KINETIKA AKTIVITAS REDUKSI NITRAT BAKTERI NITRAT AMONIFIKASI DISIMILATIF DARI MUARA SUNGAI PADA KONSENTRASI OKSIGEN (O 2 ) YANG BERBEDA TETI MARDIATI

Transkripsi

1 KINETIKA AKTIVITAS REDUKSI NITRAT BAKTERI NITRAT AMONIFIKASI DISIMILATIF DARI MUARA SUNGAI PADA KONSENTRASI OKSIGEN (O 2 ) YANG BERBEDA TETI MARDIATI SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2009

2 PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN SUMBER INFORMASI Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis Kinetika Aktivitas Reduksi Nitrat Bakteri Nitrat Amonifikasi Disimilatif dari Muara Sungai pada Konsentrasi Oksigen (O2) yang Berbeda adalah benar hasil karya saya sendiri dengan arahan komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulisan lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir tesis ini Bogor, Juni 2009 Teti Mardiati NRP G

3 ABSTRACT TETI MARDIATI, Nitrate Reduction Activity Kinetics of Dissimilative Nitrate Ammonification Bacteria Isolated from Estuary under Different Concentration of Oxygen. Under direction of IMAN RUSMANA and TRI WIDIYANTO. Dissimilative Nitrate ammonification bacteria have ability to remove nitrate in aquatic environments. These groups are consist of fermentative bacteria which reduce nitrate to ammonium with nitrous oxide (N 2 O) as by product. Four selected isolates from tropical estuary were tested the growth and nitrate reduction activities under different concentration of oxygen (O 2 ). The results showed that Cell density was increased by increasing of oxygen concentration. In contrast, the activities of nitrate reduction was decreased by increasing of oxygen concentration. HF7 and LF6 isolates had the highest nitrate reducing activity. The maximum specific growth of HF7 isolate with asetate as carbon source, and mm nitrate after 96 h incubation under air saturated of 1%, 10%, 100% was CFUh -1, CFUh -1, and CFUh -1 respectively. While LF6 isolate was CFU h -1, CFU h -1, and CFU h -1. Nitrate removal rate of HF7 isolate with asetate as carbon source, and mm nitrate after 96 h incubation under air saturated of 1%, 10%, 100% was 6.3 x mmh -1, 5.1 x mmh -1, and 3.3 x mmh -1 respectively. While LF6 isolate was 2.0 x mmh -1, 2,1 x mmh -1 and 1,0 x mmh -1 respectively. Keywords: nitrate reduction, dissimilative nitrate ammonification bacteria, oxygen concentration.

4 RINGKASAN TETI MARDIATI. Kinetika Aktivitas Reduksi Nitrat Bakteri Nitrat Amonifikasi Disimilatif dari Muara Sungai pada Konsentrasi Oksigen yang Berbeda. Dibimbing oleh IMAN RUSMANA dan TRI WIDIYANTO. Bakteri nitrat amonifikasi disimilatif atau Dissimilatory Nitrate Reduction to Ammonium (DNRA) termasuk kedalam kelompok bakteri pereduksi nitrat. Bakteri DNRA bersifat fermentatif, dapat mendegradasi senyawa organik dalam lingkungan oksigen terbatas atau anaerob. Penggunaan nitrat sebagai akseptor elektron oleh kelompok bakteri ini, dapat mengurangi kadar nitrat di perairan. Pada sisi lain bakteri DNRA menghasilkan produk samping N 2 O (nitrous oksida), gas yang berpotensi meningkatkan pemanasan global. Meskipun bakteri DNRA umumnya mereduksi nitrat menjadi amonium pada kondisi anoksik, tetapi pada beberapa bakteri ditemukan reduksi nitrat berlangsung secara aerob. Sensitivitas sistem reduktase bakteri DNRA daerah tropik terhadap oksigen belum banyak diketahui. Bertolak dari hal tersebut perlu dilakukan penelitian pengaruh oksigen terhadap kinetika aktivitas reduksi nitrat bakteri DNRA yang berasal dari muara sungai di daerah tropik. Empat isolat terseleksi dari muara sungai daerah tropik, telah diuji pertumbuhan dan aktivitas reduksi nitratnya pada konsentrasi oksigen yang berbeda. Keempat isolat tersebut adalah isolat HF7, LF6 (berasal dari muara Sungai Cisadane) dan isolat FR1, FR2 (berasal dari muara Sungai Cimandiri). Tingkat pencemaran muara Sungai Cisadane lebih tinggi dari pada muara Sungai Cimandiri. Metoda penelitian dilakukan melalui 3 tahap, yaitu konfirmasi kemurnian isolat dan peremajaan, seleksi aktivitas konsentrasi oksigen berbeda, dan kinetika aktivitas reduksi nitrat isolat terpilih pada konsentrasi oksigen berbeda. Pengkondisian konsentrasi oksigen dilakukan dengan mengatur volume saturasi udara pada head space botol sampel dengan penggunaan gas nitrogen murni. Aktivitas reduksi nitrat dan senyawa-senyawa yang dihasilkan diukur dengan analisis nitrat metoda Greenberg, analisis nitrit metode Sulfanilamid dan analisis amonium metoda Phenate. Hasil penelitian tahap seleksi menunjukkan kerapatan sel cenderung meningkat sejalan dengan penambahan konsentrasi oksigen. Aktivitas reduksi nitrat cenderung menurun sejalan dengan penambahan konsentrasi oksigen. Isolat HF7 dan LF6 memiliki kemampuan mereduksi nitrat paling tinggi, dengan perkiraan gas N 2 O yang dihasilkan lebih sedikit dibandingkan isolat FR1 dan FR2. Kedua isolat dijadikan isolat terpilih untuk diamati laju pertumbuhan dan kinetika aktivitas reduksi nitratnya. Hasil pengamatan laju pertumbuhan isolat HF7 dan LF6 menunjukkan konsentrasi oksigen mempengaruhi laju pertumbuhan kedua isolat. Laju pertumbuhan spesifik maksimum (µ maks ) dari isolat HF7 pada konsentrasi saturasi udara 1%, 10% dan 100% dengan sumber karbon asetat dan nitrat media 49,41mM secara berurut adalah 0,034 CFU/jam, 0,040 CFU/jam, dan 0,070 CFU/jam. Laju pertumbuhan spesifik dari isolat LF6 pada kondisi yang sama secara berurut adalah 0,035 CFU /jam, 0,045 CFU /jam, dan 0,057 CFU /jam.

5 Kecepatan rata-rata mengurangi nitrat medium oleh setiap sel isolat HF7 dengan sumber karbon asetat, nitrat medium 49,41 mm, masa inkubasi 96 jam pada konsentrasi udara saturasi 1%, 10%, 100% secara berurut adalah 6,3 x mmj -1, 5,1 x mmj -1, dan 3,3 x mmj -1. Sedangkan rata-rata kecepatan reduksi setiap sel isolat LF6 pada kondisi yang sama secara berurut adalah 2,0 x mmj -1, 2,1 x mmj -1 dan 1,0 x mmj -1. Dari hasil penelitian keseluruhan menunjukkan bahwa oksigen berpengaruh terhadap kinetika aktivitas reduksi nitrat bakteri DNRA yang berasal dari muara sungai daerah tropik. Besarnya pengaruh oksigen terhadap kinetika aktivitas reduksi nitrat tergantung pada sensitivitas sistem nitrat reduktase yang dimiliki oleh isolat bakteri. Konsentrasi oksigen berbeda lebih besar pengaruhnya pada isolat HF7 dibandingkan terhadap isolat LF6. Perkiraan konsentrasi gas N 2 O tertinggi yang dihasilkan pada isolat HF7 dengan nitrat medium 49,41 mm dan sumber karbon asetat terdapat pada konsentrasi saturasi udara 100%. Sedangkan pada isolat LF6 diperkirakan menghasilkan gas N 2 O terbesar pada konsentrasi saturasi udara 10%. Kata kunci : Reduksi nitrat, bakteri nitrat amonifikasi disimilatif, konsentrasi oksigen.

6 Hak Cipta milik IPB, tahun 2009 Hak Cipta dilindungi Undang-Undang Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan atau menyebutkan sumber. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik atau tinjauan suatu masalah; dan pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan yang wajar IPB. Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis dalam bentuk apa pun tanpa izin IPB.

7 KINETIKA AKTIVITAS REDUKSI NITRAT BAKTERI NITRAT AMONIFIKASI DISIMILATIF DARI MUARA SUNGAI PADA KONSENTRASI OKSIGEN (O 2 ) YANG BERBEDA TETI MARDIATI Tesis Sebagai salah satu syarat untukmemperoleh gelar Magister Sains pada Mayor Mikrobiologi SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2009

8 Judul Tesis Nama NRP : Kinetika Aktivitas Reduksi Nitrat Bakteri Nitrat Amonifikasi Disimilatif dari Muara Sungai pada Konsentrasi Oksigen (O 2 ) yang Berbeda : Teti Mardiati : G Disetujui Komisi Pembimbing Dr. Ir. Iman Rusmana, M. Si. Ketua Dr. Tri Widiyanto, M. Si Anggota Diketahui Ketua Mayor Mikrobiologi Dekan Sekolah Pascasarjana Dr. Ir. Gayuh Rahayu Prof. Dr. Ir. Khairil Anwar Notodiputro, M.S. Tanggal Ujian: 18 Juni 2009 Tanggal Lulus:

9 Penguji Luar Komisi pada Ujian Tesis: Dr. Ir. Munti Yuhana, M.Si.

10 PRAKATA Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas limpahan rahmat, karunia dan ridho-nyalah tesis yang berjudul Kinetika Aktivitas Reduksi Nitrat Bakteri Nitrat Amonifikasi Disimilatif dari Muara Sungai pada Konsentrasi Oksigen (O 2 ) yang Berbeda dapat diselesaikan. Pelaksanaan penelitian dan penulisan tesis ini tidak terlepas dari bantuan dan bimbingan berbagai pihak. Pada kesempatan ini penulis menyampaikan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada: 1. Bapak Dr. Ir. Iman Rusmana, M.Si dan Bapak Dr. Tri Widiyanto, M.Si selaku komisi pembimbing atas bantuan, bimbingan dan pengarahan yang telah diberikan selama penelitian dan penulisan tesis ini sehingga penulis dapat menyelesaikan dengan baik. 2. Departemen Agama RI yang telah memberikan beasiswa pendidikan. 3. Ketua Program Studi Biologi, Ketua Mayor Mikrobiologi, Ketua dan Staf Laboratorium Mikrobiologi Departemen Biologi, Fakultas Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor yang telah membantu dalam menyediakan fasilitas hingga terlaksananya penelitian ini. 4. Suami, Ibunda, dan anak-anak tercinta, seluruh keluarga serta rekan-rekan di MAN Batumandi yang telah banyak memberikan dukungan, hingga penulis mampu menyelesaikan studi ini dengan baik. 5. Rekan-rekan angkatan 2007 Program studi Biologi, rekan-rekan lab mikrobiologi, Mbak Ratna, Irul dan Ria atas segala bantuan dan kerjasamanya. Akhirnya semoga tesis ini bermanfaat bagi semuanya. Amin. Bogor, juni 2009 Teti Mardiati