Laporan Praktikum Mikrobiologi Umum: Analisis Kualitas Lingkungan

Daftar Isi

• Dasar Teori
• Prosedur Kerja
• Hasil dan Pembahasan
• Daftar Pustaka

TUJUAN PRAKTIKUM

Untuk mengetahui teknik perhitungan mikroba secara langsung maupun tidak langsung.

DASAR TEORI

A. Pencemaran Air

Menurut Keputusan Menteri Negara Kependudukan dan Lingkungan Hidup No. 02/MENKLH/1/1988, yang dimaksud dengan polusi atau pencemaran air adalah masuk atau dimasukkannya makhluk hidup, zat, energi, dan/atau komponen lain ke dalam air dan/atau berubahnya tatanan (komposisi) air oleh kegiatan manusia atau oleh proses alam, sehingga kualitas air turun sampai ke tingkat tertentu yang menyebabkan air menjadi kurang atau tidak dapat berfungsi lagi sesuai dengan peruntukannya (Fardiaz, 1992). KP3KDKP, dalam Diana (2013), mengatakan bahwa pencemaran air dapat disebabkan oleh adanya aktivitas manusia seperti pembukaan lahan untuk pertanian, pengembangan perkotaan dan industri, penebangan kayu, dan penambangan di daerah tangkapan air serta akibat limbah rumah tangga.

Indikator pencemaran air ditandai dengan adanya perubahan atau tanda yang dapat teramati secara fisik, kimiawi, dan biologis, diuraikan sebagai berikut (Fardiaz, dalam Diana, 2013):

• Pengamatan secara fisik, yakni pengamatan pencemaran air berdasarkan tingkat kejernihan air (kekeruhan), perubahan suhu, warna, bau, dan rasa.
• Pengamatan secara kimiawi, yakni pengamatan pencemaran air berdasarkan zat kimia yang terlarut atau perubahan pH.
• Pengamatan secara biologis, yakni pengamatan pencemaran air berdasarkan mikroorganisme yang ada di dalam air, terutama ada tidaknya bakteri patogen.

Kualitas air dinyatakan dengan beberapa parameter, yakni (Effendi, 2003):

• Parameter fisika: cahaya, suhu, kecerahan dan kekeruhan, warna, konduktivitas, padatan total, zat terlarut dan tersuspensi, serta salinitas.
• Parameter kimia: pH dan asiditas, potensi redoks, oksigen terlarut, CO₂, alkalinitas, kesadahan, dan bahan organik terlarut.
• Parameter biologi: keberadaan plankton, bakteri, dan sebagainya.

B. Pengujian Kualitas Air

Enumerasi adalah teknik perhitungan jumlah mikroba yang dilakukan dalam pengujian kualitas air. Terdapat enumerasi langsung dan enumerasi tidak langsung. Enumerasi langsung dapat dilakukan menggunakan metode Counting Chamber, yaitu menghitung jumlah individu sel yang terdapat pada ruangan kubus dari hemasitometer, kemudian dikalikan dengan jumlah pengenceran terhadap suspensi mikroorganisme yang diamati. Hasilnya kemudian akan dikalikan dengan volume petak alat tersebut sehingga jumlah organisme yang ada per MM dapat diketahui. Perhitungan dengan alat ini relatif cepat, tetapi memiliki beberapa kekurangan di antaranya tidak dapat membedakan sel mati dan sel hidup sehingga semua sel ikut terhitung. Metode ini juga tidak sensitif pada sel dengan populasi di bawah satu juta sel (Prasetya, 2019).

Contoh metode enumerasi tidak langsung adalah TPC dan MPN. Total Plate Count (TPC) bertujuan untuk menghitung jumlah koloni mikroorganisme yang hidup dalam suatu bahan. Perhitungan ini dilakukan dengan cara menumbuhkan sel mikroorganisme yang masih hidup pada media agar, sehingga sel mikroorganisme tersebut berkembang biak dan membentuk satu koloni, jadi jumlah koloni dianggap setara dengan jumlah sel (Prasetya, 2019). Metode enumerasi tidak langsung yang kedua adalah MPN, yakni suatu metode enumerasi mikroorganisme yang menggunakan data dari hasil pertumbuhan mikroorganisme pada medium cair spesifik dalam seri tabung kultur dengan tingkat pengenceran tertentu. Dengan demikian, dihasilkan kisaran jumlah mikroorganisme yang diuji dalam nilai MPN/satuan volume atau massa sampel (Aryanta, dalam Sari dan Apridamayanti, 2014).

 

C. Oksigen Terlarut

Kehidupan makhluk hidup di dalam air tersebut tergantung dari kemampuan air untuk mempertahankan konsentrasi oksigen minimal yang dibutuhkan untuk kehidupannya. Karena bahan-bahan buangan yang memerlukan oksigen dapat menurunkan jumlah oksigen terlarut di dalam air dengan cepat. Oleh karena itu, uji terhadap bahan-bahan buangan tersebut penting dilakukan untuk mengetahui tingkat polusi air. Untuk mengetahui adanya polutan tersebut dapat dilakukan dengan 2 cara, yaitu uji BOD (Biochemical Oxygen Demand) dan uji COD (Chemical Oxygen Demand). Pada prinsipnya kedua uji tersebut mengukur jumlah oksigen yang dibutuhkan untuk mengoksidasi bahan-bahan tersebut melalui reaksi biokimia oleh organisme hidup (uji BOD) atau melalui reaksi kimia (uji COD) (Fardiaz, 1992).

 

D. Penentuan Kadar Oksigen Terlarut (DO)

1. Metode Titrasi Winkler

Metode ini secara umum banyak digunakan untuk menentukan kadar oksigen terlarut. Prinsip metode Winkler adalah oksigen di dalam sampel akan mengoksidasi MnSO₄ yang ditambahkan ke dalam larutan pada keadaan alkali, menyebabkan terbentuknya endapan MnO₂. Penambahan asam sulfat (H₂SO₄) dan kalium iodida (KI) menyebabkan dibebaskannya iodin yang ekuivalen dengan oksigen terlarut. Iodin yang dibebaskan tersebut kemudian dianalisis menggunakan metode titrasi iodometri dengan larutan standar tiosulfat dan indikator kanji. Kelebihan metode Winkler dalam menganalisis oksigen terlarut (Dissolved Oxygen/DO) adalah pengaplikasiannya lebih mudah karena hanya dilakukan cara titrasi. Selain itu, metode ini lebih teliti dan akurat apabila dibandingkan dengan cara menggunakan alat DO meter (Septiawan, 2014).

2. Metode Elektrokimia

Cara penentuan oksigen terlarut dengan metode elektrokimia adalah cara langsung untuk menentukan oksigen terlarut dengan alat DO meter. Prinsip kerjanya adalah menggunakan probe oksigen yang terdiri dari katoda dan anoda yang direndam dalam larutan elektrolit. Pada alat DO meter, probe ini biasanya menggunakan katoda perak (Ag) dan anoda timbal (Pb). Secara keseluruhan, 8 elektroda ini dilapisi dengan membran plastik yang bersifat semipermeabel terhadap oksigen. Reaksi kimia yang terjadi adalah sebagai berikut:

Katoda: O₂ + 2H₂O + 4e^- → 4OH^-             (1)

Anoda: Pb + 2HO > PbO + H₂O + 2e^-        (2)

Aliran reaksi yang terjadi tersebut tergantung dari aliran oksigen pada katoda. Difusi oksigen dari sampel ke elektroda berbanding lurus terhadap konsentrasi oksigen terlarut (Mardhiya, 2017).

 

Menurut Dwyana (2019), syarat perhitungan Standard Plate Count (SPC) adalah sebagai berikut:

• Hasil yang dilaporkan hanya terdiri dari 2 angka, yaitu angka pertama di depan koma dan angka kedua di belakang koma. Jika angka ketiga lebih besar dari 5, dilakukan pembulatan.
• Cawan yang dihitung atau dipilih adalah yang mengandung jumlah koloni antara 30-300 koloni.
• Jika semua pengenceran menghasilkan angka kurang dari 30 koloni, hanya jumlah koloni pada pengenceran terendah yang dihitung dengan memperhitungkan faktor pengencernya.
• Jika semua pengenceran menghasilkan lebih dari 300 koloni pada cawan petri, hanya jumlah koloni pada pengenceran tertinggi yang dihitung dengan memperhitungkan faktor pengencernya.
• Jika cawan dari dua tingkat pengenceran menghasilkan jumlah koloni antara 30-300, sedangkan hasil perbandingan dari keduanya ≤2, maka tentukan rata-rata dari keduanya. Jika hasil keduanya >2, maka yang dihitung adalah nilai yang terkecil.

 

PROSEDUR KERJA

A. Metode Standard Plate Count (SPC) dan Most Probable Number (MPN)

1. Disiapkan 9 buah tabung reaksi dengan masing-masing tabung diisi 9 mL akuades steril.
2. Sebanyak 1 mL sampel dimasukkan ke dalam tabung pertama lalu dihomogenkan sehingga didapatkan pengenceran 10^-1.
3. Sebanyak 1 mL larutan dalam tabung pengenceran 10^-1 dicampurkan ke dalam tabung kedua sehingga didapatkan pengenceran 10^-2. Tahapan ini diulang hingga didapatkan tabung pengenceran 10^-9.
4. Sebanyak 1 mL larutan pengenceran 10^-1, 10^-2, dan 10^-3 dimasukkan ke dalam 3 seri tabung media LB yang telah berisi tabung Durham. Tabung pengenceran 10^-1 dimasukkan ke masing-masing tabung pada seri pertama, tabung 10^-2 ke dalam tabung seri kedua, begitupun tabung 10^-3 ke dalam tabung seri ketiga.
5. Sebanyak 1 mL larutan dalam tabung pengenceran 10^-7, 10^-8, dan 10^-9 dimasukkan ke dalam 3 buah cawan petri yang kemudian diisi media NA.
6. Kultur diinkubasi menggunakan otoklaf pada suhu 121 °C dan tekanan 2 atm selama 15 menit.

B. Biochemical Oxygen Demand (BOD)

1. Ditambahkan 2 mL larutan MnSO₄ pada sampel air pertama.
2. Ditambahkan 2 mL larutan NaOH + KI sehingga terbentuk endapan.
3. Ditambahkan 2 mL H₂SO₄.
4. Diambil larutan sebanyak 100 ml, dimasukkan ke dalam erlenmeyer.
5. Dititrasi hingga larutan berubah warna menjadi kuning muda.
6. Ditambahkan larutan amilum hingga larutan berubah warna menjadi biru tua.
7. Dititrasi hingga warna biru tua hilang.
8. Dicatat volume akhir larutan Na₂S₂O₃ pada buret dan dihitung nilai DO awal.
9. Sampel kedua yang berisi air dari sumber yang sama diinkubasi selama 5 hari.
10. Setelah 5 hari, dilakukan kembali langkah 1 hingga 8 untuk memperoleh nilai DO akhir.

C. Perhitungan dengan Hemasitometer

1. Permukaan hemasitometer dibersihkan.
2. Tiap ruang hemasitometer diisi dengan sampel air menggunakan pipet Pasteur.
3. Ditutup dengan kaca tutup hemasitometer.
4. Hemasitometer diletakkan pada mikroskop dengan perbesaran objektif 40×.
5. Dihitung jumlah sel bakteri dalam setiap kamar pada 5 kotak ke bawah dibantu dengan alat hitung manual.

 

HASIL DAN PEMBAHASAN

A. Kondisi Lingkungan

Pada gambar dilihat bahwa warna air pada kanal adalah hitam pekat, menandakan kondisi perairan yang telah tercemar. Jika mengamati area sekitar kanal, maka dapat ditemukan sampah-sampah yang berserakan, artinya kanal tersebut telah menjadi tempat pembuangan sampah oleh warga permukiman. Selain itu, diketahui bahwa kanal tersebut merupakan muara dari limbah-limbah rumah tangga. Adapun upaya pemerintah dalam menangani kondisi kanal yang telah tercemar berat adalah dengan menggunakan ekskavator sebagai pengangkut sampah dari dalam air. Penanganan tersebut masih dalam proses sehingga ketika dilakukan pengambilan sampel air, tampak bahwa parameter fisik air masih menunjukkan warna hitam pekat disertai aroma yang tidak sedap.

 

B. Standard Plate Count (SPC)

Pada metode SPC, mula-mula dilakukan pengenceran sampel dengan mengambil hasil pengenceran 10^-7, 10^-8, dan 10^-9 untuk memperoleh jumlah koloni yang lebih kecil sehingga memudahkan perhitungan. Gambar a merupakan media untuk pengenceran 10^-7, menunjukkan hasil berupa jumlah koloni yang sangat banyak sehingga bersifat TBUD (Terlalu Banyak Untuk Dihitung). Adapun gambar b merupakan hasil inkubasi pengenceran 10^-8 yang ditumbuhi 2 buah koloni. Jumlah koloni tersebut tergolong sangat sedikit jika dibandingkan dengan media pengenceran sebelumnya (10^-7). Sedangkan gambar c yang merupakan hasil pengenceran 10^-9 hanya menampakkan pertumbuhan 1 buah koloni. Data yang telah dipaparkan menunjukkan hasil yang diperoleh tidak baik, diduga karena adanya kesalahan teknik dalam proses pengenceran seperti teknik homogenisasi dalam penginokulasian yang tidak tepat atau telah terjadinya kontaminasi pada media pertama. Adanya jumlah koloni yang tidak memenuhi syarat perhitungan SPC menyebabkan perhitungan jumlah bakteri menggunakan rumus SPC tidak dapat dilakukan.

 

C. Most Probable Number (MPN)

Pada metode MPN, enumerasi bakteri dilakukan berdasarkan pada hasil uji positif pada ketiga seri tabung berisi media Lactose Broth (LB) yang telah dicampurkan dengan sampel air. Selain itu digunakan tabung Durham sebagai alat penangkap gas yang akan menjadi indikator adanya aktivitas mikroorganisme. Adapun dari ketiga seri, yakni seri A, B, dan C, tampak bahwa ketiga seri menunjukkan hasil positif. Hal tersebut didasarkan pada perubahan warna yang terjadi pada seluruh tabung, yakni dari media LB yang berwarna hijau berubah menjadi warna kuning, menandakan terbentuknya suasana asam. Selain itu, adanya aktivitas bakteri dalam media diindikasikan dengan tertampungnya gas dalam tabung Durham. Diketahui bahwa aktivitas fermentasi yang dilakukan oleh bakteri membentuk gas serta suasana asam. Menurut Litaay, dkk. (2007), hal ini mengindikasikan adanya bakteri golongan coliform pada sampel air tersebut, sebab kelompok bakteri coliform mempunyai kemampuan untuk memfermentasikan laktosa membentuk asam dan gas. Adapun menurut Sari dan Apridamayanti (2014) terbentuknya gas dan perubahan warna ini belum dapat memastikan adanya coliform di dalam sampel sebab LB dapat pula difermentasi oleh bakteri selain coliform. Namun, terbentuknya gas tersebut dapat digunakan sebagai dasar pengujian berikutnya, yakni uji penegas, untuk mendeteksi keberadaan bakteri coliform fekal.

Hasil uji positif dari ketiga seri membentuk kombinasi 3.3.3. Dari kombinasi tersebut, dapat ditentukan nilai MPN, sebagai berikut:

Jumlah sel = Nilai MPN × 1/faktor pengenceran tengah 

                  = 24 × 1/10^-2 

                  = 2,4 × 10³ sel/ml

 

D. Biological Oxygen Demand (BOD)

Prinsip perlakuan:

MnSO₄ + NaOH + KI

• MnSO4 bereaksi dengan basa (-OH) dari NaOH membentuk endapan Mn(OH)₂.
• Mn(OH)₂ bersifat basa kuat (tidak stabil) sehingga akan dioksidasi oleh O₂ yang terlarut dalam sampel, menjadi Mn(OH)₃.
• Banyaknya Mn(OH)₃ yang terbentuk ekuivalen dengan banyaknya O₂ dalam sampel.

NaOH + KI + H₂SO₄

• Larutan diasamkan menggunakan H₂SO₄ sehingga Mn(OH)₃ larut dan melepaskan Mn²⁺ (kuning bening).
• Ion Mn²⁺ bersifat oksidator kuat sehingga mengoksidasi ion iodida (I) menjadi I₂ bebas.

I₂ dititrasi dengan natrium tiosulfat (Na₂S₂O₃)

• Iodium dan amilum membentuk senyawa berwarna biru.
• Ikatan iodium dan amilum tidak kuat sehingga mudah lepas dan bereaksi kembali dengan Na₂S₂O₃.

 

Uji BOD dilakukan untuk mengetahui jumlah oksigen yang dibutuhkan untuk mengoksidasi bahan-bahan tersebut melalui reaksi biokimia oleh organisme hidup. Adapun dalam pelaksanaannya, penambahan MnSO₄ dan NaOH + KI membentuk endapan putih Mn(OH)₂. Endapan tersebut terbentuk karena tidak terjadinya ikatan antara MnSO₄ dan O₂, artinya tidak terdapat oksigen dalam sampel air. Hasil tersebut menyatakan tingkat pencemaran yang tinggi pada sumber perairan, yakni kanal di samping Masjid Al-Markaz. Ketiadaan oksigen menunjukkan keberadaan limbah organik pada perairan sehingga terjadilah proses degradasi bahan pencemar oleh bakteri menggunakan oksigen.

 

E. Perhitungan dengan Hemasitometer

Metode hemasitometer merupakan metode enumerasi bakteri secara langsung di mana dilakukan perhitungan jumlah individu sel dalam ruangan kubus hemasitometer. Hasil perhitungan tersebut kemudian akan diolah dalam rumus. Adapun dari hasil perhitungan didapatkan jumlah 182 individu sel bakteri. Maka,

Jumlah sel = 5 . n × 10⁴

                  = 5 . 182 × 10⁴

                  = 910 × 10⁴

                  = 9,1 × 10⁶ sel/mL

DAFTAR PUSTAKA

Diana, N., 2013. Potensi Bakteri Enterobacter agglomerans sebagai Biosorben Logam Berat Timbal (Pb). Skripsi. UIN Maulana Malik Ibrahim, Malang.

Effendi, H., 2003. Telaah Kualitas Air bagi Pengelolaan Sumberdaya dan Lingkungan Perairan. Penerbit Kanisius, Yogyakarta.

Fardiaz, S., 1992. Polusi Air dan Udara. Penerbit Kanisius, Yogyakarta.

Goldman, E. & Green, L.H., 2009. The Family Enterobacteriaceae. Practical Handbook of Microbiology, 2nd Edition. CRC Press, Taylor & Francis Group, New York.

Mardhiya, I.R., Surtono, A., & Suciyati, S.W., 2018. Sistem Akuisisi Data Pengukuran Kadar Oksigen Terlarut pada Air Tambak Udang Menggunakan Sensor Dissolved Oxygen (DO). Jurnal Teori dan Aplikasi Fisika, 6(1), pp.133-140.

Prasetya, Y.A., 2019. Bakteriologi I: Penuntun Praktikum Teknologi Laboratorium Medik. CV. Penebit Qiara Medis, Pasuruan.

Sari, R. & Apridamayanti, P., 2014. Cemaran Bakteri Eschericia coli dalam Beberapa Makanan Laut yang Beredar di Pasar Tradisional Kota Pontianak. Kartika: Jurnal Ilmiah Farmasi, 2(2), pp.14-19.

Septiawan, M., Sedyawati, S.M.R., & Mahatmanti, F.W., 2014. Penurunan Limbah Cair Industri Tahu Menggunakan Tanaman Cattail dengan Sistem Constructed Wetland. Indonesian Journal of Chemical Science, 3(1), pp.22-27.

Tidak untuk disalin! 

Artikel ini dibagikan untuk memberi contoh dan menginspirasi:)