Pengamatan dilakukan pada jaringan kayu mati tanaman ekaliptus di PT. Toba Pulp Lestari, Tbk. Sektor Aek Nauli. Lokasi pengamatan dan pengambilan sampel di blok B001, dimana blok tersebut adalah blok yang dibuat untuk keperluan penelitian terdiri dari sekitar 25 spesies ekaliptus dengan umur tegakan 5 tahun.
Setelah dilakukan pengamatan kemudian diklasifikasikan jenis pelapukan berdasarkan tingkat pelapukannya yaitu baru, sedang, dan lanjut. Pengamatan di lapangan juga mengamati fungi yang terdapat pada kayu yang telah lapuk. Pada Tabel 1 menyajikan jumlah kayu dari masing-masing tingkat pelapukan dan fungi yang terdapat pada kayu tersebut.
Tabel 1. Kriteria Pelapukan dan Fungi yang Didapat pada Pengamatan di Lapangan
Kriteria Jumlah Kayu Jenis Fungi Kode Fungi keterangan
Baru 8 1 trA fungi berwarna putih
Sedang 10 4 trB fungi berwarna coklat tua
trC fungi berwarna abu-abu trA fungi berwarna putih trD fungi berwarna putih
Lanjut 10 4 trA fungi berwarna putih
trE fungi berwarna hitam trF fungi berwarna coklat muda
trG fungi berwarna putih
Pada pelapukan kelas baru, fungi yang didapat berupa benang-benang halus dan tidak mempunyai tubuh buah. Pada pelapukan kelas baru hanya ditemukan satu jenis fungi. Pada pelapukan kelas sedang didapatkan 4 jenis fungi
yang berbeda dan fungi yang ditemukan memiliki bentuk dan warna yang beragam. Sedangkan pada pelapukan kelas lanjut didapat 4 jenis fungi yang memiliki perbedaan bentuk dan warna. Fungi yang ada pada pelapukan kelas baru didapat juga pada pelapukan kelas sedang dan kelas lanjut yaitu fungi dengan kode trA. Karakteristik fungi yang ditemukan dilapangan meliputi bentuk, warna, dan ukuran disajikan pada Table 2.
Tabel 2. Karakteristik Fungi yang Didapat di Lapangan
No. Kode Karakteristik Ditemukan pada
Bentuk Warna Ukuran
1 trA benang-benang halus putih baru, sedang, lanjut
2 trB seperti kipas coklat tua 2-3 cm sedang
3 trC seperti payung abu-abu 1-2 cm sedang
4 trD tidak beraturan putih 5 cm sedang
5 trE seperti kipas hitam 10-15 cm lanjut
6 trF seperti jarum coklat muda 3-5 cm lanjut
7 trG tidak beraturan putih 10 cm lanjut
Fungi yang ditemukan berdasarkan bentuk dan, warna, dan ukuran sebanyak tujuh dimana untuk fungi trA terdapat pada tiga tingkat pelapukan. Untuk fungi dengan kode trD dan trG memiliki kesamaan bentuk dan warna namun memiliki perbedaan dimana trG berbentuk seperti jelly sedangkan trD tidak berbentuk jelly.
Kayu yang didapat pada pengamatan di lapangan memiliki ciri-ciri terdapat bercak-bercak pada permukaan kayu, perubahan warna menjadi lebih gelap. Hal ini sesuai dengan pendapat Murtihapsari (2008) dimana proses pelapukan dapat disebabkan oleh hewan, serangga, fungi, alga, dan bakteri. Pelapukan yang disebabkan oleh fungi berupa noda pada kayu, pucat warna, lubang membran, dan dekomposisi (decay).
Pada pelapukan kelas baru, terjadi perubahan warna kayu dimana kayu menjadi pucat dan ditemukan hyfa jamur yang mengelilingi bagian permukaan kayu tersebut. Struktur kayu tersebut masih sangat keras namun lebih ringan jika dibandingkan oleh kayu yang masih segar. Hal ini dapat dilihat pada Gambar 3.
a b Gambar 3 (a) dan (b) Pelapukan kayu kelas baru (pelapukan tahap awal).
Murtihapsari (2008) menyatakan kayu yang baru saja ditebang, dapat dilihat bahwa potongan log tersebut masih segar, dan bergetah. Akibat adanya kandungan yang terdapat pada kayu tersebut sehingga menjadi pencarian banyak oganisme renik. Selanjutnya bahan makanan dalam material log kayu tersebut digantikan oleh proses respirasi sel parenkim. Jika proses pengeringan lambat (musim hujan) atau dengan kelembaban yang tinggi maka kayu log tersebut akan ditumbuhi ratusan jamur, alga dan bakteri lainnya, selanjutnya jasad-jasad renik tersebut tumbuh berkembang dan menjadi penetrasi (correspondence) antara permukaan kayu dengan lapisan bagian dalam kayu log dimana tersimpan banyak stok makanan (storage food) yang dapat menghidupi ratusan mikroba. Seiring dengan waktu di bawah skenario fungal decomposition, kayu kemudian berubah warna kemudian menjadi lapuk.
Pelapukan kayu kelas sedang ditandai oleh permukaan kayu yang sudah ditumbuhi oleh jamur. Kayu lebih lunak dibandingkan dengan kayu pada tipe
baru. Warna kayu menjadi lebih gelap atau warna menjadi coklat tua. Hal ini dapat dilihat pada Gambar 4.
a b
Gambar 4 (a) dan (b). Pelapukan kayu kelas sedang
Menurut Murtihapsari (2008) pemucatan warna kayu atau perubahan warna umumnya disebabkan oleh 2 proses yaitu: pewarnaan yang disebabkan oleh spora fungi dan penimbunan alga pada permukaan kayu. Setelah proses pemucatan warna kayu yang disebabkan oleh spora dan alga pada permukaan, selanjutnya diikuti oleh jamur hifa yang menggerogoti bagian dalam dan menjadi penetrasi hingga lapisan terdalam sapwood .Aspergilus spp. dan Penicillium spp. adalah dua genera terbesar dalam proses perubahan warna bagian kulit kayu. Selanjutnya penetrasi bagian dalam umumnya diperankan oleh jamur
Ceratocystis.
Pelapukan kelas lanjut ditandai dengan struktur kayu yang mudah hancur dan membusuk hampir menyerupai tanah, namun masih dapat dibedakan dengan tanah. Kadar air yang terdapat pada kayu tersebut sangat tinggi, karena luas penampang pada kayu tersebut lebih luas dibandingkan pada tipe baru dan sedang sehingga apabila terjadi hujan kayu pada pelapukan lanjut mudah menangkap dan menyimpan air. Hal ini dapat dilihat dari Gambar 5.
a b Gambar 5 (a) dan (b). Pelapukan kayu kelas lanjut
Menurut Johnson (1979) dalam Murtihapsari (2008) melaporkan bahwa
Bacillus polymyxa (Prazmowski) dan sederetan fungi lainnya seperti Trichoderma viride merupakan pemicu terbesar dalam proses nonaktivasi sel kayu, dan mampu
membuat pori, lubang besar dan cepat, sehingga sangat memungkinkan adanya intrusi air ke dalam sel kayu, dan dalam beberapa lama, kayu berubah menjadi lapuk dan akhirnya menjadi bahan organik.
Uji Bavendamm
Uji bavendamm dilakukan untuk mengetahui jenis fungi, apakah termasuk fungi pelapuk putih atau fungi pelapuk coklat. Dalam penelitian ini media yang digunakan adalah media agar tannin dimana media PDA ditambahkan dengan 0,1% asam tannin. Menurut Rayner & Boddy (1988) uji Bavendamm dilakukan untuk mengetahui kemampuan Fungi Pelapuk Putih (FPP) yang diperoleh dalam menghasilkan enzim ekstraselular oksidase. Kemampuan tersebut digunakan untuk membedakan antara FPP dengan fungi pelapuk cokelat. Bila terbentuk warna cokelat pada permukaan agar maka mengindikasikan adanya aktivitas fenol oksidase yang berarti aktivitas dari FPP. Hasil uji bavendamm pada isolat fungi disajikan pada Tabel 3.
Tabel 3. Hasil Uji Bavendamm 16 Isolat Fungi
kriteria pelapukan Isolat hasil persentasi Keterangan
Baru TR1A1 50
TR1A2
TR1B (+) endapan coklat terbentuk pada hari ke 6.
TR1C (+) endapan coklat terbentuk pada hari ke 8.
Sedang TR2A 20
TR2B1
TR2B2 (+) endapan coklat terbentuk pada hari ke 8
TR2C1
TR2C2
Lanjut TR3A1 15
TR3A2 (+) endapan coklat terbentuk pada hari ke 8
TR3A3 TR3B TR3C1 TR3C2
TR3C3
Tabel 2. diatas dapat dilihat bahwa untuk persentase FPP yang ditemukan pada pelapukan kelas baru adalah 50%, dimana dari 4 isolat yang dimurnikan terdapat 2 isolat yang positif. Untuk kelas sedang fungi pelapuk putih yang didapat adalah 20% dan pada kelas lanjut fungi pelapuk putih yang didapat adalah 15%. Dua huruf belakang pada kode isolat menunjukkan kemiripan bentuk dan warna koloni pada media. Isolat dengan kode A1, A2, dan B terdapat pada gejala pelapukan kelas baru dan lanjut. Sedangkan untuk isolat C1 dan C2 terdapat pada gejala pelapukan kelas sedang dan lanjut.
Isolasi tahap awal didapat 16 kultur fungi, dan kemudian hasil biakan murni tersebut dilakukan uji bavendamm. Berdasarkan uji bavendamm yang dilakukan didapat 4 kultur yang memberikan hasil positif dimana terdapat endapan coklat pada media tersebut. Isolat yang menghasilkan hasil positif adalah TR1B, TR1C, TR2B2, TR3A2. Hal ini dapat dilihat pada Gambar 6, dimana pada
media agar terdapat endapan coklat, hal ini menandakan uji bavendamm tersebut positif. a b c Keterangan : a. Isolat TR1B b. Isolat TR1C c. Isolat TR3A2 d. Isolat TR2B2 e. Isolat TR2C2 d e
Gambar 6. Isolat fungi pada uji bavendamm (a), (b), (c), (d) isolat fungi yang menunjukkan hasil positif pada uji bavendamm pada isolat TR1B, TR1C, TR3A2, TR2B2, (b) isolat fungi yang menunjukkan hasil negatif pada isolat TR2C2.
Endapan coklat yang terbentuk pada media agar tersebut menandakan bahwa fungi tersebut dapat mengoksidasi fenol, dimana fenol tersebut adalah senyawa yang terdapat pada lignin. Menurut Prasetya (2005) fungi pelapuk putih pada umumnya mengeluarkan enzim pendegradasi lignin seperti laccase,
peroxidase, tirisinase, dan ligninolitik lainnya. Degradasi lignin pada umumnya
dimulai dari reaksi biotransformasi untuk memodifikasi komponen komplek lignin yang umumnya dilakukan oleh enzim yang dikeluarkan oleh fungi pelapuk putih. Saat ini enzim ligninolitik dikenal tiga tipe yaitu Lignin Peroxidase (LiP),
yang mampu mengoksidasi komponen non-phenolic dari lignin, sedangkan MnP mampu mengoksidasi komponen phenolic dari lignin.
Hasil uji bavendamm diketahui bahwa fungi pelapuk putih yang dihasilkan terdapat pada seluruh jenis tipe pelapukan baik pada kelas baru, sedang, ataupun lanjut. Hal ini manandakan bahwa proses pendegradasian lidnin, selulosa, dan hemiselulosa yang terjadi pada Eucalyptus spp berjalan bersamaan. Prasetya (2005) menyatakan bahwa berdasarkan tingkat urutan-urutan penguraian komponen kimia biomassa, degradasi dapat dibagi kedalam tiga katagori. Salah satunya adalah proses pendegradasian terjadi bersamaan antara lignin, selulasa, dan hemiselulosa. Proses degradasi pada umumnya berjalan bertahap dan pada umumnya terjadi pemotongan rantai panjang dari polimer selulosa menjadi lebih pendek.
Identifikasi Fungi Pelapuk Putih
Identifikasi fungi dilakukan pada isolat fungi yang menunjukkan hasil positif pada uji bavendamm. Identifikasi dilakukan berdasarkan bentuk hyfa, spora, dan miselia. Berdasarkan kriteria tersebut yang mengacu pada Alexopoulus (1952) didapat untuk isolat dengan kode TR1B dan TR1C adalah Phanerochaete sp., sedangkan untuk isolat dengan kode TR2B2 dan TR3A2 adalah jenis
Cryptococcus sp.
Phanerochaete sp.
Phanerochaete sp. termasuk dalam ordo Poliporales anggota famili Poliporacea, genus Sporotrichum (Phanerochaete) Menurut Fadillah, et al
Jamur ini menghasilkan enzim ekstraseluler LiP, MnP, dan Lakase. Enzim yang dihasilkan ini berperan dalam pelapukan kayu, pendegradasi sampah, serta lignin.
P. chrysosporium mempunyai suhu pertumbuhan optimum 400C, pH 4-7, dan aerob. Jamur pelapuk putih merupakan jenis yang paling aktif mendegradsi lignin dan menyebabkan warna kayu lebih muda.
Lebih lanjut Fadillah, et al (2008) menyatakan bahwa jamur P.
chrysosporium juga menyebabkan terjadinya degradasi selulosa. Degradasi
selulosa mencapai 22,3% pada 30 hari inkubasi. Dalam proses biopulping, sebenarnya yang diinginkan adalah terurainya lignin, tetapi ternyata selulosa juga mengalami peruraian/degradasi. Hal ini disebabkab karena jamur P.
chrysosporium juga menghasilkan enzim yang dapat menguraikan selulosa seperti
enzim protease, kuinon reduktase, dan selulase. Walaupun terdapat sejumlah selulosa yang terdegradasi tetapi jumlahnya relatif lebih kecil dibanding degradasi lignin. Dalam batang jagung, selulosa dikelilingi oleh lignin, sehingga ligninlah yang terlebih dahulu diuraikan olah jamur. Struktur mikroskopis jamur P.
Chrysosporium dapat dilihat dari Gambar 7.
1 1 2 2 3 3 a b
Menurut Dey (1984) P. chrysosporium lebih efisien tiga kali atau lebih dibandingkan dengan Polyporus ostreiformis dalam mendegradasi lignin. Percobaan Dey ini dilakukan denagn menginkubasi jerami yang direndam dalam medium Tien dan Kirk. Dilakukan penambahan glukosa untuk tambahan nutrisi bagi jamur. Inkubasi dilakukan selama tiga minggu pada suhu 38 0C pada kelembaban 90 %.
Cryptococcus sp.
Berdasarkan identifikasi secara mikroskopis dari isolat TR2B2 dan TR3A2 yang meliputi bentuk spora dan hyfa didapat jenis isolat tersebut digolongkan dalam famili Tremellacea dan dalam genus Cryptococcus sp. Secara mikroskopis dapat dilihat pada Gambar 8.
1 2 1 2 a b
Gambar 8. (a) struktur mikroskopis pada isolat TR2B2, (b) struktur mikroskopis pada TR3A2. Fungi pelapuk putih yang ada pada jenis ini belum banyak diteliti. Pada jenis ini yang sudah dimanfaatkan adalah ragi yang digunakann untuk fermentasi. Untuk itu perlu dilakukan penelitian lebih lanjut mengenai potensi jamur tersebut dalam mendegradasi lignin.
Cryptococcus adalah genus dari famili Tremellacea dengan ordo Tremellales. Genus ini hidup cosmopolitan dan terbagi dalam dua teleomorfik dan
anamorfik. Genus ini yang paling banyak dikenal adalah ragi. Menurut Spring (2007) dari family Tremella dua spesies yang secara komersial, seperti pada genera ragi beberapa spesies merupakan pathogen bagi manusia. Klasifikasi dari tremellaceae adalah sebagai berikut:
Jenis Teleomorphic dari Tremellaceae adalah seperti parasit pada jamur lain pada phyla Ascomycota (termasuk sebangsa lumut ) dan Basidiomycota. Mereka secara khas jenis parasitisme yang hidup pada kayu mati dari semak belukar hidup dan pohon. Untuk beradaptasi mereka membentuk tubuh buah seperti agar-agar pada waktu lingkungan kering. Famili ini hidup secara cosmopolitan, meskipun demikian mungkin dibatasi ke daerah iklim sedang atau tropis. Ragi anamorphic secara khas tersebar luas dan tidak terbatas.
Cryptococcus sp. dimanfaatkan sebagai agen biosurfaktan, dimana
menurut Mufidah (2009) Biosurfaktan adalah bahan untuk mengatasi berbagai pencemaran lingkungan yang disebabkan karena pencemaran senyawa hidrokarbon, serta dapat pula digunakan untuk berbagai bidang seperti obat-obatan, kosmetik, proses industri makanan, dan sebagainya.
Potensi Fungi Pelapuk Putih Sebagai Agen Biopulping
Menurut Fadillah, et. al (2008) Pulp yang digunakan pada pembuatan kertas dapat dilakukan dengan berbagai cara. Pulping secara mekanik adalah yang paling sederhana, dimana kayu dihaluskan dengan penghalus mekanik sehingga serat-seratnya terpisah satu dengan yang lainnya. Metode pulping yang lain adalah Thermo Mechanical Pulping (TMP), yaitu pulping dengan proses mekanik yang dilakukan dengan suhu tingi, Chemical Treatment with Thermo Mechanical
Pulping (CTMP), pulping mekanik suhu tinggi yang didahului dengan perlakuan kimia, Chemi Mechanical Pulping, (CMP), yaitu proses pulping mekanik yang didahulu dengan perlakuan kimia, dan Chemical Pulping, pulping kimia, yaitu pulping dengan mengunakan bahan kimia berupa proses sulfat (kraft) ataupun sulfit.
Pulp hasil proses mekanik memberikan rendemen yang paling besar, 85-93%, tetapi masih memiliki kandungan lignin yang tinggi dan pulp yang dihasilkan mempunyai kekuatan yang paling rendah. Pulp jenis ini digunakan misalnya pada kertas koran dan kertas karton coklat (Fadillah, et. al, 2008).
Suatu sistem biologi dapat melepaskan serat selulose dari matriks lignin dengan mengambil keuntungan dari kemampuan alamiah suatu organisme. Jamur pelapuk putih, disebut demikian karena kenampakan dari kayu yang terinfeksi jamur ini berwarna pucat. Warna ini disebabkan oleh lignin yang terurai dari dalam kayu atau terdegradasi oleh jamur. Jamur pelapuk putih lebih cenderung mendegradasi lignin dibanding serat kayu. Logislah jika hal ini yang dipilih sebagai perlakuan biologis untuk pulping kayu atau disebut sebagai biopulping. Proses degradasi lignin atau disebut delignifikasi oleh jamur ini disebut biodelignifikasi.
Howard, et. al, (2003) menyatakan bahwa dari ribuan jamur yang diketahui mempunyai kemampuan ligninolitik, P. chrysosporium merupakan jamur yang paling banyak dipelajari. Keadaan ligninolitik adalah kemampuan dimana jamur mengeluarkan enzim yang dapat mendegradasi lignin. Pada jamur pelapuk putih, enzim yang dikeluarkan adalah enzim peroksidase. P.
(LiP) dan mangan peroksidase (MnP). Jamur ini telah dipertimbangkan dalam produksi enzim untuk degradasi lignin dalam penerapan proses biokonversi lignoselulosa (Johjima, 1999).
Rolz, et.al. (1986), mempelajari biodelignifikasi rumput lemon dan bagas sitronela dengan menggunakan dua belas jenis jamur putih. Proses dilakukan dengan tanpa penambahan mineral. Selama 5 – 6 minggu inkubasi yang dilakukan pada suhu kamar diperoleh hasil yang berbeda-beda pada penggunaan jamur yang berbeda dan untuk bahan yang berbeda pula. Semua jamur menunjukkan aktivitas lignolitik, menghasilkan enzym untuk mendegradasi lignin. Dari kedua belas jamur tersebut, Bondarzewia berkelenyi merupakan jamur yang paling efektif, P.
chrysosporium menempati urutan keempat setelah Coriolus versicolor dan Pleurotus flabellatus.
Lebih lanjut Rolz, et. al (1986) menyatakan untuk rumput lemon dengan menggunakan P. chrysosporium diperoleh kehilangan lignin sebesar 40,90% sedangkan untuk bagas sitronela sebesar 32,02 %. Hilangnya lignin oleh jamur diikuti pula dengan hilangnya hemiselulosa dan selulosa. Untuk rumput lemon, hemiselulosa yang hilang sebesar 15,76 % sedangkan untuk bagas sitronela adalah sebesar 18,11%. Diperoleh juga bahwa jamur ini cenderung lebih banyak menguraikan hemiselulosa dibandingkan dengan selulosa. Perbandingan hilangnya hemiselulosa terhadap selulosa adalah sebesar 1,48 untuk rumput lemon dan sebesar 1,72 untuk bagas sitronela.