HASIL DAN PEMBAHASAN
4.2 Dekolorisasi Zat Warna Secara Kuantitatif
4.2.1 Pengaruh Jenis Jamur, Sumber Karbon, Sumber Nitrogen dan pH
Kemampuan dekolorisasi naftol dari 2 isolat jamur yang digunakan menunjukkan bahwa jamur TB06 memiliki kemampuan yang lebih tinggi dibandingkan TB04 (Gambar 4.3). Kemampuan jamur dalam mendekolorisasi zat warna sejalan dengan enzim lignolitik yang dihasilkan. Menurut Martani et al.
(2011) Kemampuan masing-masing isolat jamur dalam mendegradasi zat warna
ditentukan oleh kemampuan jamur dalam mensintesis enzim lignolitik. Pada penelitian sebelumnya yang dilakukan oleh Naimah (2017) bahwa TB06 merupakan isolat terbaik dalam menghasilkan enzim lignolitik dibandingkan TB04. Pada inkubasi hari ke-3 enzim lakase telah terdeteksi pada isolat TB06 kemudian diikuti oleh TB04 yang mulai terdeteksi pada hari ke-6. Isolat TB06 mampu menghasilkan enzim lakase mencapai 0.468 U/ml, sedangkan isolat TB04 menghasilkan enzim lakase mencapai 0.055 U/ml. Hadibarata et al. (2012) Lakase adalah enzim lignolitik tipe fenoloksidase yang hanya menggunakan O2 untuk mengoksidasi berbagai tipe kelompok xenobiotik seperti zat warna tanpa bantuan mediator dan metabolit sekunder, sehingga lakase dikeluarkan sebagai inisiasi pertumbuhan jamur.
Gambar 4.3 Persentase dekolorisasi isolat jamur TB04 dan TB06
Media dengan penambahan glukosa 0.2% dan tanpa glukosa menunjukkan persentase dekolorisasi yang berbeda pada kedua isolat pendekolorisasi naftol.
Kemampuan dekolorisasi jamur lignolitik isolat TB04 dan TB06 lebih tinggi pada kultur dengan penambahan glukosa dibandingkan dengan tanpa glukosa (Gambar 4.4). Jamur akan menggunakan glukosa untuk pertumbuhan awalnya karena sulit menggunakan zat warna sebagai sumber karbon. Menurut Hadibarat et al. (2011) pengaruh sumber karbon tambahan seperti glukosa pada proses ko-metabolik ada 2 fungsi. Pertama glukosa berperan sebagai pertumbuhan sel dan meningkatkan degradasi. Kedua glukosa berperan sebagai ko-substrat pada ko-metabolisme yang menginduksi reaksi enzim spesifik. Glukosa merupakan subsrat untuk produksi H2O2
yang dianggap sebagai awal proses dekolorisasi reaksi enzim katalitik MnP. Galhout et al. (2013) juga menyatakan bahwa kemampuan Ganoderma cupreum AG-1 dalam
0 10 20 30 40 50
TB04 TB06
Dekolorisasi (%)
Isolat jamur
TB04 TB06
mendekolorisasi reactive violet 1 menurun pada tidak adanya sumber karbon dan meningkat dengan adanya glukosa pada media kultur. Namun, Sastangge dan Ghosh (1990) menyatakan bahwa glukosa menekan proses degradasi polutan organik karena mikroorganisme lebih suka memanfaatkan glukosa dibanding senyawa target.
Menurut Hadibarata et al. (2011) penambahan glukosa 0.2% mampu mendekolorisasi zat warna reactive black 5 oleh basidiomycetes. Selanjutnya Senthilkumar et al. (2011) menyatakan bahwa, penambahan 0.2-0.7% glukosa mampu meningkatkan dekolorisasi sebesar 80-100% limbah mengandung amido black 10B menggunakan jamur pelapuk putih Phanerochaete chrysosporium.
Gambar 4.4 Persentase dekolorisasi isolat jamur TB04 dan TB06 pada konsentrasi sumber karbon yang berbeda
Pada penelitian ini sumber nitrogen yang digunakan merupakan sumber nitrogen organik yaitu urea. Menurut Galhout et al. (2013) bahwa penggunaan sumber nitrogen anorganik kurang efisien dalam mendekolorisasi Ganoderma cupreum AG-1 sehingga. Menurut Goh et al. (2017) bahwa urea adalah sumber nitrogen organik terbaik untuk produksi lakase oleh Trametes ijubarskyi dan mendekolorisasi reactive violet 5 sebesar 97.92% pada hari ketujuh. Persentase dekolorisasi zat warna naftol oleh jamur lignolitik isolat TB04 dan TB06 lebih tinggi pada kultur dengan penambahan sumber nitrogen 0.25% dibandingkan 0.5%
(Gambar 4.5). Menurut Azizah (2008) bahwa jamur lignolitik memerlukan sumber nitrogen yang diperoleh dari media untuk pertumbuhan miselium dan aktivitas metabolisme dan degradasi zat warna terjadi pada saat ketersediaan sumber nitrogen terbatas. Namun pada pada isolat TB06 persentase dekolorisasi pada sumber nitrogen 0,25% tidak jauh berbeda pada nitrogen 0.5%. Penambahan sumber nitrogen yang
0 10 20 30 40 50
0% Glukosa 0.2% Glukosa
Dekolorisasi (%)
Konsentrasi
TB04 TB06
sesuai pada media kultur akan menghasilkan dekolorisasi zat warna naftol yang maksimal. Menurut Senthilkumar et al. (2011) nitrogen digunakan untuk pertumbuhan jamur, konsentrasi yang sesuai akan meningkatkan persentase dekolorisasi zat warna. Jamur lignolitik akan memecah ikatan-ikatan gugus azo (N=N) untuk mendapatkan sumber nitrogen Namun jika sumber nitrogen berlebih pada media maka jamur akan lebih dahulu memanfaatkan sumber nitrogen tersebut
dibandingkan memutuskan ikatan-ikatan gugus azo (N=N).
Gambar 4.5 Persentase dekolorisasi isolat jamur TB04 dan TB06 pada konsentrasi sumber nitrogen yang berbeda
Dekolorisasi zat warna naftol oleh jamur lignolitik isolat TB04 dan TB06 optimum pada pH 4.0 (Gambar 4.6). Dhinata et al. (2010) menyatakan bahwa bila pada pH di bawah 3.0 atau pH di atas 6.0 maka pertumbuhan jamur menjadi tidak optimal sehingga, pertumbuhan jamur menjadi terganggu. Terganggunya pertumbuhan jamur menyebabkan enzim lignolitik yang dihasilkan kurang maksimal sehingga proses degradasi zat warna menjadi tidak maksimal. Hasil penelitian ini sejalan dengan penelitian sebelumnya oleh Naimah (2017) bahwa kedua isolat TB04 dan TB06 mampu menghasilkan ketiga enzim LiP, MnP dan lakase pada pH 2.5-5.0.
Variasi pH pada medium menghasilkan perubahan bentuk ionik pada sisi aktif, perubahan aktifitas enzim dan berpengaruh pada laju reaksinya. Perubahan pH juga dapat mengubah bentuk tiga dimensi dari enzim tersebut. Dengan alasan inilah, enzim tidak aktif pada berbagai pH (Muslimah et al. 2013). Onder et al. (2010) melaporkan bahwa dekolorisasi naphtol blue back menggunakan Horsedish Peroxidae optimal pada pH 4,0-6,0 dan mengalami penurunan pada pH 3.0, 7.0 dan 8.0. Selanjutnya, Hadibarata et al. (2011), dekolorisasi pada zat warna azo,
0 10 20 30 40 50
0.25% Nitrogen 0.5% Nitrogen
Dekolorisasi (%)
Konsentrasi
TB04 TB06
triphenylmethane dan anthraquinone oleh jamur pelapuk putih Armilaria sp. FU22
optimum pada pH 4.0 dan Dhinata et al. (2010) menggunakan jamur Daedaleopsis eff. confragosa pada limbah tekstil.
Gambar 4.6 Persentase dekolorisasi isolat jamur TB04 dan TB06 pada pH berbeda Penambahan sumber karbon, nitrogen dan pH mempengaruhi kemampuan isolat jamur TB04 dalam mendekolorisasi naftol (Gambar 4.7). Kemampuan dekolorisasi isolat TB04 pada media tanpa glukosa tidak mengalami peningkatan signifikan. Penambahan 0.2% glukosa dengan 0.25% urea lebih baik dalam mendekolorisasi naftol. Sedangkan pH optimum dalam mendekolorisasi naftol yaitu 4.0. Persentase dekolorisasi kultur dengan penambahan glukosa mulai meningkat pada hari ke-2 dan mencapai nilai maksimal pada hari ke-15. Menurut Naimah (2017) pada penelitian sebelumnya isolat TB04 menghasilkan enzim lignolitik maksimum pada hari ke-9. Namun pada beberapa pH seperti 5.0 dan 6.0 dengan penambahan 0,25% urea mengalami penurunan pada hari ke-10. Penurunan dekolorisasi diduga karena pH yang tidak sesuai akan menghambat kerja enzim lignolitik dalam mendekolorisasi zat warna. Menurut Dhinata et al (2010) adanya perubahan pH akan mengakibatkan aktivitas enzim mengalami perubahan.
Kombinasi paling baik dalam mendekolorisasi naftol oleh isolat TB04 yaitu pada kultur dengan penambahan sumber karbon 0.2% glukosa, sumber nitrogen 0.25%
urea dan pH 4.0 mencapai 56.10%.
0 10 20 30 40 50
4.0 5.0 6.0 7.0
Dekolorisasi (%)
pH
TB04 TB06
Gambar 4.7 Persentasi dekolorisasi zat warna pada kultur jamur TB04 dengan kombinasi sumber karbon (glukosa), sumber nitrogen (urea) dan variasi pH. Gambar kiri dengan penambahan 0.25%N dan gambar kanan dengan penambahan 0.5%N. (A) isolat TBO4 tanpa penambahan glukosa; (B) isolat TBO4 penambahan glukosa 0.2%.
Penambahan sumber karbon, nitrogen dan pH mempengaruhi kemampuan isolat jamur TB06 dalam mendekolorisasi naftol (Gambar 4.8). Kemampuan dekolorisasi isolat TB06 pada media tanpa glukosa tidak mengalami peningkatan signifikan. Penambahan 0.2% glukosa dengan 0.25% urea lebih baik dalam mendekolorisasi naftol. Sedangkan pH optimum dalam mendekolorisasi naftol yaitu 4.0. Persentase dekolorisasi kultur dengan penambahan glukosa mulai meningkat pada hari ke-2 dan mencapai nilai maksimal pada hari ke-15. Menurut Naimah (2017) pada penelitian sebelumnya isolat TB06 menghasilkan enzim lignolitik maksimum pada ke-9. Kombinasi paling baik dalam mendekolorisasi naftol yaitu pada kultur dengan penambahan sumber karbon 0.2% glukosa, sumber nitrogen 0.25% urea dan pH 4.0 mencapai 61.26%. Hasil dekolorisasi pada penelitian ini lebih tinggi dengan yang dilaporkan oleh Pratiwi et al. (2017) dimana dekolorisasi naphtol black pada konsentrasi 50 ppm menggunakan Ganoderma lucidum sebesar 58.79%
pada hari ke-20.
Gambar 4.8 Persentasi dekolorisasi zat warna pada kultur jamur TB06 dengan kombinasi sumber karbon (glukosa), sumber nitrogen (urea) dan variasi pH. Gambar kiri dengan penambahan 0.25%N dan gambar kanan dengan penambahan 0.5%N. (A) isolat TBO6 tanpa penambahan glukosa; (B) isolat TBO6 penambahan glukosa 0.2%.
Persentase dekolorisasi zat warna naftol oleh isolat TB06 lebih tinggi daripada TB04. Proses dekolorisasi akan berjalan setelah enzim diproduksi. Enzim lignolitik akan diproduksi secara maksimal pada kondisi lingkungan yang sesuai sehingga memberikan nilai efisiensi dekolorisasi yang tinggi. Dinatha et al. (2013) degradasi limbah tekstil menggunakan jamur pelapuk putih dipengaruhi oleh faktor lingkungan seperti pH, konsetrasi jamur, waktu inkubasi, suhu lingkungan dan variasi nutrisi.
Hasil dekolorisasi pada kultur media tanpa penambahan glukosa lebih baik pada konsentrasi 0.5% urea daripada 0.25% urea (Gambar 4.7 A dan Gambar 4.8 A), sedangkan pada kultur media dengan penambahan 0.2% glukosa hasil dekolorisasi lebih baik pada konsentrasi 0,25% urea daripada 0.5% urea (Gambar 4.7 B dan Gambar 4.8 B). Jamur lebih banyak menggunakan urea pada kultur tanpa penambahan glukosa diduga karena jamur menggunakan sumber karbon pada urea terlebih dahulu untuk pertumbuhan awal dan kemudian mendegradasi zat warna.
0
Menurut Martina et al. (2015) bahwa jamur akan terlebih dahulu menggunakan sumber karbon yang lebih mudah diuraikan pada medium. Menurut Muslimah et al (2013) pada pertumbuhan diauksik, sumber karbon yang lebih mudah dimetabolisme oleh sel akan digunakan terlebih dahulu. Setelah sumber karbon yang lebih mudah dimetabolisme telah habis barulah jamur memanfaatkan sumber karbon lain yang lebih kompleks. Pola pertumbuhan diauksik disebabkan oleh adanya represi katabolik yakni mekanisme penghambatan ekspresi gen yang mengkode sintesis enzim-enzim yang digunakan untuk metabolisme suatu sumber karbon karena adanya summber karbon yang lebih mudah dimetabolisme oleh jamur.
Gambar 4.9 Biomasa jamur lignolitik pada inkubasi hari ke-15
Seiring terjadinya proses dekolorisasi zat warna juga terjadi pertambahan biomasa (Gambar 4.9) dengan nilai tertinggi sebesar 0.2079g pada TB06 pH 4.0 dan 0.25% urea (Gambar 4.8 B1). Haedar et al. (2013) sebelumnya juga melaporkan bahwa, terjadi peningkatan biomassa isolat SL4 dan BK4 sejalan dengan proses dekolorisasi limbah industri batik yang mengandung naftol.
4.2.2 Pengaruh Kondisi Inkubasi
Pengaruh kultur diguncang dan diam terhadap dekolorisasi naftol dilakukan dengan konsentrasi zat warna, pH dan sumber nitrogen optimal dari uji sebelumnya, yaitu pada konsentrasi 50 ppm, 0.2% glukosa, 0.25% urea dan pH 4.0. Hasil dekolorisasi zat warna naftol oleh kedua jamur lignolitik TB04 dan TB06 lebih baik pada kondisi inkubasi kultur diguncang dibandingkan dengan kultur diam yaitu
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25
0.25 0.5 0.25 0.5 0.25 0.5 0.25 0.5
TB04 TB06 TB04 TB06
0% Glukosa 0.2% Glukosa
Berat Kering (gr)
Konsentrasi Nitrogen (%)
pH 4.0 pH 5.0 pH 6.0 pH 7.0
sebesar 61.47% dan 79.01% pada inkubasi kultur diguncang, 41.97% dan 53.45%
pada inkubasi kultur diam (Gambar 4.10). Hal ini dapat dilihat pada perbedaan warna media MSM cair mengandung 50 ppm naftol kuning lebih jernih pada inkubasi kultur diguncang daripada kultur diam (Gambar 4.11). Kejernihan media ini menunjukan terjadinya dekolorisasi naftol kuning. Menurut Galhout et al. (2013) Pengguncangan kultur dapat dikaitkan dengan peningkatan transfer biomassa dan oksigen antar sel, sehingga dekolorisasi pada kondisi kultur diguncang menguntungkan untuk proses dekolorisasi. Pada penelitiannya tersebut didapatkan hasil dekolorisasi dengan inkubasi kultur diguncang lebih disukai oleh Ganoderma cupreum dalam mendekolorisasi reactive violet 1 sebesar 90% dan 73% pada hari ke-4. Hadibara et al. (2014) juga menyatakan bahwa kondisi kultur diguncang mungkin meningkatan distribusi nutrisi dan sekresi enzim serta pertumbuhan jamur.
Gambar 4.10 Persentase dekolorisasi zat warna pada kultur jamur TB04 dan TB06 pada kondisi inkubasi kultur (A) diguncang; (B) diam.
Gambar 4.11 Perbedaan warna pada media MSM cair dengan kondisi inkubasi kultur dan isolat yang berbeda, (A) isolat TB04 pada inkubasi kultur diam; (B) isolat TB06 pada kondisi kultur diam; (C) isolat TB04 pada inkubasi kultur diguncang; (D) isolat TB06 pada kondisi kultur diguncang.
Pengukuran biomasa tertinggi juga diperoleh pada inkubasi kultur yang diguncang (Gambar 4.12). Pada penelitian Hadibara et al. (2014) tersebut diketahui
0
Kultur diguncang B Kultur diam
A B C D E
dekolorisasi Amaranth 30 ppm dengan jamur pelapuk putih Polyporus sp. S133 pada kondisi kultur diguncang sebesar 89% dan hanya 57% pada kondisi kultur diam. Ali et al. (2010) melaporkan dekolorisasi jamur pelapuk putih pada orange II dan acid red 151 juga meningkat pada inkubasi kultur diguncang. Lentizites elegans mampu mendekolorisasi 50 ppm naphthtol green B pada kondisi kultur diguncang sebesar 97% hanya dalam 4 hari (Laksmi et al., 2017).
Gambar 4.12 Biomasa jamur lignolitik pada media MSM cair dengan kondisi inkubasi kultur diguncang dan diam.
Hasil degradasi terbaik diperoleh pada inkubasi kultur diguncang berturut-turut isolat TB04 dan TB06 sebesar 64.00% dan 82.67%, sedangkan pada inkubasi kultur diam hanya mencapai 43.68% dan 55.62% (Gambar 4.13). Persentase degradasi naftol mulai meningkat drastis pada hari ke-2 sampai ke-6. Hasil ini sesuai dengan penelitian Naimah (2017) sebelumnya bahwa, produksi enzim lignolitik kedua isolat jamur TB04 dan TB06 meningkat pada hari ke-6. Mekanisme dekolorisasi zat warna oleh jamur dilakukan melalui proses adsorpsi dan degradasi.
Gambar 4.13 Persentase degradasi zat warna pada kultur jamur TB04 dan TB06 pada kondisi inkubasi kultur (A) diguncang; (B) diam.
Pada pengamatan morfologi koloni terjadi perubahan warna miselium jamur semula berwarna putih menjadi kuning (Gambar 4.14). Perubahan warna
0
Kultur diguncang Kultur diam
25 25 2
dikarenakan miselium menyerap zat warna naftol kuning. Penyerapan zat warna telah dilaporkan sebelumnya oleh Munir et al. (2017) bahwa jamur Basidiomycetes asal Gunung Barus tumbuh di bagian bawah media kultur dan jamur menyerap seluruh zat warna limbah batik yang menyebabkan warna miselium menjadi gelap. Menurut Blanquez et al. (2004), penurunan zat warna pertama kali karena diserap oleh miselium, diikuti dengan pemecahan ikatan kompleks dan kemudian degradasi pewarna secara enzimatik (90%). Studi sebelumnya juga menunjukkan adanya mekanisme penyerapan juga memainkan peran penting dalam dekolorisasi pewarna sintetis, namun penyerapan zat warna oleh miselium terhadap dekolorisasi sangat rendah (Fu dan Viraraghavan et al. (2001). Benito et al. (1997) melaporkan bahwa penyerapan zat warna oleh miselium T. versicolor hanya menyumbang 5-10% dari total degradasi zat warna. Selanjutnya, Aksu dan Tezer (2000) menyatakan bahwa adanya penyerapan zat warna oleh miselium jamur dikarenakan gaya tarik elektrostatik antara dinding sel jamur bermuatan positif dengan muatan negatif pada zat warna.
Gambar 4.14 Morfologi koloni (A) miselium jamur TB06 pada media MSM cair; (B) pengamatan mikroskopis miselium jamur menyerap zat warna naftol.
Menurut Awaludin et al. (2001) dinding sel jamur mengandung matriks senyawa ekstraseluler yang tersusun dari berbagai macam senyawa organik yaitu enzim, protein dan polisakarida. Selain itu dinding sel juga mengeluarkan gel yang berfungsi sebagai zat perekat. Gel ini mampu menyerap zat warna yang ditambahkan ke dalam medium. Miselium jamur bersifat hidrofobik dan zat warna bersifat hidrofilik, sehingga dengan adanya gel yang dikeluarkan jamur menyebabkan interaksi antara hidrofobik-hidrofilik miselium jamur dan zat warna menyebabkan mekanisme adsorpsi.
A B
BAB 5