BIOSURFACTANT

BIOSURFAKTAN/BIOSURFACTANT

Gambar: Pembentukan Biosurfaktan

Sumber: landesbioscience.com

Biosurfaktan adalah zat permukaan aktif yang disintesis oleh sel hidup dan memiliki sifat-sifat mengurangi tegangan permukaan, menstabilkan emulsi, pembentukan busa, pada umumnya tidak beracun, dan biodegradable. ( Banat et al, 2000). Merupakan molekul ampipilik dengan dua daerah hidrofilik dan hidrofobik menyebabkan pembentukan agregat pada permukaan antara cairan dengan berbagai polaritas seperti air dan hidrokarbon (Banat, 1995a; Fiechter, 1992; Georgiou, 1992; Kosaric, 1993; Karanth et al, 1999). Menurut Sen (2010) biosurfaktan adalah molekul amphiphilic permukaan aktif diperoleh baik melalui rute fermentasi mikroba atau melalui reaksi katalis enzim in-vitro ( Gambar 1).

Gambar (1)

Sumber: unit.aist.go.jp

Penelitian ini biasanya melibatkan mikroba tunggal atau kelompok mikroba yang diisolasi dan diidentifikasi di laboratorium dan kemudian diterapkan baik pada percobaan di tanah in-situ atau ex situ atau disuntikkan ke dalam reservoir minyak yang sudah ada untuk observasi. Selain itu, mayoritas studi pengujian ini untuk meningkatkan produksi biosurfaktan atau pemulihan hidrokarbon dilakukan dengan hanya beberapa spesies seperti Bacillus strain licheniformis JF-2, Bacillus subtilis, atau Pseudomonas fluorescens (Adkins et al., 1992; Banat, 1995a; Banat, 1995b; Lin, 1998, McInerney et al., Proceedings of the 2000 Conference on Hazardous Waste Research).

Saat ini hanya tersedia sangat terbatas biosurfaktan komersial, misalnya surfactin, sophorolipid dan rhamnolipid (Gambar 2 ( Walter et al, 2010 ).

Gambar (2): sebuah model biosurfaktan rhamnolipid

Sumber: flinn.org

Strategi skrining yang efisien adalah kunci sukses dalam mengisolasi mikroba baru dan menarik atau varian mereka, karena sejumlah besar strain perlu ditandai.Sebuah strategi lengkap untuk pemutaran biosurfactants baru atau strain produksi terdiri dari tiga langkah: sampling, isolasi strain dan penyelidikan strain ( Walter et al, 2010 ).

Menurut peran fisiologis, mikroba pemproduksi biosurfaktan dapat ditemukan pada lingkungan yang berbeda. Banyak mikroba pemproduksi biosurfaktan diisolasi dari sampel tanah atau air yang terkontaminasi dengan senyawa organik hidrofobik seperti misalnya, mikroba limbah kilang minyak ( Batista et al, 2006 ).Salah satu mikikroba pemproduksi biosurfaktan, Cladosporium resinae,disebut jamur minyak tanah yang terisolasi dari tanki bahan bakar pesawat (Muriel et al, 1996). Sebaliknya, pada lingkungan tidak terganggu telah menghasilkan beberapa isolat yang menarik, misalnya pada tanah alami (Bodour et al, 2003). Laut juga juga telah dilaporkan sebagai tempat sampling yang berhasil (Schulz et al, 1991). Namun, Bodour dan Miller-Maier (1998) menunjukkan bahwa tanah terkontaminasi lebih menghasilkan daripada tanah tidak terkontaminasi. Salah satu contoh yang luar biasa adalah penemuan strain pemproduksi biosurfaktan yang awalnya terisolasi ketika menyelidiki kebersihan makanan (Persson et al, 1987).

ISOLASI

Dalam lingkungan alamiah, mikroba hampir selalu terjadi pada populasi campuran terdiri dari banyak strain dan spesies yang berbeda. Untuk menganalisis sifat organisme dari suatu campuran populasi diperlukan kultur murni. Selain isolasi strain langsung dengan cara pengenceran dan pelapisan, kultur pengayaan dengan substrat hidrofob sangat menjanjikan untuk isolasi mikroba pemproduksi biosurfaktan. Selain itu, kromatografi interaksi hidrofobik dan teknik plat replika juga metode yang bagus ( Walter et al, 2010 ).

Prinsip kultur pengayaan adalah untuk menyediakan kondisi pertumbuhan yang sangat menguntungkan bagi organisme yang penting dan mungkin tidak menguntungkan bagi organisme yang bersaing. Oleh karena itu, mikroba penting terseleksi dan diperkaya. Untuk screening mikroba penghasil biosurfaktan, kultur memanfaatkan senyawa hidrofobik sebagai sumber karbon satu-satunya (Willumsen et al, 1997).

Willumsen dan Karlson (1997) mengisolsasi bakteri pemproduksi biosurfaktan dari tanah yang terkontaminasi dengan poliaromatik hidrokarbon (PAH). Mereka menggunakan PAH yang diubah menjadi medium cair minimal untuk kultur pengayaan. Lebih jauh lagi, mereka menggunakan piring-agar dilapisi dengan PAH-agar berbeda dan piring-agar dengan filter PAH yang direndam dalam tutup cawan petri untuk pemilihan. Degradasi PAH agra oleh mikroorganisme lalu mengarah ke agar pada zona bersih di sekitar koloni pada PAH yang dilapisi agar. Akibatnya, mereka dapat mengisolasi 57 strain dan hanya 4 strain yang menunjukkan aktivitas permukaan.

Mercadé et al (1996) mengisolasi strain pemproduksi biosurfaktan dari sampel yang terkontaminasi minyak tanah dengan menggunakan limbah minyak pelumas sebagai sumber karbon tunggal. Mereka mengisolasi 44 strain yang mampu tumbuh di hidrokarbon dan lima isolate diantaranya yang dapat menghasilkan biosurfaktan.

Schulz et al, (1991) mengisolasi tiga jenis bakteri yang berasal dari laut selama screening untuk biosurfaktan antara mikroorganisme pengurai n-alkana. Sebagai media pengayaan, mereka menggunakan media mineral dengan C14- dan C15-n-alkana dan juga piring agar dengan penyaring alkana yang direndam. Yakimov et al, (1998) mengisolasi bakteri penghasil biosurfaktan dari suatu genus baru dengan menggunakan teknik pengayaan yang sama.

Rahman et al (2002) mengisolasi 130 isolat pendegradasi minyak dari lingkungan tercemar hidrokarbon dengan teknik pengayaan. Medium garam mineral yang mengandung minyak mentah sebagai sumber karbon tunggal yang diterapkan. Dua dari strain yang ditemukan mampu menghasilkan biosurfaktan.

Degradasi dan konsumsi hidrokarbon juga dapat divisualisasikan dengan metode kolorimetri yang dikembangkan oleh Hanson et al (1993) dengan menambahkan indikator redoks berwarna, 2,6-dichlorophenol indophenol (DCPIP), untuk kultur cair pertumbuhan pada hidrokarbon, hasil alat tes kolorimetri sederhana. Di dalam DCPIP ini berlangsung aktivitas bakteri yang dapat mendegradasi hidrokarbon. DCIP bertindak sebagai akseptor elektron dan perubahan dari biru (teroksidasi) menjadi tak berwarna (tereduksi). Dengan demikian, penghilangan warna kultur menunjukkan degradasi hidrokarbon.

Sampling dari lokasi yang terkontaminasi dikombinasikan dengan isolasi langsung atau pengayaan budaya merupakan strategi disetujui untuk menemukan strain baru memproduksi biosurfaktan. Namun, proporsi positif hanya dalam kisaran beberapa persen, beberapa lusin isolat harus diuji bagus ( Walter et al, 2010 ).

Metode screening

Biosurfaktan secara struktural adalah sebuah kelompok yang sangat beragam dari biomolekul misalnya, glycolipid, lipopeptide, lipoprotein, lipopolysaccharide atau fosfolipid. Oleh karena itu, metode yang paling umum untuk screening strain pemproduksi biosurfaktan didasarkan pada efek fisik surfaktan. Kemampuan strain untuk menggubah antar permukaan hidrofobik dapat diselidiki. Di sisi lain, metode penyaringan tertentu seperti uji kolorimetri agar CTAB (Gambar 3)yang cocok hanya untuk sekelompok terbatas biosurfaktant. Metode skrining dapat memberikan hasil kualitatif dan / atau kuantitatif. Untuk screening isolat pertama, metode kualitatif pada umumnya cukup efisien ((Walter et al, 2010 ).

Gambar (3): Left: Pseudomonas sp. grown on CTAB agar, dark blue halos around the 4 colonies indicate production of biosurfactant. Right: Pseudomonas aeruginosa grown on blood agar, lysis of erythrocytes is indicated by the lytic zones around the colonies.

Sumber: landesbioscience.com

FUNGSI BIOLOGIS

Penelitian telah menunjukkan bahwa logam seperti timah dan kadmium memiliki afinitas kuat terhadap rhamnolipid dari kebanyakan komponen tanah yang dapat terikat di dalam tanah yang terkontaminasi. Untuk menghasilkan rhamnolipid, Maier (1998) menggunakan Pseudomonas aeruginosa, bakteri oportunistik umum yang telah dipelajari secara ekstensif karena peranannya dalam penyakit. Karena P. aeruginosa tidak akan bisa bersaing dengan mikroorganisme asli jika diinokulasi langsung ke tanah dan karena itu relatif mudah untuk budaya di laboratorium. Pengujian menunjukkan bahwa rhamnolipid sendiri tidak beracun dan biodegradable.

Gambar (4): Aktivitas Rhamnolipid terhadap logam

Sumber: ehp.niehs.nih.gov

Biosurfaktan dapat meningkatkan emulsifikasi dari hidrokarbon, memiliki potensi untuk melarutkan kontaminan hidrokarbon, dan meningkatkan ketersediaan medium untuk mi-kroba pendegradasi. Penggunaan bahan kimia untuk konservasi tempat tercemar hidrokarbon dapat mencemari lingkungan dengan limbah, sedangkan pengolahan secara biologi dapat membersihkan polusi secara efisien dan dapat dibiodegradasi. Beberapa mikroorganisme diketahui mensintesis agen aktif-permukaan, sebagian besar dari mereka adalah bakteri dan ragi (Banat, (1995) dan Kim et al, (2000)). Ketika ditanam pada substrat hidrokarbon sebagai sumber karbon, mikroorganisme ini mensintesis berbagai bahan kimia dengan aktivitas permukaan, seperti glycolipid, fosfolipid dan lain-lain (Muriel et al, (1996) dan Desai dan Banat, (1997)). Oleh karena itu, mikroorganisme penghail biosurfaktan dapat memainkan peranan penting dalam percepatan bioremediasi tempat terkontaminasi hidrokarbon (Del ‘Arco, dan De Franca, (2001) dan Rahman et al, (2002)).

Senyawa ini juga dapat digunakan dalam meningkatakan pembersihan minyak dan dapat dipertimbangkan untuk aplikasi potensial lainnya dalam perlindungan lingkungan (Shulga et al, 1999). Dalam dekade terakhir, banyak penelitian melaporkan tentang penggunaan mikroba penghasil biosurfaktan pada bioremediasi dan peningkatan pemulihan minyak (Jack, 1988; Jenneman et al., 1984; Volkering et al., 1998).

Menurut Ron dan Rosenberg (2001), biosurfaktan dapat memenuhi berbagai peran fisiologis dan memberikan keuntungan yang berbeda untuk jenis produksi mereka:

• Meningkatkan ketersediaan substrat hayati hidrofobik,

• Mengikat logam berat,

• Memiliki aktivitas antimikroba,

Aplikasi lain meliputi formulasi herbisida dan pestisida, deterjen, perawatan kesehatan dan kosmetik, pulp dan kertas, batubara, tekstil, keramik, industri pengolahan makanan, pengolahan bijih uranium, dan mekanis dewatering gambut (Ron dan Rosenberg, 2001)

wahju hidayat/Departement of Biology-UNS

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s

%d bloggers like this: