Judul: The Urea Biosensor with the Whole-Cell and Biofilm of Bacillus licheniformis as Green Chemistry Concept  Application
Abstrak: Air merupakan salah satu sumber daya alam yang memiliki fungsi sangat penting untuk kehidupan manusia serta makhluk hidup lainnya sehingga kondisi perairan harus dijaga kualitasnya untuk kepentingan generasi sekarang, yang akan datang serta untuk menjaga keseimbangan ekosistem. Oleh karena itu perlu dilakukan upaya pengendalian pencemaran air dan pengelolaan kualitas air dengan cara pengujian atau pemantauan kualitas air sesuai dengan baku mutu air. Urea merupakan salah satu polutan nitrogen yang banyak terdapat di sektor pertanian, urea banyak digunakan sebagai pupuk namun hanya 50% yang terserap di tanaman dan sisanya akan terjadi leaching di perairan. Ambang batas urea di suatu perairan yaitu 80 mg/L atau 0,001 M. Limbah urea dapat mempengaruhi siklus nitrogen dan menimbulkan pencemaran air seperti terjadi eutrofikasi di perairan, pencemaran udara dikarenakan urea menguap menjadi amonia maupun menimbulkan pencemaran tanah yang mengakibatkan derajat keasaman atau pH tanah menjadi lebih asam. Pemantauan urea selain digunakan pada sektor lingkungan perairan, dapat juga digunakan pada sektor kesehatan untuk mendiagnosa penyakit gagal ginjal. Urea merupakan produk buangan dari sisa metabolisme. Apabila kadar urea dalam urin di atas ambang batas yaitu 0,10 sampai 0,40 M (6 sampai 24 g/L) maka seseorang tersebut didiagnosa mempunyai penyakit gagal ginjal karena fungsi ginjal kurang optimum untuk menyaring senyawa urea. Metode pemantauan urea yang sudah dikembangkan selama ini diantaranya berbasis dengan kromatografi cair kinerja tinggi, kromatografi gas, dan kolorimetri. Kekurangan metode deteksi urea sebelumnya adalah banyak menggunakan pelarut/reagen kimia yang kurang ramah lingkungan, membutuhkan waktu relatif lama untuk preparasi serta membutuhkan analis yang terlatih, maka penelitian ini berfokus mengembangkan metode alternatif dengan pendekatan analisis berbasis ramah lingkungan yaitu biosensor. Biosensor mempunyai keunggulan diantaranya analisis cepat, real time, hanya memerlukan sampel sedikit, preparasi yang cukup sederhana, dan ramah lingkungan. Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis potensi Bacillus licheniformis dan Bacillus megaterium sebagai bioreseptor untuk mendeteksi urea, menguji whole cell Bacillus terpilih sebagai bioreseptor untuk mendeteksi konsentrasi urea pada sampel urin sintetik sebagai aplikasi biosensor elektrokimia, serta mengembangkan metode deteksi urea dengan pendekatan biosensor berbasis biofilm Bacillus terpilih secara elektrokimia. Bacillus licheniformis terpilih sebagai bioreseptor untuk pengujian urea, karena secara kualitatif Bacillus licheniformis menghasilkan enzim urease yang lebih tinggi dibandingkan dengan Bacillus megaterium. Hal ini ditandai dengan adanya perubahan warna media Christensen’s agar dari awalnya berwarna kuning menjadi merah muda. Perubahan warna media terjadi karena di dalam media Christensen’s agar terdapat indikator phenol red. Phenol red digunakan sebagai indikator perubahan pH. Ketika pH basa, warna akan berubah menjadi merah muda. Hasil dari penguraian reaksi urea yaitu amonia dan karbondioksida. Amonia yang diproduksi akan meningkatkan pH media menjadi bersifat basa dengan perubahan media berwarna kuning (pH 6,80) menjadi merah muda (pH 8,10). Bacillus licheniformis terbukti berpotensi sebagai bioreseptor urea, karena menghasilkan arus oksidasi pada voltamogram siklik. Kemudian dilakukan optimasi voltamogram siklik. Optimasi voltamogram siklik dilakukan untuk menghasilkan arus oksidasi amonia yang maksimal, diantaranya yaitu 20 mV/s kecepatan laju payaran, 0,75 kerapatan sel Bacillus licheniformis, dan pH Phosphate Buffer Solution 9. Biosensor urea berbasis whole cell ini mempunyai kinerja analitik sebagai berikut Limit Deteksi (LD) 0,05 M; sensitivitas 0,0974 µA/M, dan rentang linearitas konsentrasi urea dari 0,05 M sampai 1,00 M dengan R2 0,994. Biosensor
Keyword: Bacillus licheniformis, biofilm, biosensor urea, urease, whole cell