi HgCl2 dengan waktu

pemaparan 6-36 jam • Membuktikan adanya korelasi antara waktu pemaparan HgCl2 dengan

bioakumulasi Hg2+ • Membuktikan kemampuan Basillus S1 menghasilkan enzim amilase, lipase,

protease, dam selulase

Manfaat Manfaat yang diperoleh dari penelitian ini adalah mendapatkan potensi yang unggul dari Bacillus S1 yang diaplikasikan dalam berbagai bidang, meliputi bioremediasi dan bidegradasi limbah organik.

Metodologi

Juni - Desember 2013 di Lab. Mikrobiologi dan Bioteknologi Jurusan Biologi FMIPA-ITS. Analisis bioakumulasi logam merkuri dilakukan di Laboratorium Penelitian dan Konsultasi Industri, Balai Penelitian dan Konsultasi Industri Surabaya.

Waktu dan Tempat

1. Isolat Uji Isolat yang digunakan adalah Bacillus S1 koleksi Laboratorium Mikrobiologi dan

Bioteknologi Jurusan Biologi FMIPA-ITS yang resisten merkuri

Alat, Bahan dan Cara Kerja

1. Uji Enzimatis Bacillus S1 Uji enzimatis meliputi enzim amilase, protease, selulase

dan lipase

Isolate Bacillus dikultur pada

medium spesifik

Diinkubasi 24-48 jam suhu 37oC

Diamati zona bening yang terbentuk di

sekitar koloni

•Amilase : Medium NA dg Amilum 0,5 % inkubasi diteteskan grams iodin pengukuran

•Protease : Medium NA dg susu skim 2% inkubasi pengukuran •Selulase : Medium CMC inkubasi dicuci larutan merah kongo

dibilas NaCl pengukuran •Lipase : medium Tween 80 inkubasi perubahan warna medium

pengukuran

2. Pembuatan Kurva Pertumbuhan untuk Starter

Isolat Bacillus umur 24 jam pada medium

NA-HgCl2 10 mg/L

NB 20 ml, inkubasi di atas rotary shaker 100 rpm suhu

ruang 24 jam

5 ml

Diinokulasi ke medium NB 45 ml, inkubasi di atas rotary

shaker 100 rpm suhu ruang 24 jam

1 ml Diencerkan di aquades 9 ml

Diukur nilai OD pd λ 600 nm. Dilakukan 0-24 jam dg

selang waktu 1 jam kurva

1 ose

µ

10 ml

Diinokulasi ke medium NB 90 ml, inkubasi di atas rotary

shaker 100 rpm suhu ruang 24 jam

25 ml

Diinokulasi ke medium NB 225 ml, inkubasi di atas rotary

shaker 100 rpm suhu ruang

3. Uji Bioakumulasi Hg

Setelah didapatkan umur starter (µ)

Medium NB 18 ml, inkubasi di atas rotary shaker 100 rpm suhu

ruang slm 24 jam

2 ml isolat Bacillus

2 ml

Medium NB 18 ml, inkubasi di atas rotary shaker 100 rpm suhu ruang hingga µ jam

Pengukuran bioakumulasi Hg dilakukan setelah inkubasi jam ke-6, ke-12, ke-18, ke-24, ke-30 dan ke-36

HgCl2 2,5 mg/L

6 jam

12 jam

18 jam

24 jam

30 jam

Diambil 10 ml

4000 rpm, 20 menit

Filtrat diambil dan dimasukkan tabung

reaksi

Ditambah 3 tetes HNO3

dipanaskan ≤ 80oC ± 30

menit

36 jam

Continue….

Atomic Absorption Spectroscopy (AAS)

• Jumlah logam Hg yg diakumulasi • Pengukuran Efisiensi Bioakumulasi

• Ca = Konsentrasi logam Hg yang diakumulasi sel Bacillus S1

• Co = Konsentrasi awal logam Hg (tanpa inokulum Bacillus S1)

• Cb = Konsentrasi akhir logam Hg setelah waktu perlakuan

• R = Efisiensi bioakumulasi genera Bacillus S1

• Co = Konsentrasi akhir logam Hg dalam media kontrol tanpa inokulum Bacillus S1

• Cs = Konsentrasi logam Hg yang tidak diakumulasi sel

Continue…..

Ca = Co – Cb R = Co – Cs × 100% Co

(Csuros & Csuros, 2002)

4. Pengukuran Viabilitas Genera Bacillus S1

6 jam

12 jam

18 jam

24 jam

30 jam

36 jam

Diencerkan dan dikultur secara pour plate kemudian dihitung jumlah koloni. CFU/ml = jumlah koloni × faktor pengenceran

Hasil dan Pembahasan 1. Uji Enzimatis Bacillus S1

B. Positif protease

C. Positif Selulase

D. Negatif Lipase

2. Resistensi Bacillus S1 terhadap Merkuri

Lag phase

Log phase

Stationer phase

Death phase = not found

µ = jam ke-7 sampai 9

Continue…

Koloni Bacillus S1 yang tumbuh pada medium yang mengandung NA-HgCl2 2,5 mg/L

3. Biakumulasi HgCl2 pada Bacillus S1

Waktu Pemaparan

HgCl2

Kons. Awal HgCl2 (mg/L)

Kons. Akhir HgCl2 Stlh

Kultivasi (mg/L)

Bioakumulasi HgCl2 (mg/L)

Efisiensi Bioakumulasi

(%)

6 jam 2,45 2,08 0,36 15

12 jam 2,45 1,35 0,91 37

18 jam 2,45 0,12 2,33 95

24 jam 2,45 0,06 2,39 97

30 jam 2,45 0,05 2,4 98

36 jam 2,45 0,05 2,4 98

y = 0.0701x + 0.3253 R² = 0.7354

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Bioa

kum

ulas

i HgC

l2/(

mg/

L)

Waktu (jam)

Bioakumulasi HgCl2

y = 2.8571x + 13.333 R² = 0.7379

0

20

40

60

80

100

120

140

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Efis

ensi

Bia

kum

ulas

i HgC

l2 (%

)

Waktu (Jam)

Efisiensi Bioakumulasi HgCl2

4. Viabilitas Bacillus S1

Waktu Kultur Colony Forming Unit (CFU)/ml

6 jam 4,7 × 108

12 jam 3,7 × 108

18 jam 1,5 × 108

24 jam 1,1 × 108

30 jam 0,5 × 108

36 jam 0,6 × 108

Daeth phase

Kesimpulan dan Saran

• Bacillus S1 adalah bakteri resisten merkuri yang mampu mengakumulasi HgCl2 sampai dengan 2,4 mg/L dari 2,45 mg/L yang dipaparkan dengan efisiensi 98%.

• Bacillus S1 mampu tumbuh pada medium NA setelah terpapar HgCl2 2,5 mg/L pada interval waktu 6 jam selama 36 jam dengan jumlah sel sebanyak 0,5 – 4,7 × 108 CFU/ml. Waktu pemaparan berkorelasi positif dengan konsentrasi bioakumulasi (R2=0,735) dan efisiensi biakumulasi (R2=0,737)

• Bacillus S1 menghasilkan enzim amilase, kaseinase (protease) dan selulase.

Kesimpulan

• Saran penelitian adalah diperlukannya penelitian lanjutan mengenai kemampuan Bacillus S1 dalam mereduksi merkuri pada konsentrasi yang lebih tinggi dan jelang waktu yang lebih lama, dan optimalisasi lingkunagn untuk memperoleh jumlah enzim yang tinggi oleh Bacillus S1

Saran

Ngaturaken Agunging Panuwun

Merkuri reduktase : merA Organomercury lyase : merB Periplasmic Hg(II) scavenging protein : merP Inner membran spanning protein : merT, merC, merE, merF, merG Regulatory protein : merR, merD

Gugus Fungsional Dinding Sel Bakteri (EPS): •Korboksil = -COOH •Aldehida = -COH •Hidroksil = -CHOH •Sulfihidril = -SH •Amina = -NH3 •Fosforil = -PO4H3