Analysis of Indigenous Bacteria as Microplastic Degradation of Sediment in the Sea Waters of Dumai, Riau Province
Deni Pakpahan 1* , Dessy Yoswaty 1 , Nursyirwani 1
1 Department of Marine Science, Faculty of Fisheries and Marine Universitas Riau Corresponding Author: deni.pakpahan3590@student.unri.ac.id
Diterima/Received: 24 Agustus 2021; Disetujui/Accepted: 10 September 2021

## ABSTRACT
Nowdays Marine pollution resulted by microplastics is a global concern. Microplastic particles have  the  potential  to  cause  damage  to  biota.  One  of  solution  to  overcome  the  problem  of  marine pollution  by  microplastics  by  applying  indigenous  bacteria  as  microplastic  degradation.  This  study was conducted to determine  the type and ability of indigenous bacteria in sediments that  are  able  to degrade  microplastics.  The  research  was  conducted  from  October  to  December  2020.  Sediment sampling  was  conducted  in  Dumai  Sea  Waters  and  sample  analysis  was  conducted  at  the  Marine Microbiology Laboratory, Faculty of Fisheries and Marine, Riau University. Indigenous bacteria from sediments  were isolated in bacterial breeding media and then tested degradation capabilities on PET plastic samples. The result of the degradation test obtained ISL8 was able to degrade the mycoplastic with a percent degradation about 7%. Molecular test of ISL8 using PCR (Polymer chain reaction) 16S rRNA method and GenBank analysis is known that ISL8 is Bacillus sp.
Keywords: Microplastic, sediment, indigenous bacteria, degradation.

## 1. PENDAHULUAN
Perairan  laut  Dumai  merupakan  salah satu  kawasan  pesisir  yang  berhadapan  dengan perairan Internasional
Selat
Malaka.
Perkembangan  yang  terjadi  di  Kota  Dumai menjadi  pemicu  peningkatan  pencemaran perairan laut setiap tahunnya, seperti pencemaran  minyak,  logam  berat,  dan  sampah plastik.  Sampah  plastik  yang  terurai  menjadi partikel  mikroplastik  berpotensi  menyebabkan kerusakan bagi biota. Mikroplastik yang masuk ke  dalam  tubuh  biota  dapat  merusak  fungsi organ-organ seperti: saluran pencernaan, mengurangi tingkat pertumbuhan, mempengaruhi reproduksi, menghambat produksi  enzim,  dan  dapat  menyebabkan paparan aditif karena sifat toksiknya (Wright et al ., 2013).
Masuknya  mikroplastik  dalam  perairan laut Dumai terkhusus pada sedimen akan sangat mempengaruhi  siklus  rantai  makanan  biota yang  ada.  Mikroplastik  tertinggi  ditemukan pada  sedimen  dibandingkan  pada  bagian permukaan air (Chubarenko et al., 2016). Gaya gravitasi  dan  besaran  densitas  plastik  yang lebih tinggi dibandingkan densitas air menyebabkan plastik tenggelam dan terakumulasi di sedimen (Woodall et al ., 2018).
Lusher  dan  Peter  (2017)  menyatakan
bahwa  mikroplastik  berdasarkan  bentuknya terdiri  atas  fragmen  (seperti  partikel  tidak beraturan,  kristal,  bulu,  bubuk,  granula, potongan,  serpihan);  serat  (seperti  filamen, mikrofiber,  helaian,  benang);  manik-manik (seperti  biji,  bulatan  manik  kecil,  bulatan mikro;  busa  (seperti  polistiren);  dan  butiran (seperti  butiran  resinat,  nurdles,  nib).  Jenis mikroplastik  yang  umum  masuk  ke  dalam perairan di antaranya, yaitu fragmen, fiber, dan film (Sari et al ., 2015).
Bakteri  merupakan  salah  satu  jenis mikroorganisme  yang  memiliki  kelimpahan sangat  tinggi  di  alam,  baik  dari  segi  jumlah maupun  jenisnya.  Bakteri  tersebar  dalam berbagai lingkungan baik di darat, laut, gunung api,  samudera  antartika  bahkan  di  kawah gunung  api.  Di  alam  bakteri  berperan  sebagai konsumen,  pengurai  dan  pemelihara  siklus biogeokimia  (Afianti,  2018).  Kemampuan bakteri  dalam  mengurai  berbagai  pencemar organik menjadi senyawa yang tidak berbahaya mulai banyak diperhatikan  serta dikembangkan sebagai  alat  untuk  mengolah  lingkungan tercemar.  Bakteri  dapat  dimanfaatkan  untuk mengatasi pencemaran sampah plastik, tumpahan  minyak,  cemaran  logam  berat, pestisida, dan berbagai polutan organik lainnya yang masuk ke perairan laut.
Untuk  mengatasi  masalah  pencemaran laut oleh mikroplastik terutama di perairan laut Dumai  perlu  dikembangkan  suatu  terobosan yang  efektif,  salah  satunya  dengan  cara mengaplikasikan bakteri indigenous pendegradasi mikroplastik. Sebelum diaplikasikan,  bakteri  indigenous  pendegradasi mikroplastik  perlu  dianalisis  dan  diidentifikasi untuk  mengetahui  jenis  dan  kemampuan  dari sel  bakteri  tersebut.  Oleh  karena  itu,  perlu dilakukan penelitian untuk mengisolasi, mengidentifikasi  serta  menguji  kemampuan bakteri indigenous untuk mendegradasi mikroplastik  pada  sedimen  perairan  laut Dumai.

## 2. METODE PENELITIAN Waktu dan Tempat
Penelitian  dilaksanakan  pada  bulan Oktober  sampai  bulan  Desember  2020. Pengambilan  sampel  sedimen  dilakukan  di Perairan  Laut  Dumai  dan  analisis  sampel dilakukan  di  Laboratorium  Mikrobiologi  Laut, Fakultas  Perikanan  dan  Kelautan,  Universitas Riau.

## Metode Penelitian
Metode yang digunakan dalam penelitian adalah metode survei. Metode survei dilakukan dengan  mengumpulkan  dua  bentuk  data  yaitu data  primer yang  diperoleh  dari  hasil pengamatan secara langsung di lapangan.

## Prosedur Penelitian Penentuan Lokasi Pengambilan Sampel
Perairan  laut  Dumai  dijadikan  sebagai wilayah  untuk  penelitian  dan  yang  berkaitan dengan  objek  penelitian  terdiri  atas  4  (empat) stasiun  penelitian,  yaitu  Pantai  Legenda Pelintung  dan  Teluk  Makmur  di  Kecamatan Dumai Barat, Bandar Bakau dan Pelabuhan TPI di Kecamatan Dumai Timur. Hal ini ditentukan berdasarkan keempat stasiun penelitian merupakan  kawasan  yang  diduga  mengalami pencemaran  sampah  plastik  seperti  pelabuhan, areal pemukiman, dan kawasan pabrik.
Sampel sedimen diambil sebanyak 500 g menggunakan  pipa  paralon  ukuran  4  inc  dari sekitar  zona  intertidal    perairan  laut  Dumai. Sedimen diambil dari kedalaman 10–20 cm dari permukaan.  Sampel  dibawa  langsung  ke Laboratorium Mikrobiologi Laut FPK Universitas Riau. Sampel sedimen diambil dari 4  kawasan  di  perairan  laut  Dumai  dengan
masing-masing  3  titik  sampling  berjarak  50 meter.

## Pengukuran Kualitas Perairan
Parameter kualitas perairan yang diamati pada penelitian ini ada lima parameter meliputi suhu,  pH,  kecepatan  arus,  salinitas  dan kecerahan. Waktu pengamatan dilakukan sesuai kondisi alam di lapangan pada saat pengambilan  data  parameter  kualitas  air  di masing-masing stasiun.

## Pengambilan Sampel Bakteri
Bakteri indigenous dari sedimen diisolasi dengan  cara  sebanyak  1  gram  sampel  sedimen dihomegenkan  dengan  9  ml  larutan  fisiologis. Lalu  dilakukan  pengenceran  hingga  seri  10 -6 . Pengenceran  10 -4 ,  10 -5 dan    10 -6 diambil sebanyak  0,1  ml  untuk  dikultur/diisolasi  ke media  NA  menggunakan  metode  sebar  (spread plate). Isolat diinkubasi pada suhu 37 o C selama 24 – 48 jam. Koloni yang tumbuh, dimurnikan ke  media  agar  miring  NA  dan  TSA  untuk  uji lanjut.  Koloni  yang  tumbuh  pada  media  NA diamati  morfologinya  meliputi  warna,  bentuk koloni,  ukuran,  pinggiran,  dan  elevasi  koloni. Dihitung  juga  jumlah  koloni  bakteri  yang tumbuh pada media NA.

## Identifikasi Bakteri
Uji  biokimia  dilakukan  dengan  cara menginokulasikan  koloni  bakteri  dari  media NA ke media uji lalu diinkubasi selama 24 jam pada  suhu  37 o C,  kemudian  diamati  hasilnya.
Media  uji  yang  digunakan  pada  uji  biokimia penelitian ini antara lain : pewarnaan Gram, uji katalase,  oksidase,  motilitas,  indol, methyl  red , dan uji sulfida.
Uji  degradasi  mikroplastik  oleh  bakteri dilakukan dengan beberapa tahapan, yaitu :
a. Sampel  plastik  dipotong  ukuran  1  x  1 cm,  ditimbang  berat  awalnya,  dicuci dengan  akuades  steril  dan  disemprot alkohol 70% (Fachrul dan Astri, 2018).
b. Kemudian  sampel  plastik  dimasukkan kedalam  erlemeyer  100  ml  yang  berisi media  TSB  sebanyak  50  ml  secara aseptik.
c. Lalu  diinokulasi  sebanyak  2  lup  isolat bakteri  indigeous  ke  media  tersebut, diinkubasikan di dalam shaker pada suhu ruang dengan  agitasi 130 rpm selama 30 hari.
d. Setelah  30  hari  inkubasi,  pada  potongan plastik  diamati  apakah  terbentuk  lapisan

## Analysis of Indigenous Bacteria as Microplastic Degradation
biofilm oleh bakteri
e. Sampel  potongan  plastik  dicuci  dengan akuades  steril  dan  disemprot  dengan alkohol 70%.
f. Potongan  plastik  dikeringkan  kemudian ditimbang menggunakan neraca analytical balance .
g. Penentuan  persentase  degradasi  sampel limbah  plastik  oleh  bakteri  indigenous dengan cara:
Untuk  mengidentifikasi  jenis  bakteri indigenous yang mampu mendegradasi mikroplastik,  inokulat  bakteri  diinokulasi  pada media  TSA  dalam test  tube  with  sraw dan dikirim  ke  PT  Genetika  Science  Indonesia Jakarta  Barat  untuk  dilakukan  uji  molekular dengan  menggunakan  metode  PCR  ( Polimer
chain reaction ) 16S rRNA dan di sekuensing di First  Base .  Data  hasil  sekuensing  dianalisis lebih lanjut.

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN Parameter Kualitas Perairan
Berdasarkan  baku  mutu  air  laut  untuk biota  laut  dalam  Keputusan  Menteri  Negara Lingkungan  Hidup  No.  51  tahun  2004,  suhu dan salinitas perairan laut Dumai masih berada dalam  batas  normal  dan  sesuai  dengan kebutuhan  untuk  metabolisme  biota  laut.  pH dan  tingkat  kecerahan  perairan  laut  Dumai lebih  rendah  dari  baku  mutu  yang  dianjurkan untuk  biota  laut.  Kecepatan  arus  perairan Dumai tergolong rendah
Hasil  pengukuran  parameter  kualitas perairan dapat dilihat pada Tabel 1.

## Tabel 1. Parameter Kualitas Perairan Laut Dumai
Stasiun Suhu ( o C) pH Salinitas (ppt) Kecerahan (cm)  Kecepatan Arus (m/dt) I 31,7 5 30,3 46,7 0,13 II 29,7 5 31,7 67,7 0,12 III 31,3 5 30 59,5 0,14 IV 31,3 5 30 58,3 0,14

## Morfologi Isolat Bakteri Indigenous
Hasil isolasi bakteri sampel sedimen dari 4  stasiun  didapatkan  sebanyak  8  isolat  yang mewakili  setiap  stasiun,  yaitu  ISL1,  ISL2, ISL3, ISL4, ISL5, ISL6, ISL7, ISL8 Morfologi dapat dilihat pada Tabel 2.

## Tabel 2. Morfologi Isolat Bakteri Indigenous Pendegradasi Mikroplastik
Kode Isolat Diameter (mm) Bentuk Koloni Warna Tepian Permukaan Jumlah Koloni ISL1 2 Bundar Putih kekuningan Licin Cembung 239 ISL2 6 Bundar Kuning Licin Cembung 2 ISL3 10 Bundar tepian kerang Putih Berombak Timbul 15 ISL4 6 Menyebar tak beraturan Putih susu Tak Beraturan Cembung 63 ISL5 9 Bundar Putih Berombak Timbul 18 ISL6 9 Berbenang- benang Putih Berlekuk Timbul 28 ISL7 7 Bundar Putih kecoklatan Licin Cembung 21 ISL8 4 Bundar Putih Susu Licin Timbul 15 Koloni  bakteri  merupakan  kumpulan bakteri sejenis hasil reproduksi yang mengumpul pada satu tempat di medium kultur atau  kumpulan  bakteri  pada  medium  kultur
yang  berasal  dari  hasil  pertumbuhan  atau keturunan  dari  sel  bakteri  (Gambar  1). Beberapa  kelompok  bakteri  menunjukkan  ciri- ciri koloni yang saling berbeda, baik dilihat dari
bentuknya, elevasi, maupun bentuk tepi koloni. Ukuran,  bentuk,  dan  penataan  sel  merupakan ciri morfologi kasar sel bakteri (Kurniati et al ,. 2018).
Gambar  1.  Koloni  Bakteri  Indigenous  pada
Media NA Uji Biokimia Isolat Bakteri Indigenous
Uji biokimia dilakukan untuk mengidentifikasi  jenis/spesies  bakteri  secara manual.  Setiap  bakteri  memiliki  sifat  biokimia yang  berbeda. Bakteri  diidentifikasi  dengan mengamati reaksi biokimia dari bakteri tersebut terhadap  beberapa  medium  uji.  Hasil  uji biokimia  8  isolat  bakteri  dapat  dilihat  pada Tabel 3.
Uji  biokimia  bakteri  merupakan  suatu cara  atau  perlakuan  yang  dilakukan  untuk mengidentifikasi  dan  mendeterminasi  suatu biakan murni bakteri hasil isolasi melalui sifat- sifat  fisiologinya.Reaksi  biokimia  yang  terjadi di  dalam  sel  bakteri  dipengaruhi  oleh  enzim  di mana  enzim  itulah  yang  berperan  dalam mempercepat  reaksi  kimia  dan  menunjukkan adanya  suatu  perubahan  setelah  reaksi  tersebut terjadi (Hakiki, 2016) .

## Tabel 3. Karakteristik Biokimia Isolat Bakteri Indigenous
Kode Isolat Uji Biokimia Pewarnaan Gram Katalase Oksidase Motilitas Indole Methyl Red Uji Sulfida ISL1 - (Coccus) + - + - - - ISL2 - (Coccus) + - + - - - ISL3 - (Bacil) + + + - - - ISL4 + (Coccus) + + + - - - ISL5 -  (Bacil) + + + - - + ISL6 + (Coccus) + - + - - - ISL7 -  (Bacil) + + + - - - ISL8 + (Bacil) - - + - - -

## Kelimpahan Mikroplastik antar Stasiun
Uji  degradasi  merupakan  uji  yang digunakan  untuk  menentukan  apakah  spesies bakteri  yang  ditemukan  berpotensi  dalam mendegradasi limbah mikroplastik.
Kemampuan  bakteri  dalam  mendegradasi mikroplastik  dapat  diketahui  dengan  melihat terbentuknya  lapisan  biofilm  pada  permukaan plastik dan terjadinya pengurangan pada massa plastik.  Hasil  pengamatan  lapisan  biofilm  pada permukaan  plastik  dapat  dilihat  pada  Gambar. Hasil  uji  degradasi  limbah  mikroplastik  jenis PET  setelah  inkubasi  selama  30  hari  oleh bakteri indigenous dapat dilihat Tabel 4.
ISL8  mampu  mendegradasi  limbah mikroplastik  dengan  baik  karena  mampu mengurangi  berat  limbah  plastik  sekitar  7% setelah  satu  bulan  waktu  inkubasi.  Hasil  uji degradasi ISL8 pada permukaan sampel plastik ditemukan lapisan biofilm.
Putri et  al .  (2017),  menyatakan  bahwa
ciri  pertumbuhan  mikroba  pada  media  cair yaitu  mengalami  kekeruhan,  terbentuk  cincin, pelikel, ataupun endapan. Sedangkan, pertumbuhan  isolat  bakteri  di  area  potongan plastik  ditandai  dengan  adanya  pembentukan biofilm.  Sebagaimana  yang  dinyatakan  oleh Alex (2011) bahwa salah satu ciri pertumbuhan bakteri  pendegradasi  plastik  jika  terjadi pembentukan biofilm di permukaan plastik.
Bakteri  yang  mampu  mendegradasi mikroplastik  dapat  menghasilkan  enzim  yang mampu mendegradasi plastik, yaitu serinehidrolase,  esterase,  dan  lipase.  Proses degradasi sampah plastik oleh bakteri berlangsung  dengan  memanfaatkan  plastik sebagai sumber karbon untuk proses metabolisme  bakteri.  Bakteri    tersebut  aktif melekat  dan  membentuk  biofilm  di  permukaan sampah  plastik  selama  proses  degradasi (Sriningsih dan Shovitri, 2015).

## Analysis of Indigenous Bacteria as Microplastic Degradation

## Analisis Sekuen DNA Bakteri Indigenous
Hasil  BLAST  ISL8  memiliki  persentase homologi  yang  tinggi  dengan  bakteri Bacillus sp. (Gambar 2). Untuk mengetahui kekerabatan terdekat  data  BLAST  dikonversi  dalam  bentuk pohon  filogenetik  menggunakan software MEGA-X  dapat dilihat pada Gambar 3.
Berdasarkan analisis BLAST dan filogenetik,  diketahui  bahwa  ISL8  memiliki kekerabatan  terdekat  dengan Bacillus sp. Spesies bakteri dikatakan sama apabila
memiliki homologi lebih dari atau sama dengan 97%.  Persamaan  homologi  antara  93  –  97% dapat  mewakili  identitas  di  tingkat  genus namun berbeda pada tingkat spesies, sedangkan jika  di  bawah  93%  kemungkinan  merupakan spesies  baru  yang  urutan  basa  nitrogennya belum terdaftar dalam data GenBank (Hagstrom et al. dalam  Seprianto et al ., 2018) . Sesuai  dengan  pernyataan  tersebut  ISL8 merupakan  bakteri Bacillus sp.  yang  mampu mendegradasi mikroplastik.

## Tabel 4. Hasil Uji Degradasi Limbah Mikroplastik oleh Bakteri Indigenous
No  Nama Isolat Lapisan Biofilm Berat Awal (g) Berat Akhir (g) % Degradasi (%) 1 ISL1 - 0,0301 0,0301 0 2 ISL2 - 0,0209 0,0209 0 3 ISL3 - 0,0223 0,0223 0 4 ISL 4 + 0,0269 0,0267 0,7435 5 ISL 5 - 0,0280 0,0280 0 6 ISL 6 - 0,0279 0,0279 0 7 ISL 7 + 0,0272 0,0271 0,3676 8 ISL 8 + 0,0267 0,0248 7,1161 9 Kontrol - 0,0260 0,0260 0
Gambar 2. Persentase Homologi Bakter Indigenous ISL8
Gambar 3. Pohon Filogenetik Bakteri Indigenous ISL8
4. KESIMPULAN DAN SARAN
Bakteri pendegradasi plastik yang terisolasi  dari  4  stasiun  pengambilan  sampel
Sedimen  di  perairan  laut  Dumai  didapatkan sebanyak  8  isolat,  yaitu  ISL1,  ISL2,  ISL3, ISL4,  ISL5,  ISL6,  ISL7,  dan  ISL8.  Isolat
bakteri yang mempunyai kemampuan mendegradasi  tertinggi  yaitu  isolat  ISL8 dengan  persentase  kehilangan  berat  plastik sebesar  7%.  ISL4  dan  ISL7  memiliki  laju degradasi sebesar <1%. Sedangkan ISL1, ISL2, ISL3, ISL5, dan ISL6 tidak mampu mendegradasi  mikroplastik.  ISL  8  merupakan bakteri Bacillus sp.  yang  merupakan  bakteri anaerob  fakultatif,  gram  positif,  berbentuk batang  yang  membentuk  koloni  melingkar
dengan  pinggiran  licin  dan  elevasi  timbul, warna koloni putih.
Kondisi  optimum  pertumbuhan  dan aktivitas  degradasi  mikroplastik  oleh  bakteri belum  diketahui,  sehingga  perlu  dilakukan penelitian  mengenai  kondisi  optimum  dan peningkatan  aktivasi  bakteri  sebagai  agen bioremediasi  mikroplastik  secara  konvensional maupun  molekuler  dengan  teknik  rekayasa genetika.

## DAFTAR PUSTAKA
Afianti,  N.F.  (2018).  Potensi  bakteri  laut  untuk  bioremediasi. Jurnal  Kelautan.  Oseana- XLIII  (4)  : 18–27.
Alex,  S.  (2011).  New  perspectives  in  plastic  biodegradation. Journal  of  Current  Opinion Biotechnology 22 (1) : 422 – 426.
Chubarenko,  I.,  A.  Bagaev,  M.  Zobkov,  and  E.  Esiukova.  (2016).  On  some  physical  and  dynamical properties of microplastic particles in marine environment. Marine Pollutan Bulletin 108(1):1–2.
Hakiki,  R.N.  (2016).  Identifikasi  Bakteri  pada  Tempat-Tempat  Penampungan  Air  Habitat  Nyamuk Aedes aegypti . Skripsi . Universitas Islam Negeri Alauddin, Makassar.
Kurniati,  T.H.,  R.  Indrayanti,  Muzajjanah,  Y.  Rustam,  dan  D.  Sukmawati.  (2018). Penuntun Praktikum Mikrobiologi . Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Negeri Jakarta.
Lusher,  A.  L.,  H.  Peter  and  M.  Jeremy.  (2017). Microplastics  in  Fisheries  and  Aquaculture .  Roma: Food and Agriclture Organization of The United Nations.
Putri,  M.H.,  Sukini  dan  Yodong.  (2017). Mikrobiologi. Pusat  Pendidikan  Sumber  Daya  Manusia Kesehatan, Kementerian Kesehatan Republik Indonesia.
Sari,  I.D.,  A.B.  Aditya,  dan  I.R.  Ramadhan.  2015.  Distribusi  mikroplastik  pada  sedimen  di  Muara Badak, Kabupaten Kutai Kartanegara. Journal Research Gate Indonesia , 4 (2) : 115 – 122.
Seprianto,  Feliatra,  dan  T.T.  Nugroho.  (2017).  Isolasi  dan  identifikasi  bakteri  probiotik  dari  usus udang  windu  ( Penaeus  monodon )  berdasarkan  sekuens  gen  16S  rDNA. Jurnal  Ilmiah  Biologi 5(2) : 83 – 92.
Sriningsih,  A.,  dan  M.  Shovitri.  (2015).  Potensi  isolat  bakteri  Pseudomonas  sebagai  Pendegradasi Plastik. Jurnal Sains dan Seni, 4(2) : 67–70.
Woodall,  L.C.,  A.  Sanchez-Vidal,  M.  Canals,  G.L.J.  Paterson,  R.  Coppock,  V.  Sleight,  and  R.C. Thompson.  (2014).  The  deep  sea  is  a  major  sink  for  microplastic  debris. Royal  Society  Open Sience 1(4):1–8.
Wrigh,  S.L.,  R.C.  Thompson,  and  T.S.  Galloway.  (2013).  The  physical  impacts  of  microplastic  on marine organism: a review. Environmantal Pollutan , 178(1): 483–492