Lestari, et al.

## Bioakumulasi dan Aktivitas Resistensi Logam Timbal (Pb) terhadap
Streptomyces sp. strain I18
Bioaccumulation and Resistance Activity of Lead by Streptomyces sp. strain I18
Mutia Dinda Lestari 1 , Mesy Miranda AR 1 , Ulin Ni’mah Setiawati 1 , Nismah Nukmal 1 , Endah Setyaningrum 1 , Achmad Arifiyanto 1 , Titik Nur Aeny 2 1 Jurusan Biologi, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Lampung 2 Jurusan Proteksi Tanaman Fisik, Fakultas Pertanian, Universitas Lampung
* Email korespondensi: mutiadindalestari9@gmail.com

## ABSTRAK
Kegiatan antropogenik secara intensif mengakibatkan pencemaran lingkungan yang disebabkan oleh logam berat. Timbal (Pb) merupakan salah satu logam berat toksik. Tingkat toksisitas dapat diturunkan melalui proses bioakumulasi oleh mikroorganisme. Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui  kemampuan  bakteri Streptomyves sp.  strain  I18  dalam  mengakumulasi  logam  Pb. Bakteri  diidentifikasi  morfologi  secara  makroskopik  dan  mikroskopik.  Daya  resistensi  bakteri terhadap  logam  Pb  ditentukan  dengan  menumbuhkan  bakteri  pada  media Muller-Hilton  Agar yang disuplementasi Pb pada konsentrasi 5, 50, dan 150 ppm menggunakan metode dilusi pada cawan  petri  petri.  Bioakumulasi  bakteri  terhadap  logam  Pb  diukur  menggunakan Atomic Absorption Spectroscopy (AAS) pada konsentrasi 5, 50, dan 150 ppm. Bakteri Streptomyves sp. strain I18  mampu  tumbuh  pada  media  padat  agar  mengandung  logam  Pb  pada  bagai  konsentrasi dengan  diameter  koloni  terbesar,  yakni  50.33  mm  pada  konsentrasi  Pb  5  ppm.  Pertumbuhan koloni terkecil sebesar 33.00 mm terjadi pada konsentrasi 150 ppm. Bakteri ini terbukti mampu mengakumulasi  logam  Pb  dengan  akumulasi  terbesar  pada  konsentrasi  5  ppm,  sebesar  49%. Peningkatan  konsentrasi  logam  menurunkan  kemampuan  akumulasi  logam  Pb.  Pada konsentrasi 150 ppm dan 50 ppm, bakteri hanya mampu mengakumulasi Pb sebesar 5% dan 9%. Kemampuan  optimal  bakteri Streptomyves sp.  strain  I18  sebagai  bioakumulator  diperkirakan pada konsentrasi kurang dari 50 ppm.
Kata kunci: bioakumulasi, Pb, resistensi, Streptomyces

## ABSTRACT
Antropogenic activity intensively can cause environmental pollution by heavy metals. Lead is one of toxic heavy metal. Level of toxicity can be decreased with bioaccumulation by microorganisms. This research conducted to know the ability of bacteria Streptomyces sp. strain I18 to accumulate lead. The morphological of bacteria was identified by microscopic and macroscopic. Bacterial resistance of lead has been known by growing bacterial in Muller-Hilton Agar supplemented lead in concentration  5, 50, and 150 ppm uses dilution  plate  method.  Biaccumulation  of  bacteria  against  lead  measured  by  Atomic  Absorption Spectroscopy (AAS). Streptomyces sp. strain I18 can grow in solid agar media contains lead in various concentration. The highest diameter of colony 50.33 mm measured in media combined lead concentration 5 ppm. The lowest growth of colony is 33.00 mm in lead concentration of 1000 ppm. These bacteria are proven that can accumulate lead with the highest accumulation reached 49% in concentration of 5 ppm. The concentration of 150 and 50 ppm can accumulate lead reached 5% and 9%. Optimal ability of bacteria Streptomyces sp. strain I18 as bioaccumulator supposed in concentration of less than 50 ppm.
Keywords: bioaccumulation, lead, resistance, Streptomyces
Lestari, et al.

## PENDAHULUAN
Kegiatan  industrialisasi  dan  pertanian (antropogenik) dapat mengakibatkan pencemaran  air  dan  tanah  secara  intensif. Salah  satu  kontaminan  yang  paling  sering mencemari adalah logam dengan toksisitas yang  tinggi (Plouffe et  al .,  2015).  Logam berat tidak terdegradasi di lingkungan dan menyebabkan  tekanan  seleksi  secara  luas dalam waktu yang lama (Baker et al ., 2019).
Penanganan  logam  berat  secara  fisika dan kimia membutuhkan biaya yang mahal dan belum dapat dipastikan keefektifannya (Volskey,  2013) .  Berdasarkan  kemampuan mikroorganisme  secara  biologis,  dapat mengurangi  tingkat  toksisitas  logam  yang lebih  hemat  biaya  dan  memiliki  efek minimal (Kaduková & Virčíková, 2005) Ion  logam  umumnya  diremediasi  oleh mikroba
melalui biosorpsi
dan bioakumulasi  (Thavasi et  al .,  2009). Bioakumulasi merupakan proses akumulasi ion-ion  logam  secara  intraseluler  melewati membran  sel  dan  siklus  metabolisme  sel. Sedangkan pada metode biosorpsi, organisme  yang  telah  mati  seperti  protein dan  alga  akan  mengambil  ion-ion  logam (Romero et al ., 2006). Streptomyces telah diketahui menjadi salah satu mikroorganisme yang dapat menghasilkan senyawa metabolit sekunder dengan  berbagai  potensi. Streptomyces sp. berpotensi  sebagai  biosorpsi  Pb  yang dihasilkan akibat limbah industri (Suthindhiran & Kannabiran, 2009). Penelitian  ini  menggunakan  koleksi Streptomyces di  Laboratorium  Mikrobiologi Jurusan  Biologi  Fakultas  Matematika  dan Ilmu  Pengetahuan  Alam  Universitas Lampung. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk menguji kemampuan bakteri Streptomyves sp.  strain  I18  dalam  biosorpsi logam Pb. Tingginya kadar Pb akibat limbah industri  di  perairan  laut  Indonesia  dapat merusak  manusia  melalui  kulit  dan pernapasan serta makanan yang bersumber dari  laut.  Maka  dari  itu Streptomyces sp. strain I18 dapat menjadi salah satu referensi dalam menyerap logam Pb melalui bisorpsi.

## BAHAN DAN METODE

## Medium Pertumbuhan
Medium  yang  digunakan  adalah  ISP  4 ( starch  soluble ,  10  g;  K 2 HPO 4 ,  1  g;  MgSO 4 , 7 H 2 O, 1 g; NaCl, 1 g; (NH 4 ) 2 SO 4 , 2 g; CaCO 3 , 2 g; agar, 20 g; H20, 1000 ml, pH 7.2), Muller Hinton Agar  (MHA),  Nutrient Agar (NA) dan Nutrient Broth (NB).

## Penyiapan Inokulum
Isolat Streptomyces sp  strain  I18  dikultur pada  cawan  petri  dan  agar  miring  ISP4. Inkubasi  selama  kurang  lebih  satu  minggu pada  suhu  ruang  (26-28 ° C).    Isolat  pada cawan  petri  digunakan  untuk  identifikasi morfologi,  sedangkan  pada  agar  miring diinokulasi  dalam  media  NB  sebagai sumber  nutrisi  dan  diinkubasi  selama  24 jam pada suhu 26-28 ° C.

## Karakterisasi Morfologi
Identifikasi Streptomyces sp.  strain  I18 dilakukan secara makroskopik dan mikroskopik.  Pengamatan  makroskopik dengan  melihat  bentuk,  tepi,  dan  warna koloni.  Sedangkan  untuk  pengamatan mikroskopik  melakukan  pewarnaan  Gram pada inokulum media NB. Hasil pengecatan diamati  dibawah  mikroskop  dengan pembesaran  1000x  yang  terlebih  dahulu ditetes emersi  oil .  Identifikasi  ini  bertujuan untuk  melihat  morfologi  koloni  bakteri secara langsung maupun mikroskopik pada tingkat genus.

## Penyiapan Larutan Logam
Logam  PbNO 3 0.15  g  dilarutkan  dalam volume  HNO 3 kurang  lebih  10  ml  dan dipanaskan  dengan  menggunakan hotplate dalam erlenmeyer 100 ml. Ditambahkan 10 ml  akuades  dan  dipanaskan  kembali. Setelah  itu,  ditambahkan  akuades  hingga batas  erlenmeyer.  Kemudian  dibuat konsentrasi 10 dan 100 ppm dengan rumus pengenceran.

## Metode Zona Hambat
Media  MHA  15-20  ml  dituang  kedalam cawan  petri.  Setelah  padat,  ditambahkan 100 µL larutan logam sesuai konsentrasi (10, 100,  1000  ppm)  dengan  metode spread . Kemudian letakkan 1 ose isolat Streptomyces
Lestari, et al.
sp. strain I18 pada tengah cawan petri petri. Diinkubasi  pada  suhu  28ºC  selama  24  jam dan  dihitung  diameter  zona  hambat  di sekitar  koloni  bakteri  (Putri et  al. ,  2021). Rumus perhitungan diameter zona hambat sebagai berikut.
(A−a)+(B−b)+(C−c)
3 ……………….………(1)
Keterangan: ABCDE : diameter zona jernih (mm) abcde  : diameter koloni (mm)
Uji Bioakumulasi Logam Pb (Pb) Inokulum Streptomyces sp. strain I18 yang telah divortex sebanyak
3 ml dicampurkan logam Pb sebanyak 12 ml. Kemudian diinkubasi ke dalam incubator shaker selama  24  jam  pada  suhu  28 ° C dengan  kecepatan  120  rpm.  Sentrifugasi dengan  kecepatan  3,000  rpm  selama  5 menit untuk memperoleh cairan supernatan. Kemudian supernatan diambil  untuk  dianalisis  menggunakan Atomic  Absorption  Spectroscopy (AAS). Penurunan  kandungan  logam  dihitung dengan rumus sebagai berikut :
αs = (1 - Cs Co ) x 100% ………………………(2)
Keterangan: αs = persentase penurunan logam (%) Cs = konsentrasi akhir logam (ppm) Co = konsentrasi awal logam (ppm)

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Identifikasi Morfologi Morfologi koloni bakteri secara
makroskopik berbentuk circular , berukuran kecil  dan chulky .  Koloni  berwarna  putih bertepung dengan tepi koloni bakteri entire , yaitu  tepian  rata.  Elevasi  diamati  dari kedalaman  pertumbuhan  koloni  bakteri terhadap  media,  yaitu raised atau  bentuk
rata tetapi sedikit terlihat kedalaman koloni pada media dibagian tengah.
Isolat bakteri dilakukan pengecetan Gram yang  menunjukkan  hasil  Gram  positif ditandai  dengan  warna  koloni.  Pada pengecatan  Gram,  hasil  ditentukan  dari warna bakteri pada mikroskop. Streptomyces sp.  strain  I18  adalah  bakteri  Gram  positif dengan  hasil  pengecatan  Gram  berwarna ungu.  Bakteri  bercabang-cabang  panjang dan  berbentuk  seperti  benang  (Gambar  1a dan 1b).
(a) (b)
Gambar 1. Morfologi koloni Streptomyces sp. strai  I18  secara  (a)  makroskopik;  (b) mikroskopik
Koloni Streptomyces sp. memiliki karakter miselium  aerial  dan  substrat  berwarna putih,  kuning  muda,  hingga  berpigmen, bentuk koloni sirkuler, elevasi koloni raised, permukaan  koloni  bertepung  atau powdery (Akbar et  al .,  2017).  Menurut  Al-Saadi  & Mohammad  Jaralla  (2013), Streptomyces sp. sebagian  besar  merupakan  bakteri  Gram positif  berfilamen  panjang  yang  tumbuh secara aerob.

## Metode Zona Hambat
Pada berbagai tingkat konsentrasi menunjukkan  zona  hambat  yang  berbeda. Semakin  tinggi  konsentrasi  maka  zona hambat  akan  semakin  kecil.  Pada  Tabel  1. diameter  zona  hambat  terbesar  pada konsentrasi  5  ppm,  yakni  50.33  cm. Sedangkan  diameter  zona  hambat  terkecil pada konsentrasi 150 ppm, yakni 33.00 cm. Streptomyces sp  memiliki  tingkat  resistensi pada logam Pb hingga konsentrasi 150 ppm. Hal  ini  menunjukkan  bahwa  pada konsentrasi yang cukup tinggi masih dapat menunjukkan adanya aktivitas bakteri yang dapat tumbuh dan mengambat logam.
Lestari, et al.
Tabel 1. Diameter Zona Hambat Konsentrasi (ppm) Diameter (cm) ± STD 5 50.33 ± 13.65 50 49.67 ± 2.88 150 33.00 ± 1.73
(a) (b) (c) Gambar 2. Zona hambat bakteri Streptomyces sp.  strain  I18  pada  Pb  di  konsentrasi  (a)  5 ppm, (b) 50 ppm, dan (c) 150 ppm
Zona  hambat  yang  terbentuk  dari  yang terkecil  hingga  terbesar  berturut  di konsentrasi  5,  50,  dan  1000  ppm.  Adanya zona hambat pada media yang disuspensikan  logam  Pb  menunjukkan bahwa Streptomyces sp.  strain  I18  memiliki kemampuan resistensi terhadap Pb.
Baz et  al .  (2015)  mengatakan  bahwa tingkat  resistensi  bakteri  sesuai  dengan tingkat  konsentrasi  logam  berat  dimana bakteri  tersebut  diisolasi.  Berdasarkan penelitian  yang  dilakukan  oleh  Liu et  al.
(2020) Streptomyces sp.  memiliki  aktivitas resistensi pada logam Cd dan Pb. Selain itu, menurut  Sedlakova-Kadukova et  al. (2019), Streptomyces sp.  yang  diisolasi  dari pembuangan lumpur resistensi pada logam Zn.  Resistensi  yang  terjadi  diduga melibatkan  gen  yang  terekspresi  pada bakteri.  Berdasarkan  hasil  penelitian  yang dilakukan  oleh  Arifiyanto et  al. (2017), protein  yang  terekspresikan  pada  kondisi paparan  PbCl 2 diduga  sebagai  salah  satu mekanisme  resistensi  bakteri  terhadap logam Pb.

## Bioakumulasi Logam Pb
Bioakumulasi dilakukan secara intraseluller oleh bakteri dengan mengukur konsentrasi logam  sebelum  dan  setelah  diinokulasi bakteri  menggunakan  instrumen  AAS. Konsentrasi  yang  digunakan  yaitu  sebesar 150,  50,  dan  5  ppm  dengan  perbandingan 1:4, logam 12 ml dan suspensi bakteri 3 ml. Setelah  didapatkan  supernatan  melalui
sentrifugasi, dianalisis menggunakan AAS. Hasil yang didapatkan sebagai berikut.
Tabel 2. Nilai Uji Bioakumulasi Logam Konsentrasi hitung (ppm) Konsentrasi terukur Konsentrasi Reduksi (ppm) Akumulasi Logam (%) Awal Akhir (ppm) (ppm) 150 148.70 141.92 6.78 5 50 50.75 45.95 4.80 9 5 3.07 1.58 1.49 49 Akumulasi logam tertinggi pada konsentrasi  3.07  ppm,  yaitu  sebesar  49% (Tabel  2). Streptomyces sp.  strain  I18 memiliki  kemampuan  dalam  absorbsi  Pb dan berpotensi menjadi konfigurasi bioreaktor  yang  dapat  menyerap  logam pada  limbah  dengan  kepadatan  sel  bakteri tertentu.  Karena  kepadatan  sel  juga  dapat mempengaruhi  kemampuan  akumulasi logam.  Menurut  Timková et  al .  (2018), kepadatan sel yang tinggi dapat menurunkan  jumlah  situs  aktif  yang digunakan untuk mengikat logam.
Berdasarkan hasil yang didapatkan, pada konsentrasi  148.7  ppm  menunjukkan tingkat  reduksi  logam  Pb  paling  tinggi sebesar  6.78  ppm.  Sedangkan  akumulasi logam  pada  konsentrasi  148.7  ppm  hanya mencapai  5%.  Pada  penelitian  yang dilakukan  oleh  Soraia et  al .  (2015), Streptomyces sp. strain BN 2 memiliki tingkat resistensi  yang  tinggi  tetapi    kapasitas akumulasi logam yang rendah.
Proses  bioakumulasi  yang  terjadi  pada Streptomyces sp.  dapat  terjadi  disebabkan oleh  metabolit  sekunder  yang  dihasilkan untuk  mengatasi  faktor  stres  termasuk kadar  logam  yang  beracun.  Tetapi,  untuk menghasilkan metabolit sekunder dibutuhkan waktu yang cukup lama. Pada penelitian ini, bakteri diinkubasin selama 24 jam.  Kurun  waktu  yang  singkat  tidak memungkinkan
Streptomyces
sp. memproduksi  metabolit  sekunder.  Jacob et al .  (2017)  mengatakan  bahwa  produksi metabolit  sekunder Streptomyces optimum dicapai  dalam  pH  7  pada  35 ° C  setelah diinkubasi selama 7 hari.
Penyebab  yang  mungkin  terjadi  adalah karena adanya akumulasi intraseluler yang dilakukan  oleh  dinding  sel.  Veneu et  al .
Lestari, et al.
(2013) menjelaskan bahwa dinding sel pada Streptomyces sp.  umumnya  terbuat  dari peptidoglikan  yang  berhubungan  dengan asam  teikoat  dan  polisakarida.  Molekul- molekul  ini  memiliki  gugus  fungsi  yang dapat  berperan  penting  dalam  sekuestrasi ion  logam.  Menurut  Rho  &  Kim  (2002), kelompok  fosfat  peptidoglikan  dan  asam teikoat  dianggap  dapat  menjadi  situs pengikatan logam.
Berdasarkan data dan pembahasan diatas, dapat disimpulkan sebagai berikut.
1. Streptomyces sp.  strain  I18  dapat menurunkan  kadar  Pb  melalui  proses bioakumulasi.
2. Mekanisme yang mungkin terjadi adalah terjadinya  akumulasi  intraseluler  oleh dinding sel bakteri.
3. Streptomyces sp.  strain  I18  dapat dijadikan alternatif biosorpsi Pb kurang dari 100 ppm.

## TERIMA KASIH
Ucapan  terima  kasih  penulis  sampaikan kepada  Universitas  Lampung  atas  dana hibah  yang  diberikan  untuk  melaksanakan penelitian ini. Ucapan terima kasih kepada laboran Laboratorium Mikrobiologi FMIPA Universitas  Lampung,  ibu  Oni  Mastuti, yang berkenan membantu dalam penyediaan  alat  dan  bahan.  Ucapan terimakasih  kepada  rekan  tim  mumy,  ori, dan sun atas bantuan dan dukungan dalam pengerjaan penelitian.

## DAFTAR PUSTAKA
Akbar, R. A., Ryandini, D., & Kusharyati, D. F.  (2017).  Potensi  Aktinomisetes  Asal Tanah  Perakaran  Mangrove  Segara Anakan  Cilacap  Sebagai  Penghasil Antifungi  Terhadap  Yeast  Patogen Candida  albicans. Journal  of  Tropical Biodiversity  and  Biotechnology , 2 (2),  39- 44.
Al-Saadi,  A.,  &  Mohammad  Jaralla,  E.
(2013).  Isolation  and  Identification  of Streptomyces from Different Sample of Soils. Journal  of  Biology  and  Medical Sciences  -JBMS  An  Open  Access International  Journal  Published  by University of Babylon Iraq , 1 , 31–36.
Arifiyanto,
A., Apriyanti, F. D.,
Purwaningsih,  P.,  Kalqutny,  S.  H., Agustina, D., Surtiningsih, T., Shovitri, M.,  &  Zulaika,  E.  (2017).  Lead  (Pb) bioaccumulation;  Genera  Bacillus isolate S1 and SS19 as a case study. AIP Conference Proceedings . 1854: 1-6. Baker, M. R., Coutelot, F. M., & Seaman, J. C. (2019).  Phosphate  amendments  for chemical immobilization of uranium in contaminated soil.
Environment International , 129 (June), 565–572.
Jacob,  J.,  Rajendran,  R.  U.,  Priya,  S.  H., Purushothaman,  J.,  &  Saraswathy Amma,  D.  K.  B.  N.  (2017).  Enhanced antibacterial  metabolite  production through  the  application  of  statistical methodologies  by  a  Streptomyces nogalater  NIIST  A30  isolated  from Western  Ghats  forest  soil. PLoS  ONE ,
12 (4), 1–21. Kaduková,  J.,  &  Virčíková,  E.  (2005). Comparison  of  differences  between copper bioaccumulation
and biosorption. Environment  International ,
31 (2), 227–232.
Plouffe, G., Bulle, C., & Deschênes, L. (2015). Case study: Taking zinc speciation into account  in  terrestrial  ecotoxicity considerably  impacts  life  cycle assessment  results. Journal  of  Cleaner Production , 108 , 1002–1008.
Putri,  M.  H.,  Handayani,  K.,  Setiawan,  W. A.,  Damayanti,  B.,  Ratih,  C.  L.,  & Arifiyanto,  A.  (2021).  Screening  of Extracellular  Enzymes  on  Serratia marcescens  strain  MBC1. Jurnal  Riset Biologi Dan Aplikasinya , 3 (1), 23-29. Rho, J. Y., & Kim, J. H. (2002). Heavy metal biosorption  and  its  significance  to metal  tolerance  of  streptomycetes. Journal of Microbiology , 40 (1), 51–54. Romero, M. C., H. Reinoso, E., Urrutia, M. I., &  Moreno  Kiernan,  A.  (2006). Biosorption  of  heavy  metals  by Talaromyces helicus: a trained fungus for copper and biphenyl detoxification. Electronic  Journal  of  Biotechnology ,
9 (3):21-26.
Sedlakova-Kadukova,  J.,  A.  Kopcakova,  L. Gresakova,  A.  Godany,  P.  Pristas. (2019).
Bioaccumulation and
biosorption  of  zinc  by  a  novel
Lestari, et al.
Streptomyces K11 strain isolated from highly  alkaline  aluminium  brown mud  disposal  site. Ecotoxicology  and Environmental Safety, 167, 204-211. Soraia,  E. B.,  Mohamed,  B.,  M., B.,  Lahcen, H., A., E. G., & B., I. (2015). Resistance to  and  accumulation  of  heavy  metals by  actinobacteria  isolated  from abandoned  mining  areas. Scientific World Journal , 2015 , 1–14. Suthindhiran,  K.,  &  Kannabiran,  K.  (2009). Cytotoxic  and  antimicrobial  potential of actinomycete
species Saccharopolyspora  salina  VITSDK4 isolated from the bay of Bengal coast of India. American  Journal  of  Infectious Diseases , 5 (2), 90–98. Thavasi, R., Subramanyam Nambaru, V. R. M., Jayalakshmi, S., Balasubramanian, T., & Banat, I. M. (2009). Biosurfactant production by Azotobacter chroococcum isolated from the marine environment. Marine  Biotechnology ,
11 (5), 551–556. Timková,  I.,  Sedláková-Kaduková,  J.,  & Pristaš,  P.  (2018).  Biosorption  and bioaccumulation abilities of actinomycetes/streptomycetes isolated  from  metal  contaminated sites. Separations , 5 (4): 54- Veneu, D. M., Torem, M. L., & Pino, G. A. H. (2013). Fundamental aspects of copper and  zinc  removal  from  aqueous solutions  using  a  Streptomyces lunalinharesii strain. Minerals Engineering , 48 , 44–50. Volskey,  B.  (2013). Sorption  and  Biosorption (1st ed.). BV Sorbex.