BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

Transkripsi

1 BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Pencemaran Pestisda Sejumlah bahan pencemar di lingkungan terdiri atas senyawa-senyawa kimia yang sangat kompleks. Senyawa pencemar yang satu dengan yang lain mungkin bersifat sinergis atau saling menghambat (Fauzi et al., 2000). Zat-zat kimia yang dipergunakan untuk maksud pertanian dan produk-produk pertanian perlu diperhatikan karena diperlukan dalam jumlah banyak, sedangkan zat-zat tersebut bersifat toksik yang pada akhirnya dapat menyebabkan kematian (Muchtar, 1992). Salah satunya pestisida jenis herbisida adalah bahan yang beracun dan berbahaya, bila herbisida tersebut tidak digunakan dengan baik dapat menimbulkan dampak negatif yang tidak diinginkan. Dampak negatif tersebut dapat menimbulkan masalah, karena dapat mempengaruhi aspek kehidupan pada akhirnya secara langsung ataupun tidak akan berpengaruh terhadap kesehatan dan kesejahteraan manusia (Djau, 2009). Pencemaran lingkungan akan mengurangi kualitas dan daya dukung lingkungan terhadap makhluk hidup. Pemulihan kondisi lingkungan yang tercemar dapat dilakukan dengan metode fisika, kimia, dan biologi. Pemulihan secara fisika dan kimia memberikan hasil yang memerlukan waktu relatif lebih singkat namun memberikan efek kerusakan bagi lingkungan (Siswanto, 2007). Lambatnya kecepatan degradasi polutan di lingkungan disebabkan oleh beberapa faktor sebagai berikut: enzim-enzim degradatif yang dihasilkan oleh mikroba tidak mampu mengkatalis reaksi degradasi polutan yang tidak alami, kelarutan polutan dalam air sangat rendah, dan polutan terikat kuat dengan partikel-partikel organik atau partikel tanah. Selain

2 itu, pengaruh lingkungan seperti ph, temperatur, dan kelembaban tanah juga sangat berperan dalam menentukan kesuksesan proses bioremediasi (Munir, 2006). 2.2 Komponen-komponen Herbisida Roundup Penggunaan herbisida berlebihan makin bertambah menjadi bahan perhatian lingkungan karena mengakibatkan efek kerugian dari bahan kimia bagi mikroorganisme tanah (Araujo et al., 2003). Karena herbisida adalah bahan kimia yang dapat menghambat pertumbuhan bahkan mematikan tumbuhan (Moenandir, 1988). Glifosat juga dikenal dengan nama dagang Roundup adalah herbisida spektrum luas (Wiersema et al., 1999). Glifosat juga digunakan sebagai herbisida dalam mengendalikan atau membunuh gulma (Moneke et al., 2010). Menurut Reddy et al., (2008), glifosat dapat mencegah biosintesis dari asam amino aromatik (fenilalanin, triptofan, dan tirosin), yang berperan dalam penurunan sintesis protein. Glifosat, N-(phosphonometil) glisin, diformulasikan sebagai garam isopropilamin glifosat. Merupakan herbisida tidak selektif dan memiliki spektrum pengendalian yang lebih luas. Diaplikasikan sebagai herbisida pasca tumbuh (Anderson, 1977 dalam Tampubolon, 2009). Penggunaan herbisida glisofat terus meningkat sejak dikembangkannya program budidaya pertanian olah tanah konservasi (OTK) (Wardoyo, 2001). Glifosat secara luas digunakan sebelum penanaman atau bahkan pasca tanam sebelum munculnya tanaman, menunjukkan bahwa residu dalam tanah tak lama setelah aplikasi dengan taraf yang direkomendasikan tidak mempengaruhi pertumbuhan tanaman (US EPA, 1993). Ini dapat digunakan sebelum pasca panen, selama pengembangan tanaman dan setelah panen. Karena toksisitasnya terhadap organisme yang bukan target (Moneke et al. 2010). Dapat membunuh bakteri, karena sebagian besar dari bakteri mempunyai enzim EPSPS (5-enolpyruvylshikimate-3- phosphate synthase) (Wardoyo, 2001). Bioremediasi adalah cara yang umum digunakan untuk menguraikan glifosat yang mencemari tanah. Keberhasilan ini akan

3 tergantung pada mengisolasi bakteri dengan kemampuan untuk mendegradasi glifosat dalam perubahan lingkungan (Moneke et al. 2010). Dihampir semua penelitian metabolisme glifosat digunakan sebagai sumber fosfor, namun beberapa organisme yang dipelajari tidak mampu menggunakannya sebagai sumber karbon atau nitrogen. Karena jalur memanfaatkannya asam aminomethylphosphonic intermediate (AMPA) telah mengendalikan bahwa kemampuan untuk mendegradasi glifosat secara alami hadir di lingkungan (Wiersema et al., 1999). 2.3 Mekanisme Degradasi Glifosat Degradasi glifosat relatif cepat di dalam tanah dengan proses mikrobial. Sering kali dideteksi produk degradasi di tanah dan air itu adalah amino methyl phosphonic acid (AMPA) (Reddy et al., 2008). Laju biodegradasi glifosat dapat dipercepat dengan adanya bakteri yang mampu memanfaatkan senyawa glifosat sebagai sumber energi, memiliki hasil biodegradasi yang seharusnya aman bagi lingkungan. Biodegradasi glifosat dapat terjadi melalui alur degradasi yang berbeda tergantung dari jenis pendegradasinya, jenis mikroba, serta kondisi lingkungan dimana degradasi tersebut terjadi. Bagaimanapun, degradasi glifosat dilingkungan seperti ekosistem tanah sebagian besar tidak spesifik dipertimbangkan dalam proses metabolik (Sofyan, 2005). Menurut Borggaard dan Gimsing (2008), mikroorganisme mendegradasi glifosat melalui jalur. Pertama; pembentukan sarkosin dan glisin. Kedua; mengarah kepada pembentukan AMPA. Dalam jalur pembentukan AMPA, langkah pertama yaitu pemutusan ikatan C-N oleh enzim glifosat oksidoreduktase, menghasilkan AMPA dan glyoxylate. Glifosat oksidoreduktase adalah flavoprotein yang menggunakan FAD sebagai suatu kofaktor, dan mekanisme ini mungkin melibatkan reduksi dari FAD di situs aktif dengan glifosat. Dikondisi aerobik, oksigen digunakan sebagai suatu kofaktor sedangkan di kondisi anaerobik senyawa seperti phenazin methosulfat bertindak sebagai elektron ubiquinone acceptors. Enzim glifosat

4 oksidoreduktase dimasukkan ke genom tumbuhan yang berbeda, di mana enzim glifosat oksidoreduktase bertanggung jawab untuk toleransi glifosat pada Roundup. Glioksilat selanjutnya dimetabolisme melalui siklus glioksilat. Gambar 1. Degradasi glifosat oleh mikroba melalui sarcosin atau AMPA (Borggaard dan Gimsing, 2008). 2.4 Surfaktan dan Biosurfaktan Surfaktan adalah molekul amphipatik yang terdiri dari gugus hidrofilik dan hidrofobik, sehingga dapat berada di antara cairan yang memiliki sifat polar dan ikatan hidrogen yang berbeda seperti di antara minyak dengan air. Hal ini menyebabkan surfaktan mampu mereduksi tegangan permukaan dan antar permukaan serta membentuk mikroemulsi sehingga hidrokarbon dapat larut dalam air dan begitu pun sebaliknya (Desai dan Banat, 1997). Jumlah minimal surfaktan yang dibutuhkan untuk menurunkan tegangan permukaan disebut dengan critical micelle concentration (CMC). Pada konsentrasi ini akan terbentuk misel yang terdiri atas molekul surfaktan (Herdiyantoro, 2005).

5 Efektivitas surfaktan ditentukan dengan nilai CMC-nya. Suatu surfaktan dikatakan efektif bila dapat menurunkan tegangan permukaan air dari 72 dyne/cm menjadi sekitar 35 dyne/cm (Santosa, 1995). Biosurfaktan merupakan senyawa amphilik yang dihasilkan oleh mikroorganisme yang merupakan senyawa komplek dengan struktur bermacammacam. Biosurfaktan dapat dihasilkan oleh mikroorganisme prokariot maupun eukariot. Bakteri penghasil biosurfaktan antara lain Pseudomonas aeruginosa, P. fluorescens, Bacillus cereus, B. thuringiensis, B. sphaericus. Biosurfaktan ini dihasilkan pada permukaan sel mikroba atau diekskresikan ke lingkungan yang dapat membantu melepaskan senyawa hidrokarbon dalam senyawa organik dan meningkatkan konsentrasi senyawa hidrokarbon dalam air melalui pelarutan ataupun emulsifikasi. Biosurfaktan mengandung gugus hidrofobik dan hidrofilik yang berfungsi menurunkan tegangan permukaan molekul (Banat, 1995). Ketersediaan biosurfaktan menjadi sangat penting setelah diketahuinya beberapa kerugian penggunaan surfaktan sintesis. Disamping harganya mahal, surfaktan sintesis sebagian besar tidak mudah didegradasi dan beberapa bersifat toksik sehingga ada kemungkinan terjadinya pencemaran lingkungan akibat penggunaan senyawa ini (Nugroho, 2006). 2.5 Mikroba Penghasil Biosurfaktan Kosaric (1992) menyatakan bahwa jenis biosurfaktan yang dihasilkan oleh setiap mikroba berbeda-beda. Jenis-jenis mikroba penghasil biosurfaktan dan tipe biosurfaktan yang dihasilkan dapat dilihat pada Tabel di bawah ini:

6 Tabel 1. Mikroba penghasil biosurfaktan dan jenis biosurfaktan yang dihasilkan No Spesies mikroba jenis biosurfaktan 1. Torulopis bombicola Glikolipid (sophorosa lipid) 2. Pseudomonas aeruginosa Glikolipid (rhamnosa lipid) 3. Bacillus licheniformis Lipoprotein (surfactin) 4. Bacillus subtilils Lipoprotein (surfactin) 5. Pseudomonas sp. DSM 2874 Glikolipid (rhamnosa lipid) 6. Arthrobacter paraffineus Sukrosa dan fruktosa glikolipid 7. Arthrobacter Glikolipid 8. Pseudomonas fluorescens Rhamnosa lipid 9. Pseudomonas sp. MUB Rhamnosa lipid 10. Torulopsis petrophilurn Glikolipid dan protein 11. Candida tropicalis Komplek polisakarida dan asam lemak glikolipid 12. Acinetobacter sp. HOI-N Asam lemak, mono dan gliserida 13. Candida petrophilum Peptidolipid 14. Nocardia erythropolis Lemak netral 15. Corynebacterium salvonicum Lemak netral