Serambi Engineering.
Volume V.
No.
Juli 2020 hal 1215 - 1221 p-ISSN : 2528-3561 e-ISSN : 2541-1934 Ekplorasi dan Karakterisasi Biokimia Bakteri Resisten Timbal (P.
dari Sungai Tallo Makassar Fahruddin Fahruddin1*.
Nur Haedar2.
Slamet Santosa3.
Sri Wahyuni4
1,2,3,4
Departemen Biologi.
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam.
Universitas Hasanuddin.
Makassar *Koresponden email: fahruddin_science@unhas.
Diterima: 15 Juli 2020 Disetujui: 22 Juli 2020 Abstract Industrial progress and waste of urban domestic activities have an impact on the Pb heavy metal pollution on the environment, this will have an impact on human health.
Pb metal can be overcome with biological methods by utilizing bacteria in reducing Pb metal.
The study aimed to obtain the species of resistant bacterial isolates of Pb metal and determine its characteristics.
Sediment and water samples were obtained from the Tallo River.
Isolation and selection of Pb metal resistant bacteria were carried out on nutrient agar media is 10 ppm added of PbAgNO3, afterwards the colonies that grew and differed were characterized by morphological morphology and several biochemical tests.
The characterization results obtained 8 isolates of Pb metal resistant bacteria consisted of 8 isolates from sediment samples and 3 isolates from water samples.
The characteristics of each bacterial isolate on cell morphology are the same and biochemical tests show different results.
Keywords: lead heavy metal, sediment, river water, resistant, isolate Abstrak Kemajuan industri dan buangan dari aktifitas domestik perkotaan memberikan dampak pencemaran logam berat Pb pada lingkungan, ini akan memberikan dampak pada kesehatan manusia.
Logam Pb dapat ditanggulangin dengan metode biologis dengan memanfaatkan bakteri dalam mereduksi logam Pb.
Tujuan penelitian adalah memperoleh jenis isolat bakteri resisten pada logam Pb dan mengetahui Sampel sedimen dan air diperoleh dari Sungai Tallo.
Isolasi dan seleksi bakteri resisten logam Pb dilakukan pada media nutrient agar yang ditambahkan PbAgNO 3 10 ppm, selajutnya koloni yang tumbuh dan berbeda dilakukan karakterisasi meliputi morfologi secara miksroskopis dan beberapa uji biokimia.
Hasil karakterisasi diperoleh 8 isolat bakteri resisten logam Pb terdiri dari 5 isolat dari sampel sedimen dan 3 isolat dari sampel air.
Pada pengamatan morfologi sel memiliki karakteristik ada yang sama, sedangkan pada uji biokimia terdapat perbedaan.
Kata Kunci: logam berat timbal, sedimen, air sungai, resisten, isolat Pendahuluan Kemajuan industri yang makin pesat memberikan kontribusi pada peningkatan taraf ekonomi, namun di lain pihak juga memberikan dampak pada pencemaran lingkungan yang bersumber dari limbah .
Salah satu pencemaran yang timbul adalah dalam bentuk logam berat yang bersumber dari industri elektronik dan sisa buangan limbah pertambangan.
Selain itu, limbah logam berat dapat bersumber dari aplikasi insektisida dan pupuk sintetik pada pertanian .
Keberadaan logam berat dalam konsentrasi tinggi menyebabkan akumulasi yang berakibat pada degradasi lingkungan dan sifat toksisitas yang berdampak negatif pada lingkungan dan kesehatan manusia .
Sejumlah logam berat sangat dikhawatirkan, termasuk logam berat timbal (P.
jika masuk pada lingkungan, karena bersifat toksik .
Sesuai pada PP RI No.
82 Tahun 2001 mengenai Pengelolaan Kualitas Air dan Pengendalian Pencemaran Air, standar baku mutu logam berat Pb berdasarkan kelas yaitu 0,03 mg/L .
elas I.
II dan .
dan 1 mg/L .
elas IV) .
Logam Pb dalam air akan berikatan dengan protein jika terkontaminasi dengan biota air seperti pada ikan membentuk suatu persenyawaan yang disebut metalotionein, sehingga secara perlahan-lahan terjadi bioakumulatif dalam tubuh ikan.
Jika konsentrasi sudah di atas batas toleransi maka bersifat fatal dan mengakibatkan terjadinya keracunan, dimana secara tidak langsung akan membahayakan kesehatan manusia jika mengkonsumsinya .
Logam berat Pb yang mencemari lingkungan badan air akan terjadi redeposisi yang berikutnya akan terjadi akumulasi dalam sedimen.
Demikian pula logam berat terdapat banyak dalam kolom air yang tidak mengendap karena pengaruh faktor lingkungan seperti sifat asam basa atau pun kandungan senyawa Serambi Engineering.
Volume V.
No.
Juli 2020 hal 1215 - 1221 p-ISSN : 2528-3561 e-ISSN : 2541-1934 organik yang terkandung dalam air.
Karena itu, pada saat logam berat Pb masuk dalam perairan dapat terakumulasi pada biota dan berikutnya masuk pada jaring Ae jaring makanan ataupun rantai makanan melalui proses makan - memakan .
Salah satu perairan di Makassar telah mengalami kontaminasi logam Pb adalah Sungai Tallo tepatnya berada di bagian utara Kota Makassar seperti pada Gambar 1.
Secara geografis Sungai Tallo posisinya membelah kota Makassar bermuara di Selat Makassar, sangat dipengaruhi oleh pasang surutnya air laut dan pada bagian dasar sungai tersebut letaknya lebih dalam dari pada muka laut sehingga mengakibatkan air asin .
Sungai Tallo memiliki panjang 10 km aliran sungai yang berkelok-kelok dimana pada sisi kanan dan kiri ditumbuhi pohon nipa.
Ditambah dengan kondisikemiringan yang landai .
/10.
dan pasang surut air laut yang dapat menjalar hingga jarak 20 km, maka kecepatan sedimentasi seperti ini menjadi rawan bagi daerah pelabuhan Paotere, pemukiman termasuk Kawasan Industri Makassar.
Banyaknya industri yang ada di kota ini menyebabkan limbah industri yang ada di sungai pun Kadar Pb.
Cu.
Cd.
Cr dan Hg semakin meningkat tidak diimbangi dengan penanganan limbah yang baik sehingga logam berat yang ada di Sungai Tallo pun terbawa ke bagian delta sungai.
Ada tiga sumber pencemaran pada aliran Sungai tallo, yaitu buangan limbah dari pabrik gula Makassar TeAone, limbah rumah tangga dan limbah solar hasil buangan Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU).
Pencemaran ini menyebabkan hilangnya keanekaragaman hayati, juga peningkatan bioakumulasi dari bahan beracun di jaring-jaring makanan .
Gambar 1.
Peta kawasan Sungai Tallo Sumber pencemaran lain pada Sungai Tallo adalah pembuangan limbah yang mengandung logam berat berasal kegiatan domestik dan usaha industri di perkotaan .
Kadar total logam Pb yang mengkontaminasi muara Sungai Tallo menunjukkan konsentrasi diatas baku mutu yaitu sekitar 18,0127,33 ppm .
Di muara Sungai Tallo mengandung logam berat Pb dengan kadar rata-rata 110,44 mg/kg dari baku mutu yang ditetapkan adalah 36 mg/kg, hal ini terkait dengan pedoman kualitas sedimen.
Sedimen pada perairan Sungai Tallo memiliki kemampuan yang tinggi dalam mengikat logam karena karakteristik sedimennya yang berlumpur dan memiliki ukuran partikel halus dengan kadar bahan organik yang tinggi.
Hal ini menunjukkan bahwa konsentrasi logam berat Pb dalam sedimen dan air pada Sungai Tallo telah melebihi baku mutu lingkungan atau nilai ambang batas .
Salah satu upaya untuk menangani dampak dari logam timbal (P.
di lingkungan perairan yaitu memanfaatkan bakteri, karena mempunyai sifat daya resisten terhadap logam berat melalui pengikatan logam berat, dengan memproduksi protein pada permukaan dinding selnya.
Bakteri mempunyai kemampuan melakukan aktifitas metabolisme melalui mekanisme biokimia dalam masa perkembangan dan pertumbuhannya.
Bakteri dalam proses ini memerlukan nutrisi yang didapatkan dari organisme lain ataupun dari lingkungan sekitarnya .
Mekanisme biokimia terjadi melalui reaksi enzimatik yang diatur dengan katalis biologis secara bertahap.
Aktivitas metabolisme oleh bakteri karena memiliki kemampuan untuk mensintesis dan merombak senyawa kompleks seperti protein, lemak, karbohidrat, dan asam nukleat .
Serambi Engineering.
Volume V.
No.
Juli 2020 hal 1215 - 1221 p-ISSN : 2528-3561 e-ISSN : 2541-1934 Metodologi Penelitian Tempat Penelitian Pelaksanaan penelitian dilakukan di Laboratorium Terpadu Fakultas dan di Laboratorium Mikrobiologi.
Departemen Biologi.
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam.
Universitas Hasanuddin.
Makassar, pada Februari Ae Agustus 2019.
Pengambilan Sampel dan Bahan Sampel yang diambil adalah air sungai dan sedimen dari Sungai Tallo, dengan alasan sungai ini telah tercemar logam timbal (P.
Sampel selanjutnya dimasukkan ke dalam wadah plastik steril untuk dilakukan pengamatan mikrobiologi di laboratorium.
Media pertumbuhan yang digunakan adalah nutrient agar dengan komposisi adalah 0,5% pepton, 0,3% ekstrak daging, 1,5% agar, 0,5% NaCl dalam 1000 mL aquades.
Media Seleksi Bakteri Resisten Pb Untuk seleksi bakteri resisten logam Pb dibuat pada media nutrient agar 100 mL dalam erlenmeyer, diatur pada pH 7.
Kemudian dipanaskan dan dilakukan pengadukan sampai homogen, selanjutnya dilakukan sterilisasi dengan autoklaf pada suhu 121 oC, tekanan 2 atm selama 15 menit.
Setelah disterilkan dibiarkan tidak terlalu panas, kemudian ditambahkan 10 ppm Pb(NO) 3.
Isolasi Bakteri Resistensi Logam Timbal (P.
Bakteri resistensi logam Pb diisolasi dari sampel sedimen diambil sebanyak 5 gr dan dilakukan pengenceran secara berseri menggunakan aquades steril dari 10-1 Ae 10-5.
Dari pengenceran diambil 1 mL kemudian diinokulasikan pada media pertumbuhan nutrient agar dengan penambahan 10 ppm Pb (NO)3.
Selanjutnya, dilakukan inkubasi selama 2 x 24 jam pada suhu 37oC.
Untuk perlakuan sampel air, diambil 1 mL lalu dilakukan pengenceran berseri menggunakan aquades steril dari 10-1 Ae 10-5.
Dari pengenceran 1 mL dipipet untuk diinokulasikan pada media pertumbuhan nutrient agar yang mengandung 10 ppm Pb(NO)3.
Selanjutnya, dilakukan inkubasi selama 2 x 24 jam pada suhu 37oC.
Lalu dilakukan pengamatan dan menghitung jumlah koloni dengan metode SPC (Standart Plate Coun.
Koloni bakteri yang tumbuh merupakan bakteri yang resisten terhadap logam Pb.
Tahap pemurnian isolat, setiap koloni yang berbeda dalam morfologi secara makroskopis diinokulasi pada medium nutrient agar miring dalam tabung reaksi.
Karakterisasi Isolat Karakterisasi isolat meliputi morfologi secara makroskopis dengan mengamati ciri pertumbuhan koloni seperti warna, tepi, pemukaan dan teksur .
Karakteristik sel secara mikroskopis dengan pengecatan gram dan pengecatan endosposra dilakukan untuk mengelompokkan isolat yang diperoleh .
Karakterisasi Biokimia Setiap jenis koloni yang berbeda, diinokulasi pada agar miring dalam tabung reaksi sebagai bahan kultur untuk uji pada beberapa jenis uji biokimia, meliputi uji fermentasi gula pada media TSIA, uji kemampuan mengoksidasi glukosa memproduksi asam menggunakan media MRVP, uji indol untuk melihat kemampuan bakteri mengurai triptofan dan uji motil yaitu dengan media SIM, uji sitrat dengan media simmons citrate, uji nitrat pada media nitrat agar, dan uji urea pada media urea agar .
Hasil dan Pembahasan Isolasi Bakteri Resisten Pb Isolat bakteri yang resisten pada logam Pb hasil isolasi dari sampel sedimen dan air Sungai Tallo tercemar Pb, ditumbuhkan dengan menginokulasikan pada media pertumbuhan nutrient agar yang mengandung 10 ppm Pb, hasilnya diperoleh koloni bakteri yang tumbuh berasal dari sampel sedimen adalah lebih tinggi adalah 5,4 x 1011 CFU/ml dibanding sampel air yaitu 1,4 x 10 7 CFU/ml.
Hal ini disebabkan logam berat Pb yang mencemari perairan, akan mengendap atapun terjadi bioakumulasi dalam sedimen .
Koloni bakteri yang tumbuh tersebut diasumsikan sebagai kultur isolat bakteri yang memiliki sifat resisten atau daya tahan terhadap Pb setelah diinokulasikan pada media nutrient agar yang ditambahkan Pb 10 ppm.
Limbah logam berat yang mencemari lingkungan perairan mudah mengalami kelarutan dalam media air dan selanjutnya mengendap pada sedimen seraca perlahan Ae lahan, tergantung pada kondisi lingkungan perairan .
Berdasarkan pada pengamatan morfologi koloni secara makroskopis diperoleh 13 jenis isolat.
Morfologi koloni meliputi warna, tepi, tekstur dan ciri lainnya .
Selanjutnya dari hasil seleksi resistensi pada logam berat Pb terdapat 8 isolat bakteri yang memiliki resistensi pada logam berat Pb, yaitu 5 isolat dari sedimen (SM3.
SM5.
SM6.
SM9.
SM.
dan 3 isolat dari sampel air sungai (AR1.
AR2.
AR.
Serambi Engineering.
Volume V.
No.
Juli 2020 hal 1215 - 1221 p-ISSN : 2528-3561 e-ISSN : 2541-1934 Hasil ini dapat didukung bahwa kelompok bakteri dapat menyesuaikan diri terhadap lingkungan ekstrim yang tercemar logam Pb 10 ppm sampai 25 ppm.
Mikroba yang hidup pada air yang yang tercemar dapat bertahan hidup pada lingkungan yang mengandung logam berat dengan konsentrasi yang Bakteri yang resisten pada logam berat karena kemampuan bakteri dalam mendetoksifikasi efek logam berat melalui mekanisme khusus di dalam sel yang mampu mengikat Pb .
Morfologi Mikroskopis Sel Bakteri Resisten Pb Berdasarkan hasil pengamatan koloni yang tumbuh pada media nutrient agar diperoleh 13 jenis isolat bakteri, berdasarkan ciri morfologi koloni.
Selanjutnya dilakukan karakterisasi morfologi secara mikroskopis meliputi pengecatan Gram dan pengecatan endospore.
Tabel 1.
Karakteristik isolat berdasarkan pengecatan Gram
Pengecatan Gram
Isolat
Sumber
Bentuk Gram
SM1
SM2
SM3
SM4
SM5
SM6
SM7
SM8
SM9
SM10
AR1
AR2
AR3
Sumber: Hasil pengamatan peneliti Pada hasil pengamatan isolat bakteri secara mikroskopis melalui pengecatan Gram yaitu 9 isolat bakteri Gram negatif berbentuk coccus, adalah isolat SM2.
SM3.
SM4.
SM5.
SM7.
SM8.
SM9.
AR2, dan AR3, kemudian isolat SM1 juga berbentuk coccus dengan Gram positif.
Sedangkan 3 isolat bakteri adalah Gram negatif dan berbentuk basil atau batang yaitu isolat SM6.
SM10 dan isolat AR seperti pada Tabel 1.
Hasil pengamatan karakteristik isolat bakteri berdasarkan pewarnaan Gram seperti pada Gambar 2.
Gambar 2.
Hasil Pengecatan Gram bakteri diwakili oleh isolat SM1 bentuk coccus Gram positif (A), isolat SM2 bentuk coccus Gram negatif (B), dan isolat AR1 bentuk basil Gram negatif (C) Sumber: Gambar pribadi hasil penelitian Bakteri yang memiliki Gram positif memperlihatkan ciri mikroskopis warna biru ungu, sedangkan bakteri Gram negatif menunjukkan karakteristik mikroskopis berwarna merah.
Bakteri Gram positif mempunyai karakteristik berdinding sel tebal, namun akan mengendor jika terkena dengan larutan alkohol yang menyebabkan rongga atau pori tertutup dan menghalangi lepasnya pewarna primer kompleks ketika dilakukan pengecatan.
Sementara itu, bakteri Gram negatif dinding selnya terdiri dari kompleks lemak yang mudah larut ketika pembilasan dengan alkohol .
Tabel 2.
Hasil pengecatan endospora
Isolat
Endospora
AR1
Ada SM6 Tidak ada SM10 Ada Sumber: Hasil pengamatan peneliti Serambi Engineering.
Volume V.
No.
Juli 2020 hal 1215 - 1221 p-ISSN : 2528-3561 e-ISSN : 2541-1934 Pada hasil pewarnaan endospora, terdapat endospora pada 2 isolat bakteri setelah pengamatan dibawah mikroskop, yaitu isolat AR1 dan isolat SM10 dengan ciri berwarna hijau dan refraktil, sedangkan pada isolat SM6 tidak memperlihatkan adanya endospora pada Tabel 2.
Hasil pengamatan karakteristik isolat bakteri berdasarkan pengecatan endospora dapat dilihat pada Gambar 3.
Sesuai dengan sifat hidup bakteri, dapat mentolerir lingkungan yang tidak menguntungkan seperti salinitas tinggi, tekanan tinggi, nutrisi yang kurang, kondisi kering, terjadi pembekuan, adanya radiasi sinar ultraviolet dan kondisi lingkungan ekstrim yang lain yang dapat merusak sel bakteri .
Gambar 3.
Pengecatan endospora diwakili oleh isolat SM10 Sumber: Gambar pribadi hasil penelitian Karakteristik Biokimia Bakteri Resisten Pb Hasil pengamatan uji biokimia meliputi uji penggunaan beberapa jenis substrat gula menggunakan media TSIA, uji H2S, uji MRVP, uji motilitas, uji indol, uji urea, uji sitrat dan uji nitrat.
Hasil dari beberapa uji biokimia pada bakteri dapat berbeda, ada juga yang sama hasilnya pada setiap jenis isolat bakteri seperti pada Tabel 3.
Berdasarkan uji TSIA menunjukkan glukosa dapat difermentasi oleh semua isolat, ditandai dengan adanya perubahan warna pada media menjadi kuning pada bagian butt yaitu pada 5 isolat SM3.
SM5.
SM6.
SM9.
SM10 dan isolat AR2.
Hal ini menandakan bahwa isolat bakteri mampu memfermentasi sukrosa dan laktosa.
Akan tetapi ada 2 isolat yang tidak mampu memfermentasi sukrosa dan laktosa yaitu isolat AR1 dan isolat AR3 yang menyebabkan pada media TSIA masih berwarna merah pada bagian Kode
SM3
SM5
SM6
SM9
SM10
AR1
AR2
AR3
Tabel 3.
Karakteristik biokimia pada isolat bakteri resisten pada logam berat Pb
Uji TSIA
MR VP
Motilitas Indol Urea Sitrat Slant Butt Gas H2S Kuning Kuning Kuning Sumber: Hasil pengamatan peneliti Nitrat Pada tahap fermentasi yang terjadi pada media TSIA memproduksi senyawa asam format, selanjutnya mengalami oksidasi sempurna membentuk karbondioksida dan gas hidrogen yang dikatalisis oleh enzim formate hydrogenase.
Gas hidrogen secara kimiawi tidak larut dalam media dan terjadi akumulasi dengan hasil bentukan gelembung udara di sekitar pertumbuhan isolat dalam media dan tabung, atau gelembung udara terbentuk pada bagian dasar tabung .
Dari hasil uji MR (Methyl Re.
, menunjukkan kemampuan semua isolat mampu memfermentasi asam campuran dengan ciri ada warna media berubah menjadi kemerah-merahan, diakibatkan oleh peningkatan asam atau penurunan pH pada media, dari senyawa asam yang dihasilkan pada fermentasi Serambi Engineering.
Volume V.
No.
Juli 2020 hal 1215 - 1221 p-ISSN : 2528-3561 e-ISSN : 2541-1934 Pada uji VP (Voges Proskaure.
, terdapat 6 isolat yang positif dengan ciri media berwarna merah sebagai bukti bakteri dapat melakukan fermentasi bahan karbohidrat menghasilkan produk utama 3-butanadiol.
Selain itu, terdapat 2 isolat yang negatif dengan adanya warna medium menjadi kuning setelah ditambahkan KOH 40% dan -naftol .
Pada hasil pengamatan uji motilitas memperlihatkan ada sifat motil pada semua isolat.
Adanya sifat motil pada bakteri akan memperlihatkan perambatan di sekitar tusukan dalam media yang telah Sifat motil bakteri akibat dari sifat taksis oleh adanya rangsangan dari faktor lingkungan.
Mekanisme motilitas bakteri yaitu tumbuh dengan pola menyebar di sekitar inokulasi kultur bakteri dengan cara penusukan.
Pola penyebaran dapat terlihat dengan terbentuknya pertumbuhan berwarna putih seperti akar di sekitar inokulasi.
Pada hasil pengamatan dari uji indol terdapat 1 isolat bakteri yang mampu menghasilkan indol yang ditandai dengan terbentuknya cincin indol berwarna merah.
Sedangkan 7 isolat bakteri lainnya tidak memproduksi indol.
Hal ini dapat dilihat ketika ditambahkan reagen kovach warna merah tidak terbentuk .
Uji indol dilakukan untuk mengetahui kemampuan metabolisme bakteri pada asam amino triptofan yang terdapat dalam protein, dirombak menghasilkan indol.
Dengan mekanisme ini, asam amino triptofan akan lebih mudah dimanfaatkan oleh bakteri dari penguraian protein .
Berdasarkan hasil uji urease, memperlihatkan 5 isolat bakteri bersifat positif dengan adanya perubahan warna pada media urease menjadi warna merah.
Pada 3 isolat bakteri lainnya adalah negatif dengan warna media yang tetap berwarna kuning.
Hal ini disebabkan karena bakteri tidak dapat memproduksi enzim urease yang merombak molekul urea ((NH.
2CO.
menghasilkan karbondioksida (CO.
dan amonia (NH.
Uji urease dimanfaatkan untuk mengidentifikasi kapasitas bakteri dalam mendegradasi urea oleh enzim urease.
Molekul amonia yang terbentuk membuat nilai pH memiliki sifat alkali terjadi warna merah muda pada media berarti tes positif .
Pada hasil uji sitrat, terdapat 5 isolat bakteri yang menunjukkan hasil positif, yaitu isolat SM3.
SM5.
SM6.
SM9, dan isolat AR2.
Hal ini ditandai dengan terjadinya perubahan warna medium menjadi Selain itu, terdapat 3 isolat yang menunjukkan hasil negatif, yaitu isolat SM10.
AR1, dan isolat AR3.
Hal ini dikarenakan warna medium tidak mengalami perubahan yaitu tetap berwarna hijau.
Berdasarkan hasil uji nitrat, menunjukkan semua isolat bakteri menunjukkan hasil yang positif mampu mereduksi nitrat menjadi nitrit yang ditandai dengan terjadinya perubahan warna menjadi merah .
Kesimpulan Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan diperoleh 8 isolat bakteri yang resisten terhadap logam berat Pb dari Sungai Tallo Makassar yaitu terdiri dari 5 isolat dari sampel sedimen dan pada sampel air diperoleh 3 isolat.
karakteristik morfologi secara mikroskopik menunjukkan ada persamaan pada karakteristik setiap isolat bakteri pada pengamatan morfologi sel.
Dari uji biokimia meliputi uji kemampuan fermentasi gula, kemampuan menggunakan glukosa, motilitas, indol, urea, sitrat, dan nitrat menunjukkan isolat bakteri memiliki persamaan dan perbedaan.
Referensi