STUDI POTENSI ISOLAT KAPANG WONOREJO SURABAYA DALAM MENDEGRADASI POLIMER BIOPLASTIK Poly Hydroxy Butyrate

(PHB)

SIDANG TUGAS AKHIR

Talitha Rahma Nathania1509100051

Dosen PembimbingN.D Kuswytasari, S.Si., M.Si

JURUSAN BIOLOGIFAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA2013

1

LATAR BELAKANG

konsumsi plastik (dunia) meningkat dari 116 juta ton (1992) menjadi 255 juta ton (2007).Krisis ekonomi 265 juta ton per tahun (2010)(UNEP, 2012).

Krisis Energi

Poliester alifatik PHB

2

PHB

produk plastik terdegradasi yang dihasilkan olehmikroorganisme secara in vivo (dalam sel).

Polimer

tren peningkatan penggunaan bioplastik akan mendorong konsumsi di seluruh dunia meningkat empat kali lipat menjadi 900 ribu ton dengan nilai US$ 2,6 miliar pada 2013 (Organisasi Fredonia, 2010).

3

Keunggulan bioplastik dibandingkan plastik

konvensional

Klaim - plastik terdegradasi

Uji biodegradibilitas

Variasi mikroorganisme

Jenis substrat

Metode

Penambahan pemlastis

Biodegradasi

Agen : Kapang

Kurangnya data tentang kemampuan kapang untuk mendegradasi PHB dan potensinya perlu dikaji

4

PERMASALAHAN

Terdapat 21 isolat kapang tanah Wonorejo Surabaya di Laboratorium Mikrobiologi dan Bioteknologi Jurusan Biologi ITS yang

mampu menghasilkan enzim lipase, sehingga perlu dilakukan penelitian bagaimanakah potensi isolat tersebut dalam mendegradasi polimer

bioplastik Poly Hydroxy Butyrate (PHB).

5

BATASAN MASALAH

1. Uji kemampuan degradasi polimer bioplastik dilakukan dengan metode skrinning degradasi polimer dimana rasio zona bening akan terbentuk pada media padat beremulsikan plastik.

2. Isolat kapang yang memiliki rasio zona bening kemudian dilanjutkan ke uji degradasi polimer dan uji Scanning Electron Microscope(SEM).

3. Biofilm plastik yang digunakan dalam uji degradasi adalah Poly Hydroxy Butyrate (PHB),dimana dalam perlakuan uji degradasi medium cair, biofilm dianggap sama tebal .

4. Berat kering jamur pada medium Potatoes Dextrosa Broth (PDB) digunakan sebagai acuan kontrol.

6

TUJUAN

Mengetahui potensi isolat kapang tanah Wonorejo Surabaya dalam mendegradasi polimer bioplastik Poly Hydroxy

Butyrate (PHB).

MANFAAT

1) Memberikan informasi dan solusi ilmiah mengenai biodegradasi PHB dengan menggunakan kapang.

2) Menambah pengetahuan bagi pembaca khususnya dan masyarakat umumnya tentang pengolahan limbah plastik dengan menggunakan mikroorganisme lokal.

7

METODOLOGI

Penelitian dilakukan pada bulan Februari - April 2013 di Laboratorium Mikrobiologi dan Bioteknologi Jurusan Biologi

FMIPA ITS Surabaya.

Waktu dan Tempat Penelitian

Alat

spidol, kaca pembesar, jarum tanam tajam, kertas label, cawan Petri, labu ukur, erlenmeyer, rotary shaker, neraca analitik, oven (MEMMRT UND 500®), bunsen, refrigerator, autoclave (ALP KT-40®), lemari inkubator, tabung reaksi, LAF (Bio 60-M / Faster®), gelas beker, gelas ukur, penggaris, magnetic stirrer, stirring hot plates (MSH-420®), kertas indikator universal dan SEM.

Bahan

media PDA, PDB, isolat kapang, bioplastik Poly [(R)-3-hydroxybutyric acid] (Sigma-Aldrich®), kloroform, hypochlorite 1%, surfaktan Tween 80, agar-agar, aquades, ekstrak khamir, (NH4)2SO4, MgSO4.7H2O, Na2MoO4.2H2O, NaCl, CaCl2.2H2O, FeSO4.7H2O, MnSO4, K2HPO4, dan KH2PO4.

8

METODOLOGI

• Pembuatan Medium Regenerasi Kapang

• Inokulasi Kapang

• Pembuatan Medium Beremulsi Plastik

• Pertumbuhan Isolat Pada Medium Emulsi Plastik

• Pembuatan Biofilm Plastik

• Pengukuran Massa Sampel Terdegradasi

• Perhitungan Biomassa Kapang

• Pengamatan Morfologi dengan Scanning Electron Microscopy (SEM)

9

Rasio zona bening pada 21 isolat kapang Wonorejo Surabaya pada medium beremulsi bioplastik PHB.

hasil rasio zona bening menunjukkan nilai < 1 cm

HASIL DAN PEMBAHASAN

10

Degradasi polimer bioplastik PHB

Enzim lipase

Enzim PHB depolimerase

Penelitian Dikma (2012) isolat yang menghasilkan enzim lipase :

Mortiriella sp., Penicillium sp.1, Fusarium sp., Gliomastix sp.1, Gliomastix sp.2,

Mycelia sterilia (LM 1040), dan Mycelia sterilia (LM 1041)

Uji rasio zona bening yang tidak termasuk kategori isolat penghasil enzim lipase

adalah Paecilomyces sp.4 dan Chaetomium sp.

Mortiriella sp. (0,0077 U/mL), Gliomastix sp.2 (0,0034 U/mL) dan

Fusarium sp. (0,0032 U/mL).

11

B. Pengukuran Massa Sampel Plastik Terdegradasi

Menimbang massa polimer sebelum dan setelah proses biodegradasi selama selang waktu tertentu merupakan metode kuantitatif yang paling sederhana untuk mengkarakterisasi terjadinya biodegradasi suatu polimer (Owen, 1995). teknik solution casting

merupakan pilihan yang cepat dan mudah untuk membuat lembaran plastik pada skala laboratorium.

12

Keterangan : angka yang diikuti oleh huruf yang sama pada setiap kolom dan baris menunjukkan tidak berbeda nyata menurut uji Tukey pada selang kepercayaan 95%.

Spesies Prosentase degradasi (%)

5 hari 15 hari 25 hari 35 hari

Kontrol 0,63 a 0,38 a 0,74 a 0,65 a

Gliomastix sp.2 6,06 c 6,87 ab 23,46 ab 100 b

Fusarium sp. 2,35 ab 30,73 bc 97,92 c 100 b

Chaetomium sp. 6,10 c 47,73 cd 87,95 c 100 b

Mortierella sp. 1,68 a 5,28 ab 44,92 b 100 b (*)

Paecilomyces sp.4 5,59 bc 61,18 d 98,32 c 100 b (*)

13

Grafik perbedaan efisiensi degradasi pada kontrol dan isolat kapang

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

5 hari 15 hari 25 hari 35 hari

Kontrol

Gliomastix sp.2

Fusarium sp

Chaetomium sp

Mortierella sp

Paecilomyces sp.4

14

Saat pengambilan sampel PHB untuk diketahui prosentase penurunan biomassa, secara bersamaan juga dilakukan penyaringan terhadap biomassa sel kapang. Sehingga terjadi kesulitan untuk memisahkan plastik PHB yang telah mengalami degradasi dalam bentuk butiran-butiran kecil

Skorring 100%

Periode 35 hari pada Mortiriella sp. dan Paecilomyces sp.4

15

C. Biomassa Isolat Kapang

00,10,20,30,40,50,60,70,8

5 hari

15 hari

25 hari

35 hari

Gliomastix sp

PDB

Biomassa (gr)

00,10,20,30,40,50,60,70,8

5 hari 15 hari

25 hari

35 hari

Fusarium sp

Series1

Series2

00,10,20,30,40,50,60,70,8

5 hari 15 hari

25 hari

35 hari

Chaetomium sp

Series1

Series2

00,10,20,30,40,50,60,70,8

5 hari 15 hari

25 hari

35 hari

Mortiriella sp

Series1

Series2

PDB

PHB(gr)

Mortiriella sp.

00,10,20,30,40,50,60,70,8

5 hari 15 hari 25 hari 35 hari

Paecylomyces sp.4

Series1

Series2

PDB

PHB

(gr)

Paecilomyces sp.4

16

D. Perubahan Morfologi Permukaan

Keterangan: A. Sebelum uji

degradasi,B. Setelah uji

degradasi padamedium cairmasa inkubasi25 hari(Gliomastixsp.2)

1. Perbesaran 2000X

2. Perbesaran 8000X

A1 A2

B2B1

17

KESIMPULAN DAN SARAN

A1 A2

B2B1

Kesimpulan

Kesimpulan dari penelitian ini adalah:a. Berdasarkan parameter terbentuknya zona bening dapat terlihat bahwa dari 21 isolat

kapang Wonorejo Surabaya yang diujikan terdapat lima isolat yang mampu mendegradasi bioplastik Poly Hydroxy Butyrate.

b. Setelah dilakukan uji degradasi pada medium cair sebagai konfirmasi dari uji skrinning sebelumnya, pada periode 25 hari, kelima isolat menunjukkan prosentase degradasi yang berbeda-beda. Paecilomyces sp.4 menunjukkan prosentase degradasi tertinggi sebesar 98,32% diikuti nilai terbesar hingga terkecil selanjutnya adalah Fusarium (97,92%), Chaetomium sp. (87,95%), Mortierella sp. (44,92%) dan Gliomastix sp.2 (23,46%). Sedangkan pada periode 35 hari, semua isolat kapang mampu mendegradasi bioplastik PHB dengan prosentase tertinggi 100%.

18

A1 A2

B2B1

Saran

a. Penelitian lebih lanjut mengenai kemampuan kapang tersebut dalam mendegradasi plastik sintetis serta aktivitas enzim lipase dan PHB depolimerase yang mempengaruhi kemampuan degradasinya dapat dilakukan.

b. Pengaruh suhu dan pH dapat dilakukan untuk mengetahui lingkungan optimum kapang dalam mendegradasi PHB.