laporan bioindustri 4_kelompok 1_p2
TRANSCRIPT
-
Laporan Praktikum Hari/tanggal : Kamis/ 17 April 2014
Teknologi Bioindustri Gol/Kel : P2 / 1
Dosen : Dr.Ir. Mulyorini Rahayuningsih. M.Si
Asisten : Wahyu Kamal Setyawan (F351124051)
PRODUKSI BIOINSEKTISIDA
Disusun Oleh :
Iis Solihat (F34110045)
Bella Illona S (F34110048)
Fauzan Alhakim (F34110051)
M. Basyir Utomo (F34110055)
Riska Kristina (F34110056)
Imam Muharram A (F34110062)
DEPARTEMEN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
2014
-
1 PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Isu lingkungan dalam pengelolaan pertanian, memberikan dampak pada upaya
yang serius untuk memproduksi biopestisida hayati, sebagai pengganti pestisida kimia
sintetik yang saat ini digunakan. Pemanfaatan mikrobia pengendali hayati hama
serangga dapat digunakan sebagai cara yang tepat dan efektif untuk mengendalikan
hama pertanian. Biopestisida merupakan pestisida yang mengandung mikroorganisme
seperti bakteri patogen, virus dan jamur. Biopestisida yang saat ini banyak dipakai dan
diperdagangkan secara luas adalah jenis bioinsektida yang berasal dari mikroba yang
digunakan sebagai insektisida. Jenis mikroba yang akan digunakan sebagai
bioinsektisida harus mempunyai sifat yang spesifik artinya harus menyerang serangga
yang menjadi sasaran dan tidak pada jenis- jenis lainnya.
Salah satu mikroba patogen yang berpotensi sebagai insektisida biologi adalah
Bacillus thuringiniensis. Bioinsektisida ini digunakan untuk membunuh semua bentuk
rayap. Bioinsektida memliki beberapa keuntungan diantaranya dapat menjaga kesuburan
tanah dan mempertahankan hidupnya dengan meningkatkan bahan organik tanah, serta
tidak mencemari lingkungan. Oleh karena itu, Indonesia yang merupakan negara agraris,
yang mayoritas matapencaharian penduduknya sebagai petani disarankan untuk
menggunakan bioinsektisaida agar kesuburan tetap terjaga dan tidak mencemari
lingkungan. Oleh karena itu, pada praktikum kali ini untuk mengetahui cara pembuatan
bioinsektisida alami praktikum ini dilakukan.
1.2 Tujuan
Praktikum ini bertujuan untuk mengetahui cara pembuatan bioinsektida
menggunakan substrat padat dan substrat cair dengan mengamati beberapa parameter
seperti kadar gula pereduksi, pH, VSC (Viable Spora Count), dan biomassa sel yang
dihasilkan dengan perbedaan perlakuan waktu inkubasi untuk setiap kelompok.
-
2 METODOLOGI
2.1 Alat dan Bahan
Alat yang digunakan pada praktikum kali ini yaitu otoklaf, Erlenmeyer,
incubator goyang, kulkas, alat sentrifugasi, spektrofotmeter, pH meter, gelas piala,
penangas air dan petri dish.
2.2 Metode
1. Pembuatan Media
Media Propagasi
Formula media
Diatur pH hingga 7 &
disterilkan di otoklaf
selama 15 menit
Dicampurkan glukosa dan urea
secara aseptis, diambil 50 ml
sebelum diinokulasikan
Diinokulasi dan diinkubasi
pada suhu kamar, kemudian
diamati selama 4 hari
Media fermentasi
Nutrient Broth
Dimasukkan dalam
Erlenmeyer dan disterilkan
di otoklaf selama 15 menit
Didinginkan & diinokulasikan
1 lup B. thuringiensis secara
aseptis
Diinkubasikan pada inkubasi
goyang 150 rpm selama 12 jam
-
2. Pengambilan sampel dan pengamatan
Pengamatan pH
Larutan
Nilai pH
Dihitung pH dengan pHmeter
Pengamatan OD 660nm
Larutan
Nilai OD
Dipanaskan dan dihitung dengan spektrofotometer
Pengamatan Biomassa Kering
Endapan
dipindahkan
Dikeringkan pada suhu 70oC
Timbang sel kering
Hitung biomassa
Dimasukkan ke dalam tabung
sentrifuse (timbang)
Disentrifuse dengan kecapatan 500 rpm
selama 10 menit (filtrate dibuang)
Diresupensi endapan sel
dengan 10 ml aquades
50 ml sampel
Biomassa kering
-
Viable Spore Count (VSC)
Diinkubasi selama
24 & 48 jam
Diamati dan dihitung jumlah
koloni yang terbentuk
Direnjatan panas 700C selam
15 menit
Dilakukan pengenceran berseri
Diinokulasikan 0.1 ml ke
dalam agar steril pada petri
dish
1 ml sampel
Jumlah koloni
Diinkubasi pada
suhu ruang
Dipanen pada jam ke 0, 24, 48,
72, & 96. Serta diamati VSC
Dikeringkan dalam oven
Dihaluskan dengan alat
penumbuk
Diatur pH dan media diratakan
dalam Erlenmeyer & ditutup
Diotoklaf 15 menit dan didinginkan
Diinokulasikan dengan 10%
media propagasi secara
merata
Onggok + limbah
cair + kapur
Produk kering
bioinsektisida
Produksi bioinsektisida dengan teknik
kultivasi substrat padat
-
3 HASIL DAN PEMBAHASAN
3.1 Hasil
[terlampir]
3.2 Pembahasan
Bioinsektisida (insektisida mikrobial) merupakan produk yang dihasilkan
mikroorganisme yang dapat membunuh serangga, hama dan vektor pembawa penyakit.
Insektisida mikrobial didefinisikan sebagai racun biologis yang dihasilkanoleh
mikroorganisme yang dapat membunuh serangga(entomopatogen). Penggunaan
bioinsektisida ditujukan untuk menggantikan insektisida kimia yang banyak digunakan
selama ini. Adapun keuntungan penggunaan bioinsektisida adalah tidak menimbulkan
kekebalan terhadap serangga, cukup aman karena tidak meninggalkanresidu pada
lingkungan dan cukup aman bagi manusia, binatang, tanaman serta serangga-serangga
lainnya yang bukan merupakan serangga target.Penggunaan insektisida kimia jelas tidak
menguntungkan, karena disamping harganya mahal, juga dapatmembahayakan jiwa
manusia dan binatang yang justru bermanfaat bagi manusia. Selain itu, penggunaan
insektisida kimia yang kurang bijaksana dapat menyebabkan resistensi serangga vektor
pembawa penyakit,dalam hal ini adalah serangga dan hama yang menyerang tanaman.
Bahkan lebih dari 500 spesies serangga telah menjadi resisten terhadap semua jenis
insektisida kimia. Bioinsektisida adalah jenis pestisida yang bahan aktifnya merupakan
mikroorganisme seperti bakteri Bacillus thuringiensis, cendawan Beaveria sp,
Metarrhizium sp, dan virus Spodotera lituranuclea polyhidrosis. Bioinsektisida
merupakan bahan yang mengandung senyawa toksik yang berfungsi untuk membunuh
atau menghambat perkembangan spesies insekta yang dapat dihasilkanoleh tumbuhan
maupun yang menggunakan organisme hidup seperti virus, bakteri, dan jamur.
Sifatinsektisida ini aman terhadap organisme non-target, manusia dan lingkungan.
Sampai saat ini telah banyak penelitian untuk memperoleh bioinsektisida yang ampuh
dan ramah lingkungan, salah satunya bioinsektisida mikrobial yang diperoleh dari
Bacillus thuringiensis (B.t) yang bersifat aman karenamemiliki derajat spesifisitas yang
tinggi dan relatif kecil terjadinya resistensi (kekebalan) padaserangga hama. Bacillus
thuringiensis aizawai merupakan salah satu jenis bakteri yang banyak dimanfaatkan
dalam produksi bioinsektisida microbial (Behle et al. 1999).
Mikroba yang digunakan dalam pembuatan bioinsektisida adalah Bacillus
thuringiensis (B.t yaitu bakteri bersel vegetatif berbentuk batang, gram positif, bersifat
aerob tapi umumnya anaerobfakultatif, ciri dari mikroba ini yaitu mempunyai flagela
dan membentuk spora. Koloni Bacillus thuringiensis berbentuk bulatdengan tepian
berkerut, memiliki diameter 5 10 milimeter, berwarna putih, elevasi timbul dan permukaan koloni kasa. Banyak strain dari bakteri ini yang menghasilkan protein yang
beracun bagiserangga. Spora yang dibentuk oleh Bacillus thuringiensis berbentuk oval,
berwarna hijau kebiruandan berukuran 1.0-1.3 mikrometer dan Bacillus
thuringiensismembentuk kristal protein (-endotoksin) bersamaan dengan terbentuknya spora. Bakteri ini mempunyai endospora subterminal berbentuk oval dan selama
sporulasi menghasilkan satu kristal protein dalam setiap selnya (Gill et al .1992).
-
Berbagai isolat Bacillus thuringiensisdengan berbagai jenis kristal protein
yangdikandungnya telah teridentifikasi setelah diketahui besarnya potensi dari protein
kristal Bacillusthuringiensissebagai agen pengendali serangga. Sampai saat ini telah
diidentifikasi kristal proteinyang beracun terhadap larva dari berbagai ordo serangga
yang menjadi hama pada tanaman pangandan hortikultura. Kebanyakan dari kristal
protein tersebut lebih ramah lingkungan karena mempunyaitarget yang spesifik sehingga
tidak mematikan serangga bukan sasaran dan mudah terurai sehinggatidak menumpuk
dan mencemari lingkungan.
Bacillus thuringiensis aizawai termasuk salah satu bakteri yang telah banyak
digunakan untuk memproduksi bioinsektisida. Bacillus thuringiensis aizawai sangat
efektif mengendalikan larvaordo Lepidoptera dan Diptera,terutama ulat daun kubis dan
hama-hama sayuran lainnya (Lerecluset al. 1993). Salah satu hama ordo Lepidoptera
yang banyak menyebabkan kerusakan pada pertanian adalah Croccidolomia pavonana,
yang merupakan hama utama pada tanaman kubis yang juga menyerang tanaman
Brassicaceae lainnya. Serangan C. Pavonana dapat menyebabkan kehilanganhasil kubis
sebesar 65%. Kebanyakan tanaman yang terserang akan hancur seluruhnya jika ulat krop
kubistidak dikendalikan (Kementrian Pertanian RI 2010).
Bacillus thuringiensis aizawai menghasilkan protein yang bersifat insektisida
yaitu -endotoksin atau kristal protein yang akan berikatan dengan reseptor spesifik dalam sel larva Crocidolomia pavonana, sehingga terjadi lisis sel yang dapat
menyebabkan kematian pada serangga target.Proses produksi bioinsektisida memerlukan
suatu media sebagai tempat hidup bagi bakteri yang akan digunakan untuk memproduksi
bioinsektisida. Media untuk memproduksi bioinsektisida terdiri dari dua bentuk yaitu
media padat dan media cair. Pada proses produksi bioinsektisida ini digunakan media
padat berupa onggok yang bergunasebagai sumber karbon karena pada onggok masih
mengandung pati yang berkisar 60 70% beratkering onggok. Onggok sendiri merupakan limbah padat yang berasal dari proses pengolahan ubikayu menjadi tapioka.
Onggok merupakan limbah utama hasil proses pengepresan (Abbaset al.dalam Winarno
1985). Onggok memiliki daya tahan yang relatif lama pada saat keadaan
keringdibandingkan pada saat keadaan basah. Hal ini dikarenakan pada saat keadaan
basah onggok mudahsekali ditumbuhi oleh kapang dan terjadi pembusukan.
Pemanfaatan onggok masih terbatas dan umumnya digunakan sebagai makanan ternak
(Damarjati 1985). Onggok juga dapat digunakan sebagai substrat untuk produksi
selulase, amilase, amiloglukosidase dan angkak (Jenie dan Fachda 1991).
Komponen (%) Tjiptadi (1982) Anonim (1984)
Air 16,86 13,39
Abu 8,50 4,90
Serat Kasar 8,14 11,02
Lemak 0,25 0,15
Protein 6,42 0,58
Pati 62,97 68,79
Karbohidarat 71,11 79,81
Tabel 1. Komposisi Onggok
-
Berdasarkan fakta ini onggok tapioka dijadikan sebagai salah satu alternatif
substrat untuk memproduksi bioinsektisida dengan teknologi sederhana namun memiliki
sifat toksisitas yang baik terhadap hama.Onggok tapioka digunakan sebagai sumber
karbon. Sedangkan media cair yang digunakan dalam pembuatan bioinsektisida ini
adalah limbah tahu. Limbah cair pabrik tahu ini memiliki kandungan senyawa organik
yang tinggi. Tanpa proses penanganan dengan baik, limbah tahu dapat menyebabkan
dampak negatif seperti polusi air, sumber penyakit, bau tidak sedap, meningkatkan
pertumbuhan nyamuk, dan menurunkan estetika lingkungansekitar.Limbah cair tahu
mengandung protein, glukosa dan komponen lainnya dengan kadar yangrelatif tinggi.
Kandungan nutrisi tersebut menyebabkan limbah cair tahu mempunyai potensi sebagai
media untuk memproduksi spora Bacillus thuringiensis. Mengingat bahwa limbah cair
tahu umumnyadibuang ke sungai, maka pemanfaatan ini sekaligus akan memberikan
manfaat dalam mengurangi pencemaran lingkungan.Penggunaan media limbah cair tahu
adalah salah satu alternatif untuk memacu pertumbuhan toksin Bacillus thuringiensis
dengan harga yang lebih murah. Penggunaan media limbah cair tahu iniakan membuat
biaya pembuatan toksin menjadi jauh lebih murah sebab tidak memerlukan
mediasintesis lagi. Limbah cair tahu digunakan sebagai sumber nitrogen (Silvina et al.
2012).
Biokontrol dari Bacillus thuringiensis merupakan biokontrol yang efektif untuk
membunuh jentik nyamuk tetapimemiliki harga yang cukup mahal untuk negara-negara
berkembang seperti Indonesia. Substansi aktif dari Bacillus thuringiensis adalah spora
yang dibentuk oleh Bacillus thuringiensis dibuat dengan menggunkan media yang relatif
mahal oleh karena itu dalam praktikum ini digunakan media yangrelatif murah, salah
satunya dengan menggunakan media limbah cair tahu.
Adapun keuntungan dari penggunaan media limbah cair tahu yakni :
1. Bahan Media yang Murah.Saat ini biokontrol Bacillus thuringiensis dibuat dengan menumbuhkan strain Bacillusthuringiensis pada media sintetis yang biayanya
relatif mahal. Sedangkan, jika produksiBacillus thuringiensis dengan menggunakan
media Nutrient Broth (NB), yang dalam satu liternya mengandung 3 gr beef extract dan
5 gr tryptonemaka perincian biaya yang dihabiskan relative murah. Penggunaan media
limbah cair tahu adalah salah satu alternatif untuk memacu pertumbuhan toksin Bacillus
thuringiensis yang lebih murah. Dengan menggunakan media limbah cair tahu ini biaya
pembuatan toksin menjadi jauh lebih murah sebab tidak memerlukan media sintetis lagi.
Sehinggadapat terjangkau oleh masyarakat.
2. Mengurangi Pencemaran Lingkungan PerairanPemerintah akhir-akhir ini sangat
menekankan era "sadar lingkungan" dan mengharuskan semuaindustri membuat analisis
masalah dampak lingkungan (AMDAL) sesuai dengan SK Menteri KLH No.52 Tahun
1986 dan SK Menteri KLH No.29 Tahun 1986 serta SK Menteri KLH No.03 Tahun1991
Tentang Peraturan Pembuangan Limbah. Bagi industri baik yang sudah beroperasi
maupunyang akan dibangun serta yang air limbahnya dibuang ke perairan harus
memenuhi standar bakumutu limbah yang telah ditentukan. Berdasarkan data dari
statistik yang ada industri pengolahantahu di Indonesia sebanyak 4.000 unit yang
tersebar di Jawa Barat dan berbagai daerah lainnya.Jika ditinjau dari komposisi
kimianya, ternyata air limbah cair tahu mengandung nutrien-nutrien(protein,
-
karbohidrat, dan bahan-bahan lainnya) yang jika dibiarkan dibuang begitu saja ke sungai
justru dapat menimbulkan pencemaran perairan. Selama ini limbah industri tahu dibuang
begitusaja tanpa ada pengolahan lebih lanjut. Limbah cair tahu ternyata bisa digunakan
sebagai media pertumbuhan Bacillus thuringiensis yang bermanfaat sebagai
bioinsektisida larva nyamuk. Dengan ditemukannya manfaat limbah cair tahu tersebut
maka diharapkan nantinya limbah tersebut dapatdigunakan dan tidak lagi mencemari
lingkungan sekitar.
3. Mudah untuk MendapatkannyaPertumbuhan industri tahu sebagai industri rumah
tangga cukup banyak. Banyaknya industri pengolahan tahu tersebut menjadi cukup
mudah untuk mendapatkan limbah buangannya. Sehinggadalam proses produksinya
tidak terlalu mengalami kesulitan dalam mencari bahan sebagai media pertumbuhan
Bacillus thuringiensis.
Proses produksi bioinsektisida dikenal dengan nama fermentasi. Fermentasi
adalah suatu proses biokimia yang menghasilkan energi dimana komponen organiknya
bertindak sebagai penerima elektron (Fardiaz 1988). Fermentasi media padat merupakan
proses fermentasi yang substratnya tidak larut dan tidak mengandung air bebas, tetapi
cukup mengandung air untuk keperluan hidup mikroba.Sebaliknya fermentasi cair
adalah proses fermentasi yang substratnya larut atau tersuspensi dalam fasecair (Chalal
1985).
Teknik kultivasi secara terendam dapat dilakukan dengan sistem tertutup pada
fermentor.Pada umumnya, jenis fermentor yang digunakan adalah fermentor tangki
berpengaduk karenamerupakan jenis fermentor yang paling sederhana. Fermentor ini
digunakan untuk substrat yangmempunyai viskositas tinggi dan berbentuk koloid tanpa
mengakibatkan penyumbatan, serta enzimterimobilisasi dengan aktivitas rendah
(Machfud et al. 1989). Proses fermentasi terendam dapatdilakukan dengan tiga cara
yaitu fermentasi sistem tertutup (batch process), fermentasi kontinyu, danfermentasi
sistem tertutup dengan penambahan substrat pada selang waktu tertentu atau semi
kontinyu( fed batch process). Bernhard dan Utz (1993), menyatakan bahwa produksi
bioinsektisida Bacillusthuringiensis pada umumnya dilakukan dengan fermentasi sistem
tertutup karena hasil akhir yangdiharapkan adalah spora dan kristal protein yang
dibentuk selama proses sporulasi. Menurut Dulmage(1990), faktor-faktor yang
mempengaruhi proses fermentasi Bacillus thuringiensis adalah komposisimedia dan
kondisi untuk pertumbuhan mikroba seperti pH, oksigen dan temperatur.
Selanjutnya adalah fermentasi dengan substrat padat. Fermentasi substrat padat
berkaitandengan pertumbuhan mikroorganisme pada bahan padat dalam ketiadaan atau
hampir ketiadaan air bebas. Tingkat lebih atas dari fermentasi substrat padat (yaitu
sebelum air bebas tampak) merupakanfungsi penyerapan (absorbancy), dan dengan
demikian kadar airnya pada gilirannya tergantung pada jenis substrat yang digunakan.
Aktivitas biologis menurun bila kandungan air substrat sekitar 12% dan semakin
mendekati nilai ini, aktivitas mikrobiologis semakin tertahan. Fermentasi substrat
padattidak memperhatikan fermentasislurry (yaitu cairan dengan kandungan zat padat
taklarut yang tinggi) ataupun fermentasi substrat padat dalam media cair. Substrat yang
paling banyak digunakan dalam fermentasi substrat padat adalah biji-bijian serealia,
kacang-kacangan, sekam gandum, bahan yangmengandung linoselulosa (seperti kayu
dan jerami), dan berbagai bahan lain yang berasal daritanaman dan hewan. Senyawaan
-
tersebut selalu berupa molekul primer, tak larut atau sedikit larutdalam air, tetapi murah,
mudah diperoleh dan merupakan sumber hara yang tinggi (Prawira 2007).
Pada umumnya fermentasi terendam atau fermentasi cair lebih disukai karena
menjagakesterilan kultur serta proses pemanenan dan pengaturan parameter proses
produksi atau fermentasiyang lebih sederhana dan dapat menghasilkan rendemen yang
lebih tinggi. Selain itu, produk hasilfermentasi cair dapat langsung digunakan
dibandingkan hasil fermentasi semi padat yang sulitdisuspensikan karena ada
kecenderungan menggumpal. Akan tetapi penggunaan media cair ini relatif lebih mahal.
Sedangkan untuk media padat memiliki kelebihan harga lebih murah dan bahan
lebihmudah didapatkan. Namun penggunaan media padat menghasilkan rendemen
produk yang lebihrendah, dan lebih sulit dalam memisahkan hasilnya. Faktor faktor yang mempengaruhi kultivasi dari Bacillus thuringiensis sangat beragam.Berikut ini
akan dijelaskan faktor faktor yang mempengaruhinya. Pada komposisi media merupakanfaktor yang sangat mempengaruhi kultivasi Bacillus thuringiensis selain
kondisi pertumbuhan seperti pH, oksigen, dan temperatur (Dulmage dan Rhodes 1971).
Sikdar et al.(1993), mengatakan bahwa Fe, Mn dan Cu diperlukan untuk memproduksi
toksin sedangkan Mn diketahui dapat menghambat produksi -endotoksin. Penambahan CaCO3 dalammedia berfungsi sebagai sumber kalsium, bahan penetral media,
pertumbuhan sel, pembentukan protein dinding sel dan produksi endotoksin (Moo-
Younget al.1985). Penambahan urea padakultivasi cair dan limbah cair tahu pada
kultivasi padat dilakukan untuk memenuhi kebutuhan nitrogen Bacillus thuringiensis.
Kemudian, Faktor yang mempengaruhi proses produksi bioinsektisida adalah
komposisimedium dan kondisi pertumbuhan mikroba seperti pH, oksigen dan suhu
(Dulmage dan Rhodes1971). Kondisi kultivasi Bacillus thuringiensis yang optimal
dilakukan pada suhu 28 32oC, pH awal medium diatur sekitar 6.8 7, agitasi 142 340 rpm dan dipanen pada waktu inkubasi 24 48 jam (Vandekar dan Dulmage 1982; Mummigatti dan Raghunathan 1990). Bacillus thuringiensis tumbuh optimum pada pH
6.5 7.5 (Bernhard dan Utz 1993). Perkembangan produksi bioinsektisida di Indonesia belum berkembang pesat
karena biayainvestasi awal yang tidak murah dengan tingkat pengembalian modal
yangcukup lama, meskipun harga jual bioinsektisida dua hingga tiga kali lebih tinggi
jika dibandingkandengan insektisida kimia. Bioinsektisida yang beredar di Indonesia
diimpor dari industri-industri penghasil bioinsektisida di Amerika Serikat dan negara-
negara lain di Eropa Produksi bioinsektisidadi Indonesia saat ini hanya sebatas industri
kecil dan rumahan (Hilwanet al 2006).Kendala utama dalam memproduksi
bioinsektisida adalah bahan baku fermentasi yang masihimpor. Pada umumnya,
fermentasi Bacillus thuringiensis menggunakan dekstrosa karena dekstrosakaya akan
sumber karbon. Solusinya yaitu dari dekstrosa dapat digunakan bahan-bahan yang
memilikikadar pati yang cukup tinggi, misalkan pati singkong.
Berbagai isolat Bacillus thuringiensis dengan berbagai jenis kristal protein yang
dikandungnya telah teridentifikasi setelah diketahui besarnya potensi dari protein kristal
Bacillus thuringiensis sebagai agen pengendali serangga. Sampai saat ini telah
diidentifikasi kristal protein yang beracun terhadap larva dari berbagai ordo serangga
yang menjadi hama pada tanaman pangan dan hortikultura. Kebanyakan dari kristal
protein tersebut lebih ramah lingkungan karena mempunyai target yang spesifik
-
sehingga tidak mematikan serangga bukan sasaran dan mudah terurai sehingga tidak
menumpuk dan mencemari lingkungan.
Faktor faktor yang mempengaruhi kultivasi dari Bacillus thuringiensis sangat beragam. Berikut ini akan dijelaskan faktor faktor yang mempengaruhinya. Pada komposisi media merupakan faktor yang sangat mempengaruhi kultivasi Bacillus
thuringiensis selain kondisi pertumbuhan seperti pH, oksigen, dan temperatur (Dulmage
dan Rhodes 1971). Glukosa dan onggok tapioka digunakan untuk sintesis sel baru atau
produksi sel karena merupakan sumber karbon. Konsentrasi sumber karbon yang terlalu
tinggi dapat menyebabkan pH media turun menjadi 5.6 5.8. Kondisi ini dapat menghambat atau menghentikan pertumbuhan Bacillus thuringiensis demikian pula
halnya dengan konsentrasi glukosa yang terlalu rendah (Vandekar dan Dulmage 1982).
Pada proses produksi bioinsektisida dengan kultivasi cair dilakukan penambahan lima
ion logam yaitu, Mg++
, Mn++
, Fe++,
Zn++
, dan Ca++
melalui penambahan 0.3 g/L
MgSO4.7H2O, 0.02 g/L FeSO4.7H2O, 0.02 g/L ZnSO4.7H2O, 0.02 g/L MnSO4.7H2O,
dan 1 g/L CaCO3. Penambahan ion ini dapat memperbaiki pertumbuhan Bacillus
thuringiensis. Penambahan ion ini tidak akan membahayakan kultivasi karena
konsentrasi yang digunakan cukup rendah (Dulmage dan Rhodes 1981). UnsurC, O, N,
H, P dan S menyusun 96% dari berat kering sel dan unsur-unsur mikro seperti K, Ca, Cl,
Fe, Mn, Co, Cu, Zn dan Mo diperlukan oleh hampir semua mikroorganisme (Fardiaz
1998). Sikdar et al. (1993), mengatakan bahwa Fe, Mn dan Cu diperlukan untuk
memproduksi toksin sedangkan Mn diketahui dapat menghambat produksi -endotoksin. Penambahan CaCO3 dalam media berfungsi sebagai sumber kalsium, bahan penetral
media, pertumbuhan sel, pembentukan protein dinding sel dan produksi endotoksin
(Moo-Young et al. 1985). Penambahan urea pada kultivasi cair dan limbah cair tahu
pada kultivasi padat dilakukan untuk memenuhi kebutuhan nitrogen Bacillus
thuringiensis.
Kemudian, faktor yang mempengaruhi proses produksi bioinsektisida adalah
komposisi medium dan kondisi pertumbuhan mikroba seperti pH, oksigen dan suhu
(Dulmage dan Rhodes 1971). Kondisi kultivasi Bacillus thuringiensis yang optimal
dilakukan pada suhu 28 32oC, pH awal medium diatur sekitar 6.8 7, agitasi 142 340 rpm dan dipanen pada waktu inkubasi 24 48 jam (Vandekar dan Dulmage 1982; Mummigatti dan Raghunathan 1990). Bacillus thuringiensis tumbuh optimum pada pH
6.5 7.5 (Bernhard dan Utz 1993). Dalam praktikum ini dilakukan perhitungan biomassa sel yang dipisahkan dari
cairan fermentasi menggunakan sentrifugasi karena ukuran bakteri yang digunakan
sangat kecil yaitu bakteri Bacillus thuringiensis aizawai pada substrat cair. Berdasarkan
hasil praktikum kelompok 1 dengan tanpa inkubasi (0 hari) tidak ada biomassa yang
dihasilkan. Kelompok 2 dengan waktu inkubasi 1 hari memperoleh biomassa 68 g/l.
Kelompok 3 dengan waktu inkubasi 2 hari memperoleh biomassa sebanyak 49.5 g/l.
Kelompok 4 dengan waktu inkubasi 3 hari memeproleh biomassa sebanyak 21 g/l.
Kelompok 5 dengan waktu inkubasi 4 hari memperoleh biomassa sebanyak 9.5 g/l.
Biomassa tertinggi diperoleh pada waktu inkubasi 1 hari oleh kelompok 1. Hal ini sudah
sesuai dengan pernyataan Sikdar (1993), bahwa waktu pertumbuhan sel maksimum
terjadi pada inkubasi 24-48 jam sehingga biomassa sel yang dihasilkan semakin banyak.
Biomassa sel juga dipengaruhi oleh konsentrasi gula. Konsentrasi yang terlalu rendah,
-
menurut Dulmage (1982), akan dapat menghentikan pertumbuhan B.t dengan segera,
sehingga biomassa yang dihasilkan akan kurang baik karena dapat memperlambat proses
sporulasi yang menyebabkan proses inkubasi yang diperlukan lebih lama. Menurut
Marshall (2007), hubungan kinetika pertumbuhan sel dan pembentukan produk
tergantung pada peranan produk tersebut dalam metabolisme sel. Pertumbuhan sel
Bacillus thuringiensis azawai dapat dicirikan dengan waktu yang digunakan untuk
menggandakan jumlah atau massa sel dan konversi substrat menjadi biomassa, kinetika
pertumbuhan sel Bacillus thuringiensis azawai maksimum dicapai pada inkubasi 24-48
jam.
Pada praktikum kali ini dilakukan pengujian VSC atau viable spore count
terhadap kultivasi padat maupun kultivasi cair. VSC ini sendiri adalah metode untuk
menghitung viabilitas dari sampel, yaitu jumlah spora yang dihasilkan oleh kultivasi itu
sendiri. VSC ini dilakukan dengan cara memanaskan sampel sel hidup pada suhu 70o C
selama 15 menit untuk membunuh sel hidup, dan kemudian sampel tersebut diuji total
kandungan sporanya. Spora sendiri dapat bertahan pada suhu tinggi sehingga dapat
dihitung jumlahnya berdasarkan jumlah koloni sel Bacillus thuringensis yang terbentuk
pada total plate count. (Sumarsih 2003). Data yang didapatkan pada praktikum kali ini
untuk kultivasi cair kelompok 1 (jam ke-0), tidak ada spora yang terbentuk. Hal ini
sudah jelas karena pada jam ke-0 fermentasi belum ada bakteri yang menghasilkan
spora. Untuk jam ke-24, koloni yang terbentuk pada pengenceran 10-5 adalah 103
koloni, dan TBUD (terlalu banyak untuk dihitung) pada pengenceran 10-6 dan 10-7.
Untuk jam ke-48 terapat 218 koloni pada tingkat pengenceran 10-5, TBUD pada 10-6,
dan 294 koloni pada 10-7. Untuk jam ke-72 terdeteksi 257 koloni pada 10-6, dan TBUD
pada 10-5 dan 10-7. Terakhir untuk kultivasi cair pada fermentasi sampel jam ke-96,
koloni yang terdeteksi adalah TBUD pada 10-5 dan 10-6, dan 140 koloni pada 10-7.
Untuk kultivasi padat, jam pengamatan ke-0 terdapat 10 koloni pada 10-5, 48 koloni
pada 10-6, dan 255 koloni pada 10-7. Untuk jam ke-24, 10-5 137 koloni, 10-6 dan 10-7
TBUD. Jam ke-48 memiliki 100 koloni pada 10-5, dan TBUD pada10-6 dan 10-7. Jam
ke-72 semua tingkat pengenceran TBUD. Sedangkan untuk jam ke-96, TBUD untuk 10-
5 dan 10-6,serta 117 koloni pada 10-7. Hasil yang didapatkan pada praktikum kali ini
sebenarnya tidak sesuai dengan literatur, salah satunya hasil penelitian Fardedi pada
2007. Bila proses fermentasi dan isolasi spora berhasil, seharusnya koloni yang
terdeteksi pada tingkat pengenceran 10-5 hingga 10-7 tidak terdeteksi sebagai TBUD.
Hasil praktikum yang tidak sesuai literatur disebabkan proses isolasi spora yang tidak
berhasil, yaitu proses pemanasan sampel sebelum pengenceran yang gagal dilakukan
sehingga pada saat penghitungan koloni masih banyak sel vegetatif yang berkembang
menjadi koloni dan menyebabkan hasil TBUD.
Selain dilakukan pengujian VSC atau viable spore count, juga dilakukan
pengujian pH pada substrat padat maupun cair. Perhitungan pH yang diperoleh oleh
kelompok 1 sampai kelompok 5 berturut turut pada substrat cair adalah 8,9 ; 8,2 ; 8,2 ; 7,6 ; dan 8,2. Hal ini menunjukkan bahwa pH pada kondisi antara netral dan basa.
Sedangkan pada substrat padat sebagai media pertumbuhannya, kelompok 1 sampai
kelompok 5 memperoleh nilai pH berturut-turut sebesar 6 ; 7 ; 7 ; 7 ; dan 7. Terjadi
peningkatan pH dari 6 ke 7. Berdasarkan literatur, penurunan pH disebabkan adanya
akumulasi asam-asam seperti asam laktat, asam piruvat, asam asetat, dan asetoin.
-
Kemudian pH mengalami peningkatan kembali selama fermentasi disebabkan oleh
pemanfaatan kembali asam asetat yang terakumulasi dalam medium untuk memproduksi
poli-betha-hidroksibutirat (PHB). Kenaikan pH juga dapat disebabkan adanya akumulasi
bahan-bahan alkali hasil metabolism urea.
-
4 PENUTUP
4.1 Kesimpulan
Bioinsektisida adalah produk yang dihasilkan mikroorganisme yang dapat
membunuh serangga, hama dan vektor pembawa penyakit. Keuntungan penggunaan
bioinsektisida adalah tidak menimbulkan kekebalan terhadap serangga, cukup aman
karena tidak meninggalkanresidu pada lingkungan dan cukup aman bagi manusia,
binatang, tanaman serta serangga-serangga lainnya yang bukan merupakan serangga
target. Mikroorganisme yang digunakan dalam pembuatan bioinsektisida yaitu Bacillus
thuriengensis. Bahan yang digunakan dalam pembuatan media nutrisi mikroba ini yaitu
limbah cair tahu dan onggok. Keuntungan dari penggunaan media limbah cair tahu yaitu
bahan media mudah didapatkan, dapat mengurangi pencemaran lingkungan dan relative
murah.Onggok tapioka yang digunakan sebagai bahan baku media substrat padat
digunakan mikroba sebagai sumber karbon. Sedangkan, limbah cair pabrik tahu ini
memiliki kandungan senyawa organik yang tinggi dan digunakan sebagai sumber
nitrogen.
Pengamatan yang dilakukan pada praktikum kali ini yaitu pH, biomassa dan
Viable Spore Count (VSC). Hasil yang didapat dari biomassa yaitu Biomassa tertinggi
diperoleh pada waktu inkubasi satu hari oleh kelompok 1, hal ini sesuai dengan literatur
yang menyatakan waktu pertumbuhan sel maksimum terjadi pada inkubasi 24-48 jam
sehingga biomassa sel yang dihasilkan semakin banyak. Sedangkan, hasilViable Spore
Count (VSC)yang didapat dari praktikum dan pengamatan tidak sesuai dengan yang
terdapat di dalam literatur yang adahal ini disebabkan proses isolasi spora yang tidak
berhasil, yaitu proses pemanasan sampel sebelum pengenceran yang gagal dilakukan
sehingga pada saat penghitungan koloni masih banyak sel vegetatif yang berkembang
menjadi koloni dan menyebabkan hasil TBUD. Untuk pengujian pH, diperoleh nilai
yang semakin menurun pada subsrat cair dan nilai pH yang meningkat pada substrat
padat. Penurunan pH disebabkan adanya akumulasi asam-asam seperti asam laktat, asam
piruvat, asam asetat, dan asetoin. Sedangkan kenaikan pH dapat disebabkan adanya
akumulasi bahan-bahan alkali hasil metabolism urea.
4.2 Saran
Kegiatan pada praktikum ini kurang efektif sehingga kesalahan dari hasil yang
didapat terjadi.
-
DAFTAR PUSTAKA
Abbas, S., Halim dan S. T. Amidarmo. 1985. Limbah Tanaman Ubi kayu. Di dalam F.G
Winarno (editor). Monografi Limbah Pertanian. Kantor Menteri Muda Urusan
Peningkatan Produksi Pangan, Jakarta.
Behle, et all. 1999. Makalah Formulations Forum 99. Formulating Bionsecticides To Improve Residual Activity. University Peoria. Illinois.
Benoit, L., G. R. Wilson and C. L. Baugh. 1990. Fermentation during growth and
sporulation ofBacillus thuringiensis HD-1. Lett. Appl. Microbial. Vol 10.
Bernhard, K. dan R. Utz. 1993. Production of Bacillus thuringiensis Insecticide for
Experimental and Commercial Uses. Di dalam P. F. Enwistle, J. S. Cory, M. J.
Bailey dan S. Higgs (editor). Bacillus thuringiensis, An Enviromental Biopesticide
: Theory and Practice. John Wiley and Son, Chichester : 255-266.
Chalal, D.S. 1985. Solid State Fermentation with Trichoderma ressei. Application
Environment. Microbiology 49(1):205-210.
Damardjati, D. S. 1985. Strategi Penelitian Limbah Ubi Kayu di Indonesia. Di dalam F.
G. Winarno (ed). Monografi Limbah Pertanian. Kantor Mentri Muda Urusan
Peningkatan Produksi Pangan, Jakarta.
Darwis AA, Khaswar S, Ummi S.2012.Kajian Produksi Bioinsektisida dari Bacillus
thuringiensis subsp israelensis Pada Media Tapioka.Jurnal Teknologi Industri
Pertanian Vol. 14(1) hal 1-5.
Departemen Pertanian. 2010. Rancangan Rencana Strategis Kementerian Pertanian
2010-2014. Kementerian Pertanian Republik Indonesia. Jakarta.
Dulmage, H. T. And Rhodes, R.A. 1971. Production of Pathogens in Artificial Media,
pp.507-540 In : Burges, H.D. (ed). Microbial Control of Pest and Plant Diseases
1970-1980. New York : Acad press.
Dulmage, H. T. 1981. Insecticidal activity of isolates of Bacillus thuringiensis and their
potential for pest control In H.D Burges (ed). Microbial Control of Pest and Plant
Diseases. New York : Acad press.
Fardiaz, S. 1992. Mikrobiologi Pangan. Jakarta: PT. Gramedia Pustaka Utama
Fardiaz, S. 1998. Fisiologi Fermentasi. Bogor : PAU IPB.
Putrina F & Fardedi. 2007. Pemanfaatan Air kelapa dan Air Rendaman Kedelai Sebagai
Media Perbanyakan Bakteri Bacillus thuriengensis Barliner. Jurnal Ilmu-Ilmu
Pertanian. Politeknik Pertanian Negeri.
Gill, S. S., E. A. Cowles, dan P. V, Pietrantonio. 1992. The Mode of Action of Bacillus
thuringiensis.
Endotoxin. Annu, Rev. Entomol. 37 : 615 636. Hilwan MR, Khaswar S, dan Rini P.2006. Laporan Akhir Penelitian Hibah Bersaing
Perguruan Tinggi XII Tahun Anggaran 2006 : Kajian Produksi Bionsektisida Oleh
Bacillus thuringiensis var.israelensis Untuk Pencegahan Wabah Demam
Berdarah.IPB : Bogor.
Jenie, B.S. L. dan Fachda. 1991. Pemanfatan Onggok dan Dedak Padi Untuk Produksi
Pigmen Angkak Oleh Monescus purpureus. Pertemuan Ilmiah Tahunan.
Perhimpunan Mikrobiologi Indonesia, Bogor
-
Lereclus D, A Delecluse, MM Lecaded. 1993. Diversity of Bacillus thuringiensis toxins
and genes. Bacillus thuringiensis, an environmental biopesticides:theory and
practices. John Willey and Sons.
Marshall. 2007. Pesticide. US.Patent No. 7,179,455 B2,Feb.20,2007.
Moo-young, M. 1985. Comprehensive Biotechnology. Di dalam A. T Bull and H.
Dalton (eds). Pergamin Press. Oxford.
Machfud et al. 1989. Teknik Optimasi Rekayasa Proses Pangan. Bogor: PAU Pangan
dan Gizi, Institut pertanian Bogor.
Moo-young, M. 1985. Comprehensive Biotechnology. Di dalam A. T Bull and H.
Dalton (eds). Pergamin Press. Oxford.
Mummigatti, S. G. and Raghumanathan. 1990. Influence of media composition on the
production of deltaendotoksin by Bacillus thuringiensis var Israelensis J. Invertebr.
Pathol. Vol 55.
Prawira, Y. 2012. Fermentasi Substrat Padat. http://www.yprawira.com [28 April 2013]
Sikdar, D. D, M. K. Majumbar and S. K. Majumbar. 1993. Optimization of process for
production of -endotoksin by Bacillus thuringiensis subsp. Israelensis in a five litre fermentor. Biochemical archives. Vol 9.
Silvina, Det al.2012.Pemanfaatan Limbah Cair Industri Pengolahan Tahu Untuk
Memproduksi Spora Bacillus thuringiensisSerovar IsraelensisDan Aplikasinya
Sebagai Biokontrol Larva Nyamuk (karya tulis PKM). Universitas Udayana,
Denpasar.
Sumarsih S. 2003. Mikrobiologi Dasar. Yogyakarta: Fakultas Pertanian UPN.
Vendekar, M and H. T. Dulmage. 1982. Guidelines for Production Bacillus thuringiensis
H-14. Special Programme for Research and Training in Tropical Diseases.
Geneva, Switzerland.
-
LAMPIRAN
1. Kultivasi Cair
1. Kultivasi Padat
Kelompok Viable Spore Count pH
1 10-5
= 10
10-6
= 48
10-7
= 255
6
2 10-5
= 137
10-6
= TBUD
10-7
= TBUD
7
3 10-5
= 100
10-6
= TBUD
10-7
= 242
7
4 10-5
= TBUD
10-6
= TBUD
10-7
= TBUD
7
5 10-5
= TBUD
10-6
= TBUD
10-7
= 117
7
Kelompok pH OD 660nm Biomassa (g/L) Viable Spore
Count
1 8,9 - 0 -
2 8,2 - 68 10-5
= 103
10-6
= TBUD
10-7
= TBUD
3 8,2 - 49,5 10-5
= 218
10-6
= TBUD
10-7
= 294
4 7,6 - 21 10-5
= TBUD
10-6
= 257
10-7
= TBUD
5 8,2 - 9,5 10-5
= TBUD
10-6
= TBUD
10-7
= 140
-
y = -0.676x + 5.721R = 0.968
00.5
11.5
22.5
33.5
44.5
5
0 2 4 6
ln B
iom
assa
Hari
Kurva Pertumbuhan
Series1
Linear (Series1)