EFEKTIVITAS VARIASI FORMULA DAN WAKTU INKUBASI BAKTERI TERHADAP DEKOLORISASI MELANOIDIN AIR LIMBAH PABRIK GULA
RAFINASI
TESIS
untuk memenuhi sebagian syarat
mencapai gelar akademik Magister Sains (M.Si)
Diajukan oleh: Dianita Puspitasari NIM. 081414153008
Program Studi Magister Biologi Departemen Biologi Fakultas Sains dan Teknologi
TESIS
EFEKTIVITAS VARIASI FORMULA DAN WAKTU INKUBASI BAKTERI TERHADAP DEKOLORISASI MELANOIDIN AIR LIMBAH PABRIK GULA
RAFINASI
yang dipersiapkan dan disusun oleh Dianita Puspitasari
NIM. 081414153008
telah dipertahankan di depan Dewan Penguji pada tanggal 2 Februari 2016
Susunan Dewan Penguji
Pembimbing Utama Penguji I
Dr. Ni’matuzahroh Prof. Dr. Ir. Tini Surtiningsih, DEA NIP.19680105 199203 2 003 NIP.19511012 198003 2 001
Pembimbing Pendamping Penguji II
Dr. rer. nat Ganden Supriyanto. M.Sc. Drs. Salamun, M.Kes.
NIP.19681228 199303 1 001 NIP. 19611110 198703 1 003
Penguji III
PERNYATAAN
Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam Tesis ini tidak terdapat karya yang
pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu Perguruan Tinggi, dan
sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis
atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan
disebutkan dalam daftar pustaka.
Surabaya, 25 Januari 2016 Yang Menyatakan,
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan atas ke hadirat Tuhan Yang Maha Kuasa karena
atas anugerah dan berkatNya sehingga penulis bisa menyelesaikan penulisan Tesis ini
dengan baik, yaitu dengan judul “Efektivitas Variasi Formula dan Waktu Inkubasi
Bakteri terhadap Dekolorisasi Melanoidin Air Limbah Gula Rafinasi”.
Penulisan Tesis ini sangat bermakna bagi diri penulis sendiri karena melalui
penulisan tesis ini, penulis mendapatkan banyak informasi penting mengenai efektivitas
dari berbagai formulasi bakteri yang dimanfaatkan untuk mendekolorisasi melanoidin
air limbah gula rafinasi. Penulis berharap hasil penelitian dalam Tesis ini juga
bermanfaat bagi para pembaca untuk menambah ilmu pengetahuan dan dapat
diaplikasikan dalam menangani bahaya air limbah gula rafinasi dengan memanfaatkan
formula bakteri sehingga penulisan tesis ini tidak hanya sekedar sebagai salah satu
syarat untuk memperoleh gelar kesarjanaan tetapi juga bermanfaat bagi masyarakat
luas, khususnya dalam bidang industri gula rafinasi.
Penulis sadar di dalam penulisan Tesis ini masih terdapat banyak kekurangan
baik dari segi isi maupun tata bahasa. Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik dan
saran dari para pembaca demi kesempurnaan penulisan Tesis ini di masa yang akan
datang. Sekian dan Terima Kasih.
Surabaya, Januari 2016
Penulis,
UCAPAN TERIMA KASIH
Segala puji dan syukur hanya bagi Allah Subhanahu Wa Ta’ala karena atas
anugerah dan rahmat serta karunia-Nya yang melimpah sehingga penulis bisa
menyelesaikan penulisan Tesis ini dengan penuh perjuangan dan kerja keras serta
cucuran air mata dan doa yang tiada henti.
Penulis menyadari bahwa penulisan tesis ini bisa selesai bukan karena kuat dan
hebat penulis sendiri tetapi karena kuasa Allah Subhanahu Wa Ta’ala, dan tidak terlepas
dari doa dan dukungan dari orang tua tercinta, keluarga dan para sahabat.
Terima kasih dan penghargaan juga penulis sampaikan yang sebesar-besarnya
kepada Ibu Dr. Ni’matuzahroh dan Bapak Dr. rer. nat Ganden Supriyanto, M.Sc., selaku
dosen pembimbing I dan II yang dengan sabar telah memberikan waktu, tenaga, dan
pikiran serta kesabaran selama proses pembimbingan dengan penulis sehingga penulis
bisa menyelesaikan penyusunan tesis ini dengan baik.
Terima kasih penulis ucapkan kepada Ibu Prof. Dr. Ir. Tini Surtiningsih, DEA.,
Bapak Drs. Salamun, M.Kes., dan Ibu Dr. Rosmanida, M.Kes., sebagai Dosen Penguji I,
II dan III atas sumbangan kritik dan saran yang diberikan untuk memperbaiki penulisan
Tesis ini.
Terima kasih penulis ucapkan kepada Bapak Dr. Sucipto Haryanto, DEA.,
selaku Ketua Departemen Biologi, Ibu Dr. Sri Puji Astuti, M.Si, selaku Koordinator
Program Studi S2 Biologi dan Ibu Dr. Y. Sri Wulan Manuhara, M. Si. sebagai dosen
wali yang telah membimbing dan banyak membantu selama proses penyelesaian studi
penulis di Prodi S2 Biologi, Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Airlanggga.
Terima kasih untuk sahabat-sahabat yang selalu memberi bantuan, dukungan
Mushlih Rachmadho, Kinanti Lestari, Lailatus Sa’diyah, Farrid Mahendra, Resta Satria,
Untuk teman-teman seperjuangan di Laboratorium Mikrobiologi Azmi prasarti, Bulan,
Anton, Moh. Iqbal, Hikmah, Ike N, Ario M., dan Alumni S2 Biologi: Intan Ayu, Fitry
dan Durroh, beserta teman-teman S1 dan S2 biologi lainnya.
Terima kasih juga penulis ucapkan kepada seluruh karyawan Departemen
Biologi FST Unair atas kerjasama dalam penyelesaian studi S2 Biologi, terutama
kepada Bapak Suwarni, S. Sos yang banyak membantu hingga penyelesaian penelitian
ini. Serta pegawai Laboratorium Proteomik Institute of Tropical Desease Unair Mbak
DAFTAR ISI
2.1. Industri Gula Rafinasi 7
2.2. Gula Rafinasi 7
2.3. Air Limbah Pabrik Gula Rafinasi PT. Sentra Usahatama Jaya 9
2.4. Melanoidin 10
2.5. Kandungan Nutrisi pada Pertumbuhan Mikroba 11
2.6. Interaksi Antar Isolat 12
2.7. Konsorsium Bakteri Indigenus 13
2.8. Dekolorisasi 14
2.9. Kerangka Konsep Penelitian 16
2.10. Hipotesis Penelitian
2.10.1. Hipotesis kerja 17
2.10.2. Hipotesis statistik 17
BAB III METODE PENELITIAN
3.1. Tempat dan Waktu Penelitian 18
3.2. Alat dan Bahan Penelitian
3.2.1. Bahan penelitian 18
3.2.2. Alat penelitian 18
3.3. Rancangan Penelitian 19
3.4 Variabel Penelitian 19
3.5.Cara Kerja
3.5.1. Perlakuan air limbah 20
3.5.2. Sterilisasi alat dan media 20
3.5.3. Analisis air limbah gula rafinasi 20
3.5.4. Uji interaksi antar isolat terpilih 20 3.5.5. Preparasi media air limbah gula rafinasi 21 3.5.6. Perlakuan variasi dan waktu inkubasi terhadap
dekolorisasi melanoidin air limbah gula rafinasi 22
3.5.7. Kurva pertumbuhan bakteri 23
3.5.9. Uji kemampuan dekolorisasi bakteri indigenusterpilih
terhadap air limbah gula rafinasi 24
3.6. Definisi Operasional Variabel 24
3.7. Analisis Data 25
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Kandungan nutrien pada air limbah gula rafinasi 26
4.2 Interaksi antar isolat 28
4.3 Optimasi pH dalam menentukan pH terbaik terhadap
dekolorisasi air limbah gula rafinasi 30
4.4 Pengaruh penambahan formula bakteri dan waktu inkubasi
terhadap pH 30
4.5 Pengaruh penambahan variasi formula bakteri dan waktu inkubasi terhadap Total Plate Count (CFU/mL air)
32
4.6 Pengaruh penambahan variasi formula bakteri dan waktu
inkubasi terhadap dekolorisasi air limbah gula rafinasi 33 4.7 Hubungan parameter yang diamati tiap perlakuan 37 4.8 Hasil uji kromatografi gas (GC-MS) pada perlakuan terbaik di
akhir masa inkubasi 41
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan 44
5.2 Saran 45
DAFTAR PUSTAKA 46
DAFTAR TABEL
Tabel Halaman
1 Karakteristik limbah pabrik gula rafinasi di
Cilegon 9
2 Baku mutu air limbah industri gula rafinasi 10
3 Desain penelitian 19
4 Desain pengamatan interaksi antar Isolat
Bakteri 21
5 Hasil analisis air limbah gula rafinasi 27
6 Hasil uji interaksi bakteri penyusun
formula 29
7 Rata-rata nilai dekolorisasi pada perlakuan
formula dan waktu inkubasi 34
8 Perbandingan kelimpahan senyawa berdasarkan profil GC-MS pada perlakuan kontrol dan konsorsium
DAFTAR GAMBAR
Gambar Halaman
1 Gula rafinasi yang telah diolah
8
2 Struktur melanoidin sederhana yang
berasal dari glukosa 11
3 Skema kerangka konsep penelitian 16
4 Tiga isolat bakteri pendekolorisasi air
limbah gula rafinasi 29
5 Pengaruh pH terhadap terhadap
dekolorisasi air limbah oleh bakteri terpilih 30
6 Perubahan pH oleh formula bakteri pada
waktu inkubasi 31
7 Total plate count (CFU/mL) pada variasi
formula bakteri dan waktu inkubasi dalam air limbah gula rafinasi
32
8 Persentase dekolorisasi melanoidin air limbah gula rafinasi pada variasi formula bakteri dan waktu inkubasi
36
9 Hubungan antara parameter yang diamati pada masing-masing perlakuan, yaitu Log TPC (CFU/mL), persentase dekolorisasi dan perubahan pH
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran Halaman
1 Data Interaksi antar isolat L-1
2 Data perlakuan optimasi pH L-2
3 Data persentase dekolorisasi pada perlakuan L-3
4 Dokumentasi dekolorisasi L-4
5 Analisis statistik : perbedaan kombinasi formula dan waktu inkubasi terhadap persentase dekolorisasi
L-5
6 Data perhitungan Δ Log TPC pertumbuhan bakteri pada dekolorisasi air limbah gula rafinasi
L-6
7 Dokumentasi TPC L-7
8 Analisa laboratorium kandungan air limbah
gula rafinasi L-8
Dianita Puspitasari, 2016, Efektivitas Variasi Formula dan Waktu Inkubasi terhadap Dekolorisasi Melanoidin Air Limbah Pabrik Gula Rafinasi, TESIS ini di bawah bimbingan Dr. Ni’matuzahroh dan Dr. rer. nat Ganden Supriyanto, M.Sc, Departemen Biologi, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Airlangga, Surabaya.
ABSTRAK
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui tipe interaksi bakteri penyusun formula, mengetahui kombinasi formula bakteri dan waktu inkubasi terhadap dekolorisasi air limbah gula rafinasi, dan mengetahui kombinasi waktu inkubasi dan formulasi bakteri yang terbaik dalam mendekolorisasi air limbah gula rafinasi. Penelitian ini merupakan penelitian experimental dengan rancangan acak lengkap dengan 3 kali pengulangan Data yang diperoleh dari penelitian ini adalah: 1) Hasil analisis kandungan nutrisi air limbah gula rafinasi; 2) Interaksi antar isolat terpilih kandidat formula bakteri; 3) pH terbaik untuk dekolorisasi air limbah gula rafinasi pada isolat terpilih; 4) kadar penurunan pigmen melanoidin yang dianalisis menggunakan spektrofotometer UV-Vis; 5) perhitungan jumlah koloni bakteri atau Total Plate Count (TPC); 6) komponen air
limbah gula rafinasi yang terdegradasi pada perlakuan terbaik. Data analisis air limbah dan tipe interaksi antar isolat bakteri yang berpotensi dalam dekolorisasi air limbah pabrik gula rafinasi dianalisis secara deskriptif. Sedangkan, data persentase dekolorisasi air limbah gula rafinasi dianalisis secara statistik. Data statistik dianalisis menggunakan
Two-Way Analysis of Varians (ANOVA) (derajat signifikasi = 5%). Dilanjutkan dengan
uji Duncan (derajat signifikansi = 5%). Kandungan air limbah gula rafinasi adalah N sebesar 0,195%; C sebesar 0,985 %; P sebesar 1,235%; K sebesar 1,035%; Na sebesar 0,66%; Mg sebesar 0,4%. Hasil uji interaksi bakteri penyusun formula menunjukkan bahwa adanya hubungan positif antar bakteri. Hasil persentase dekolorisasi air limbah gula rafinasi tertinggi ditunjukkan oleh F7 (DC1+DC7a+DC7b) sebesar 17,24% selama 3 hari. Selama waktu inkubasi 3 hari bakteri mengalami fluktuasi pertumbuhan. Terdapat 2 senyawa yang terdegradasi pada proses dekolorisasi terbaik, yaitu 1-(1,5-dimethylhexane)-cyclohexane dan E-8-methyl-9-tetradecene-1-ol acetate pada F7
dengan waktu inkubasi selama 3 hari. Kandidat 3 bakteri yang digunakan sebagai
formula adalah Pseudomonas diminuta, Micrococcus sp., Bacillus amyloliquefaciens.
Dianita Puspitasari, 2016, Effectiveness Formula and Incubaction Time Variation on Decolorization Wastewater Containing Melanoidin Produced from Refined Sugar Factory, this Thesis under the guidance of Dr. Ni’matuzahroh dan Dr. rer. nat Ganden Supriyanto, M.Sc, Department of Biology, Faculty of Science and Technology, University of Airlangga, Surabaya.
ABSTRACT
This study aims to determine the type of bacteria constituent interaction formula, to know the combination of the bacteria formula and incubation time to decolorization refined sugar wastewater, and to know the incubation time and the combination of the best formulations of bacteria to decolorize refined sugar wastewater. This research was an experimental study with a completely randomized design with three replications. Data obtained from this study were: 1) The results of the nutrient content analysis of refined sugar wastewater; 2) The interaction between isolates of selected bacterial formula used as a candidate; 3) The best pH was used in wastewater medium of refined sugar at the selected isolates; 4) the decrease levels of melanoidin pigments are analyzed using a UV-Vis spectrophotometer; 5) The calculation of the number of bacterial colonies or Total Plate Count (TPC); 6) the wastewater component of refined sugar were relegated on the best treatment. Data waswater analysis and the type of interaction between bacterial isolates potentially in decolorization refined sugar factory wastewater were analyzed descriptively. Meanwhile, the persentation of decolorization refined sugar wastewater were analyzed statistically. Statistical data were analyzed using Two-Way Analysis of Varians (ANOVA) (significance level = 5%). Refined sugar
content of waste water is 0,195% N; 0,985% C; 1,235% P; 1,035% K; 0,66% Na; 0.4% Mg. The result of the interaction of bacteria making up formula shows that the positive relationship between bacteria in decolorize refined sugar wastewater. The results showed that the combination formula of bacteria and incubation time influence the decolorization of refined sugar wastewater, with the highest percentage of decolorization by F7 (DC1 + DC7a + DC7b) amounted to 17.24% for 3 days. During 3 days incubation period bacterial growth were fluctuated. There are two compounds that are degraded in the best decolorization process, namely 1 (1,5dimethylhexane) -cyclohexane and E-8-methyl-9-tetradecene-1-ol acetate in F7 with a time of incubation
for 3 days. Three candidates bacteria used as the formula is Pseudomonas sp., Micrococcus sp., Bacillus sp.
