POTENSI ISOLAT JAMUR PELAPUK PUTIH DARI MERBABU UNTUK DEKOLORISASI PEWARNA BLUE-R DAN ORANGE
Disusun sebagai salah satu syarat menyelesaikan Program Studi Strata I pada Jurusan Pendidikan Biologi Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan
Oleh:
Ana Mellya Sarrahwati A420130127
PROGRAM STUDI PENDIDIKAN BIOLOGI FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA 2017
1
POTENSI JAMUR PELAPUK PUTIH DARI MERBABU UNTUK DEKOLORISASI PEWARNA BLUE-R DAN ORANGE
Abstrak
Dekolorisasi adalah proses perusakan warna atau penghilangan kepekatan warna. Jamur pelapuk putih memiliki kemampuan bioremediasi yang baik dan ramah lingkungan, salah satunya adalah dekolorisasi. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui kemampuan 5 isolat JPP dari gunung Merbabu dalam mendekolorisasi pewarna Blue-R dan Orange (100 ppm) pada media padat menggunakan PDA dalam waktu 14 hari. Penelitian ini merupakan penelitian eksperimental dengan menggunakan Rancangan Acak Lengkap (RAL) 2 faktor, yaitu faktor 1 adalah isolat JPP dan faktor 2 adalah pewarna sintetis. Pengulangan dilakukan sebanyak dua kali. Hasil penelitian dianalisa menggunakan deskriptif kualitatif. Parameter yang digunakan adalah zona bening yang terbentuk pada media PDA+warna. Hasil penelitian menunjukkan bahwa tidak semua isolat bisa mendekolorisasi pewarna Blue-R dan Orange. Isolat yang mampu mendekolorisasi kedua pewarna dengan kemampuan tinggi ditunjukkan oleh isolat MB1 dan MB15. Kata kunci: Dekolorisasi, Jamur Pelapuk Putih, Pewarna azo, Blue-R, Orange, Isolat.
Abstract
Decolorization is process of color destruction or color density removal. White Rot Fungi has good bioremediation capability and eco-friendly, one of them is decolorization. The aim of study was to investigate the potency of 5 isolates white rot fungi from Merbabu mountain to decolorizing of synthetic dyes Blue-R and Orange in solid medium of PDA. This research is an experimental research using Randomized Complete Design with 2 factors, first factor is isolates and second factor is dyes with two repetitions. Analyzed by using qualitative descriptive.The parameter of this research is clear zone formed on medium. The results showed that not all isolates could decolorize of Blue-R and Orange dyes. Isolates wich capable to decolorizing of both dyes with high-ability are MB1 and MB15 isolates.
2
1. PENDAHULUAN
Pewarna sering digunakan dalam berbagai sektor industri, antara lain tekstil, makanan, penyamakan kulit, kertas, kosmetik dan industri farmasi (Dallgo, 2005 dalam Lyra, 2009). Pada proses pewarnaan tekstil kebanyakan menggunakan zat warna sintetik dibandingkan dengan zat warna alam karena zat warna sintetik dapat memenuhi kebutuhan skala besar, warnanya lebih bervariasi dan pemakaiannya lebih praktis. Pewarna sintetik digunakan secara ekstensif pada industri tekstil lebih dari 700.000 ton dari sekitar 10.000 pewarna sintetik yang berbeda yang diproduksi secara global (Mc Mulan et al., 2001).
Penggunaan zat warna azo paling banyak digunakan pada industri tekstil karena harganya ekonomis dan mudah diperoleh. Salah satu zat warna azo adalah RBBR (Remazol Brilliant Blue R) dan Orange. Golongan azo yang merupakan seyawa heterosiklis yang unsur
pembentuknya dari quinone. Anthraquinone muncul sebagai warna alami di alam, terdiri dari cincin benzene dengan gugus hidroksil yang disebut phenol (Murugesan, 2006).
Pada proses pewarnaan, pewarna tidak 100% terserap tetapi sekitar 10-15% dilepaskan menjadi limbah (Boer et al., 2004 dalam Ashger, 2006). Kebanyakan pewarna akan terlihat pada cairan limbah pada konsentrasi 1 mg/L (Sandhya, 2010). Komponen limbah dapat menyebabkan kerusakan yang serius pada ekosistem dan kesehatan. Hal ini akan mengakibatkan turunnya DO (Dissolve Oxygen) dalam ekosistem perairan dan berakibat ada peningkatan COD (Chemical Oxygen Demand) (Sharma et al., 2012).
Metode biologi memiliki keunggulan dibanding metode yang lain karena paling efektif, efisien dan ekonomis (Gupta et al., 2011 dalam Arifin, 2012). Jamur pelapuk putih merupakan kelompok jamur Basidiomycetes penghasil enzim ligninolitik ekstraseluler yang
3
mampu digunakan untuk merombak berbagai macam hidrokarbon poliaromatik senyawa fenolik dan zat warna (Hakala, 2007). Jamur tersebut menghasilkan enzim-enzim ligninolitik ekstraseluler seperti lignin peroksidase (Li-P), mangan peroksidase (Mn-P) dan lakase (Jebapriya, 2013). Jamur pelapuk putih memiliki kemampuan bioremediasi yang baik termasuk dekolorisasi zat warna.
Penelitian Muslimah & Nengah (2013) mengenai kemampuan isolat jamur pelapuk putih dari koleksi Institut Teknologi Sepuluh November (ITS) dalam mendekolorisasi zat warna RBBR (Remazol Brilliant Blue R)
yang merupakan golongan azo mengungkapkan bahwa, dari keseluruhan 22 isolat mampu mendekolorisasi zat warna biru tersebut dengan baik tertuma pada spesies Climacodon septentrionalis. Hasil penelitian Lyra et al., (2009) menunjukkan bahwa, warna orange (metil-orange) mampu didekolorisasi baik dengan jamur Hexagonia hydnoides dan Pycnoporus sanguineus dengan presentase 52.6%.
Setelah dilakukan pra penelitian dekolorisasi warna Black-B oleh 14 isolat yang diambil dari gunung Merbabu, diperoleh beberapa isolat unggul. Lima isolat memiliki kemampuan dekolorisasi baik. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui potensi isolat jamur pelapuk putih dari Merbabu untuk dekolorisasi pewarna Blue-R dan Orange.
2. METODE
Penelitian dilakukan di Laboratorium Pendidikan Biologi Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Muhammadiyah Surakarta pada bulan Februari sampai Juli 2017.
Jenis penelitian ini adalah eksperimen. Rancangan percobaan ini menggunakan Rancangan Acak Lengkap (RAL) yang terdiri dari dua faktor, yaitu isolat jamur pelapuk putih (MB1, MB2, MB3, MB5, MB15) dan pewarna tekstil, yaitu Blue-R dan Orange dengan pengulangan
4
sebanyak 2 kali. Parameter yang diukur adalah terbentuknya zona bening pada media PDA+warna. Hasil dianalisa menggunakan deskriptif kualitatif. Kemampuan dekolorisasi tiap-tiap isolat dinyatakan dengan skoring.
3. HASIL DAN PEMBAHASAN 3.1Hasil
Uji dekolorisasi 5 isolat Merbabu terhadap pewarna Blue-R dan Orange disajikan dalam tabel 3.1.
Tabel 3.1 Kemampuan dekolorisasi 5 isolat JPP gunung Merbabu terhadap pewarna Blue-R dan Orange inkubasi selama 14 hari
Pewarna
Isolat Blue-R Orange
MB1 +++ +++ MB2 +++ + MB3 - +++ MB5 ++ - MB15 +++ +++ Keterangan:
(+++) : kemampuan dekolorisasi tinggi (++) : kemampuan dekolorisasi sedang (+) : kemampuan dekolorisasi rendah (-) : tidak bisa mendekolorisasi pewarna
Berdasarkan tabel 3.1, tidak semua isolat mampu mendekolorisasi pewarna Blue-R dan Orange pada konsentrasi 100 ppm dalam waktu 14 hari. Isolat MB1 dan MB15 memiliki kemampuan dekolorisasi dengan skor tinggi (+++) terhadap pewarna Blue-R dan Orange. Isolat yang memiliki kemampuan tinggi dalam mendekolorisasi pewarna Blue-R adalah isolat MB1, MB2, dan MB15, sedangkan untuk kemampuan dekolorisasi dengan skor sedang (++) adalah isolat MB5,dan isolat yang tidak bisa dekolorisasi terhadap warna Blue-R dengan skor (-) adalah MB3. Pewarna Orange mampu didekolorisasi dengan skor tinggi (+++) oleh isolat MB1, MB3 dan MB15, dekorlorisasi warna Orange dengan skor
5
rendah (+) oleh isolat MB2, dan yang tidak bisa mendekolorisasi dengan skor (-) isolat MB5.
3.2Pembahasan
Sebanyak 3 isolat Merbabu yang memiliki potensi tinggi untuk mendekolorisasi pewarna Blue-R. Isolat MB1 dan MB15 memiliki kemampuan tinggi dalam mendekolorisasi kedua pewarna (Gambar 3.1). Hal ini sesuai dengan hasil penelitian Papadopoulou dan Rigas (2014) bahwa satu spesies jamur pelapuk putih, Ganoderma australe dapat mendekolorisasi pewarna Blue-R dan Orange dengan kemampuan dekolorisasi tinggi. Hasil pemudaran warna pada media terlihat hanya isolat MB1 yang memiliki jejak warna bening dibanding dengan yang lainnya. Sementara untuk isolat MB2 dan MB15 berwarna hijau kecoklatan. Berbeda pada media PDA + Orange, dekolorisasi tinggi terlihat berwarna putih yang ditunjukkan pada isolat MB1, MB3, dan MB15.
Gambar 4.1 Kemampuan dekolorisasi tinggi isolat Merbabu terhadap pewarna Blue-R (A) Kemampuan dekolorisasi tinggi isolat Merbabu terhadap pewarna Orange (B)
A MB1 B
MB2 MB15
Kontrol Blue-R MB1
MB3 MB15
6
Mekanisme dekolorisasi oleh isolat JPP dibagi menjadi dua, yaitu secara enzimatis dan non-enzimatis (Wilkolazka, 2002). Secara enzimatis, enzim yang berperan adalah enzim ligninolitik, terutama lakase. Enzim tersebut berfungsi untuk memineralisasi zat warna dan dapat memecah ikatan aromatik pada senyawa warna kompleks sehingga dapat terjadi pemudaran warna. Reaksi enzimatik pada lakase merupakan reaksi oksidasi yang menghasilkan satu elektron hasil oksidasi senyawa fenol dan mereduksi oksigen menjadi air. Menurut Jebapriya (2013) Enzim ligninolitik merupakan enzim ekstraselular yang disekresikan oleh jamur pelapuk putih dalam menginisiasi oksidasi lignin di luar lingkungan sel. Kelompok enzim ini diantaranya peroksidase (LiP dan MnP) dan lakase.
Lakase adalah enzim yang berperan paling banyak dalam proses pemudaran warna. Namun, pada setiap spesies jamur pelapuk putih dalam mendekolorisasi zat warna, enzim yang digunakan berbeda-beda.
Phanerochaete chrysosporium menggunakan lignin peroksidase (LiP) secara dominan dalam memudarkan zat warna (Jebapriya, 2013). Hal ini yang menyebabkan perbedaan kemampuan dekolorisasi pada tiap-tiap isolat Merbabu. Kemungkinan warna zona bening yang dihasilkan dari tiap-tiap isolat terhadap pewarna Blue-R dan Orange juga disebabkan oleh jenis enzim yang disekresikan. Seperti zona bening yang dihasilkan oleh isolat Merbabu dengan dekolorisasi kemampuan tinggi terhadap pewarna Blue-R (MB1, MB2, dan MB15) (Gambar 3.1 A) berbeda-beda kepudaran warnanya. Zona bening yang dihasilkan isolat Merbabu terhadap pewarna Orange dengan kemampuan tinggi (MB1, MB3, dan MB15) juga berbeda terhadap warna Blue-R (Gambar 3.1 B) kepudaran warna pada Orange berwarna putih.
Sekresi enzim dipengaruhi keadaan lingkungan jamur, seperti pH dan suhu. pH pada penelitian ini bersifat asam, yaitu 6. Pada jamur pelapuk putih pH yang optimum adalah asam sampai netral atau sekitar 5-7. Pada setiap spesies jamur berbeda-beda kebutuhan pHnya. Hasil penelitian
7
Mansur (2003) mengungkapkan bahwa Pleurotus ostreatus membutuhkan pH 6,5 untuk mensekresi enzim lakase dengan optimal. Selain itu suhu juga berperan dalam sekresi enzim. Suhu yang digunakan dalam penelitian ini adalah suhu ruang berkisar 27°C - 28°C. Hal ini diperkuat dengan hasil penelitian Dharajiya (2016) bahwa jamur pelapuk putih pada spesies Phanerochaete chrysosporium membutuhkan suhu ruang untuk bisa mendekolorisasi dengan optimal.
Pemudaran warna secara enzimatis juga dapat dibarengi dengan proses non-enzimatis. Menurut Awaludin (2001) dalam Wulandari (2014), dinding sel jamur pelapuk putih mengandung matriks ekstraseluler yang tersusun dari berbagai macam senyawa organik, yaitu enzim, protein, dan polisakarida. Dinding sel juga mengeluarkan gel yang berungsi sebagai perekat yang mampu menyerap warna pada media. Miselium jamur yang bersifat hidrofobik dan zat warna yang bersifat hidrofilik. Gel yang dikeluarkan oleh miselium tersebut dapat memacu interaksi hidrofobik-hidrofilik miselium jamur dan pewarna menyebabkan mekanisme adsorbsi. Hal ini menyebabkan miselium bisa berubah warna menjadi warna yang diserapnya atau bahkan lebih muda. Aktifitas dekolorisasi dengan dua proses ini terjadi pada isolat MB15 dalam mendekolorisasi pewarna Orange (Gambar 3.2). Menurut Knapp (1995), proses dekolorosiasi dengan cara penyerapan tidak terlalu maksimal, minimal warna yang dapat terserap kurang dari 50%. Berdasarkan hasil penelitiannya, spesies Corioulus versicolor misalnya, kemampuan penyerapan warna hanya berkisar 5-10%.
8
Gambar 3.2 tampak depan penyerapan warna miselium dari proses adsorbsi (A) tampak belakang zona bening yang terbentuk dari dekolorisasi (B)
Stuktur ikatan zat warna juga dapat memengaruhi daya dekolorisasi suatu isolat. Berdasarkan pengamatan, isolat Merbabu paling baik mendekolorisasi warna Blue-R dibandingkan warna Orange. Hal ini terlihat dari zona bening yang terbentuk. Pemudaran warna yang terjadi pada Blue-R lebih bisa diamati dan dibedakan dibandingkan dengan Orange. Zat warna Blue-R dan Orange termasuk kedalam zat warna reaktif yang juga yang termasuk golongan azo. Zat warna azo mempunyai sistem kromofor dari gugus azo (-N=N-) yang berikatan dengan gugus aromatik (benzena). Pemudaran warna Orange lebih sulit dilakukan oleh isolat Merbabu hal ini dimungkinkan karena ikatan kovalen pada warna Orange lebih kuat dibanding dengan Blue-R atau waktu dekolorisasi yang dibutuhkan lebih lama. Hal ini berbeda dengan hasil penelitian Gill (2002) bahwa pewarna orange mudah sekali didekolorisasi oleh isolat JPP pada media cair hanya dalam waktu 72 jam. Menurut Toh (2003) dalam Ashger (2006) kompleksitas struktur warna saja bukan satu-satunya indikator tingkat kesulitan dekolorisasi suatu zat warna tertentu. Hal tersebut juga bergantung pada spesies jamur pelapuk putih dan lingkungannya. Hasil penelitian Kitwechkun & Khanoungnuch (2004) mengungkapkan bahwa, pewarna azo dapat didekolorisasi baik oleh jamur Corioulus vesicolor.
9
4. PENUTUP
Setelah dilakukan penelitian mengenai potensi dekolorisasi pewarna Blue-R dan Orange maka dapat disimpulkan bahwa, isolat MB1 dan MB15 mampu mendekolorisasi dengan kemampuan tinggi terhadap pewarna Blue-R dan Orange pada konsentrasi 100 ppm dalam waktu 14 hari.
Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan, maka saran untuk penelitian dekolorisasi selanjutnya adalah perlu dilakukan penelitian menggunakan isolat jamur pelapuk lain atau pewarna sintetis azo yang lainnya dan dilakukan penelitian dekolorisasi pada media cair.
5. PERSANTUNAN
Terimakasih kepada keluarga, Ibu Triastuti Rahayu yang telah membimbing selama penyusunan skripsi, dan teman-teman yang telah memberi bantuan untuk penelitian skripsi dan penulisan artikel ilmiah ini.
DAFTAR PUSTAKA
Arifin, Z., Irawan, D., Rahim, M., & Ramantiya, F. (2012). Adsorpsi Zat WarnaDirectBlack 38 Menggunakan Kitosan Berbasis Limbah Udang Delta Mahakam. Jurnal Ilmiah Berkala Sains dan Terapan Kimia, 6(1), 35-45.
Ashger, M., Shah, S.A.H,. M. Ali,. R.L Legge. (2006). Decolorization of Some Reactive Dyes by White Rot Fungi Isolated From Pakistan. World Journal of Microbiology and Technology, 22, 89-93
Dharajiya, D., Shah, M., & Bajpai, B. (2016). Decolorization of Simulated Textile Effluent by Phanerochaete chrysosporium and Aspergillus fumigatus A23. Nature Environment and Pollution Technology, 15(3), 825. Hakala, T. (2007). Characterization of the lignin-modifying enzymes of the
selective white-rot fungus Physisporinus rivulosus. University of Helsinki:
10
Jebapriya, G. R., & Gnanadoss, J. J. (2013). Bioremediation of Textile Dye Using White Rot Fungi: A review. International Journal of Current Research and Review, 5(3), 1.
Knapp, J. S., & Newby, P. S. (1995). The Microbiological Decolorization of an Industrial Effluent Containing a Diazo-Linked Chromophore.
Water research, 29(7), 1807-1809.
Lyra, E. S., Moreira, K. A., Porto, T. S., Da Cunha, M. C., Júnior, F. P., Neto, B. B., & Porto, A. L. P. (2009). Decolorization Of Synthetic Dyes by Basidiomycetes Isolated From Woods of the Atlantic Forest (PE), Brazil. World Journal of Microbiology and Biotechnology, 25(8), 1499-1504.
Mansur, M,. Arias M.E,. Copa Patino J.L,. Flardh M,. Gonzales A.E,. (2003). The White-Rot Fungus Pleurotus ostreatus Secretes Laccase Isozymes with Different Substrete Specificities. Mycologia, 95(6), 1013-1020.
Martani, Erni., Sebastian Margino., Elisa Nurnawati. (2011). Isolasi dan Karakterisasi Jamur Pendegradasi Warna Tekstil. Jurnal Manusia dan Lingkungan, 18(2), 127-136.
Mc Mullan, G,. Meehan, C,. Coneely, C,. Kirby, N,. Robinson, T., P, Nigan,. I.M Banat,. R. Marchant., W.F Sinyth. (2001). Microbial Decoulorisation and Degradation of Textile Dyes. Appl Microbial Biothecnol, 56, 81-87.
Murugesan, K., Arulmani, M., Nam, I. H., Kim, Y. M., Chang, Y. S., & Kalaichelvan, P. T. (2006). Purification and Characterization of Laccase Produced by A White Rot Fungus Pleurotus sajor-caju Under Submerged Culture Condition and its Potential in Decolorization of Azo Dyes. Applied Microbiology and Biotechnology, 72(5), 939-946.
Muslimah, S., & Kuswytasari, N. D. (2013). Potensi Basidiomycetes Koleksi Biologi ITS sebagai Agen Biodekolorisasi Zat Warna RBBR. Jurnal Sains dan Seni ITS, 2(2), E234-E239.
Papadopoulou, K., & Rigas, F. (2014). Degradation of Dyes Used in Textile Industries by Selected White-Rot Fungi. Recent Advances in Energy and Environmental Management, 163-168.
Sandhya, S. (2010). Biodegradation of Azo Dyes Under Anaerobic Condition: Role of Azoreductase. In Biodegradation of Azo Dyes (pp. 39-57). Springer Berlin Heidelberg.
11
Sharma, N., Tiwari, D. P., & Singh, S. K. (2012). Decolourisation of Synthetic Dyes by Agricultural Waste-A Review. International Journal of Scientific & Engineering Research, 3(2), 1-10.
Wikolazka, A.J,. Dest J.K.R,. Malarczky E,. Wardas W,. Leo Nowicz A,. (2002). Fungi and Their Ability to Decolorization Azo and Anthraquinonoc Dyes.
Enzime and Microbial Technology, 30, 566-572.
Wulandari, F. Y., Ratnaningtyas, N. I., & Dewi, R. S. (2014). Dekolorisasi Limbah Batik Menggunakan Limbah Medium Tanam Pleurotus ostreatus pada WaktuInkubasi yang Berbeda. Scripta Biologica, 1(1), 73-77.
