PEMANFAATAN BAKTERI Pseudomonas UNTUK BIOREMEDIASI AKIBAT PENCEMARAN MINYAK BUMIPosted December 30, 2011 by aguskrisno in Uncategorized. Leave a Comment

Pendahuluan

Pseudomonas. Sp

 

Klasifikasi ilmiah :

Kerajaan           : Bacteria

Filum                 : Proteobacteria

Kelas                  : Gamma Proteobacteria

Ordo                   : Pseudomonadales

Famili              : Pseudomonadaceae

Genus              : Pseudomonas

Pseudomonas Sp merupakan bakteri

hidrokarbonoklastik yang mampu

mendegradasi berbagai jenis hidrokarbon.

Keberhasilan penggunaan bakteri

Pseudomonas dalam upaya bioremediasi

lingkungan akibat pencemaran hidrokarbon

membutuhkan pemahaman tentang

mekanisme interaksi antara bakteri

Pseudomonas sp dengan senyawa

hidrokarbon.

Kemampuan bakteri Pseudomonas sp. IA7D

dalam mendegradasi hidrokarbon dan dalam

menghasilkan biosurfaktan menunjukkan

bahwa isolat bakteri Pseudomonas sp IA7D

berpotensi untuk digunakan dalam upaya

bioremediasi lingkungan akibat pencemaran

hidrokarbon.

Bioremediasi

Bioremediasi merupakan penggunaan

mikroorganisme untuk mengurangi polutan di

lingkungan. Saat bioremediasi terjadi, enzim-

enzim yang diproduksi oleh mikroorganisme

memodifikasi polutan beracun dengan

mengubah struktur kimia polutan tersebut,

sebuah peristiwa yang disebut

biotransformasi. Pada banyak kasus,

biotransformasi berujung pada biodegradasi,

dimana polutan beracun terdegradasi,

strukturnya menjadi tidak kompleks, dan

akhirnya menjadi metabolit yang tidak

berbahaya dan tidak beracun.

Sejak tahun 1900an, orang-orang sudah

menggunakan mikroorganisme untuk

mengolah air pada saluran air. Saat ini,

bioremediasi telah berkembang pada

perawatan limbah buangan yang berbahaya

(senyawa-senyawa kimia yang sulit untuk

didegradasi), yang biasanya dihubungkan

dengan kegiatan industri. Yang termasuk

dalam polutan-polutan ini antara lain logam-

logam berat, petroleum hidrokarbon, dan

senyawa-senyawa organik terhalogenasi

seperti pestisida, herbisida, dan lain-lain.

Banyak aplikasi-aplikasi baru menggunakan

mikroorganisme untuk mengurangi polutan

yang sedang diujicobakan. Bidang

bioremediasi saat ini telah didukung oleh

pengetahuan yang lebih baik mengenai

bagaimana polutan dapat didegradasi oleh

mikroorganisme, identifikasi jenis-jenis

mikroba yang baru dan bermanfaat, dan

kemampuan untuk meningkatkan bioremediasi

melalui teknologi genetik. Teknologi genetik

molekular sangat penting untuk

mengidentifikasi gen-gen yang mengkode

enzim yang terkait pada bioremediasi.

Karakterisasi dari gen-gen yang bersangkutan

dapat meningkatkan pemahaman kita tentang

bagaimana mikroba-mikroba memodifikasi

polutan beracun menjadi tidak berbahaya.

Strain atau jenis mikroba rekombinan yang

diciptakan di laboratorium dapat lebih efisien

dalam mengurangi polutan. Mikroorganisme

rekombinan yang diciptakan dan pertama kali

dipatenkan adalah bakteri “pemakan minyak”.

Bakteri ini dapat mengoksidasi senyawa

hidrokarbon yang umumnya ditemukan pada

minyak bumi. Bakteri tersebut tumbuh lebih

cepat jika dibandingkan bakteri-bakteri jenis

lain yang alami atau bukan yang diciptakan di

laboratorium yang telah diujicobakan. Akan

tetapi, penemuan tersebut belum berhasil

dikomersialkan karena strain rekombinan ini

hanya dapat mengurai komponen berbahaya

dengan jumlah yang terbatas. Strain inipun

belum mampu untuk mendegradasi komponen-

komponen molekular yang lebih berat yang

cenderung bertahan di lingkungan.

Pencemaran minyak bumi

 

Pencemaran lingkungan oleh hidrokarbon

minyak bumi terus mengalami peningkatan

dan telah menimbulkan dampak yang berarti

bagi makhluk hidup. Bioremediasi adalah

salah satu upaya untuk mengurangi polutan

tersebut dengan bantuan organisme.

Biodegradasi senyawa hidrokarbon dari

minyak bumi ini dapat dilakukan oleh

mikroorganisme, salah satunya adalah

bakteri Pseudomonas sp.

Bakteri Pseudomonas sp. merupakan bakteri

hidrokarbonoklastik yang mampu

mendegradasi berbagai jenis hidrokarbon.

Keberhasilan penggunaan bakteri

Pseudomonas dalam upaya bioremediasi

lingkungan akibat pencemaran minyak bumi.

Bahan utama minyak bumi adalah hidrokarbon

alifatik dan aromatik. Selain itu, minyak bumi

juga mengandung senyawa nitrogen antara 0-

0,5%, belerang 0-6%, dan oksigen 0-3,5%.

Terdapat sedikitnya empat seri hidrokarbon

yang terkandung di dalam minyak bumi, yaitu

seri n-paraffin (n-alkana) yang terdiri atas

metana (CH4) sampai aspal yang memiliki

atom karbon (C) lebih dari 25 pada rantainya,

seri iso-paraffin (isoalkana) yang terdapat

hanya sedikit dalam minyak bumi, seri

neptena (sikloalkana) yang merupakan

komponen kedua terbanyak setelah n-alkana,

dan seri aromatik (benzenoid). Oleh karena

itu, akan dijelaskan mengenai mekanisme

kerja bakteri Pseudomonas sp. dalam proses

bioremediasi pada pencemaran minyak bumi.

Bakteri pseudomonas yang umum digunakan

antara lain : Pseudomonas

aeruginosa, Pseudomonas

stutzeri, Pseudomonas diminuta.

Salah satu factor yang sering membatasi

kemampuan bakteri pseudomonas dalam

mendegradasi senyawa hidrokarbon adalah

sifat kelarutannya yang rendah, sehingga sulit

mencapai sel bakteri. Oleh karena itu,

untungnya, bakteri pseudomonas dapat

memproduksi biosurfaktan. Kemampuan

bakteri Pseudomonas dalam memproduksi

biosurfaktan berkaitan dengan keberadaan

enzim regulatori yang berperan dalam sintesis

biosurfaktan. Ada 2 macam biosurfaktan yang

dihasilkan bakteri Pseudomonas :

1. Surfaktan dengan berat molekul

rendah (seperti glikolipid, soforolipid,

trehalosalipid, asam lemak dan fosfolipid)

yang terdiri dari molekul hidrofobik dan

hidrofilik. Kelompok ini bersifat aktif

permukaan, ditandai dengan adanya

penurunan tegangan permukaan medium

cair.

2. Polimer dengan berat molekul besar,

yang dikenal dengan

bioemulsifier polisakarida amfifatik.

Dalam medium cair, bioemulsifier ini

mempengaruhi pembentukan emulsi serta

kestabilannya dan tidak selalu

menunjukkan penurunan tegangan

permukaan medium.

Biosurfaktan merupakan komponen

mikroorganisme yang terdiri atas molekul

hidrofobik dan hidrofilik, yang mampu

mengikat molekul hidrokarbon tidak larut air

dan mampu menurunkan tegangan

permukaan. Selain itu biosurfaktan secara

ekstraseluler menyebabkan emulsifikasi

hidrokarbon sehingga mudah untuk

didegradasi oleh bakteri. Biosurfaktan

meningkatkan ketersediaan substrat yang

tidak larut melalui

beberapa mekanisme. Dengan adanya

biosurfaktan, substrat yang berupa cairan

akan teremulsi dibentuk menjadi misel-misel,

dan menyebarkannya ke permukaan sel

bakteri. Substrat yang padat dipecah oleh

biosurfaktan, sehingga lebih mudah masuk ke

dalam sel.

Pelepasan biosurfaktan ini tergantung dari

substrat hidrokarbon yang ada. Ada substrat

(misal seperti pada pelumas) yang

menyebabkan biosurfaktan hanya melekat

pada permukaan membran sel, namun tidak

diekskresikan ke dalam medium. Namun, ada

beberapa substrat hidrokarbon (misal

heksadekan) yang menyebabkan biosurfaktan

juga dilepaskan ke dalam medium. Hal ini

terjadi karena heksadekan menyebabkan sel

bakteri lebih bersifat hidrofobik. Oleh karena

itu, senyawa hidrokarbon pada komponen

permukaan sel yang hidrofobik itu dapat

menyebabkan sel tersebut kehilangan

integritas struktural selnya sehingga

melepaskan biosurfaktan untuk membran sel

itu sendiri dan juga melepaskannya ke dalam

medium.

Terdapat tiga cara

transpor hidrokarbon ke dalam sel bakteri

secara umum yaitu :

1. Interaksi sel dengan hidrokarbon yang

terlarut dalam fase air. Pada kasus ini,

umumnya rata-rata

kelarutan hidrokarbon oleh proses fisika

sangat rendah sehingga tidak dapat

mendukung.

2. Kontak langsung (perlekatan) sel

dengan permukaan

tetesan hidrokarbon yang lebih besar

daripada sel mikroba. Pada kasus yang

kedua ini, perlekatan dapat terjadi karena

sel bakteri bersifat hidrofobik. Sel

mikroba melekat pada permukaan

tetesan hidrokarbon yang lebih besar

daripada sel dan pengambilan substrat

dilakukan dengan difusi atau transpor

aktif. Perlekatan ini terjadi karena adanya

biosurfaktan pada membrane sel bakteri

Pseudomonas.

3. Interaksi sel dengan

tetesan hidrokarbon yang telah teremulsi

atau tersolubilisasi oleh bakteri. Pada

kasus ini sel mikroba berinteraksi dengan

partikel hidrokarbon yang lebih kecil

daripada sel. Hidrokarbon dapat

teremulsi dan tersolubilisasi dengan

adanya biosurfaktan yang dilepaskan oleh

bakteri pseudomonas ke dalam medium.

 Mekanisme degradasi hidrokarbon di

dalam sel bakteri Pseudomonas

1. Hidrokarbon Alifatik

Pseudomonas sp. menggunakan hidrokarbon

tersebut untuk pertumbuhannya. Penggunaan

hidrokarbon alifatik jenuh merupakan proses

aerobik (menggunakan oksigen). Tanpa

adanya O2, hidrokarbon ini tidak didegradasi.

Langkah pendegradasian hidrokarbon alifatik

jenuh olehPseudomonas sp. meliputi oksidasi

molekuler (O2) sebagai sumber reaktan dan

penggabungan satu atom oksigen ke dalam

hidrokarbon teroksidasi. Reaksi lengkap dalam

proses ini terlihat pada gambar 1.

 

 

Gambar 1. Reaksi degradasi hidrokarbon

alifatik

2. Hidrokarbon Aromatik

Banyak senyawa ini digunakan sebagai donor

elektron secara aerobik oleh bakteri

Pseudomonas. Degradasi senyawa

hidrokarbon aromatik disandikan dalam

plasmid atau kromosom oleh gen xy/E. Gen ini

berperan dalam produksi enzim katekol 2,3-

dioksigenase. Metabolisme senyawa ini oleh

bakteri diawali dengan pembentukan

Protocatechuate atau catechol atau senyawa

yang secara struktur berhubungan dengan

senyawa ini. Kedua senyawa ini selanjutnya

didegradasi oleh enzim katekol 2,3-

dioksigenase menjadi senyawa yang dapat

masuk ke dalam siklus Krebs (siklus asam

sitrat), yaitu suksinat, asetil KoA, dan piruvat.

Gambar 2 menunjukkan reaksi perubahan

senyawa benzena menjadi katekol.

 

Gambar 2. Reaksi degradasi Hidrokarbon

aromatic

Langkah Pemanfaatan Pseudomonas

dalam bioremediasi

a) informasi dasar tentang pemanfaatan

bakteri pemecah minyak dalam proses

bioremediasi sehingga akan menjadi

pertimbangan bagi penelitian selanjutnya;

b) bakteri pemecah minyak dalam penelitian

ini diharapkan dapat diaplikasikan di lapangan

dalam proses bioremediasi; dan

c) upaya pengelolaan lingkungan yang tepat

untuk mengatasi pencemaran limbah minyak

d) memperoleh jenis bakteri pemecah minyak

yang mampu mendegradasi senyawa

hidrokarbon dalam proses bioremediasi;

e) mengetahui pengaruh jenis bakteri, pH, dan

waktu degradasi terhadap pertumbuhan

bakteri pemecah minyak dan proses

bioremediasi;

f) membandingkan pertumbuhan bakteri

pemecah minyak dalam mendegradasi tanah

terkontaminasi minyak dan tanah tidak

terkontaminasi minyak;

g) mengetahui kondisi lingkungan yang

optimum bagi pertumbuhan bakteri; dan

h) mengetahui alternatif penanggulangan

pencemaran minyak bumi dalam upaya

pengelolaan lingkungan.

 

Kajian realigi

An nahl ayat 13

ن� ر�و ن�� ن�� ن � م و ن� ل� �� ة ن� ن�ا ن� ن� ل� ذن� ل�ى �� ن ل�ا ۥ ر# �ر ذن و� ن$ا �ا� ل& ن' و) ر( ل* و+ ن$, و- ل�ىٱ و( ر� ن� ن$ا ن+ ن/ نا نوArtinya : dan Dia (menundukkan pula) apa

yang Dia ciptakan untuk kamu di bumi ini

dengan berlain-lainan macamnya.

Sesungguhnya pada yang demikian itu benar-

benar terdapat tanda (kekuasaan Allah) bagi

kaum yang mengambil pelajaran.

Thaahaa ayat 6

Artinya : Kepunyaan-Nya-lah semua yang ada

di langit, semua yang di bumi, semua yang di

antara keduanya dan semua yang di bawah

tanah.

Yasin ayat 83

 

 Artinya :  Maka Maha Suci (Allah) yang di

tangan-Nya kekuasaaan atas segala sesuatu

dan kepadaNyalah kamu dikembalikan.

Kesimpulan

1. Pseudomonas Sp merupakan bakteri

hidrokarbonoklastik yang mampu

mendegradasi berbagai jenis

hidrokarbon.

2. Bioremediasi merupakan penggunaan

mikroorganisme untuk mengurangi

polutan di lingkungan.

3. Bakteri pseudomonas yang umum

digunakan antara lain : Pseudomonas

aeruginosa,Pseudomonas

stutzeri, Pseudomonas diminuta.

4. Ada 2 macam biosurfaktan yang

dihasilkan bakteri Pseudomonas  yaitu

Surfaktan dengan berat molekul rendah

dan Polimer dengan berat molekul besar.

 

Daftar Pustaka

Anonymous .2010

. Pseudomonas: http://id.wikipedia.org/wiki/Ps

eudomonas.  Diakses tanggal 8 November

2011

Anonymous .2010

. Bioremediasi. http://id.wikipedia.org/wiki/Bio

remediasi . Diakses tanggal 8 November 2011

Anonymous. 2010.Bioremediasi Hidrokarbon

MinyakBumi

.http://j0emedia.wordpress.com/2011/07/17/bi

oremediasi-hidrokarbon-minyak-bumi  .   Diakses

tanggal 8 November 2011

Anonymous. 2010. Mekanisme Kerja

Bakteri. http://orpipu.blogspot.com/2008/11/m

ekanisme-kerja-bakteri-pseudomonas-sp.html .

Diakses tanggal 8 November 2011

Anonymous .2010.Pemanfaatan bakteri

pemecah

minyak

.http://jurnal.dikti.go.id/jurnal/detil/id/0:23592/

q/pengarang:%20Dessy.Diakses tanggal 8

desember 2011