Rabu, 26 Januari 2011

kromatografi penukar ion

KROMATOGRAFI PENUKAR ION

I. TUJUAN
Memisahkan ion magnesium dan ion seng dengan kromatogrfi penukar ion dan menetapkan konsentrasi ion magnesium dan ion seng dengan titrasi kompleksometri

II. PRINSIP
1. Migrasi Differensial
Perbedaan kecepatan distribusi komponen-komponen cairan berdasarkan perbedaan koefisien partisi

2. Distribusi Partisi
Perbedaan distribusi komponen-komponen suatu cuplikan diantara fasa gerak dan fasa diam karena adanya perbedaan kepolaran

3. Kecenderungan kation-kation untuk membentuk kompleks klor anionic yang stabil dalam medium asam (HCl 2M) ,seng membentuk kompleks klor anorganik yang stabil sedangkan magnesium tidak

4. Titrasi Kompleksometri
Metode analisa berdasarkan reaksi pembentukan senyawa kompleks antara ion logam sebagai atom pusat dengan zat pembentuk kompleks (ligan)

III. REAKSI

1. Standarisasi Zn2+ oleh larutan baku Na2EDTA
-ZN2+ (aq) +EBT (s ) = ZnEBT(aq) (merah anggur)
-ZnEBT (aq) +Na2EDTA (aq) = ZnEDTA (aq) +Na2EBT(aq) (biru)

2. Penentuan konsentrasi Zn2+ dan Mg2+
-Mg2+ (aq) + EBT (S) = MgEBT (aq) (merah anggur)
-MgEBT (aq) + Na2EDTA (aq) = MgEDTA(aq) + Na2EBT(aq) (biru)
-ZN2+ (aq) + EBT (s ) = ZnEBT(aq) (merah anggur)
-ZnEBT (aq) +Na2EDTA (aq) = ZnEDTA (aq) +Na2EBT(aq) (biru)

3. Kromatografi penukar ion
-ZN2+ (aq) +HCl (aq) = ZnCl3- (aq)
-ZnCl3- (aq) + Resin –N+R3Cl- = Resin –N+R3ZnCl3 +Cl-(aq)
-HNO3 (aq) + Resin –N+R3ZnCl3 = Resin –N+RNO3- +HCl (aq) +ZnCl (aq)
-Mg2+ (aq) + HCl (aq) (TDK BEREAKSI)

KROMATOGRAFI PERTUKARAN ION

Mekanisme : Cairan – padatan
Kekuatan ikatan elektrostatistika antara zat bermuatan

Definisi : Penukar ion adalah elektrolit yang larut dalam air yang dapat menukar ion dengan elektrolit terlarut

Struktur : Tiga dimensi, cross linking, gugus fungsional terikat pada polimer tinggi.
Contoh: divynil benzen (8%).

Exchange capacity : Jumlah total ekuivalent dari proton yang dapat diganti per satuan volume.

Resin penukar ion lemah : kapasitas adalah fungsi pH
Pemisahan penukar ion berdasarkan pada perbedaan kekuatan interaksi ion terlarut dengan resin.

Jika senyawa terlarut berinteraksi lemah dengan adanya ion fasa gerak.
ion terlarut keluar awal pada kromatogram.

Sedangkan adanya senyawa terlarut yang berinteraksi kuat dengan resin ,berarti lebih kuat dan keluar belakangan.

Penukar Anionik
kelompok gugus fungsi basa
kuat : amina tersier, amonium kuarterner
lemah : amina sekunder, amonium tersier


Sifat – Sifat Penting Resin :
1. Kebesaran partikel à kecepatan pertukaran
2. Derajat cross-linking à kekakuan, pengembangan
3. Sifat dari gugus fungsional à macam ion yang ditukar
4. Kekuatan gugus fungsional à koefisien distribusi
5. Banyaknya gugus fungsional à kapasitas resin

Syarat-syarat dasar suatu resin :

1. Resin itu harus cukup terangkai silang, sehingga kelarutannya dapat diabaikan
2. Resin itu harus hidrofilik untuk memungkinkan difusi ion-ion melalui strukturnya dengan laju yang terukur
3. Harus menggunakan cukup banyak gugus penukar ion yang dapat dicapai dan harus stabil
4. Resin yang sedang mengembung ,harus lebih besar rapatannya daripada air
nR-H+ + Mn+ = (R-)nMn+ + nH+
R = matriks resin

Pemisahan Penukar ion :

fasa gerak : ion dengan afinitas resin rendah
elusi : gradien, bertahap, dan complexing

Afinitas Ion-ion :
Li+ < H+ < Na+ < NH4+ < K+ < Rb+ < Cs+ < Ag+ < Tl+
Be2+ < Mn2+ < Mg2+ < Zn2+ < Co2+ < Cu2+ < Cd2+ < Ni2+ < Ca2+ < Sr2+ < Pb2+ < Ba2+
Na+ < Ca2+ < La3+ < Th4+
OH-,F- < CH3CO2- < HCO2- < H2PO4- < HCO3- < Cl- < NO2- < HSO3- < CN- < Br- < NO3- < HSO4- < I-

VI. PROSEDUR
1. Standarisasi Na2EDTA dengan larutan baku primer

25 mL larutan ZnSO4
-masukan dalam Erlenmeyer
-encerkan sampai 50 mL
-tambahkan 5 mL dapar amoniak pH 10
-tambahkan 10 mg indicator EBT
-titrasi dengan Na2EDTA
hasil (merah anggur jadi biru)


2. Penyiapan resin

10 gram resin
-campurkan dengan 200 mL akuades dalam beaker glass
-diaduk
-dekantasi
-ulangi sampai resin bebas pengotor
-pindahkan kekolom yang telah diisi akuades
-jaga kolom resin selalu terendam akuades
-kondisikan kolom
-alirkan dua kali 25 ml HCl 2M dengan kecepatan alir 5ml permenit
hasil (kolom resin siap dipakai)

3. Pemisahan Mg2+ dan Zn2+

sampel
-masukkan dalam kolom resin
-alirkan 50 mL HCl 2M
-tampung eluat dalam Erlenmeyer (Mg2+)
-elusi kompleks Zn2+ dengan 30 mL akuades dan 80 mL HNO3 0,25 M
-tampung dalam Erlenmeyer lain
hasil (eluat)

4. Penetuan konsentrasi

eluat
-netralkan dengan NaOH
-titrasi dengan larutan EDTA
-gunakan buffer amoniak pH 10
-tambahkan indicator EBT

(volume pada buret diketahui)
-hitung konsentrasi
-hitung milligram Mg dan Zn
hasil (Miligram Mg dan Zn diketahui)

LAPORAN PRAKTIKUM BIOKIMIA "ISOLASI, AMPLIFIKASI, DAN KARAKTERISASI FRAGMEN D-LOOP DNA MITOKONDRIA DARI SEL DARAH MANUSIA"

ISOLASI, AMPLIFIKASI, DAN KARAKTERISASI FRAGMEN D-LOOP DNA MITOKONDRIA DARI SEL DARAH MANUSIA


ABSTRAK


DNA mitokondria adalah sistem genetic yang berbeda dengan DNA inti, setiap mitokondria umumnya mempunyai dua enzim kopi mt-DNA. DNA mitokondria juga memiliki urutan nukleotida non-penyandi yang disebut dengan D-loop. Pada D-loop terdapat titik awal proses replikasi dan darah promoter transkripsi. Pada percobaan ini dilakukan amplifikasi fragmen daerah D-loop mt-DNA manusia dari sel darah putih dengan teknik PCR. Setelah diisolasi dan diperbanyak, DNA ini dianalisis dengan metode elektroforesis. Pengisolasian mt-DNA dilakukan dengan cara lisis sel, sebelumnya sel darah putih dipisahkan dari komponen darah lainnya dengan menggunakan buffer TE. Pemecahan sel dilakukan dengan penambahan buffer lisis (Tris-HCl, tween-20, dan EDTA) dan enzim proteinase K. Setelah mt-DNA diperoleh dilakukan proses amplifikasi dengan teknik PCR dengan penambahan master mix dengan melalui 3 tahap utama yaitu denaturasi, annealing, dan elongasi sebanyak 30 siklus. Analisis fragmen DNA mitokondria dilakukan dengan metode elektroforesis agarosa, dengan penambahan loading buffer, pergerakan DNA akan terlihat jelas. Untuk melihat hasil elektroforesis, gel disinari UV.


ABSTRACT


DNA Mitochondria is different system genetic by DNA nucleus, each mitochondria generally have two enzyme copy the mt-DNA. DNA Mitochondria also own the sequence of nucleotida non-penyandi is so-called by D-Loop. At D-Loop there are starting points process the replication and blood of promoter transcription. This experiment is done amplification fragment area of D-Loop mt-DNA of human being from leuchocyte with the technique PCR. After insulation and multiplied, this DNA is analysed with the method electrophoresis. Insulation Mt-DNA done by lisis cell, previous of phabocyte locked out of an other blood component by using buffer TE. Cell Resolving done with the addition of buffer lisis ( Tris-HCl, tween-20, and EDTA) and enzyme proteinase K. After mt-DNA obtained to be done by process amplification with the technique PCR with the addition of master mix through 3 especial phase that is denaturation, annealing, and elongasi as much 30 cycle. Analyse the fragment of DNA mitokondria done with the method of electrophoresis agarosa, with the addition of loading buffer, movement DNA will be stand-out. To see the result elektroforesis, gel illuminated by UV.


ISOLASI, AMPLIFIKASI DAN KARAKTERISASI FRAGMEN D-Loop DNA MITOKONDRIA SEL DARAH


I. TUJUAN
1. Mengisolasi DNA mitokondria dari sel darah dengan metode lisis sel
2. Mengamplifikasi daerah D-loop DNA mitokondria secara invitro dengan teknik PCR
3. Mengkarakterisasi fragmen DNA hasil PCR dengan metode elektroforesis gel agarosa 1%.

II. PRINSIP
1. Lisis sel
Pemecahan membrane sel atau dinding sel dengan menggunakan buffer lisis
yang bertujuan untuk mengisolasi DNA mitokondria dari sel.
2. Teknik replikasi DNA secara invitro
Teknik perbanyakan suatu fragmen DNA yang terletak diantara dua daerah DNA
yang sudah diketahui urutannya yang dilakukan diluar sel.
3. Elektroforesis
Pemisahan suatu zat berdasarkan perbedaan ukuran dan muatan partikel dengan
adanya energi listrik.

III. TEORI

Semua makhluk hidup memiliki materi genetic untuk mempertahankan kelangsungan struktur, sifat, fungsi dan aktivitas-aktivitas kimia dalam selnya. DNA merupakan salah satu jenis asam nukleat yang berperan sebagai materi genetic yang menurunkan sifat tertentu dari satu generasi ke generasi turunannya. Materi ini mengarahkan pembentukan protein dan RNA tertentu yang penting dalam sel makhluk hidup. DNA juga mengatur pertumbuhan dan pembelahan sel, termasuk informasi untuk diferensiasi sel sehingga terbentuk tumbuhan, hewan, manusia dan mikroorganisme lainnya. Begitu pentingnya DNA ini sehingga disebut sebagai molekul utama kehidupan (Wirahadikusumah, 1985).

DNA berfungsi untuk menyimpan informasi genetik secara lengkap yang diperlukan untuk mencirikan struktur semua protein dan RNA tiap-tiap spesies organisme, untuk membuat program pada saat yang tepat dan menempatkan biosintesis sel dan jaringan secara teratur, untuk menentukan aktivitas organisme sepanjang siklus hidupnya, dan untuk menentukan kekhususan organisme tertentu. DNA alami terdiri dari dua rantai anti parallel dalam suatu rangkaian heliks ganda. Basa A-T dan G-T yang saling komplementer tersusun berpasangan melalui ikatan hydrogen pada heliks (Lehninger, 1982).

DNA akan mengalami denaturasi dan renaturasi. Jika suatu larutan yang mengandung DNA dipanaskan atau diberi alkali kuat, maka hubungan hydrogen menjadi labil dan putus. Dua pita spiral dari molekul DNA itu membuka. Proses ini disebut denaturasi DNA. Jika larutan tersebut kemudian didinginkan kembali atau dinetralisis secara perlahan-lahan maka terbentuklah pasangan-pasangan basa itu kembali. Peristiwa ini dinamakan renaturasi.

Molekul DNA juga dapat mengalami replikasi. Ada tiga cara replikasi molekul DNA, yaitu secara:

1. Semi konservatif
Dua pita spiral dari `double helix` memisahkan diri. Tiap pita tunggal dari 'doublehelix' parental ini berlaku sebagai pencetak (model) untuk pembentuk pita pasangan yang baru.

2. konservatif
Double helix parental tetap utuh, tetapi keseluruhannya dapat mencetak double helix baru.

3. Dispersif
kedua buah pita dari double helix parental terputus-putus. Segmen-segmen DNA parental dan segmen-segmen DNA yang dibentuk baru saling bersambungan dan menghasilkan dua double helix baru(Jack,1995).

Reaksi berantai polimerase atau lebih umum dikenal sebagai PCR (kependekan dari istilah bahasa Inggris polymerase chain reaction) merupakan suatu teknik atau metode perbanyakan (replikasi) DNA secara enzimatik tanpa menggunakan organisme. Dengan teknik ini, orang dapat menghasilkan DNA dalam jumlah besar dalam waktu singkat sehingga memudahkan berbagai teknik lain yang menggunakan DNA. Teknik ini dirintis oleh Kary Mullis pada tahun 1983 dan ia memperoleh hadiah Nobel pada tahun 1994 berkat temuannya tersebut. Penerapan PCR banyak dilakukan di bidang biokimia dan biologi molekular karena relatif murah dan hanya memerlukan jumlah sampel yang sangat kecil.

Secara prinsip, PCR merupakan proses yang diulang-ulang antara 20–30 kali. Setiap siklus terdiri dari tiga tahap. Berikut adalah tiga tahap bekerjanya PCR dalam satu siklus:

1. Tahap peleburan (melting) atau denaturasi. Pada tahap ini (berlangsung pada suhu tinggi, 94–96°C) ikatan hidrogen DNA terputus (denaturasi) dan DNA menjadi berberkas tunggal. Biasanya pada tahap awal PCR tahap ini dilakukan agak lama (sampai 5 menit) untuk memastikan semua berkas DNA terpisah. Pemisahan ini menyebabkan DNA tidak stabil dan siap menjadi templat ("patokan") bagi primer. Durasi tahap ini 1–2 menit.

2. Tahap penempelan atau annealing. Primer menempel pada bagian DNA templat yang komplementer urutan basanya. Ini dilakukan pada suhu antara 45–60°.Penempelan ini bersifat spesifik. Suhu yang tidak tepat menyebabkan tidak terjadinya penempelan atau primer menempel disembarang tempat. Durasi tahap ini 1–2 menit.

3 Tahap pemanjangan atau elongasi. Suhu untuk proses ini tergantung dari jenis DNA-polimerase (P pada gambar) yang dipakai. Dengan Taq-polimerase,proses ini biasanya dilakukan pada suhu 76°C. Durasi tahap ini biasanya 1menit.

Lepas tahap 3, siklus diulang kembali mulai tahap 1.
Tahap 4 pada gambar menunjukkan perkembangan yang terjadi pada siklus-siklus selanjutnya. Akibat denaturasi dan renaturasi, beberapa berkas baru (berwarna hijau) menjadi templat bagi primer lain. Akhirnya terdapat berkas DNA yang panjangnya dibatasi oleh primer yang dipakai. Jumlah DNA yang dihasilkan berlimpah karena penambahan terjadi secara eksponensial.

Proses PCR berlangsung dalam beberapa siklus. Kisaran sikllus optimum dalam proses PCR adalah 30-35 siklus, bergantung pada enzim polymerase, jumlah templat. Beberapa komponen yang diperlukan untuk prosese PCR adalah alat PCR (DNA Thermal Cycler) dan bahan-bahan seperti : DNA sampel yang akan diamplifikasi, dNTP, oligonukleotida primer (nukleotida pendek untuk mengawali reaksi polimerisasi), enzim DNA polymerase untuk mengkatalisis reaksi pemanjangan primer, ddH2O serta buffer PCR sebagai pelarut baham-bahan.Hasil akhir proses PCR disebut amplikon(Toha, 2001).

Sampel darah dapat digunakan secara luas untuk diagnosis yang menggunakan teknik PCR. Ketika menggunakan teknik amplifikasi sampel darah, kapasitas amplifikasi dapat berkurang secara dramatis atau terhalang oleh adanya senyawa inhibitor PCR. Metode tradisional untuk menghilangkan eritrosit dari sampel darah termasuk isolasi selektif leukosit, utamanya limfosit atau buffer pelindung menggunakan gradient densitas/prosedur sentrifugasi. Hal ini umumnya diikuti dengan lisis sel darah putih dengan kehadiran deterjen anionic dan protease, ekstraksi multiple fenol/kloroform, dan pengendapan etanol untuk mengambil kembali DNA.
DNA mitokondria sel limfosit pada umumnya sama dengan DNA mitokondria sel lainnya. DNA mitokondria pada umumnya berbentuk sirkular(siklik), rantai ganda dan merupakan superkoil kecuali DNA mitokondria di dalam Tetrahymena dan Paramecium berbentuk linier. DNA mitokondria manusia mengandung gen-gen 125 dan 165 rRNA, 22gen tRNA dan 13 gen polipeptida (Toha, 2001).

Jenis replikasi inisiasi yang menarik terlihat pada sel DNA mitokondria. Replikasi tidak langsung dari 16-kb sirkuler rangkap dimulai dari origin dalam suatu untai (untai L). Sebagai permulaan replikasi, untai induk H (heavy) digantikan oleh untai H berkembang membentuk struktur yang disebut displacement Loop atau D-Loop yang dapat dilihat secara langsung telah menghasilkan dua-tiga perputaran dalam lingkaran, dan origin untai H dibuka dalam untai yang digantikan, dan replikasi tak langsung dari origin awal yaitu dari replikasi untai H secara langsung. Proses ini membutuhkan waktu sekitar 1 jam, waktu ini lebih lambat untuk replikasi pada eukariotik dibandingkan DNA prokariotik (Mathew and Van Hold, 1983).

Sentrifugasi merupakan salah satu teknik yang penting dalam biokimia. Teknik ini selain dapat digunakan untuk pemisahan material juga dapat digunakan untuk mempelajari sifat-sifat fisik dari molekul. Pada dasarnya sentrifugasi dilakukan dengan menenmpatkan partikel dan medium suspensinya dalam suatu medan gaya sentrifugal. Dalam operasinya sentrifugasi dijalankan dengan menaruh partikel dan medium suspensinya dalam suatu tabung yang ditempatkan pada ujung dari alat yang berputar yaitu rotor (Bloom, 2000).

Elektroforesis adalah teknik pemisahan yang didasari migrasi molekul di dalam medan listrik. Tingkat migrasi tergantung dari kekuatan medan listrik, bersama dengan muatan , ukuran dan konformasi molekul dan kekuatan ionic.Viskositas dan temperature medium tempat perpindahan molekul. Inhibitor nuclease dimasukkan ke dalam prosedur elektroforesis untuk mencegah degradasi asam nukleat selama elektroforesis. Contohnya adalah EDTA, dimana EDTA membentuk khelat kation divalen dengan nuclease sehingga nuclease menjadi terdeaktivasi dan membutuhkan aktivitas ribonuklease. Agarosa digunakan untuk proses elektroforesis. Agarosa merupakan gel yang kuat yang dapat membentuk saringan seperti matriks akrilamida. Gel ini digunakan untuk memisahkan asam nukleat dan memiliki keuntungan yaitu sangat mudah dibuat.Agarosa dilelehkan dalam buffer pilihan dan dituangkan sebagai gel marmer. Pemilihan matriks gel dan konsentrasi gel tergantung asam nukleat yang dipisahkan dan kondisi yang digunakan selama asam nukleat tersebut (Holme, 1993).

Molekul DNA yang berukuran kecil dapat dengan mudah melalui pori-pori gel, sehingga pergerakannya menjadi relative lebih cepat. Sebaliknya molekul DNA yang berukuran besar karena sulit melewati pori-pori gel maka akan bermigrasi lebih lambat.

DNA yang mempunyai ukuran yang sama, tetapi mempunyai konformasi yang berbeda, akan bergerak dengan kecepatan berbeda.DNA denagn konformasi siklik akan lebih mudah melewati pori-pori geldibandingkan dengan DNA konformasi linier. Proses elektroforesis yang menggunakan buffer dengan kekuatan ion yang rendah akan menyebabkan pergerakan DNA relative lambat (Toha, 2001).


IV. ALAT DAN BAHAN

4.1 Alat
• Alat elektroforesis
• Batang pengaduk
• Beaker glass
• Botol reagent 15 ml
• Freezer/pendingin -20oC
• Gunting
• Inkubator 55oC dan 95oC
• Kertas saring
• Mikropipet 10, 25, 100, dan 1000 µL
• Mikrosentrifuga
• Tabung mikro
• Thermal Cycler (alat PCR)

4.2 Bahan
• Aquabiddest
• Agarosa
• Buffer lisis (tris-HCl 50mM pH 8,5 + Tween-20 0,5% +EDTA 1mM pH 8)
• Buffer PCR (tris-HCl 100mM pH 9 +KCl 500mM +MgCl2 15mM)15µL
• Cuplikan hasil lisis sel 10µL
• dNTP (dATP, dTTP, dGTP, dCTP)
• Etanol 70%, 10ml
• Etidium bromida
• Primer M1 = 5’ AGG ACA AGA GAA ATA AGG 3’ dan M2 = 5’ TGG CCA TGG GTA TGT TGT 3’ 60 pmol
• Proteinase K 20mg/ml; 2µL
• Sampel darah
• Standar DNA PVC 300 mg
• Standar templat mt-DNA (control positif) 10 μl

V. PROSEDUR

A. Penyediaan sampel mtDNA sebagai template PCR

A.1 Lisis sel darah putih (limfosit)

Sel darah manusia sebanyak 200 μl dimasukkan ke dalam tabung mikro, dicuci dengan 500 μl buffer TE, kemudian dihomogenkan dengan alat vortex dan disentrifugasi pada 14.000 rpm, supernatant dibuang. Endapan lalu dicuci lagi dengan buffer TE dan dilakukan hal yang sama sampai diperoleh warna putih. Lalu ditambakan buffer lisis 10 μl buffer lisis, 6 μl protease K dan 174 ddH2O. Kemudian divortex dan diinkubasi pada suhu 560C selama 1 jam, lalu diinaktivasi pada suhu 90-950C selama 5 menit dalam waterbath. Sentrifugasi ekstrak gel dalam tabung pada suhu kamar dengan kecepatan 12.000 rpm selama 5 menit. Supernatan dapat disimpan pada -200C.

B. Mekanisme PCR

B.1 Pembuatan master mix

Aquabiddest sebanyak 13,4 μl ditambahkan dengan buffer DNA polymerase 2,5 μl; MgCl2 2,5 μl; dNTP 0,5 μl; primer M1 dan M2 masing-masing 0,5 μl; DNA polymerase 0,1 μl; DNA template 5 μl. Kemudian divortex agar semua komponen tercampur.

B.2 Reaksi PCR

Sementara itu dapat disiapkan 3 tabung mikro yang masing-masing berisi 5 μl standar (tabung 1), 5 μl sampel hasil lisis (tabung 2) dan kontrol positif yang berisi templat mtDNA (tabung 3). Kedalam tabung masing-masing ditambahkan master mix. Lalu disentrifugasi selama 1-3 detik untuk mengumpulkan campuran reaksi didasar tabung. Ketiga tabung disimpan dalam serbuk es sementara menunggu set-up mesin PCR(Thermal Cycler).
Set-up mesin PCR(Thermal Cycler) untuk 30 siklus dengan masing-masing siklus terdiri atas:
- Tahap denaturasi template = 940C, satu menit
- Tahap penempelan primer = 500C, satu menit
- Tahap perpanjangan primer = 720C, satu menit
- Tahap pengkondisian sebelum masuk siklus pertama = 940C, dua menit
- Tahap pemantapan setelah selesai siklus w-30 = 720C, empat menit
Ketiga tabung distabilkan didalam mesin PCR kemudian start reaksi PCR.

B.3 Pembuatan gel agarosa
Agarosa ditimbang sebanyak 0,3 gram dan dimasukkan ke dalam beaker glass. Kemudian ditambahkan 30 ml buffer TAE dan dipanaskan sampai larut sambil diaduk. Setelah larut, didinginkan pada suhu 50-600C. kemudian ditambahkan 2 μl etidium bromide. Larutan agarosa dituangkan ke dalam cetakan gel berbentuk sisir, sehingga terbentuk sumur-sumur gel.

B.4 Elektroforesis
Sebanyak 10 μl sampel hasil PCR ditambahkan dengan 2 μl loading buffer (dipipet naik turun pada parafilm). Setelah itu, campuran dituang ke dalam sumur gel yang telah direndam buffer TAE. Jalankan elektroforesis dengan V 75 volt selama 45 menit. Hasil elektroforesis divisualisasi dengan sinar UV.



VII. PEMBAHASAN

Percobaan ini bertujuan untuk mengisolasi, mengamplifikasi, dan mengkarakterisasi DNA mitokondria dari daerah D-Loop dari sel darah putih (leukosit). Isolasi DNA mitokondria dilakukan dengan cara lisis sel. Sel yang digunakan adalah sel yang memiliki banyak organel mitokondria yang ditandai dengan aktivitas sel yang sangat tinggi karena tersedianya ATP yang cukup. Aktivitas ini dapat berupa seringnya sel membelah diri untuk beregenerasi. Leukosit juga merupakan sel yang daya regenerasinya tinggi.

Mitokondria hanya terdapat dalam eukariotik. Struktur mitokondria bervariasi dalam ukuran, bentuk, jumlah dan lokasi tergantung spesies sel. Mitokondria merupakan pabrik energi sel. Organel ini mengandung berbagai enzim yang secara bersama-sama mengkatalisis oksidasi zat makanan organik oleh molekul oksigen untuk menghasilkan CO2 dan H2O. Sejumlah energy kimia dibebaskan selama oksidasi ini yang dipergunakan untuk menghasilkan adenosine triposphat (ATP) yang merupakan suatu molekul pembawa energy utama sel . ATP yang dibentuk oleh mitokondria berdifusi ke bagian sel untuk melangsungkan kerja satu sel.

Darah yang berfungsi sebagai alat angkut O2, CO2, sari-sari makanan, hormone, dan zat hasil ekskresi terdiri dari dua bagian utama, yaitu plasma darah (bagian cair di dalamnya terlarut berbagai zat yaitu protein plasma, nitrien, garam-garam mineral seperti HCO3, SO42-, Cl-, Ca2+, gas seperti O2, N2, dan CO3 serta zat-zat metabolism seperti asam urat, urea dan enzim serta hormone). sedangkan sel (bagian padat) terdiri dari sel darah merah (erttrosit),sel darah putih (leukosit) dan keping pembuluh darah( trombosit). Sel darah merah bikonkaf tidak berinti sebagian besar organal sitoplasma sehingga seluruh isi sel rongga intraseluler di isi Hb, yaitu suatu protein yang menyebabkan darah berwarna merah. Sel darah putih terdiri dari sel darah yang berganda (granulosit), yaitu neotrophil, basophil dan eosinophil, dan sel yang tak bergranula (agranulosit) , yaitu limfosit dan monosit. Sel darah putih ini mempunyai inti, dapat bergerak bebas, amoeboit, dan dapat menembus pembuluh darah, berfungsi untuk membunuh kuman dengan cara fagositosis. Setiap 1mm3 darah mengandung 6000-9000 leokosit.

Sel darah putih inilah yang digunakan DNA mitokondrianya sebagai DNA template. Sel erittrosit tidaj dapat digunakan sebagi sumber DNA mitokondria karena sel darah merah mengandung ion Fe2+ dalam tiap molekul molekul hemoglobin(Hb) dan tiap Fe2+ dilelilingi unit forfirin. Sehingga hemoglobin adalah penyusun erittrost tiap hemoglobin bereaki enpat molekul dioksigen untuk membentuk oksihemoglobin sehingga o2 dapat diangkut ke seluruh bagian tubuh. Adanya fe2+ pada eritrosit akan mengganggu enzim polimerasi pada proses PCR(fe2+ merupakan inhibitor enzim polymerase)sehingga walaupun eritrosit memiliki mitokondris dalam jumlah banyak yang ditandai dengan sering sel membelah, tapi tidak digunakan dalam DNA templat. Sedangkan trombosit tidak digunakan karena jumlah sedikit, bentuknya tidak beraturan, dan yang paling menetukan adalah sel ini mudah sekali pecah sehingga sulit di isolasi.

Untuk memisahkan sel darah putih dari komponen penyusun darah lainnya digunakan larutan pencuci buffer TE yang terdiri tris HCl dan EDTA. Sel darah merah dan trmbosit serta plasma darah larut dalam buffer TE sedangkan leukosit tidak.eritrosit larut karena terbentuknya kompleks antara Fe2+ dalam eritrosit dengan EDTA. Perbedaan kelarutan ini menyebabkan leukosit berada sebagai endapan sedangkan komponen lainnya sebagai supernatan. Supernatan ini dibuang ke dalam lysolsebagai disinfektan, sedangkan endapan yang mengandung leukosit yang tidak larut dalam buffer TE dicuci lagi dengan buffer TE, dihomogenkan menggunakan vorteks agar interaksi komponen darah dengan buffer TE sempurna. Kemudian disentrifugasi pada kecepatan 12.000 rpm. Setelah dicuci lima kali dengan menggunakan buffer TE, sel leukosit ini susah bebas dari eritrosit yang akan mengganggu proses selanjutnya.

Darah yang digunakan diambil dari seorang donor. Darah yang diambil ini tidak boleh sampai membeku, yaitu dilakukan dengan jalan mendinginkan darah mendekati titik bekunya. Hal ini bertujuan untuk menghalangi pembentukkan thrombin yang berperan dalam pembakuan darah, dapat juga dengan member garam natrium oksalat atau natrium sitrat yang bertujuan mengendapkan ion kalsium sehingga pengubahan protein ini menjadi terhambat atau dapat dengan penambahan heparin yang merupakan zat anti koagulan atau anti pembekuan darah, atau dapat juga mencegah persentuhan dengan permukaan yang kasar, misalnya menggunakan alat dengan sel darah yang tajam dan permukaan alat licin dan halus yaitu menggunakan jarum suntik.

Sel leukosit ini dicuci menggunkan buffer lisis, proteinase K dan ddH2O. Buffer lisis terdiri dari tris HCl pH 8.5, EDTA pH 8, dan 0,5 % tween-20. Tris HCl berfungsi sebagai pengkondisi pH optimum dari reaksi enzimatik oleh enzim proteinase K. Setiap enzim memiliki pH spesifik dimana dia akan bekerja maksimum. Di bawah atau di atas pH ini enzim akan terdenaturasi karena akan mendekati titik isoelektriknya. Kelarutan protein disebabkan oleh adanya muatan pada gugus sampingnya yang berinteraksi dengan atom oksigen yang bermuatan parsial negative dan atom hydrogen yang parsial bermuatan pada molekul air. Karena tidak adanya muatan maka protein tidak larut dan mengendap.

EDTA berfungsi sebagai pembentuk khelat kofaktor enzim nuclease Mg2+. Enzim nuclease ini terdapat dalam sel pada bagian organel lisosom, dan pada saat sel pecah, lisosom juga pecah sehingga mengakibatkan semua enzim yang terdapat di dalam keluar termasuk nuclease. Nuklease ini siap untuk memfragmentasi DNA menjadi segmen fragmen kecil. Tetapi karena kofaktor yang menyebabkan enzim tersebut dapat melaksanakan aktivitasnya sudah membentuk khelat dengan ESTA, maka enzim nuclease ini tidak berfungsi. EDTA meruypakan enzim polidentak dengan 6 pasang elektron bebas membentuk cicin khelat dengan ion logam. Senyawa kompleks ini stabil dan sukar dilepas. Tapi penambahan EDTA tidak boleh berlebihan, jumlah EDTA yang terkandung dala buffer lisis adalah jumlah yang optimum. Jika EDTA terlalu banyak akan mengganggu aktivitas rnzim polymerase pada proses PCR Karena akan mengkhelat kofaktor ini yaitu Mg2+.

Proteinase K adalah enzim yang memotong protein. Enzi mini mengenal asam am ino yang bermuatan positif, bermuatan besar, dan mempunyai gugus OH, misalnya tirosin. Proteinase memotng protein yang menyusun membrane baik membran sel dan membran mitokondria. Tiap mitokondria mempunyai 2 sistem membran. Membran luar bersifat licin mengelilingi keseluruhan mitokondria. Membran sebelah dalam berlipat-lipat disebut sebagai krista (crystae). Bagian dalam mitokondria teris oleh suatu matriks yang menyerupai gel. Mitokondria mengandung sejumlah kecil DNA, RNA, dan ribosom. DNA mitokondria memberikan sandi bagi sintesa protein spesifik tertentu pada membrane dalam.

Komponen utama membran adalah lipida polar dan protein.Bagian lipida membran tersusun atas suatu campuran berbagai jenis lipida polar atau amfipatik. Mengandung terutama fosfogliserida, dan spingolipida dalam jumlah sedikit. Triasilgliserol terdapat dalam jumlah sangat kecil di dalam membran. Beberapa sel mengandung kolesterol dan ester kolesterol dalam membrane dalam jumlah cukup banyak. Khususnya pada membrane sebelah luar. Protein pada membran menyusun 20-80 % massa membran. Membran sel dalam mengandung kurang lebih 20 jenis protein, sedangkan membrane sebelah dalam mitokondria mengandung jumlah protein dalam jumlah besar. Beberapa protein pada membrane adalah enzim yang lain berfungsi untuk mengikat dan mengangkut molekul polar melalui membran.

Proteinase ini akan memecah protein membran baik protein ekstrinsikatau pheriperal yang tidak terikat kuat pada permukaan membran dan protein intrinsic atau protein integral yang terbenam dalam struktur membran bahkan memanjang sepenuhnya menembus membran.

Sementara proteinase K memotong-motong protein, tween-20 menggangu integritas fosfolipid dan protein hidrofobik.Penyusun utama membran tween-20 merupkan detergen yang mempunyai gugus hidrofobik dan hidrofilik. Gugus hidrofilik akan menghadap ke air, sedangkan gugus hidrofobik dengan lipid pada lipoprotein sehingga lipoprotein berfragmentasi. Hasil kerja dari proteinase K yang berupa potongan-potongan protein dari membran dan hasil kerja twee-20 berupa lipid yang terikat pada gugus hidrofobiknya kemudian diemulsikan oleh tween-20 sehingga memudahkan pembentukan endapan hasil pemecahan sel.

Setelah penambahan buffer, kelarutan diinkubasi pada 50 0C yang merupakan suhu optimim pada proteinase K, suhu di mana aktivitas enzim ini maksimum sehingga dapat memecah protein membrane sehingga DNA mitokondria dapat diisolasi. Untk menginaktifan enzim proteinase K ini, larutan diinkubasi pada 90 0C selama 5 menit. Pada suhu tinggi enzim akan terdenaturasi sehingga kehilangan aktivitasnya. Enzi mini harus diinaktifkan karena jika masih ada enzim proteinase maka akan memfragmentasi enzim Taq-polimerase yang sangat berperan dalam proses PCR.

Kemudian larutan ini disentrifugasi pada suhu kamar dengan kecepatan 14.000 rpm. Kecepatan ini dalah kecepatan optimum. Kecepatan yang terlalu besar dan waktu yang terlalu lama akan menimbulkan panas yang akan mendenaturasi DNA template. Kecepatan yang lebih rendah tidak efektif karena tidak terjadi pemisahan yang sempurna. Dengan prinsip pemisahan berdasarkan perbedaan kecepatan sedimentasi dalam suatu medan sentrifugal, maka dengan sentrifugasi ini partikel-partikel yang lebih besar akan terendapkan sedangkan partikel kecil tidak dan berada sebagai supernatant. Medan sentrifugal menyebabkan partikel bermigrasi lebih cepat kea rah luar dari sumbu rotasi. Hasil lisi berupa potongan-potongan membran dan organel-organel, DNA inti dan DNA mitokondria akan terpisah. DNA mitokondria yang mempunyai berat molekul lebih kecil akan berada dalam supernatant sedangkan DNA inti dan komponen sel lainnya akan terendapkan karena mempunyai berat molekul yang lebih besar. Sentrifugasi dapat digunakan untuk memisahkan DNA mitokondria dengan DNA inti. DNA mitokondria hanya memiliki 16.569 pb sedangkan DNA inti 3 milyar pb.
Siklus dipisahkan, supernatan yang mengandung mt-DNA disimpan pada freezer suhu -20 untuk mencegah dinaturasi. mt-DNA ini digunakan untuk sebagai templat DNA. Genun mitokondria berukuran 16.569 pb dan terdiri atas gas-gas penyadi r-RNA 12 s dan 16 s, 22 tRNA dan 13 protein subunit kompleks enzim rantai respirasi. Yang diam pipfikasi adalah darah D-loop yang merupakan urutan mitokondria penyandi, merupakan daerah hipervariabel dan titik awal proses replikasi dan daerah promotor transkripsi. Pada percobaan ini dilakukan amplifikasi fragmen 0,4 kb daerah D-loop mt-DNA sel darah putih dengan teknik PCR.

Komponen yang disiapkan untuk proses PCR adalah antara lain primer, buffer PCR, dNTP, standar templat mt-DNA (control positif) hasil lisis dan aquabidest steril. Primer merupakan oligonukkonda tunggal. Syarat primer diantaranya adalah persentase GC minimal 50%, supaya ikatan dengan DNA templat kuat akibat ikatan hidrogennya 3 antara basa nitrogen G-C. karena makin kuat kekuatan penempelan (annialing) dapat dengan permukaan loop akibat ada urutan nukleotida yang berulang.
Untuk mendapatkan primer kita harus tahu dahulu urutan nukleutida DNA templat. Primer yang repentitif dan kompetitif harus dihindari karena jika repetitive akan terbentuk harpin (Ω) sehingga proses penempelan ke templat tidak akan maksimal. Primer juga harus memiliki basa G dan C pada ujung 3’ supaya ikatannya kuat karena 3 ikatan hydrogen yang dibangunnya. Primer yang digunakan adalah M1 = 5’ CAC CAT TAG CAC CCA AAG CT 3’ dan M2 = 5’ CAT TTC ACG GAG GAT GT GC 3’, panjang primer biasanya 16.30 pb. Kedua primer ini memiliki suhu melting nasing-masing 580C dan 600C. kedua suhu ini relative dibuat sehinga dapat digunakan suhu annealing yaitu 500C. Suhu melting adalah suhu dimana solat DNA terdiri turasi sebanyak 50%, suhu annealing dibawah suhu melting ini (Tm). Suhu annealing berada dibawah Tm agar primer menempel pada templat pada posisi yang tepat. Kalau Tm berbeda jauh maka primer akan memenpel pada templat pada posisi yang berbeda-beda. Pada suhu dibawah suhu annialing seharusnya maka dlian terdapat lebih dari 1 fragmen dan primer menempel pada tempat yang tidak spesifik. Jika ini terjadi maka suhu dinaikan agar fragmen yang tidak memiliki homologi 100% terdenaturasi. Jika suhu lebih tinggi dari suhu annialing sebenarnya, maka primer tidak akan menempel di templat karena cenderung terdenaturasi ikatan hydrogennya.

Komponen lain PCR adalah dNTP (deoxinukleutida tripospat) yang terdiri atas dNTP, dTPP, dGTP, dan dCTP. Sebagian sumber untuk memperpanjang primer (proses elungasi). Standar templat mt-DNA berfungsi sebagai control positif untuk megetahui apakah proses PCR berjalan benar atau tidak, sedangkan aquabidest untuk kontrol negatif untuk mengetahui apakah ada pengotor atau tidak dalam proses elektroforesis.
Proses PCR terdiri dari 3 tahap utama yang diulang 30 siklus.

Tahap pertama adalah denaturasi rantai ganda DNA terbuka menjadi rantai tunggal karena terputusnya ikatan hydrogen dari DNA, dan pada suhu in semua reaksi enzimatis berhenti misalnya perpanjangan dari siklus sebelumnya jika reaksi PCR telah berjalan.

Setelah rantai DNA terbuka, suhu diturunkan untuk penempelan primer tapi tetap dijaga agar pada suhu tersebut rantai DNA tetap tunggal, karena itu suhu annialing + 50C dibawah suhu melting (Tm) yaitu 500C. Pada suhu ini primer bergerak acak berkeliling disebabkan oleh gerak brown. Ikatan hidrgen terbentuk secara konstan antara rantai yunggal primer dengan rantai tungal DNA templat. Diperlukan waktu agar sedikit lama untuk membentuk ikatan yang lebih kuat, tapi saat bebrapa masa dari dNTP sudah mulai terikat pada rantai primer yang merupakan komplemen templat maka ikatannya akan kuat dan tidak mudah putus.

Setelah templat ditempeli primer, enzim polymerase mulai bekerja, tapi agar enzim ini bekerja maksimal maka suhu harus dinaikan menjadi 720C yang merupakan suhu optimum Tag-polimerase. Primer yang ditambahkan oleh beberapa basa (dNTP) memiliki gaya tarik lebih kuat dengan templat karena adanya ikatan hydrogen daripada gaya untuk memutuskanikatan tersebut. Primer yang berada pada posisi tidak seharusnya akan terlepas dari templat (karena suhu yang lebih tingi sehingga tidak mengalami perpanjangan fragmen). Basa dNTP yang komplimen terhadap templat berikatan dengan primer paa sisi 3’ membentuk ikatan fosfodiester. Gugus –OH pada primer akan berikatan dengan gugus fosfat pada dNTP.

Sebelum masuk ke siklus selanjutnya ada tahap pengkondisian sebelum masuk siklus denaturasi yaitu pada suhu 940C selama 1 menit dan pada akhir siklus ada tahap pemantapan yaitu pada suhu 27 ºC selama 4 menit. Pada proses ini terjadi kenaikan dan penurunan yang cukup drastis secara cepat, hal ini dimungkinkan terjadi pada PCR adalah bagian dengan suhu tertinggi yaitu untuk mencegah kondensasi pada waktu penurunan suhu

Buffer PCR yang digunakan terdiri dari Tris HCl PH 9, KCl, dan MgCl2. digunakan buffer PH 9 karena kondisi ini merupakan PH optimum bagi Enzim Tag-polimerase, Mg2+ deperlukan sebagai Ko-faktor sehingga Enzim Tag-polimerase dapat menjalankan aktivitasnya dengan baik. Adanya KCl untuk menciptakan kondisi larutan dengan konsentrasi garam tertentu.

Enzim polimerase digunakan untuk memperpanjang primer dengan bantuan faktor Mg2+. Sumber DNA polimerase yang lain adalah Vm polimerase. DNA polimerase ini membaca baca yang ada di DNA template dan mendatangkan basa dNTP yang sesuai, yaitu komplemen dan template.

Pada saat pembentukan master mix, DNA Taq polimerase ditambahkan paling akhir, hal ini untuk menghindari pengurangan aktivitas dari enzim polimerase tersebut. Enzim sangat sensitif, pada suhu tertentu akan mengalami pengurangan aktivitas sampai setengahnya. Maka untuk mempermudah aktivitas maksimum, enzim ini ditambahkan paling akhir karena langsung ditambahkan ke substrat sehingga enzim tidak mengalami gangguan atau perubahan yang berarti akibat kondisi lingkungan, misalnya perubahan suhu menjadi suhu kamar. Konsentrasi master mix ini tertentu karena sangat berpengaruh jika konsentrasi tidak sesuai akan mengakibatkan produk samping atau tidak terbentuk penempelan primer. Pada pembuatan master mix campuran dipipet naik turun beberapa kali untuk menghomogenkan campuran reaksi dan semua reagen master mix disimpan sebelum dicampurkan, pada suhu sangat rendah di atas serbuk es agar berada dalam keadaan dingin untuk mencegah denauturasi dan kontaminasi oleh bakteri. Sebelum masuk alat PCR, tabung yang berisi sampel dan kontrol positif disentrifugasi pada mikrosentrifugasi selama 1-3 detik untuk mengumpulkan campuran reaksi di dasar tabung.

Bagian D-loop yang diamplifikasikan adalah daerah 15.978 pb – 16.920 pb.

Karena primer 1 berjumlah 21 pb maka ia akan menempel pada daerah 15.978 pb – 15.987 pb. Sedangkan polimer 2 yang berjumlah 19 pb akan menempel pada daerah 16.901 pb – 16.920 pb.

Sehingga panjang DNA yang dihasilkan adalah (16.920 pb – 15.978 pb) + 1 = 443 pb

Setelah PCR selesai maka fragmen DNA ini dianalisis dengan cara elektroforesis. Dapat dilakukan analisis dengan cara elektroforesis karena DNA memiliki muatan negatif akibat gugus fosfat yang dikandungnya sehingga dapat berpindah dalam medan listrik ke arah kutub positif. Arah perpindahan tergantung pada tanda muatan, tapi kecepatan perpindahan tergantung pada magnitude muatan dan sedimentasinya atau ukuran molekul.

Agarosa dibuat dengan melarutkan 0,4 gr agarosa padat dilarutkan dalam 40 ml buffer TAE (tris asetat 0,04 M, EDTA 0,001 M pH 9). Larutan dipanaskan sampai semua agarosa larut, lalu didinginkan hingga suhu larutan turun kira-kira 50 – 60o C, karena kalau terlalu panas pada saat penuangan, viskositas cairan akan menurun pada suhu tinggi akibatnya akan terjadi gelembung pada gel yang mengganggu proses elektroforesis atau jika cetakan dibuat sendiri lem pada cetakan akan meleleh akibat suhu tinggi. Suhu tidak boleh terlalu rendah karena gel ini akan membeku sebelum dicetak. Agarosa ini sesuai untuk medium elektroforesis karena memiliki tingkat elastisitas tertentu dan warnanya yang transparan sehingga memudahkan pengamatan. Tidak digunakan poliakril amid walaupun memberikan tingkat pemisahan yang lebih baik karena poliakril amid ini dapat merusak urutan nukleotida sehingga DNA tidak dapat dianalisis jika prosedur diteruskan ke sequencing.

Sebelum dituangkan ke dalam cetakan, ke dalam gel agarosa ditambahkan etidium bromida 2 µL yang akan berfluoresensi di bawah sinar UV dan dapat mengikat DNA. Nama kimia EtB, adalah 3,8 – diamino, 5 – etil, 6 fenil bromida.

Cairan ini dibuat dari EtBr yang dilarutkan. Kelarutannya larut dalam etilen glikol dan sedikit larut dalam kloroform dan etanol. Senyawa ini stabil pada T dan P normal. Pada saat terdekomposisi termal senyawa ini akan melepaskan oksida beracun dari karbon dan nitrogen dan senyawa HBr yang beracun.

Cara etidium bromida ini mengkhelat DNA adalah dengan cara masuk di antasa basa-basa DNA. Ikatan ini mirip dengan lapisan pada grafit, misalnya timbunan dan cincin aromatik. EtBr dapat berikatan dengan hidrogen melalui gugus amino bebasnya dengan oksigen dan gugus fosfat pada DNA. Alasan mengapa molekul akan terfluoresens karena EtBr dapat diasumsikan sebagai pasangan basa dan masuk ke dalam rantai ganda DNA di antara pasangan basa M DNA. EtBr ini mutagen yang sangat kuat menghasilkan titik-titik mutasi. EtBr pada keadaan sendiri merupakan zat yang menghasilkan fluoresensi yang lemah. Fluoresensi terjadi karena elektron tereksitasi ke tingkatan yang lebih tinggi energinya (dalam hal ini karena disinari oleh sinar UV 3,2 nm). Ketika elektron kembali ke tingkat energi yang lebih rendah (ground state) yang merupakan kecenderungan semua molekul untuk memilih tingkat energi yang lebih rendah, dan karena ada perbedaan energi sejumlah energi dipanaskan berupa sinar tampak berpanjang gelombang tertentu yang memancarkan warna orange. Sifat fluoresens dari EtBr sendiri dalam larutan lemah karena elektron dapat mengalir antara dua tingkatan energi menggunakan energi vibrasi. Jalur alternatif ini mengurangi banyaknya elektron yang mengikuti alur fluoresensi sehingga daya fluoresnsinya rendah kalau hanya berupa EtBr tunggal. Tapi ketika EtBr terikat oleh DNA, elektron lebih mengikat kuat sehingga menghasilkan kemungkinan yang kecil untuk melalui alur vibrasi dan elektron lebih memilih melalui alur fluoresensi.

Cetakan memilki “sisir” untuk membentuk sumur gel. Sampel hasil PCR ditambahkan 2 µL loading buffer yang terdiri dari sukrosa 30 %, EDTA, bromfenol biru 0,1 µL. Sukrosa digunakan sebagai pembuat agar substrat yang dielektroforesis masuk ke dalam sumur sukrosa yang merupakan polimer dengan BM tinggi. C12H22O12 sehingga lerutan DNA akan tertarik ke bawah akibat gravitasi.


DAFTAR PUSTAKA

Bloom,M.V. 2000. Polimerase Chain Reaction. Publisher. New York.
Holme,D.J and H.Peck. 1993. Analytical Biochemistry. Second Edition. John Wiley
and Sons. New York.
Jack, R.C. 1995. Basic Biochemical Laboratory and Computing. Oxford University
Press. New York.
Lehninger,AL. 1982. Dasar-Dasar Biokimia, diterjemahkan oleh M.Thenawijaya.
Erlangga. Jakarta.
Mathews, C.K and K.E Van Hold. 1983.Biochemistry. The Bejamin Cumming
Publishing Company. Redwood City.
Toha,A.H. 2001. DNA Keanekaragaman, Ekspresi, Teknologi dan Efek
Pemanfaatannya. Penerbit Alfabeta. Bandung.
Wirahadikusumah,M. 1985. Biokimia, Protein, Enzim dan Asam Nukleat. Penerbit
ITB. Bandung.

Rabu, 10 November 2010

laporan praktikum sitesis krom alum

I. Tujuan
1.mensintesis garam rangkap krom alum,K2Cr(SO4)2 dari kalium dikromat,asam sulfat,dan etanol
2.memurnikan garam rangkap krom alum,K2Cr(SO4)2 dengan teknik Vapour Difusion
3.melakukan analisis kualitatif untuk sampel krom alum,K2Cr(SO4)2 hasil sintesis

Senin, 30 Agustus 2010

konflik

Kita Butuh Konflik

Sahabat, rata-rata kita yang normal cenderung tidak menyukai konflik. Konflik membuat kita menderita dan merasa tidak nyaman. Konflik bahkan bisa membuat kita berani mengatakan bahwa dunia seperti mau kiamat, atau kehidupan sudah seperti neraka yang menyala-nyala.

Dalam beberapa segi, konflik ternyata punya manfaat, sebab segala sesuatu tidak tercipta dengan sia-sia.

Yang berikut ini saya terjemahkan dari tulisan Carter McNamara MBA, PhD yang diadaptasi dari "Field Guide to Leadership and Supervision". Semoga bermanfaat.

KARAKTERISTIK KONFLIK

Konflik terjadi ketika ada dua atau lebih nilai, sudut pandang, prinsip, atau pendapat berkontradiksi satu sama lain.

Konflik dapat terjadi:

1. Di dalam diri kita sendiri (konflik internal), yaitu ketika merasa tak lagi hidup di dalam sistem nilai yang kita yakini sebagai kebaikan dan kebenaran.

2. Ketika kita merasa bahwa nilai, sudut pandang, prinsip, atau pendapat kita sedang terancam (konflik eksternal).

3. Ketika kita merasa terancam oleh ketakutan dan kekhawatiran akibat kekurangtahuan atau oleh sesuatu yang tidak kita ketahui, atau oleh rasa kurangnya pencapaian (konflik eksternal). Ini bisa diselesaikan dengan terus belajar.

Konflik adalah bagian tak terpisahkan dari kehidupan. Di dalam konsep kerjasama tim ada "form, storm, norm, perform". Selain "pembentukan", "penciptaan norma dan standar", dan "berunjuk kerja", ada juga "badai". "Di dalam konsep perubahan ada "pain, isolate, heal, dan commitment." Selain "mengisolasi diri", "penyembuhan", dan "berkomitmen", ada juga "merasakan sakit". Semua fase di dalam kerjasama tim dan perubahan itu adalah tahapan-tahapan yang paling alamiah di dalam kehidupan.

Maka, konflik sebenarnya juga membawa kebaikan di baliknya. Di manakah letak kebaikannya?

MANFAAT KONFLIK

1. Konflik membantu memunculkan dan mempertegas persoalan.
2. Konflik memberi kekuatan untuk lebih fokus pada isu-isu dari persoalan.
3. Konflik membantu kita untuk tetap hidup realistis "di dunia nyata" yang tidak sempurna.
4. Konflik membantu kita untuk belajar dan mengambil manfaat dari berbagai perbedaan.

Lantas, di manakah letak bahaya dari konflik?

BAHAYA KONFLIK

1. Ketika konflik menjadi penghambat produktifitas.
2. Ketika konflik merusah moral di dalam keseharian.
3. Ketika konflik menjadi berkepanjangan dan seakan tak berujung.

Di manakah titik kritis dari mulai merebaknya bahaya konflik di atas?

Titik kritis itu ada pada dampak konflik yang menciptakan rasa tidak nyaman. Manusia adalah makhluk perasaan. Maka, bukanlah konflik yang menjadi persoalan melainkan dampak buruknya pada perasaan.

PERAN ORGANISASI DAN MANAJEMEN DALAM MENCIPTAKAN KONFLIK

1. Budaya komunikasi yang buruk. Misalnya:

- Ketika orang-orang di dalam organisasi terus-menerus mengalami "shock" karena keputusan dan tindakan manajemen yang mengejutkan atau mendadak, sementara mereka tidak menerima informasi yang cukup jelas dan tepat waktu tentang semua keputusan dan tindakan itu.

- Ketika orang-orang di dalam organisasi kurang memahami alasan di balik berbagai keputusan dan tindakan manajemen. Lebih dari itu, mereka mungkin merasa kurang dilibatkan di dalam pengambilan keputusan.

- Ketika mereka, akibat segala fenomena di atas, mulai lebih mempercayai "pabrik gosip" ketimbang informasi resmi dari manajemen.

2. Kesimpangsiuran peran sumber daya. Misalnya:

- Tidak jelas "siapa" mengerjakan "apa".
- Rasa frustrasi akibat berbagai keterbatasa di dalam sumber daya (komputer berebut, komputer ngadat, sering mati listrik, telepon bisnis dengan pulsa sendiri, pergi keluar urusan dinas tidak diongkosi, dan sebagainya).

3. Perbedaan-perbedaan di dalam karakter pribadi. Misalnya:

- Perbedaan budaya asal, perbedaan usia, sistem nilai pribadi dan sebagainya.
- Rasa tidak suka terhadap "sesuatu" di dalam diri sendiri, yang mengakibatkan rasa tidak suka terhadap "sesuatu" itu yang juga ada pada diri orang lain.

4. Aspek kepemimpinan. Misalnya:

- Kebiasaan menghindari konflik.
- Kebiasaan tidak cukup memfollow-up keputusan.
- Terulangnya persoalan yang sama dan berkepanjangan.
- Kekurangpahaman supervisor terhadap karakteristik pekerjaan timnya (sindrom "orang meja versus orang lapangan" atau "orang admin versus staf operasional").

CARA ORANG BERURUSAN DENGAN KONFLIK

1. Menghindar. Berpura-pura tidak melihat atau tidak merasakan keberadaan masalah.
2. Mengakomodir secara negatif. Menyerahkan persoalan kepada orang lain atas nama pelimpahan wewenang dan otorisasi.
3. Berkompetisi. Menyelesaikan persoalan dengan cara sendiri.
4. Berkompromi, demi berlalunya isu dan persoalan.
5. Berkolaborasi, demi rasa kebersamaan dan komitmen.

CARA BERURUSAN DENGAN KONFLIK INTERNAL

1. Identifikasi konfliknya, jika perlu jadikan proyek dan beri nama. Ingatlah bahwa "nama=makna". Tanpa nama, sulit memberi makna. Dan tanpa makna, yang ada adalah kebingungan dan ketidakjelasan.

2. Berbicaralah kepada seseorang. Ini diperlukan untuk meringkaskan konflik menjadi deskripsi yang lebih pendek dan akurat.

3. Ambillah sebuah sudut pandang terhadap konflik. Gunakan sebuah "kacamata", misalnya "pengembangan diri", "kemajuan karir", "pribadi", "masa depan profesi", "karyawan", "pebisnis", dan sebagainya. Seberapa pentingkah terselesaikannya konflik ini? Apakah memburuknya konflik ini terjadi karena kita lelah, karena kita marah, atau karena hal lain? Apa peran diri kita di dalam konflik ini? Pemicu, penyebab, memperparah, meringankan, memperjelas, memperberat? Ini diperlukan untuk memutuskan apakah kita perlua melakukan yang nomor 2 di atas.

4. Lakukan apa yang bisa kita lakukan secara konstruktif terkait dengan konflik. Uraikan deskripsi konflik (poin 2 di atas) menjadi poin-poin isu. Pilih setidaknya satu isu yang bisa kita garap untuk keluar dari konflik. Lalu tentukan setidaknya tiga tindakan terkait dengan isu itu. Untuk setiap tindakan, tentukan minimal tiga pro dan kontranya. Pilih tindakan yang paling meringankan konflik.

5. Lakukan. Tunggu perkembangan setidaknya satu hari, guna menentukan tindakan lain.

CARA BERURUSAN DENGAN KONFLIK EKSTERNAL

1. Segeralah menemukan hal-hal yang tidak kita sukai di dalam diri kita sendiri. Tuliskan jika perlu. Sadarilah bahkan ini sering menjadi pemicu bagi sensasi tidak nyaman yang kita rasakan.

2. Belajarlah untuk "calm". Berbicaralah seolah-olah orang lain "calm", apapun situasinya.

3. Hindari kata-kata "kamu", "anda", "kau", dan sebagainya guna menghindari tuding-menuding.

4. Gunakan bahasa tubuh yang menyamankan, beri tanda yang jelas dengan bahasa tubuh kita.

5. Gunakan tatapan mata, hanya ketika kita merasa "calm".

6. Jika perlu berdiskusi cukup panjang, manfaatkan ruang yang punya privasi.

7. Beri kesempatan pada orang lain untuk berpikir sejenak, menarik nafas, atau menimbang-nimbang sesuatu.

8. Tidak menginterupsi atau menghakimi. "Apa kubilang!", "Makanya!", "Tuhkan!", "Lagi-lagi", "Kamu selalu saja...", lebih baik gunakan "oleh sebab itu" atau "justru karena itulah". Kalimat yang sedikit lebih panjang ini akan membuat suara kita lebih ritmis dan tidak berasosiasi pada teriakan.

9. Jangan menembak dengan "kenapa?" atau "mengapa?", lebih baik gunakan pertanyaan terbuka, "menurut kamu...", "apakah jika...?", atau "apa yang perlu kita lakukan...?" - Kita perlu latihan paraphrasing atau re-phrasing untuk digunakan sebelum kalimat-kalimat di atas. "Ok, kamu tadi bilang...", "tadi kamu mengatakan...", "jadi, ....".

10. Gunakan "I message" bukan "You message", "Kamu anggap saya ini...!", "Saya merasa dianggap...", "saya bisa merasakan bahwa..."

11. Sebisa mungkin bicarakan "yang sekarang" dan "yang di sini". Jangan bawa-bawa masa lalu yang tak perlu.

12. Biasakan mengungkapkan "rasa", seperti poin 10 di atas.

13. Perjelas ketika kita menyetujui atau tidak menyetujui sesuatu, gunakan bahasa yang bijak dan menenteramkan.

14. Urusilah isunya, bukan orangnya.

15. Biasakan menyelipkan kalimat, "apa yang bisa kita lakukan?"

16. Ketika "pencairan" sudah terjadi, sepakatilah setidaknya satu tindakan, dan mintalah setiap orang mendukung tindakan itu. Jika belum bisa, tetapkanlah "time out" untuk mendinginkan suasana.

17. Jangan lupa, berterimakasihlah untuk setiap keterlibatan orang lain.

18. Jika konflik masih berkepanjangan, kembalilah ke kebijakan dan prosedur resmi tentang sikap dan perilaku yang diperbolehkan. Naikkan konflik ke jenjang hirarki yang lebih tinggi. Pertimbangkan keterlibatan pihak ketiga untuk membantu menyelesaikan konflik.

Sahabat, semua yang di atas berakar pada dampak konflik terhadap perasaan. Konflik itu sendiri justru sering kita butuhkan. Apa yang perlu kita hindari adalah perannya dalam memicu perasaan tidak nyaman, yang mengakibatkan konflik berkembang dan melebar makin menyakitkan.

Kita adalah makhluk perasaan, dan perasaan adalah bahasa pikiran yang telah sampai ke dunia fisik.

Jika perasaan itu adalah "tidak karuan", maka sebabnya adalah pikiran yang "tidak fokus" atau "simpang siur".

Jika perasaan itu adalah "amarah atau emosi" karena "sesuatu", maka sebabnya adalah pikiran yang "terlalu berfokus" pada sesuatu yang kita anggap "buruk".

Uraian di atas, sangat membantu kita untuk menata ulang kembali berbagai hal yang berkecamuk di kepala, dan untuk memusatkan fokus pada masalah yang sebenarnya.

Dengan begitu, Insya Allah konflik justru akan menjadi teman yang menguatkan. Aamiin. Aamiin
Ikhwan Sopa
Master Trainer E.D.A.N.
http://www.facebook.com/motivasi
http://www.facebook.com/pages/Motivasi-Komunikasi-Leadership/196571006305

sejarah titanium

Titanium

Titanium adalah sebuah unsur kimia dalam tabel periodik yang memiliki simbol Ti dan nomor atom 22. Dia merupakan logam transisi yang ringan, kuat, 'lustrous', tahan korosi (termasuk tahan terhadap air laut dan chlorine dengan warna putih-metalik-keperakan. Titanium digunakan dalam alloy kuat dan ringan (terutama dengan besi dan aluminum) dan merupakan senyawa terbanyaknya, titanium dioxide, diguankan dalam pigmen putih.
Unsur ini terdapat di banyak mineral dengan sumber utama adalah rutile dan ilmenite, yang tersebar luas di seluruh Bumi. Ada dua bentuk allotropic dan lima isotop alami dari unsur ini; Ti-46 sampai Ti-50 dengan Ti-48 yang paling banyak terdapat di alam (73,8%). Sifat Titanium mirip dengan zirconium secara kimia maupun fisika.
Sejarah
(Latin: titans, anak pertama bumi dalam mitologi romawi) Ditemukan oleh Gregor di tahun 1791 dan dinamakan oleh Klaproth di tahun 1795. Titanium yang tidak murni dipersiapkan oleh Nilson dan Pettersson di tahun 1887, tetapi unsur yang murni tidak dibuat sampai pada tahun 1910 oleh Hunter dengan cara memanaskan TiCl4 dengan natrium dalam bom baja.

Sumber
Titanium ditemukan di meteor dan di dalam matahari. Bebatuan yang diambil oleh misi Apollo 17 menunjukkan keberadaan TiO2 sebanyak 12,1%. Garis-garis titanium oksida sangat jelas terlihat di spektrum bintang-bintang tipe M. Unsur ini merupakan unsur kesembilan terbanyak pada kerak bumi. Titanium selalu ada dalam igneous rocks (bebatuan) dan dalam sedimen yang diambil dari bebatuan tersebut. Ia juga terdapat dalam mineral rutile, ilmenite dan sphene dan terdapat dalam titanate dan bijih besi. Titanium juga terdapat di debu batubara, dalam tetumbuhan dan dalam tubuh manusia. Logam ini hanya dikutak-kutik di laboraturium sampai pada tahun 1946, Kroll menunjukkan cara memproduksi titanium secara komersil dengan mereduksi titanium tetraklorida dengan magnesium. Metoda ini yang dipakai secara umum saat ini. Selanjutnya logam titanium dapat dimurnikan dengan cara medekomposisikan iodanya.
Sifat-sifat
Titanium murni merupakan logam putih yang sangat bercahaya. Ia memiliki berat jenis rendah, kekuatan yang bagus, mudah dibentuk dan memiliki resistansi korosi yang baik. Jika logam ini tidak mengandung oksigen, ia ductile. Titanium merupakan satu-satunya logam yang terbakar dalam nitrogen dan udara. Titanium juga memiliki resistansi terhadap asam sulfur dan asam hidroklorida yang larut, kebanyakan asam organik lainnya, gas klor dan solusi klorida. Titanium murni diberitakan dapat menjadi radioaktif setelah dibombardir dengan deuterons. Radiasi yang dihasilkan adalah positrons dan sinar gamama. Logam ini dimorphic. Bentuk alfa heksagonal berubah menjadi bentuk beta kubus secara perlahan-lahan pada suhu 880 derajat Celcius. Logam ini terkombinasi dengan oksigen pada suhu panas merah dan dengan klor pada suhu 550 derajat Celcius. Logam titanium tidak bereaksi dengan fisiologi tubuh manusia (physiologically inert). Titanium oksida murni memiliki indeks refraksi yang tinggi dengan dispersi optik yang lebih tinggi daripada berlian.

Isotop
Titanium alami memiliki lima isotop dengan masa atom dari 46 sampai 50. Semuanya stabil. Ada delapan isotop titanium yang labil.

Kegunaan
Titanium sangat penting sebagai agen campuran logam dengan aluminium, molibdenum, manggan, besi dan beberapa logam lainnya. Campuran logam titanium digunakan terutama untuk bahan pesawat terbang dan misil, dimana logam ringan, kuat dan tahan suhu tinggi diperlukan. Titanium sekuat baja, tetapi 45% lebih ringan. Ia 60% lebih berat daripada aluminium, tetapi dua kali lebih kuat. Titanium memiliki kegunaan potensial di pabrik desalinasi untuk mengkonversi air laut menjadi air tawar. Logam ini memiliki resistansi yang baik terhadap air laut dan digunakan untuk baling-baling kapal dan bagian kapal lainnya yang terekspos pada air asin. Anoda titanium yang dilapisi platinum telah digunakan untuk memberikan perlindungan dari korosi air garam. Titanium diproduksi secara buatan untuk permata. Safir dan rubi menunjukkan asterism sebagai hasil keberadaan TiO2. Titanium dioksida sangat banyak digunakan untuk cat rumah dan cat lukisan karena permanen dan memilki sifat penutup yang baik. Pigmen titanium oksida merupakan aplikasi yang terbanyak untuk unsur ini. Cat titanium merupakan reflektor sinar infra yang sangat bagus dan banyak digunakan pada tempat-tempat pengamatan matahari (solar observatories) dimana panas dapat mengganggu pengamatan. Titanium tetraklorida digunakan untuk mengiridasi gelas. Senyawa ini mengeluarkan asap tebal di udara.
Keunggulan Titanium
• Salah satu karakteristik Titanium yang paling terkenal adalah dia sama kuat dengan baja tapi hanya 60% dari berat baja.
• Kekuatan lelah (fatigue strength) yang lebih tinggi daripada paduan aluminium.
• Tahan suhu tinggi. Ketika temperatur pemakaian melebihi 150 C maka dibutuhkan titanium karena aluminium akan kehilangan kekuatannya seacara nyata.
• Tahan korosi. Ketahanan korosi titanium lebih tinggi daripada aluminium dan baja.
• Dengan rasio berat-kekuatan yang lebih rendah daripada aluminium, maka komponen-komponen yang terbuat dari titanium membutuhkan ruang yang lebih sedikit dibanding aluminium.
Aplikasi Titanium
• Militer. Oleh karena kekuatannya, unsur ini digunakan untuk membuat peralatan perang (tank) dan untuk membuat pesawat ruang angkasa.
• Industri. Beberapa mesin pemindah panas (heat exchanger)dan bejana bertekanan tinggi serta pipa-pipa tahan korosi memakai bahan titanium.
• Kedokteran. Bahan implan gigi, penyambung tulang, pengganti tulang tengkorak, struktur penahan katup jantung.
• Mesin. Material pengganti untuk batang piston.
FISIK
22 scandium ← titanium → vanadium

-

Ti

Zr

Tabel periodik



Keterangan Umum Unsur
Nama, Lambang, Nomor atom
titanium, Ti, 22
Deret kimia
transition metals

Golongan, Periode, Blok
4, 4, d

Penampilan
silvery metallic

Massa atom
47.867(1) g/mol

Konfigurasi elektron
[Ar] 3d2 4s2

Jumlah elektron tiap kulit
2, 8, 10, 2
Ciri-ciri fisik
Fase
solid

Massa jenis (sekitar suhu kamar)
4.506 g/cm³
Massa jenis cair pada titik lebur
4.11 g/cm³
Titik lebur
1941 K
(1668 °C, 3034 °F)

Titik didih
3560 K
(3287 °C, 5949 °F)

Kalor peleburan
14.15 kJ/mol
Kalor penguapan
425 kJ/mol
Kapasitas kalor
(25 °C) 25.060 J/(mol•K)
Tekanan uap

P/Pa 1 10 100 1 k 10 k 100 k
pada T/K 1982 2171 (2403) 2692 3064 3558

Ciri-ciri atom
Struktur kristal
Hexagonal
Bilangan oksidasi
4
(amphoteric oxide)

Elektronegativitas
1.54 (skala Pauling)

Energi ionisasi
(detil)
ke-1: 658.8 kJ/mol

ke-2: 1309.8 kJ/mol
ke-3: 2652.5 kJ/mol
Jari-jari atom
140 pm

Jari-jari atom (terhitung)
176 pm

Jari-jari kovalen
136 pm

Lain-lain
Sifat magnetik
???
Resistivitas listrik
(20 °C) 0.420 µΩ•m
Konduktivitas termal
(300 K) 21.9 W/(m•K)
Ekspansi termal
(25 °C) 8.6 µm/(m•K)
Kecepatan suara
(pada wujud kawat) (suhu kamar) 5090 m/s

Modulus Young
116 GPa
Modulus geser
44 GPa
Modulus ruah
110 GPa
Nisbah Poisson
0.32
Skala kekerasan Mohs
6.0
Kekerasan Vickers
970 MPa
Kekerasan Brinell
716 MPa
Nomor CAS
7440-32-6
Isotop
iso
NA
waktu paruh
DM
DE (MeV)
DP

44Ti syn
63 y
ε
- 44Sc

γ
0.07D, 0.08D
-
46Ti 8.0% Ti stabil dengan 24 neutron

47Ti 7.3% Ti stabil dengan 25 neutron

48Ti 73.8% Ti stabil dengan 26 neutron

49Ti 5.5% Ti stabil dengan 27 neutron

50Ti 5.4% Ti stabil dengan 28 neutron

kesuburan tanah mikling

Kesuburan Biologi (Mikrobiologi)

Tanah dikatakan subur bila mempunyai kandungan dan keragaman biologi yang tinggi

Table 1. Maximum number and biomass (live weight) of soil organisms in a highly fertile grassland soil

Kind of organism Abundance
(no/m2) Biomass
(g/m2)
Bacteria 3 x 1014 300
Fungi 400
Protozoa 5 x 108 38
Nematodes 107 12
Earthworms and related forms 105 132
Mites 2 x 105 3
Springtails 5 x 104 5
Other invertebrates (snails, millipedes, etc) 2 x 103 36
From: B.N. Richards (1974) Introduction to the Soil Ecosystem

Organisme (mikroorganisme) tanah penting dalam kesuburan tanah karena
1. berperan dalam siklus energi
2. berperan dalam siklus hara
3. berperan dalam pembentukan agregat tanah
4. menentukan kesehatan tanah (suppressive / conducive terhadap munculnya penyakit terutama penyakit tular tanah-soil borne pathogen)

1. Siklus energi
- Sumber energi utama adalah matahari yang diubah oleh tanaman melalui proses fotosintesis menjadi bahan organik
- Beberapa mikroorganisme mampu melakukan fotosinthesis (menangkap energi matahari: algae)
- Sumber energi yang lain adalah hasil oksidasi-reduksi mineral anorganik: S dan Fe
- Energi dalam bahan organik dimanfaatkan oleh organisme/mikroorganisme
- Organisme dekomposer: milipede dll.
- Mikroorganisme dekomposer: jamur dan bakteri
- Mikroorganisme yang tumbuh di rhizosfer memanfaatkan energi dalam eksudat akar: bakteri Azotobacter

2. Siklus hara
Mikroorganisme mempunyai peran yang sangat penting dalam siklus hara karena:
1. ukurannya yang kecil sehingga mempunyai rasio permukaan:volume yang sangat besar
 memungkinkan pertukaran material (hara) dari sel ke lingkungannya dengan sangat cepat
2. reproduksi yang sangat cepat (dalam hitungan menit)
3. distribusi keberadaan yang sangat luas

Macam-macam siklus hara penting
a. Siklus Nitrogen
- Pool N terbesar di udara sebagai gas N2
- N menjadi tersedia melalui proses fiksasi (kimia maupun mikrobiologis)
(nitrogen fixer: rhizobium dll)
- N organik (dalam jaringan mahluk hidup - bentuk protein, asam amino dan asam nukleat) menjadi N anorganik melalui proses mineralisasi NH4+ (ammonium) == MO dekomposer
- NH4+ mengalami Nitrifikasi oleh Nitrosomonas, Nitrosococcus dan Nitrosovibrio
- NO2- menjadi NO3- oleh Nitrobacter dan Nitrococcus
- NO3- mengalami Denitrifikasi menjadi NO2- oleh Pseudomonas, Bacillus dan Alcaligenes
- N anorganik dapat diasimilasi oleh mikroorganisme == Imobilisasi


b. Siklus Sulfur
- Oksidasi sulfur menjadi sulfat oleh Thiobacillus, Arthrobacter dan Bacillus
2H2S + O2  2S + 2H2O
2S + 2H2O + 3O2  2SO42- + 4H+
S2O32- + H2O + 2O2  2SO42- + 2H+

- Reduksi Sulfat menjadi sulfida (S2-) oleh Desulphovibrio desulphuricans
2SO42- + 4H2  S2- + 4H2O
c. Siklus fosfor
- Fosfor di alam dalam bentuk terikat sebagai Ca-fosfat, Fe- atau Al-fosfat, fitat atau protein
- Mikroorganisme (Bacillus, Pseudomonas, Xanthomonas, Aerobacter aerogenes) dapat melarutkan P menjadi tersedia bagi tanaman

3. Pembentukan agregat tanah
- organisme tanah menghasilkan polimer organik (misal humic dan fulvic acids) yang mengikat partikel lempung menjadi mikro agregat
- pembentukan mikroagregat menjadi makro agregat dimediasi oleh bahan organik dan berbagai jenis mikro dan makroorganisme (bakteri, jamur-terutama jamur VAM, algae, cacing, semut, serangga dsb.).

4. Kesehatan tanah
- tanah suppressive terhadap patogen tular tanah umumnya mempunyai total mikroorganisme yang lebih besar dari tanah yang kondusif
- kompetisi nutrisi
- Amuba memakan jamur
- populasi Pseudomonas spp (antagonistic bakteria) atau Trichoderma tinggi
Soil Fungi Trichoderma
Fort Collins (condusive)(clay loam) 2 x 103 1 x 102
Colombia (suppressive)(organic) 1 x 108 8 x 105
PENILAIAN KESUBURAN TANAH

Penilaian kesuburan tanah merupakan proses yg mendiagnosis permasalahan unsure hara dan menerapkan anjuran dlm hal pemupukan.
Proses mendiagnosis msl unsur hara tnm dan menetapkan anjuran pupuk di wil tropika didasarkan pd pendekatan yg berbeda pd tahap kecanggihan yg berlainan
Program penilaian kesuburan tanah dpt dipilahkan menjadi: uji-tanah, analisis tanaman, omission element di rumah kaca, uji coba pupuk sederhana

1. Berdasarkan pada uji-tanah
- Salah satu pendekatan yg terpopuler
- Dikembangkan oleh International Soil Fertility Evaluation and Improvement Program, ISFEIP.
- Kesuburan tanah terutama bersangkut dg unsure hara tnm dan kead tanah
- Penilaian menyangkut tk ketersediaan & kesetimbangan hara di dalam tanah, termasuk cara yg tepat untuk menaksir seluruh faktor tsb (uji-tanah, analisis tnm, sigi tanah, kead iklim)
- Perbaikan meliputi penamb pupuk buatan, gamping, pupuk alam, dan tambahan lain pd tanah dlm jml, waktu & cara ttt, shg dpt memberi lingkungan hara yg optimum utk memperoleh hsl panen
- Program penilaian & perbaikan tanah adl khas-tempat & khas keadaan.
- Penggunaan informasi yg bijaksana mencakup pertimb thd bbrp faktor yg pengaruhi prod, tng kerja, ekonomi & ekologi
- Hanya uji-tanah saja tidak dianggap sbg cara pendekatan yg memuaskan
- Nilai yg diperoleh dlm analisis tanah adl angka empiris yg hanya berarti bila dikorelasikan dg tanggapan hasil
- Menurut Fitts (1974) melibatkan :
a. pengambilan contoh (tanah dan tanaman), CT hrs benar2 mewakili tapak, krn hanya diuji sepermilyarnya
b. analisis laboratorium (tanah dan tanaman), perlu metode yg sesuai dan benar
c. hubungan antara analisis dan tanggapan hasil, di rumah kaca & uji coba lapangan
d. penafsiran dan anjuran, berdasarkan hasil
e. memanfaatkan informasi
f. penelitian

2. Berdasarkan analisis tanaman
- berkembang di daerah tanpa system uji-tanah efektif
- untuk tanaman tahunan dan jangka panjang
- Keuntungannya: merangkumkan pengaruh peubah tanah, tanaman, iklim & pengelolaan
- merup ukuran terakhir ketersediaan unsur hara
- kerugiannya: terlambat untuk memperbaiki kondisi hara tanpa menderita kerugian hasil
- Tujuan:
a. Untuk mengenali masalah keharaan dan menetapkan jumlah perbaikannya melalui penentuan tingkat gawat
b. Menghitung nilai penyerapan unsur hara sbg kunci utk penggunaan pupuk
c. Memantau unsur hara tnm tahunan

3. Berdasarkan pemantauan unsur hara yang hilang
- Termsk menanam tnm penunjuk di dlm rumah kaca atau di lap pd tanah yg diberi pupuk scr omission element
- Mnrt Chaminade (1972), informasi yg diperoleh adl:
a. unsur hara yang kahat
b. kepentingan nisbi kekahatan itu
c. tingkat yg tunjukkan terkurasnya kesuburan akibat pemotongan/penebangan

4. Uji coba pupuk scr sederhana di ladang petani
- dikembangakan oleh Food and Agricultural Organization (FAO)
- bertujuan utk memperkenalkan pupuk sbg sarana utk menaikkan hsl panen di tropika
- mengesampingkan keaneka ragaman tanah setempat
- tidak dapat dibuat anjuran khas-tempat

5. Hubungan antara kesuburan tanah dan penggolongan tanah
- anjuran penggunaan pupuk adalah khas-tempat
- perbedaan sifat tanah merup salah satu penyebab utama utk kekhasan menurut tempat
- program penilaian kesuburan tanah hrs berhub erat dg program penyigian dan penggolongan tanah

mikrobiologi lingkungan

MIKROBIOLOGI LINGKUNGAN 2
Interaksi Mikroorganisme dengan Senyawa Xenobiotik & Polutan Anorganik

Senyawa xenobiotik: senyawa yang tidak dibentuk oleh proses alamiah (senyawa “asing”)
Yg tergolong senyawa xenobiotik: freon, pelarut organik, PCB, plastik, deterjen, bahan peledak, pestisida, dll.
Senyawa anorganik menjadi polutan karena aktivitas manusia, misal: penambangan, pemupukan berlebihan, dll.

Pada prinsipnya:
Semua senyawa alamiah dapat mengalami degradasi menjadi senyawa yang lebih sederhana
Yang menjadi masalah adalah senyawa-senyawa sintetik hasil sintesis kimia, termasuk sbb:
o halobenzene, halophenols, halobenzoate, senyawa nitroaromatik, Polychlorinated Biphenyls (PCBs)

Mengapa senyawa sintetik tidak dapat di degradasi secara alamiah?
• Interaksi mikroorganisme dengan polutan dapat menguntungkan sekaligus merugikan bagi makhluk hidup lain,termasuk tanaman, hewan dan manusia

Interaksi merugikan:
• Konversi senyawa nitrat menjadi nitrit
• Metilasi
• Akumulasi logam berat & radionuclide

Interaksi menguntungkan:
• Degradasi hidrokarbon
• Degradasi pestisida
________________________________________

Bioremediasi dengan Mikroorganisme
Bioremediasi: penggunaan agen biologi dalam usaha membersihkan lingkungan yang tercemar.
Proses bioremediasi merupakan pengembangan dari proses pengendalian limbah yang pada umumnya menggunakan mikroorganisme untuk membersihkan limbah




From your reading packet
Deni & Penninckx 1999:
• Rational of the study: nitrifying bacteria seem to be good candidates for hydrocarbon remediation  need to study the effect of adding hydrocarbon to nitrification process.
• investigating the effect of hydrocarbon to nitrifying bacteria in uncontaminated soil & polluted soil.

Results:
• addition of hydrocarbon to uncontaminated soil stimulated immobilization of N and reduced nitrification
• Ammonia-oxidizing bacteria in polluted soil acquired resistance to inhibition by hydrocarbon
Kelas Zat Kimia
Kelas zat kimia yang sering diolah dengan bioremediasi
Kelas Jenis Bahan Kimia
Fuel hydrocarbons Benzene, Toluene
PAH's (Polychlorinated aromatic hydrocarbons) Creosote
PCB's (Polychlorinated biphenyls) Aroclor
Chlorinated solvents TCE (Trichloroethylene)
Chlorinated aromatic compounds Chlorobenzene
Chlorophenols Pentachlorophenol
Nonhalogenated phenolics 2-Methylphenol
Pesticides 2,4-D, Atrazine
Explosives TNT (2,4,6-Trinitrotuluene)
Nitrogen heterocyclics Pyridine
Radionuclides Plutonium
Anions Nitrate
Metals Lead

• Remediasi merupakan kegiatan untuk membersihkan permukaan tanah.
• Sebelum melakukan remediasi, hal yang perlu diketahui:
• perbandingan karbon (C), nitrogen (N), dan fosfat (P), jenis tanah, kondisi tanah (basah, kering),
• telah berapa lama zat pencemar terendapkan di lokasi tersebut, kondisi pencemaran (penting untuk dibersihkan segera/bisa ditunda).
• Ada dua jenis remediasi tanah, yaitu in-situ (atau on-site) dan ex-situ (atau off-site).
• Pembersihan on-site adalah pembersihan di lokasi. Pembersihan ini lebih murah dan lebih mudah, terdiri dari pembersihan, venting (injeksi), dan bioremediasi.
• Pembersihan off-site meliputi penggalian tanah yang tercemar dan kemudian dibawa ke daerah yang aman. Setelah itu di daerah aman, tanah tersebut dibersihkan dari zat pencemar.
• Caranya yaitu, tanah tersebut disimpan di tangki yang kedap, kemudian zat pembersih dipompakan ke tangki tersebut. Selanjutnya zat pencemar dipompakan keluar dari bak yang kemudian diolah dengan instalasi pengolah air limbah. Pembersihan off-site ini jauh lebih mahal dan rumit.

A. Pengertian Bioremediasi
Bioremediasi adalah proses pembersihan pencemaran tanah dengan menggunakan mikroorganisme (jamur, bakteri).
Bioremediasi bertujuan untuk memecah atau mendegradasi zat pencemar menjadi bahan yang kurang beracun atau tidak beracun (karbon dioksida dan air).
Bioremediasi pada lahan terkontaminasi logam berat didefinisikan sebagai proses membersihkan (cleanup) lahan dari bahan-bahan pencemar (pollutant) secara biologi atau dengan menggunakan organisme hidup, baik mikroorganisme (mikrofauna dan mikroflora) maupun makroorganisme (tumbuhan).
Bioremediasi juga dapat didefinisikan sebagai proses yang menggunakan mikroba, tanaman , enzim mikroba atau tanaman untuk menawarkan racun polutan di tanah atau lingkungan (Skipper, 1998, Skladany dan Metting Jr, 1993)
.
Konsep bioremediasi tersebut termasuk di dalamnya proses-proses : biodegradasi yang menunjuk pada panawaran atau transformasi senyawa beracun secara total atau parsial oleh mikroba dan tanaman; mineralisasi yang menunjukkan perubahan menyeluruh bahan organik polutan menjadi senyawa inorganik dan kometabolisme yang menunjuk pada proses perubahan polutan tanpa mengubah karbon atau energi untuk mikroba pelapuk. (Skipper, 1998).

Bioremediasi dipertimbangkan sebagai penanganan kontaminan didasarkan pada beberapa kriteria yaitu ( Mullen, 1998) :
1. Organisme yang digunakan harus mempunyai aktaivitas katabolisme untuk menghancurkan kontaminan dengan laju yang mencukupi untuk membuat konsentrasi kontaminan menurun mencapai standar
2. Secara biologis kontaminan dapat dicapai oleh organisme
3. Lingkungan mendukung untuk pertumbuhan mikroba, tanaman atau aktivitas enzimatik
4. Biaya bioremediasi harus lebih murah atau paling kurang sama dengan teknologi lain
Ada 4 teknik dasar yang biasa digunakan dalam bioremediasi :
1. stimulasi aktivitas mikroorganisme asli (di lokasi tercemar) dengan penambahan nutrien, pengaturan kondisi redoks, optimasi pH, dsb
2. inokulasi (penanaman) mikroorganisme di lokasi tercemar, yaitu mikroorganisme yang memiliki kemampuan biotransformasi khusus
3. penerapan immobilized enzymes
4. penggunaan tanaman (phytoremediation) untuk menghilangkan atau mengubah pencemar/
Dasar-Dasar Teknologi
PENGOLAHAN LIMBAH CAIR

Industri primer pengolahan hasil hutan merupakan salah satu penyumbang limbah cair yang berbahaya bagi lingkungan.
• Teknologi pengolahan air limbah adalah kunci dalam memelihara kelestarian lingkungan.
• Berbagai teknik pengolahan air buangan untuk menyisihkan bahan polutannya telah dicoba dan dikembangkan selama ini. Teknik-teknik pengolahan air buangan yang telah dikembangkan tersebut secara umum terbagi menjadi 3 metode pengolahan:
1. pengolahan secara fisika
2. pengolahan secara kimia
3. Pengolahan secara biologi
Untuk suatu jenis air buangan tertentu, ketiga metode pengolahan tersebut dapat diaplikasikan secara sendiri-sendiri atau secara kombinasi.
Pengolahan Secara Fisika
• pengendapan : sebelum dilakukan pengolahan lanjutan terhadap air buangan, bahan-bahan tersuspensi berukuran besar dan yang mudah mengendap atau bahan-bahan yang terapung disisihkan terlebih dahulu. Penyaringan (screening) merupakan cara yang efisien dan murah untuk menyisihkan bahan tersuspensi yang berukuran besar. Parameter desain yang utama untuk proses pengendapan ini adalah kecepatan mengendap partikel dan waktu detensi hidrolis di dalam bak pengendap.







































Gambar 1. Skema Diagram Pengolahan Fisik

• Proses flotasi banyak digunakan untuk menyisihkan bahan-bahan yang mengapung seperti minyak dan lemak agar tidak mengganggu proses pengolahan berikutnya.
• Flotasi juga dapat digunakan sebagai cara penyisihan bahan-bahan tersuspensi (clarification) atau pemekatan lumpur endapan (sludge thickening) dengan memberikan aliran udara ke atas (air flotation).
• Proses filtrasi di dalam pengolahan air buangan, biasanya dilakukan untuk mendahului proses adsorbsi atau proses reverse osmosis-nya, akan dilaksanakan untuk menyisihkan sebanyak mungkin partikel tersuspensi dari dalam air agar tidak mengganggu proses adsorbsi atau menyumbat membran yang dipergunakan dalam proses osmosa.
• Proses adsorbsi, biasanya dengan karbon aktif, dilakukan untuk menyisihkan senyawa aromatik (misalnya: fenol) dan senyawa organik terlarut lainnya, terutama jika diinginkan untuk menggunakan kembali air buangan tersebut.
• Teknologi membran (reverse osmosis) biasanya diaplikasikan untuk unit-unit pengolahan kecil, terutama jika pengolahan ditujukan untuk menggunakan kembali air yang diolah. Biaya instalasi dan operasinya sangat mahal.
Pengolahan Secara Kimia
• Pengolahan air buangan secara kimia biasanya dilakukan untuk menghilangkan partikel-partikel yang tidak mudah mengendap (koloid), logam-logam berat, senyawa fosfor, dan zat organik beracun; dengan membubuhkan bahan kimia tertentu yang diperlukan.




















Gambar 2. Skema Diagram pengolahan Kimiawi

• Pengendapan bahan tersuspensi yang tak mudah larut dilakukan dengan membubuhkan elektrolit yang mempunyai muatan yang berlawanan dengan muatan koloidnya agar terjadi netralisasi muatan koloid tersebut, sehingga akhirnya dapat diendapkan.
Pengolahan secara biologi

• Semua air buangan yang biodegradable dapat diolah secara biologi.
• Pada dasarnya, reaktor pengolahan secara biologi dapat dibedakan atas dua jenis, yaitu:
1. Reaktor pertumbuhan tersuspensi (suspended growth reaktor);
2. Reaktor pertumbuhan lekat (attached growth reaktor).

• Proses lumpur aktif : Di dalam reaktor pertumbuhan tersuspensi, mikroorganisme tumbuh dan berkembang dalam keadaan tersuspens antara lain: oxidation ditch dan kontak-stabilisasi.
• Dibandingkan dengan proses lumpur aktif konvensional, oxidation ditch mempunyai beberapa kelebihan, yaitu efisiensi penurunan BOD dapat mencapai 85%-90% (dibandingkan 80%-85%) dan lumpur yang dihasilkan lebih sedikit. Selain efisiensi yang lebih tinggi (90%-95%), kontak stabilisasi mempunyai kelebihan yang lain, yaitu waktu detensi hidrolis total lebih pendek (4-6 jam). Proses kontak-stabilisasi dapat pula menyisihkan BOD tersuspensi melalui proses absorbsi di dalam tangki kontak sehingga tidak diperlukan penyisihan BOD tersuspensi dengan pengolahan pendahuluan.
• Kolam oksidasi dan lagoon, baik yang diaerasi maupun yang tidak, juga termasuk dalam jenis reaktor pertumbuhan tersuspensi.
• Untuk iklim tropis seperti Indonesia, waktu detensi hidrolis selama 12-18 hari di dalam kolam oksidasi maupun dalam lagoon yang tidak diaerasi, cukup untuk mencapai kualitas efluen yang dapat memenuhi standar yang ditetapkan. Di dalam lagoon yang diaerasi cukup dengan waktu detensi 3-5 hari saja.
Di dalam reaktor pertumbuhan lekat, mikroorganisme tumbuh di atas media pendukung dengan membentuk lapisan film untuk melekatkan dirinya. Berbagai modifikasi telah banyak dikembangkan selama ini, antara lain:
1. trickling filter
2. cakram biologi
3. filter terendam
4. reaktor fludisasi
Seluruh modifikasi ini dapat menghasilkan efisiensi penurunan BOD sekitar 80%-90%.
Ditinjau dari segi lingkungan dimana berlangsung proses penguraian secara biologi, proses ini dapat dibedakan menjadi dua jenis:
1. Proses aerob, yang berlangsung dengan hadirnya oksigen;
2. Proses anaerob, yang berlangsung tanpa adanya oksigen.
Apabila BOD air buangan tidak melebihi 400 mg/l, proses aerob masih dapat dianggap lebih ekonomis dari anaerob. Pada BOD lebih tinggi dari 4000 mg/l, proses anaerob menjadi lebih ekonomis.






























Gambar 3. Skema Diagram pengolahan Biologi

Dalam prakteknya saat ini, teknologi pengolahan limbah cair mungkin tidak lagi sesederhana seperti dalam uraian di atas. Namun pada prinsipnya, semua limbah yang dihasilkan harus melalui beberapa langkah pengolahan sebelum dibuang ke lingkungan atau kembali dimanfaatkan dalam proses produksi.





Pencemaran Lingkungan


Permasalahan pencemaran lingkungan yang harus segera diatasi bersama diantaranya pencemaran air tanah dan sungai, pencemaran udara perkotaan, kontaminasi tanah oleh sampah, hujan asam, perubahan iklim global, penipisan lapisan ozon, kontaminasi zat radioaktif, dan sebagainya.



Sumber Pencemar
Pencemar datang dari berbagai sumber dan memasuki udara, air dan tanah dengan berbagai cara.
Pencemar udara terutama datang dari kendaraan bermotor, industi, dan pembakaran sampah. Pencemar udara dapat pula berasal dari aktivitas gunung berapi.
Pencemaran sungai dan air tanah terutama dari kegiatan domestik, industri, dan pertanian. Limbah cair domestik terutama berupa BOD, COD, dan zat organik. Limbah cair industri menghasilkan BOD, COD, zat organik, dan berbagai pencemar beracun. Limbah cair dari kegiatan pertanian terutama berupa nitrat dan fosfat.

Proses Pencemaran
• Proses pencemaran dapat terjadi secara langsung maupun tidak langsung.
• Secara langsung yaitu bahan pencemar tersebut langsung berdampak meracuni sehingga mengganggu kesehatan manusia, hewan dan tumbuhan atau mengganggu keseimbangan ekologis baik air, udara maupun tanah.
• Proses tidak langsung, yaitu beberapa zat kimia bereaksi di udara, air maupun tanah, sehingga menyebabkan pencemaran. Pencemar ada yang langsung terasa dampaknya, misalnya berupa gangguan kesehatan langsung (penyakit akut), atau akan dirasakan setelah jangka waktu tertentu (penyakit kronis).

Langkah Penyelesaian
Penyelesaian masalah pencemaran terdiri :
• pencegahan dan pengendalian.
• Langkah pencegahan pada prinsipnya mengurangi pencemar dari sumbernya untuk mencegah dampak lingkungan yang lebih berat. Di lingkungan yang terdekat, misalnya dengan mengurangi jumlah sampah yang dihasilkan, menggunakan kembali (reuse) dan daur ulang (recycle). Di bidang industri misalnya dengan mengurangi jumlah air yang dipakai, mengurangi jumlah limbah, dan mengurangi keberadaan zat kimia PBT (Persistent, Bioaccumulative, and Toxic), dan berangsur-angsur menggantinya dengan Green Chemistry. Green chemistry merupakan segala produk dan proses kimia yang mengurangi atau menghilangkan zat berbahaya.
• Pengendalian dapat berupa pembuatan standar baku mutu lingkungan, monitoring lingkungan dan penggunaan teknologi untuk mengatasi masalah lingkungan.

Pencemaran Tanah
• Jenis Pencemaran Tanah

Tanah berperan penting dalam pertumbuhan mahluk hidup, memelihara ekosistem, dan memelihara siklus air. Kasus pencemaran tanah terutama disebabkan oleh pembuangan sampah yang tidak memenuhi syarat (ilegal dumping), kebocoran limbah cair dari industri atau fasilitas komersial, atau kecelakaan kendaraaan pengangkut minyak, zat kimia, atau limbah, yang kemudian tumpah ke permukaan tanah.

Ketika suatu zat berbahaya/beracun telah mencemari permukaan tanah, maka ia dapat menguap, tersapu air hujan dan atau masuk ke dalam tanah.
• Pencemaran yang masuk ke dalam tanah kemudian terendap sebagai zat kimia beracun di tanah. Zat beracun di tanah tersebut dapat berdampak langsung kepada manusia ketika bersentuhan atau dapat mencemari air tanah dan udara di atasnya.
Remediasi

Kegiatan untuk membersihkan permukaan tanah dikenal dengan remediasi. Sebelum melakukan remediasi, hal yang perlu diketahui:
1. Jenis pencemar (organic atau anorganik), terdegradasi/tidak, berbahaya/tidak,
2. Berapa banyak zat pencemar yang telah mencemari tanah tersebut,
3. Perbandingan karbon (C), nitrogen (N), dan Fosfat (P),
4. Jenis tanah,
5. Kondisi tanah (basah, kering),
6. Telah berapa lama zat pencemar terendapkan di lokasi tersebut,
Kondisi pencemaran (sangat penting untuk dibersihkan segera/bisa ditunda).
Remediasi On-site dan Off-site
Ada dua jenis remediasi tanah, yaitu in-situ (atau on-site) dan ex-situ (atau off-site).
Pembersihan on-site adalah pembersihan di lokasi. Pembersihan ini lebih murah dan lebih mudah, terdiri dari pembersihan, venting (injeksi), dan bioremediasi.
Pembersihan off-site meliputi penggalian tanah yang tercemar dan kemudian dibawa ke daerah yang aman. Setelah itu di daerah aman, tanah tersebut dibersihkan dari zat pencemar.
Caranya yaitu, tanah tersebut disimpan di bak/tanki yang kedap, kemudian zat pembersih dipompakan ke bak/tangki tersebut. Selanjutnya zat pencemar dipompakan keluar dari bak yang kemudian diolah dengan instalasi pengolah air limbah. Pembersihan off-site ini jauh lebih mahal dan rumit.

Limbah Cair : a. Limbah Industri.
• Sifat-sifat air limbah industri relatif bervariasi tergantung dari sumbernya. Limbah jenis ini bukan saja mempengaruhi tingkat kekeruhan, BOD, COO maupun kandungan organiknya, tetapi juga mengubah struktur kimia air akibat masuknya zat-zat anorganik yang mencemari.
• Penanganan limbah ini diiakukan dengan cara memasang instalasi pengolahan air limbah (IPAL) sebelum dibuang ke lingkungan atau badan air, dan penanganan sistem pembuangan limbah domestik itu sendiri.
• Limbah cair domestik dan tinja. Secara sederhana, penanganan limbah cair domestik dan tinja dengan membangun septiktank untuk setiap perumahan atau septiktank komunal di pemukiman padat penduduk secara kolektif, bagi daerah yang belum mempunyai pengolahan limbah cair domestik secara terpadu.
• Air Limbah Pertanian. Berasal dari sedimen akibat erosi lahan, unsur kimia limbah hewan atau pupuk (umumnya fosfor dan nitrogen), dan unsur kimia dari pestisida. Pengendalian dapat dilakukan dengan membuat penampungan di samping melakukan penanganan baik dalam kolam terbuka maupun tertutup, dan sistem pemupukan dan pemberantasan hama/penyakit dengan komposisi yang tepat
Limbah karbohidrat.
• Proses pengolahan singkong menjadi tepung tapioka, dihasilkan limbah sekitar 2/3 bagian atau sekitar 75% dari bahan mentahnya yang disebut onggok.
Onggok memiliki bau tak sedap yang muncul akibat terjadinya proses pembusukan yang amat cepat. Kandungan karbohidrat singkong ini mencapai 72,49%-85,99%, sementara kadar airnya 14,09%. Tingginya kandungan karbohidrat dan kadar air inilah yang mempermudah aktifitas mikroba pengurai. Proses penguraian bisa bersifat aerob (membutuhkan oksigen) dan bisa pula bersifat anaerob (tidak membutuhkan oksigen) menghasilkan bau berupa H2S dan NH3 serta berbagai gas berbau menyengat lainnya.
Teknologi biokonversi.
Teknologi yang mengkonversi bahan secara enzimatik dan biologik (biasanya melalui fermentasi) yang dapat dimanfaatkan untuk meningkatkan nilai ekonomi onggok. Cara pengolahan limbah secara biokonversi ini cukup dengan menampung onggok di suatu wadah untuk menjalani proses fermentasi menggunakan jasad renik (ragi atau jamur). Strain yang digunakan Candida utilis, Trichoderma harzianum dan Trichoderma viride. Trichoderma harzianum paling baik digunakan untuk keperluan ini, karena selama proses fermentasi akan menghasilkan enzim selulase b-1,3 glukanase yang mampu meningkatkan kadar protein.
Hasil fermentasi onggok ini bisa dimanfaatkan sebagai pakan ternak. Hasil fermentasi limbah pabrik tapioka untuk pakan ternak ini secara kualitatif cukup bagus, karena jamur yang digunakan memiliki enzim yang mampu memecah karbohidrat yang akan meningkatkan kadar protein bahan.
Selain itu jamur Trichoderma harzianum juga memiliki sifat antifungi sehingga selama proses fermentasi berlangsung dapat mencegah pertumbuhan jamur lain yang tidak diharapkan. Sehingga sebagai pakan ternak hasil fermentasi limbah ini cukup aman.

Limbah Protein.
• Pabrik tahu terkenal sebagai sumber pencemaran sungai dan bau busuk.
• Limbah yang dibuang ke sungai membuat turun mutu airnya. Pada tahun 1990 ditemukan cara pemanfaatan limbah tahu itu menjadi nata de soya.
• Pengolahan limbah tahu menjadi nata itu melibatkan bakteri Acetobacter xylinum, yang memakai protein dan karbohidrat dalam limbah itu sebagai sumber energi untuk hidup dan berbiak.
• Mula-mula, limbah tahu cair yang sudah disaring dan terbebas dari limbah padat, dicampur dulu dengan gula pasir, urea, dan amoniumfosfat, lalu direbus selama seperempat jam. Sesudah ditambah asam asetat (cuka) pekat, agar pH larutan turun sampai 4, larutan dituang ke dalam bak fermentasi setinggi 2 cm, lalu didinginkan. Tetapi harus ditutup dengan kertas bersih dan diikat, supaya tidak tercemar kotoran dari luar. Sesudah dingin, larutan dituangi bibit bakteri dalam larutan, sebanyak 10-20% volume larutan sari tahu, lalu dibiarkan menjalani fermentasi selama 8-10 hari.
• Di dekat permukaan cairan akan terbentuk lapisan nata setebal ± 2 cm. Inilah yang dipanen, yang setelah direndam dalam air bersih yang baru selama 3 hari, akan bersih dari sisa-sisa asam cuka dan zat kimia lainnya. Dalam proses itu dihasilkan nata berupa lapisan padat seperti agar-agar di dekat permukaan cairan pemeliharaan.

Limbah organik.
Limbah organik yang berasal dari kotoran ternak sapi. Kotoran ternak umumnya terdapat di sekitar kandang belakang rumah atau dibuang ke saluran air. Limbah organik belum diolah menjadi kompos oleh peternak
• Proses pengolahan limbah organik yang dapat dilakukan ialah proses pengomposan dengan bantuan biostarter dan cacing tanah (vermicomposting). Penggunaan biostarter dapat mempercepat proses dekomposisi dari 3 bulan menjadi 1 bulan. Pengomposan dengan bantuan cacing tanah menghasilkan pupuk organik dengan mutu yang lebih baik tetapi secara teknis sulit dilakukan dalam skala besar.

Limbah Petroleum.
Minyak pelumas bekas termasuk ke dalam daf tar limbah Bahan Berbahaya dan Beracun (B3), oleh karena itu minyak pelumas bekas memerlukan penanganan khusus dalam pengelolaannya.
• Untuk menanggulangimya dilakukan proses bioremediasi dengan metode slurry-phase untuk mendegradasi kandungan hidrokarbon pada minyak pelumas bekas dalam reaktor-reaktor yang dioperasikan secara batch.
• Karakteristik yang khas dari metode ini adalah adanya suspensi dari material terkontaminasi baik fasa padat maupun sludge dalam suatu medium aquoeus. Fasa slurry diperoleh dengan cara menambahkan sejumlah tertentu air atau air buangan sehingga dicapai kondisi slurry (slurry density) yang diinginkan.
• Percobaan dilakukan dengan reaktor-reaktor yang dioperasikan dalam 2 seri. Seri pertama ditujukan untuk meneliti proses degradasi minyak pelumas oleh bakteri indigenous-bakteri yang hidup di tanah terkontaminasi minyak pelumas- dan bakteri augmentasi, yaitu bakteri yang sebelumnya telah diisolasi dari tanah terkontaminasi minyak pelumas bekas dan dibiakkan di laboratorium.
• Tanah terkontaminasi diolah pada reaktor serf pertama tanpa disterilkan terlebih dahulu. Sementara itu, seri kedua ditujukan untuk proses degradasi minyak pelumas hanya oleh bakteri hasil bioaugmentasi saja, sehingga tanah yang akan diolah dalam reaktor ini disterilkan terlebih dahulu.

Limbah Logam Berat.
• Beberapa jenis polutan yang berbahaya bagi kesehatan manusia dan hewan, selain gas beracun, adalah logam kimia berbahaya jenis logam berat, seperti tembaga (Cu), kobait (Co), timbal (Pb), kadmium (Cd), kromium (Cr), mangan (Mn), raksa (Hg), nikel (Ni), senyawa pestisida dan senyawa organik.
• Jika melewati ambang batas, keberadaan jenis-jenis polutan tersebut diketahui bersifat racun dan teratogenik, juga bersifat karsinogenik, yaitu dapat menimbulkan terjadinya penyakit kanker. pengolahan limbah berbahaya ini dapat menggunakan teknologi fitoremediasi.
• Fitoremediasi didefinisikan sebagai teknologi pembersihan, penghilangan atau pengurangan polutan berbahaya, seperti logam berat, pestisida.
• Ada empat informasi penting yang dicari dalam penelitian menggunakan teknologi ini.
Pertama, kemampuan daya akumulasi berbagai jenis tanaman untuk berbagai jenis logam dan konsentrasi, sifat kimia dan fisika tanah, dan sifat fisiologi tanaman.
Kedua, spesifikasi transpor dan akumulasi logam.
Ketiga, mekanisme akumulasi dan hiper-akumulasi ditinjau secara fisiologi, biokimia, dan molekular.
Keempat, kesesuaian sistem biologi dan evolusi pada akumulasi logam.

Teknologi mengolah limbah dengan sistem Phytoremediasi, menggunakan tanaman sebagai alat pengolah bahan pencemar. Pada limbah padat atau cair yang akan diolah, ditanami dengan tanaman tertentu yang dapat menyerap, mengumpulkan, mendegradasi bahan-bahan pencemar tertentu yang terdapat di dalam limbah tersebut.
Banyak istilah yang diberikan pada sistem phytoremediasi sesuai dengan mekanisme yang terjadi pada prosesnya. Misalnya :

Phytostabilization: Polutan distabilkan di dalam tanah oleh pengaruh tanaman. Phytostimulation: akar tanaman menstimulasi penghancuran polutan dengan bantuan bacteri rhizosphere
Phytodegradation: tanaman mendegradasi polutan dengan atau tanpa menyimpannya di dalam daun, batang atau akarnya untuk sementara waktu. Phytoextraction: polutan terakumulasi dijaringan tanaman terutama daun.



Phytovolatilization: polutan oleh tanaman diubah menjadi senyawa yang mudah menguap sehingga dapat dilepaskan ke udara. Rhizofiltration: polutan diambil dari air oleh akar tanaman pada sistem hydroponic.
• Proses remediasi polutan dari dalam tanah atau air terjadi karena jenis tanaman tertentu dapat melepaskan zat carriers yang biasanya berupa senyawaan kelat, protein, glukosida yang berfungsi mengikat zat polutan tertentu kemudian dikumpulkan dijaringan tanaman misalnya pada daun atau akar.




• Keunggulan sistem phytoremediasi diantaranya ialah biayanya murah dan dapat dikerjakan insitu, tetapi kekurangannya diantaranya ialah perlu waktu yang lama dan diperlukan pupuk untuk menjaga kesuburan tanaman, akar tanaman biasanya pendek sehingga tidak dapat menjangkau bagian tanah yang dalam. Yang perlu diingat ialah setelah dipanen, tanaman yang kemungkinan masih mengandung polutan beracun ini harus ditangani secara khusus.
B. Pengolahan Limbah Logam Berat


Kelas zat kimia yang sering diolah dengan bioremediasi
Fuel hydrocarbons Benzene, Toluene
PAH's (Polychlorinated aromatic hydrocarbons) Creosote
PCB's (Polychlorinated biphenyls) Aroclor
Chlorinated solvents TCE (Trichloroethylene)
Chlorinated aromatic compounds Chlorobenzene
Chlorophenols Pentachlorophenol
Nonhalogenated phenolics 2-Methylphenol
Pesticides 2,4-D, Atrazine
Explosives TNT (2,4,6-Trinitrotuluene)
Nitrogen heterocyclics Pyridine
Radionuclides Plutonium

• Bakteri yang memiliki kapasitas untuk mendegradasi senyawa yang terdapat di dalam petroleum hidrokarbon dikenal sebagai bakteri hidrokarbonoklastik.

• Tranformasi biologis pencemar minyak yang sebenarnya adalah merupakan proses mineralisasi material organik dengan produk akhir gas karbondioksida yang ditandai dengan adanya peningkatan biomasa bakteri itu sendiri.

• Proses degradasi sendiri tidak hanya tergantung pada struktur kimia dari petrol akan tetapi juga dipengaruhi oleh faktor lingkungan seperti pH, salinitas perairan, dan lebih spesifik lagi adalah ketersediaan oksigen di lingkungan.

USING A MICROBIAL CONSORTIA AS INNOCULUM
B.A. Molnaa And R.B. Grubbs, Solmar Corporation
(R.B. Grubbs is a Technical Advisor to U.S. Microbics)
ABSTRACT
Bioremediation is becoming an attractive alternative for cleaning up soil systems contaminated with petroleum and other hydrocarbons. Due to time constraints and unknown quality of results, certain projects have not had bioremediation as an option.
A process has been developed in which a consortia of micro-organisms is introduced into the soil system to facilitate the bioremediation process and ensure consistency of results.
Techniques to enhance the activity of the organisms and thus ensure the success of such programs are described. Several successful projects are described along with potential roadblocks to bioremediation and how one can work around such roadblocks. Degradation parameters for these projects are discussed.
INTRODUCTION
In the past few years, as landfills have become more and more scarce and concomitantly more and more cost prohibitive, interest in biological methods to treat organic wastes has increased.
One area, in particular, that has received increased attention is the biological treatment of petroleum contaminated soils.
The term bioremediation has been given to describe the process by which the use of living organisms (in conjunction with or independent from other technologies) is employed to effectively decontaminate a polluted system. In most cases, the organisms employed are bacteria; however, work is being conducted using fungi and plants. Water hyacinths have been utilized in water systems to effectively remove trace organics and trace metals.

There are two techniques for utilizing bacteria to degrade petroleum in the soil.
One method uses the bacteria that can already be found in the soil. These bacteria are stimulated to grow by introducing nutrients into the soil and thereby enhancing the biodegradation process.
This process is known as biostimulation. The other method involves culturing the bacteria independently and adding them to the site.
This process is known as bioaugmentation(8).
One advantage of bioremediation is that the process can be done on site with a minimum amount of space and equipment. By treating a site, costs and liability are greatly reduced while extending the life of our current landfills by reducing the amount of waste they would normally receive.
On site treatment may involve excavation of the contaminated soil and construction of a lined treatment cell. If excavating is impractical the treatment may be conducted without disturbing the contaminated site by using a recirculating injection well system. This process is considered in situ treatment(5,8).
Both on site and in situ treatment have their advantages and disadvantages and the decision to use one method of treatment or the other is often dictated by various factors at the site.
ON SITE VERSUS IN SITU TREATMENT
On site treatment whereby the contaminated soil is excavated and placed into a lined treatment cell has some distinct advantages.
It allows for better control of the system by enabling the engineering firm to dictate the depth of soil as well as the exposed surface area. By controlling the depth and exposed surface area of the soil, one is able to better control the temperature nutrient concentration moisture content and oxygen availability(8).
On site treatment has an added benefit in that it is much easier to demonstrate the site is clean than in an in situ cleanup. By isolating the contaminated soil in the treatment cell, it is possible to sample the site in a more thorough, and therefore, representative manner. This may prove a necessity if the regulating agency or the customer desire to optimize the reliability of sampling and analysis.
The excavation of the contaminated soil adds to the cost of a bioremediation project as does the liner and the landfarming equipment. In addition to these costs, it is necessary to find enough space to treat the excavated soil on site. In some states, areas are now being set aside to provide the needed space to treat these soils.
In situ treatment is advantageous in instances where the excavation of the contaminated soil is cost prohibitive or impossible. The method of in situ treatment generally involves establishing a hydrostatic gradient through the area of contamination.
Water is placed on the site so that it will flow through the area of contamination, carrying nutrients and possibly organisms to the contaminants. Once the water has passed through the site, it is pumped up through wells, and returned to the beginning of the system. This continuous recirculation is carried on until the site has been determined to be clean (Figure 1).

BIOSTIMULATION VS. BIOAUGMENTATION
Along with deciding whether or not a site should be remediated using on site treatment or in situ treatment, it is necessary to decide how one is going to bioremediate the site. As stated above, there are two methods of employing microorganisms to bioremediate a site.
Biostimulation involves the stimulation of indigenous microorganisms to degrade the contaminant. Bioaugmentation involves adding preselected organisms to the site to degrade the contaminant.
A biostimulation project requires that adjustments be made to the soil to enhance the microbial populations already present. These include adding a nitrogen source, a phosphorous source, and a myriad of trace minerals and making appropriate pH adjustments. For an on site treatment, the nutrients are spread over the site and worked into the soil. For an in situ treatment, the nutrients are added to the water upstream in the hydrostatic gradient.
Biostimulation assumes that every organism needed to accomplish the desired treatment results are, in fact, present. Therefore, all that is required to achieve effective biodegradation is to provide (or enhance) an ideal environment for these ubiquitous microorganisms to live and work(8).
Bioaugmentation is the controlled addition of specially formulated biocultures to assist those found naturally in the soil. It is done in conjunction with the development and monitoring of an ideal growth environment in which these selected bacteria can live and work.
In most cases, the targeted organic contaminants either serve as the food source or are co-metabolized. Essential elements are added to the "food source" to provide the required nutrient levels, and water provides the media in which the bacteria function.
The mere addition of bacteria will not, in itself, solve the problem. Studies conducted in 1979 by Dibble and Bartha clearly demonstrated that sewage sludge actually inhibited hydrocarbon biodegradation in soil, and the use of yeast extract had no effects whatsoever(2). The selected microorganisms must be carefully matched to the waste contamination present in the soil, as well as the metabolites formed. They must favorably compete with the ubiquitous organisms found in the expected environmental conditions.
Bioaugmentation allows one to control the nature of the biomass. It provides an element, heretofore not available, that of predictability. Bioaugmentation ensures that the proper team of microorganisms is present in the soil in sufficient type, number, and comparability to effectively and efficiently attack the waste constituents and break them down into their most basic compounds.

KERACUNAN PADA MAKANAN
XENOBIOTIK, LOGAM DAN MIKROBA


Makanan adalah salah satu sumber energi bagi mahluk hidup. Namun, tak semua makanan dapat menghasilkan energi yang baik bagi mahluk hidup. Mengapa terjadi hal yang demikian ? Bisa kita lihat bahwa tak semua makanan baik bagi tubuh, manusia khususnya. Adakah sesuatu dalam makanan yang patut kita cari tahu kadar dan fungsinya ? Tentu saja ada dan zat-zat tersebut itu biasa kita sebut dengan Xenobiotik.
Xenobiotik adalah senyawa-senyawa kimia asing (xenos ) yang terdapat di dalam makanan, xenobiotik itu sendiri bisa berupa zat-zat kimia yang dengan sengaja dimasukkan ke dalam makanan sebagai pelengkap ataupun secara tidak sengaja senyawa tersebut tidak terdapat pada makanan. Adapun contoh xenobiotik yang terdapat dalam makanan adalah bahan-bahan pengawet, zat warna, penyedap rasa, , pestisida, logam berat, obat, atau zat kimia lainnya. Namun zat-zat makanan tersebut tak selamanya baik bagi tubuh, karena dosis yang terlalu berlebihan bisa menjadi suatu toksik atau racun pada tubuh yang bisa berupa limbah protein, karbohidrat atau logam berat. Keanekaragaman dan kemajuan macam-macam xenobiotik itu sendiri makin hari makin berkembang dan makin meningkat pula jumlah xenobiotik yang ada pada makanan, hal ini dikarenakan kemajuan teknologi dan mungkin karena zat-zat kimia sudah terlalu erat hubungannya dengan kehidupan manusia, maka tak jarang bila zat-zat kimia atau xenobiotik selalu ada di dalam makanan.
Pada jaman dulu, toksisitas atau sifat beracun pada makanan dipelajari pada toksikolaogi, namun dewasa ini toksikologi tak hanya mengurusi atau mempelajari mengenai toksik saja, tetapi toksikologi telah meluas hingga mencakup zat keamanan. Zat keamanan adalah zat kimia yang baik bagi manusia dan dapat mengurangi pengaruh toksik yang dihasilkan oleh xenobiotik.
Melihat bahwa xenobiotik memiliki dampak positif dan negatif, maka pemerintah mengeluarkan undang-undang guna melindungi masyarakat dari keracunan atau toksisitas masal, terlebih xenobiotik yang ada belum diuji apakah baik bagi tubuh atau buruk bagi tubuh.
Namun bila kita lihat dengan seksama, xenobiotik yang merugikan dan tidak baik bagi tubuh justru mau tidak mau harus masuk dan termakan oleh kita. Kenapa bisa demikian ? Karena, xenobiotik yang terdapat di dalam makanan berasal dari zat-zat kimia yang secara tidak langsung kita pergunakan pada saat pembasmian hama, atau dengan kata lain zat kimia atau xenobiotik tersebut berasal dari pestisida. Adapun contoh pestisida yang biasa masuk ke dalam tubuh kita adalah, kadmium, timah hitam, merkuri, aflatoxin, dsb. Adapun cara yang dapat kita lakukan guna mencegah terjadi hal yang demikian ialah dengan cara melakukan penelitian prospektif. Penelitian ini dinilai kurang etis dalam segi kedokteran dan kesehatan, karena di sini kita memerlukan “kelinci percobaan” yaitu manusia yang sehat, dan untuk selanjutnya kita masukkan zat-zat kimia atau xenobiotik tersebut ke dalam tubuhnya. Lalu kita lihat perkembangannya, apakah ia akan sakit atau sehat-sehat saja. Tapi tetap saja, penelitian dengan medium manusia masih terlalu riskan dan berbahaya.
Bila melihat pada kadar atau dosis xenobiotik pada manusia, maka kita tidak tahu apakah xenobiotik itu berbahaya atau tidak. Karena pada penelitian yang lebih lanjut, kadar atau dosis xenobiotik pada manusia bisa dikatakan racun atau bisa juga dikatakan tidak (bersifat relatif). Sebagai contoh, pada tubuh manusia sering dijumpai zat toksik berupa sianida dalam jumlah yang sangat kecil, walaupun sianida adalah toksik namun tak berpengaruh banyak pada tubuh manusia atau tidak bisa menyebabkan kematian.
Manusia berusaha agar dampak buruk xenobiotik sekecil mungkin. Hal ini menyebabkan diterimanya faktor keamanan (safety factor) yang menentukan nilai ambang batas xenobiotik. Nilai ambang batas atau Acceptable Daily Intake (= ADI) atau Tolerance Level didefinisikan sebagai “The daily intake of a chemical which, during an entire lifetime, appears to be without appreciable risk on the basis of all (available and) known facts at the time.”
Faktor keamanan" ditentukan dengan cara arbitrary, yaitu menurut konsensus ilmiah. Faktor ini dapat bervariasi antara >1 - 5000. sehingga nilai ambang batasnya dihitung 1/(>1 - 5000) dari dosis terbesar yang tidak menyebabkan kelainan pada hewan coba (= no-effect level = NEL). Variasi faktor keamanan tergantung berat-ringannya kelainan yang mungkin ditimbulkan oleh xenobiotik, misalnya :
Kelainan atau situasi Faktor keamanan
• iritasi kulit 2 – 5
• pekerja tertentu dalam pabrik 2 – 5
• xenobiotik dalam makanan 80 – 100
• karsinogenesis 5000 atau tidak diperkenankan sama sekali
Contoh:
Merkuri dalam ikan : tolerance level : 0.5 ppm -- (part per million), namun (ikan di Niigata mengandung 40 ppm)
aflatoxin: 15 ppb -- (part per billion)
Bila NEL suatu xenobiotik telah ditentukan pada hewan coba maka menurut WHO-FAO Joint Commission on Food Additives, Acceptable Daily Intake dihitung dengan cara sbb:
Acceptable Daily Intake = 1/100 x NEL mg/kg BB/hari
NEL berarti No observed effect level, yaitu: “The maximal dose level that has not induced any sign of toxicity in the most susceptible species of animals tested and using the most sensitive indicator of toxicity”. Ini berarti bahwa faktor keamanan untuk zat tambahan makanan telah ditentukan sebesar 100. Bila kemudian kita perlu menentukan Maximal Permissible Concentration (MPC) dalam makanannya sendiri, maka: MPC = ADI x Berat Badan /Food Factor (ppm)
ADI dinyatakan dalam mg/kg BB, berat badan dalam kg. Food factor dalam kg, yaitu konsumsi rata-rata suatu makanan dalam kg / orang / hari
Adapun factor toksik pada keracunan adalah mikroorganisme yang menyebabkan kerusakan pada tubuh. Dan apabila kita cermati dengan baik maka keracunan terjadi karena 3 faktor dan ketiga faktor tersebut menjadi tipe dan dasar dari keracunan.
Ada tiga tipe keracunan dalam makanan yaitu kimiawi, biologi, dan mikrobiologi. Keracunan makanan secara kimiawi disebabkan adanya bahan kimia beracun dalam makanan. Misalnya keracunan karena akumulasi logam tertentu (seperti timah, merkuri, dan cadmium) di dalam tubuh.
Kadar merkuri dan cadmium yang tinggi ditemukan dalam ikan yang ditangkap dari perairan yang mengalami pencemaran limbah industri. Keracunan timah dapat timbul dari air minum yang melewati pipa yang terbuat dari timah hitam. Kasus Minamata di Jepang yang mematikan 52 orang dan sekira 100 orang menderita kerusakan otak akibat mengonsumsi ikan yang mengandung metil merkuri kadar tinggi.
Keracunan makanan secara biologis disebabkan mengonsumsi bahan makanan (tanaman) yang mengandung substansi beracun. Ada beberapa spesies jamur beracun, seperti Amanita phalloides dan A.virosa, yang dapat menyebabkan kematian. Kasus ini pernah terjadi di daerah Tasikmalaya, ketika seorang kakek yang memakan sup jamur kemudian meninggal dunia.
Jamur-jamur beracun memiliki tampilan yang mirip dengan jenis jamur yang biasa dimakan karena itu banyak orang tidak tahu apakah jenis jamur tersebut layak untuk dimakan atau tidak. Kentang hijau mengandung solanin yang bisa menyebabkan kematian jika dimakan dalam jumlah besar, karena itu sebaiknya kentang hijau dibuang. Mengonsumsi bayam dalam kondisi normal yaitu dalam jumlah secukupnya adalah tidak berbahaya. Adanya asam oksalat dalam bentuk kalium oksalat pada bayam jika dikonsumsi dalam jumlah banyak menjadi membahayakan.
Penyakit yang ditularkan melalui makanan timbul setelah memakan makanan yang tercemar mikroorganisme patogen (penyebab penyakit). Dari kelompok mikroorganisme patogen yang menular dalam makanan adalah jenis-jenis bakteri, kapang, dan virus.
Menurut Supardi dan Sukamto (1999), penyakit yang timbul karena mengonsumsi makanan dapat dibedakan menjadi dua kelompok yaitu infeksi makanan dan intoksikasi (peracunan makanan).
Infeksi adalah jika seseorang mengonsumsi makanan atau minuman yang mengandung bakteri patogen yang tumbuh dalam saluran usus dan menimbulkan penyakit. Contoh bakteri tersebut seperti C. perfringens, V. parahaemolyticus, dan Salmonella.
Hampir setiap penyakit infeksi dari Salmonella disebabkan mengonsumsi makanan atau minuman yang tercemar. Bahan makanan yang mudah tercemar tersebut adalah kue-kue yang mengandung susu, daging cincang, sosis unggas, daging panggang, dan telur. Gejala awal yang timbul adalah nyeri kepala, muntah, gangguan pada perut, sulit buang air besar, suhu tubuh tinggi disertai batuk kering.
Infeksi virus ditularkan pada manusia terjadi dari sentuhan langsung, udara, gigitan serangga, atau melalui makanan dan minuman. Virus masuk ke makanan melalui kontaminasi primer yaitu waktu pemanenan atau penyembelihan hewan, atau secara sekunder melalui pengolahan, penyimpanan, atau treansportasi. Kontaminasi primer virus dapat terjadi pada produk daging, susu, sayuran, dan kerang. Kontaminasi selama pengolahan dan penyimpanan dapat terjadi melalui alat-alat pengolahan, air tercemar, udara, dan para pekerja.
Intoksikasi disebabkan mengonsumsi makanan yang telah mengandung senyawa beracun yang diproduksi mikroba, yaitu bakteri atau kapang. Jadi, keracunan terjadi karena menelan makanan yang mengandung racun (toksin) yang dikeluarkan organisme. Mungkin organisme tersebut mati setelah pembentukan toksin dalam makanan, tetapi toksin itu sendiri tidak dimusnahkan sehingga terjadi keracunan makanan dari makanan tersebut. Organisme yang menyebabkan makanan beracun adalah S. aureus, C. botulinum, dan B. cereus.
C. botulinum adalah bakteri gram positif, pembentuk spora berbentuk batang. Terdapat dalam tanah, air, dan sedimen air laut dan mencemari bermacam-macam makanan seperti buah-buahan, sayuran, daging, dan bahan pangan asal laut. C. botulinum menghasilkan intoksikasi klasik. Pertumbuhan organisme ini dalam bahan makanan menghasilkan racun yang cukup kuat dan mematikan.
Gejala-gejala keracunan akan tampak dalam waktu 24 sampai 72 jam setelah makan racun tersebut dengan gejala lesu, sakit kepala, dan pusing. Diare terjadi pada permulaan tetapi akhirnya penderita tidak bisa buang air besar. Sistem saraf pusat terganggu dan terjadi gangguan pada penglihatan, sulit bicara, terjadi kelumpuhan pada otot tenggorokan. Kematian dapat terjadi karena pusat pernapasan mengalami kelumpuhan.
Clostridium perfringens biasanya terdapat dalam daging mentah dan tinja hewan. Bakteri ini penyebab utama peracunan makanan. Penyakit ini disebabkan mengonsumsi makanan yang tercemari organisme tersebut dan disimpan dalam kondisi suhu yang menunjang berkembangbiaknya spora dan sel vegetatif yang menghasilkan enterotoksin pada waktu membentuk spora dalam rongga usus. Gejala keracunan timbul 8 sampai 24 jam setelah makan makanan yang tercemar. Gejala utamanya adalah sakit perut dan diare.

Melihat begitu buruknya dampak keracunan bagi tubuh, maka sudah barang tentu kita harus dapat mencegah peneybaran penyakit, baik dari zat-zat kimia (xenobiotik ) maupun dari organisme. Beberapa sumber keracunan dan pencegahannya antara lain :
1. Manusia
Hal yang perlu dilakukan seseorang untuk mencegah kontaminasi makanan adalah perlu mencuci tangan sebelum mengolah makanan karena bakteri S. aureus dapat menempel pada permukaan kulit. Mencuci tangan dapat mengurangi risiko perpindahan bakteri Salmonella dan C. perfringens dari tinja ke bahan pangan. Pada perusahaan makanan ada peraturan yang mewajibkan pekerjanya untuk mencuci tangan setelah merokok, batuk, bersin dan setelah menggunakan sapu tangan.
Menurut peraturan higienitas makanan, fasilitas pencucian tangan yaitu bak pencuci harus dilengkapi dengan air panas dan air dingin, ada sabun, penyikat kuku, tisu atau alat pengering tangan. Selain itu, pekerja tidak boleh menggunakan perhiasan dan berkuku panjang, harus memakai pakaian pelindung yang selalu dicuci secara teratur, kain penutup kepala, juga menjaga kesehatannya.
2. Lingkungan
Lingkungan yang bersih akan menunjang kesehatan, karena itu selain dapur yang harus diperhatikan kebersihannya, alat-alat pengolahan pun harus selalu dicuci secara teratur. Pencucian yang baik dilakukan dengan menggunakan suatu bak pencuci yang berisi deterjen, bak pencuci yang berisi air dingin dengan disinfektan, dan bak air pembilas. Suhu pembilas sebaiknya antara 77 - 100 oC.
Bangunan harus dirancang dengan baik yaitu dinding, atau lantai harus mudah untuk dibersihkan, selain itu harus memiliki ventilasi yang memadai.
3. Bahan makanan
Penanganan bahan makanan perlu dilakukan dengan hati-hati. Daging (sapi, kambing) dan daging unggas harus dimasak sempurna agar bakteri patogen dan sporanya mati. Waktu pemasakan harus cukup lama untuk menjamin tercapainya suhu yang dapat merusak bakteri dan spora. Jika makanan disimpan dalam kondisi panas sebelum disajikan, maka suhunya harus di atas 63oC agar bakteri tidak berkembang biak. Sedangkan dalam sajian dingin, maka suhunya adalah di bawah 10 oC sampai dihidangkan.
Jika makanan panas akan disajikan kembali belakangan, maka harus dimasak cepat sebelum diletakkan dalam lemari pendingin. Makanan tidak boleh langsung dimasukkan ke lemari pendingin karena panas akan berpindah ke makanan lain yang disimpan dan memperbanyak bakteri.
Beberapa produk makanan seperti makanan kalengan, makanan kering harus disimpan dalam lemari pendingin karena pendinginan merupakan metode untuk mengendalikan pertumbuhan mikroba. Hampir semua bakteri patogen hanya mampu memperbanyak diri dengan laju yang lambat pada suhu di bawah 10 oC, karena itu makanan yang disimpan di lemari es cukup aman.
Daging dan ikan harus disimpan pada bagian yang terdingin dalam lemari es, yaitu bagian freezer. Sedangkan buah-buahan dan sayuran baik disimpan pada suhu yang sedikit lebih tinggi yaitu pada dasar lemari es. Bahan makanan yang mentah harus dipisahkan dengan makanan olahan (yang sudak dimasak) untuk menghindari kontaminasi silang bakteri penyebab keracunan makanan.
Pencairan makanan beku (ikan atau daging) harus dilakukan dengan hati-hati, yaitu makanan beku dibiarkan mencair pada suhu dingin, sebaiknya dalam lemari es. Jangan dicairkan dalam air hangat karena akan mendorong pertumbuhan mikroba.
Mikroba dan zat-zat kimia dapat menimbulkan racun atau toksik, dan semua ini tergantung pada manusia itu sendiri, apakah dapat mencegah kerusakan pada tubuh manusia itu sendiri karena adanya factor zat kimia dan mikroorganisme.



Pengolahan Limbah Protein

Limbah yang dibuang langsung ke lingkungan dapat menimbulkan bahaya terhadap lingkungan, kesehatan manusia serta mahluk hidup lainnya. baik secara langsung maupun tidak langsung dapat mencemarkan atau merusak lingkungan hidup dan dapat membahayakan lingkungan hidup, Untuk menghilangkan atau mengurangi resiko yang dapat ditimbulkan dari limbah industri maka perlu pengelolaan secara khusus. Pengelolaan limbah ini merupakan rangkaian kegiatan yang mencakup reduksi,
Sifatnya yang tidak stabil atau karena potensinya yang dapat menyebabkan gangguan terhadap kesehatan manusia dari limbah. Ketidak stabilan tersebut dengan pengaruh luar seperti temperatur, tekanan, gesekan atau tercampur bahan lain dapat memicu timbulnya karakter bahaya dari limbah seperti sifat reaktif, eksplosif, flammable atau sifat toksik.
Masalah limbah tentunya tak bisa lepas dari adanya aktivitas proses industrialisasi. Semakin ditingkatkannya berbagai sektor industri dan sektor pertanian tentu berharap taraf hidup masyarakat kita akan dapat ditingkatkan lagi. Namun, di samping untuk mencapai tujuan tersebut namun perlu pula dipikirkan efek sampingnya yang berupa limbah. Salah satu alternatif yang bisa dikembangkan untuk mengurangi dampak dari limbah yaitu dengan proses daur ulang, salah satunya dengan metode pemanfaatan limbah menjadi konsumsi.
Mengingat pakan merupakan faktor yang paling banyak membutuhkan biaya, sekira 60-70 persen dari seluruh biaya produksi akan tersedot untuk penyediaan pakannya, maka tak ada salahnya apabila dicari pakan-pakan pengganti yang bisa dipergunakan. Salah satunya dengan membuat pakan sendiri secara sederhana dengan cara metode pemanfaatan limbah.
Jenis limbah yang dapat dimanfaatkan untuk pakan karena mengadung protein adalah :
1. Limbah Ikan
2. Limbah Tapioka
3. Limbah Tahu Tempe
4. Llimbah Tepung Aren


Pengolahan dan Pemanfaatan Limbah Ikan
Dalam kegiatan industri pengalengan ikan selalu menghasilkan limbah ikan yang sebenarnya masih dapat dimanfaatkanuntuk membuat tepung ikan.
Tepung ikan dapat dimanfaatkan untuk campuran makanan ternak seperti unggas, babi dan makanan ikan.
Tepung ikan mengandung protein, mineral dan vitamin B. Protein ikan terdiri dari asam amino yang tidak terdapat pada tumbuhan.
Kandungan gizi yang tinggi pada tepung ikan dapat meningkatkan produksi dan nilai gizi telur, daging ternak dan ikan.
Usaha pembuatan tepung ikan dapat menggunakan limbah ikan karena relatif murah dan mudah didapat, juga menggunakan peralatan sederhana. Usaha ini diharapkan dapat menjadi produk andalan industri kecil.
Nilai Gizi
Kandungan gizi tepung ikan tergantung dari jenis ikan yang digunakan sebagai bahan bakunya. Tepung ikan yang berkualitas tinggi mengandung komponen-komponen sbb :
• Air 6-100 %
• Lemak 5-12 %
• Protein 60-75 %
• Abu 10-20 %
Selain itu karena dibuat dari kepala dan duri ikan maka tepung ikan juga mengandung :
• Ca fosfat
• Seng
• Yodium
• Besi
• Timah
• Mangan
• Kobalt
• Vitamin B 2 dan B 3
Bahan Baku Tepung Ikan
• Limbah ikan dari industri pengalengan ikan
• Ikan kurus: ikan-ikan kecil misalnya teri ( Solepherus sp )
• Ikan gemuk: ikan petek ( Leioguanathus sp )
Cara Pembuatan Tepung Ikan
1. Bahan limbah dipotong kecil-kecil dalam bak pencucian dengan air yang mengalir.
2. Dilakukan penggaraman selama 30 menit.
3. Khusus untuk ikan gemuk tambahkan air hingga terendam dan dimasak selama 1 jam. Untuk ikan kurus dimasak dalam dandang selama 30 menit, kemudian ikan yang sudah matang dimasukkan ke dalam alat pengepres.
4. Ikan yang telah di pres digiling.
5. Ikan yang telah dipres dikeringkan pada suhu 60 - 65 derajat Celcius selama 6 jam di dalam alat pengering untuk ikan basah, dan ikan kering dikeringkan dengan sinar matahari.
6. Ikan yang telah dipres dan kering digiling sampai lembut.
Tepung ikan siap dipasarkan
Bahaya Limbah
Limbah ikan jika tidak dikelola ( dimanfaatkan lebih lanjut ) akan menimbulkan pencemaran bau yang menyengat, karena proses pembusukan protein ikan. Selain itu bias menjadi sumber penyakit menular terhadap manusia yang ditularkan lewat lalat (misalnya muntaber)

PENGOLAHAN DAN PEMANFAATAN LIMBAH TAPIOKA
Tapioka adalah tepung dengan bahan baku ketela pohon dan merupakan salah satu bahan untuk keperluan industri makanan, industri farmasi, industri tekstil, industri perekat, dll.
Limbah cair industri tapioka dihasilkan dari proses pembuatan, baik dari pencucian bahan baku sampai pada proses pemisahan pati dari airnya atau proses pengendapan.
Limbah padat berasal dari proses pengupasan ketela pohon dari kulitnya yaitu berupa kotoran dan kulit dan pada waktu pemrosesan yang berupa ampas yang sebagian besar berupa serat dan pati.
Penanganan yang kurang tepat terhadap hasil buangan padat dan cair akan menghasilkan gas yang dapat mencemari udara.

Bahaya limbah tapioka
Limbah industri tapioka apabila tidak diolah dengan baik dan benar dapat menimbulkan berbagai masalah yaitu :
• Penyakit, misalnya: gatal-gatal
• Timbul bau yang tidak sedap
• Air limbah bila masuk kedalam tambak akan merusak tambak sehingga ikan mati.
• Estetika sungai berubah.

Penangganan limbah tapioka
Didalam kegiatan pengendalian pencemaran limbah, tidak hanya dilakukan pengolahan limbah saja, namun kegiatan untuk mengurangi jumlah limbah yang keluar dari industri juga merupakan suatu langkah yang akan membantu menurunkan beban pencemaran.
Penanganan limbah tersebut sudah harus dimulai dari tahap pemilihan bahan baku hingga akhir proses produksi, disamping itu juga pengendalian dampak setelah proses produksi. Sehubungan dengan itu maka dibutuhkan informasi pemilihan bahan baku yang bersih dari bahan pencemar, teknologi proses yang bersih yang mampu menghasilkan limbah yang sedikit, efisiensi energi proses yang tinggi, serta didukung teknologi daur ulang bahan buangan dan penanganan limbah yang sangat diperlukan.

Pemanfaatan limbah tapioka
Limbah padat dan cair dari tapioka dapat dimanfaatkan sebagai:
1. Limbah padat:
• Makanan ternak
• Pupuk
• Bahan campuran saus, sirup glukosa
• Obat nyamuk bakar
2.Limbah cair:
Minuman nata de cassava

PENGELOLAAN DAN PEMANFAATAN LIMBAH TAHU TEMPE
Limbah tahu tempe adalah limbah yang dihasilkan dalam proses pembuatan tahu tempe maupun pada saat pencucian kedele. Limbah yang dihasilkan berupa limbah padat dan cair. Limbah padat belum dirasakan dampaknya terhadap lingkungan karena dapat dimanfaatkan untuk makanan ternak, tetapi limbah cair akan mengakibatkan bau busuk dan bila dibuang langsung ke sungai akan menyebabkan tercemarnya sungai tersebut.
Setiap kuintal kedele akan menghasilkan limbah 1,5 - 2 m3 air limbah.
Limbah cair :
• Sisa air tahu yang tidak menggumpal
• Potongan tahu yang hancur pada saat proses karena kurang sempurnanya proses penggumpalan
• Limbah tahu tempe keruh dan berwarna kuning muda keabu-abuan dan bila dibiarkan akan berwarna hitam dan berbau busuk.

Bahaya limbah tahu tempe
Limbah cair yang dihasilkan mengandung padatan tersuspensi maupun terlarut, akan mengalami perubahan fisika, kimia, dan hayati yang akan menghasilkan zat beracun atau menciptakan media untuk tumbuhnya kuman dimana kuman ini dapat berupa kuman penyakit atau kuman lainnya yang merugikan baik pada tahu sendiri ataupun tubuh manusia. Bila dibiarkan dalam air limbah akan berubah warnanya menjadi coklat kehitaman dan berbau busuk. Bau busuk ini akan mengakibatkan sakit pernapasan. Apabila air limbah ini merembes ke dalam tanah yang dekat dengan sumur maka air sumur itu tidak dapat dimanfaatkan lagi. Apabila limbah ini dialirkan ke sungai maka akan mencemari sungai dan bila masih digunakan maka akan menimbulkan penyakit gatal, diare, dan penyakit lainnya.
Penanganan Limbah Tahu-Tempe
• Menggunakan alat yang dapat menghasilkan tahu yang lebih baik dan sedikit menghasilkan limbah.
• Dengan penerapan Produksi Bersih (Cleaner Production). Penataan proses produksi yang baik dari mulai tempat proses pencucian, penempatan peralatan yang tepat, penggunaan air yang bersih sehingga limbah padat maupun limbah cair berkurang.
Pemanfaatan Limbah Tahu Tempe
• Makanan ternak
• Dibuat makanan nata de soya
• Dibuat makanan kecil contohnya castangell, stick tahu
( Nurhasan & Bb. Pramudyant. 1991)

PENGOLAHAN DAN PEMANFAATAN LIMBAH TEPUNG AREN
Aren merupakan tumbuhan berbiji tertutup dimana biji buahnya terbungkus daging buah. Pohon aren banyak terdapat hampir di seluruh wilayah Indonesia. Tanaman ini hampir mirip dengan pohon kelapa. Perbedaannya, jika pohon kelapa batang pohonnya bersih, maka batang pohon aren sangat kotor karena batangnya terbalut ijuk yang warnanya hitam dan sangat kuat sehingga pelepah daun yang sudah tuapun sulit diambil dari batangnya.
Semua bagian pohon aren dapat diambil manfaatnya, mulai dari akar (untuk obat tradisional), batang (untuk berbagai macam peralatan dan bangunan), daun muda/janur untuk pembungkus kertas rokok. Hasil produksinya juga dapat dimanfaatkan, misalnya buah aren muda untuk pembuatan kolang-kaling, air nira untuk bahan pembuatan gula merah/cuka dan pati/tepung dalam batang untuk bahan pembuatan berbagai macam makanan.
Untuk dapat diambil patinya (tepungnya), pohon aren harus sudah berumur sekitar 20 tahun. Sampai saat inipun ternyata tepung dari batang pohon aren belum ada penggantinya (tepung substitusinya), sebab tepung aren memiliki keunggulan yang khas. Oleh karena itu sudah seharusnya dipikirkan dan diambil kebijaksanaan berupa langkah nyata pengembangan pohon aren.

Cara Membuat Tepung Aren
Pembuatan tepung aren dilakukan melalui terlebih dahulu menebang batang pohon aren kemudian dipotong-potong sepanjang 1,25 - 2 meter. Potongan batang aren kemudian dipecah membujur menjadi empat bagian yang sama besarnya sehingga nampak bagian dalamnya dimana terdapat empelur yang mengandung sel-sel parenchym penyimpan tepung. Kemudian empelur dipisahkan dari kulit dalamnya, kemudian dipotong-potong menjadi 6-8 bagian, lalu digiling dengan menggunakan mesin parut. Hasil parutan berupa serbuk yang keluar dari mesin dikumpulkan kemudian diayak untuk memisahkan serbuk-serbuk dari serat-seratnya yang kasar. Proses selanjutnya adalah mengambil tepung dari serbuk-serbuk halus

Produk Dari Tepung Aren
Tepung aren dapat digunakan untuk pembuatan bermacam-macam produk makanan, terutama produk yang sudah dikenal masyarakat luas, yaitu soun, cendol, bakmi, dan hun kwe
Sumber Limbah
1. Limbah cair hasil dari proses pemarutan dan pengendapan tepung aren
2. Limbah padat yang berupa ampas serbuk dan kulit batang aren yang telah diambil kulit empelurnya.
Dampak limbah terhadap lingkungan
Limbah cair yang dihasilkan jika tidak diproses terlebih dahulu maka akan menyebabkan timbulnya bau disekitar lingkungan dan air sungai menjadi keruh kecoklatan yang disebabkan oleh proses pemarutan dan pengendapan.
Penanganan Limbah
Penanganan limbah cair dapat dilakukan mulai dari proses pemarutan hingga perendaman, dimana limbah yang dihasilkan diproses terlebih dahulu pada instalasi pengolahan air limbah (IPAL) sederhana dan tidak langsung dibuang ke sungai.
Pemanfatan limbah
Ampas serbuk
Limbah serbuk yang diperoleh dari serbuk yang sudah diambil tepungnya dapat dipisahkan menjadi 3 macam, yaitu serbuk-serbuk kecil, serbuk-serbuk besar, dan serat-serat panjang. Secara sederhana keseluruhan serbuk dapat digunakan untuk bahan bakar, pupuk organik pada tanaman, dan dapat memperbaiki struktur tanah. Khusus serat-serat panjang dapat digunakan untuk kasur tempat duduk (kursi atau jok mobil) dan makanan ternak (sapi, kuda) setelah diproses permentasi atau cukup dicampur dengan dedak limbah penggilingan gabah
2. Kulit batang
Pohon aren yang sudah diambil kulit empelurnya maka tinggal kulit dalam dan kulit luar batangnya. Kulit batang ini dapat digunakan sebagai bahan bakar sehingga mempunyai nilai ekonomi jika dijual. Sedangkan kulit batang pada pangkal batang pohon dapat digunakan untuk membuat tangkai kampak, tangkai cangkul dan lainnya

Kita tahu bahwa dampak yang ditimbulkan dari limbah begitu besar, terutama bagi kesehatan masyarakat apabila tidak dikelola secara sehat dan saniter. Salah satu alternatif yang bisa dikembangkan untuk mengurangi dampak dari limbah yaitu dengan proses daur ulang, salah satunya dengan metode pemanfaatan limbah menjadi konsumsi (baca; pakan) ternak.
Mengingat pakan merupakan faktor yang paling banyak membutuhkan biaya, sekira 60-70 persen dari seluruh biaya produksi akan tersedot untuk penyediaan pakannya, maka tak ada salahnya apabila dicari pakan-pakan pengganti yang bisa dipergunakan. Salah satunya dengan membuat pakan sendiri secara Jenis limbah
Metode daur ulang limbah menjadi konsumsi ternak, dengan kata lain sebagai pakan pengganti, di samping akan bisa memperkecil biaya produksi, juga dapat mengurangi permasalahan lingkungan akibat pencemaran limbah. Namun, sebelumnya dalam metode ini tidaklah semua jenis limbah bisa dimanfaatkan untuk konsumsi ternak ini. Adapun jenis limbah yang bisa dimanfaatkan, yaitu;
(1) Sampah, yaitu daun pisang atau kertas koran sebab dalam setiap 100 gram daun pisang terkandung lemak 4,31 gram protein, karbohidrat 33, 10 gram, dan kalorinya 224 kkal. Hal ini kesemuanya merupakan zat-zat yang diperlukan dalam membuat pakan yang berkualitas dalam memenuhi kebutuhan gizi ternak. Selanjutnya kertas koran, menurut penelitian bahwa ternak yang diberi kertas koran 7,5-15 persen dalam ransumnya, ternyata menampakkan penambahan berat badan yang lebih besar dibandingkan dengan kontrol (ternak yang tidak diberi kertas koran).

(2) Limbah rumah tangga, contohnya sayur-sayuran, buah-buahan, tulang, ikan, telur, dan aneka jenis makanan sisa lainnya.
(3) Limbah industri, yang terdiri dari limbah peternakan, limbah perikanan, limbah pertanian, dan limbah industri makanan.
Metode pemanfaatan limbah
Pengolahan limbah dengan metode daur ulang bisa menjadi pakan pengganti dan atau dicampur dengan ransum ternak. Olahan limbah berupa sampah padat dimanfaatkan sebagai pupuk untuk menyuburkan tanaman-tanaman penghasil pakan pengganti. Pengolahan sederhana yang lazim digunakan antara lain, yaitu dengan pengeringan, penggilingan (penumbukan), dan fermentasi.
Pengeringan bertujuan untuk menghilangkan atau mengurangi kadar air bahan mikroba penyebab sakit tidak dapat hidup sehingga bahan pakan menjadi awet dan tahan lama. Proses pengeringan dapat dilakukan dengan penjemuran dan penggunaan alat pengering. Bahan pakan ternak dikeringkan, biasanya akan berubah warna menjadi warna cokelat.
Adapun perubahan tersebut merupakan "reaksi browning" yang dapat menurunkan nilai gizi, terutama protein. Namun, pengeringan tetap dilakukan karena volume bahan akan menjadi kecil. Dampaknya, berat bahan pun akan berkurang sehingga akan mempermudah serta menghemat ruang pengangkutan dan pengepakan.
Kemudian pengolahan berikutnya adalah penggilingan atau penumbukan. Bahan pakan dikurangi ukurannya dengan menggunakan alat penggiling (penumbuk). Hasil penggilingan ataupun penumbukan bervariasi dari yang halus, seperti tepung hingga kasar (butiran pasir), disesuaikan ukuran mesh atau lubang saringan yang akan digunakan.
Sistem fermentasi
Kemudian metode pemanfaatan lainnya yaitu dengan sistem fermentasi. Adapun prinsip dasarnya adalah dengan mengaktifkan kegiatan mikroba tertentu untuk tujuan mengubah sifat bahan agar dihasilkan sesuatu yang bermanfaat.
Selain itu, dalam proses fermentasi, mikroba juga memecah komponen menjadi zat-zat yang lebih sederhana sehingga mudah dicerna oleh ternak serta menyintesis beberapa vitamin yang kompleks dari faktor-faktor penumbuhan lainnya, antara lain priboflavin vitamin B-12 dan provitamin A.
Dalam konteks ini, prinsip dasar dari sistem fermentasi dapat dilakukan dengan cara, di antaranya melalui, pertama, sejumlah milorganite (pupuk hasil pengomposan) dicampur dengan air bersih pada suhu 70 derajat. Setelah suhu mencapai 80 derajat, larutan milorganite diaduk-aduk dan dicampur hingga rata. Usahakan agar pH larutan selalu pada posisi 7.
Kedua, larutan didinginkan semalaman, kemudian dipanaskan kembali sampai 70 derajat celcius selama 5 jam. Larutan disaring, misalnya dengan isapan, dengan air hasil saringan diuapkan sehingga kental.
Ketiga, larutan kental tersebut kemudian diuapkan lagi pada suhu sekira 70 derajatcelcius hingga kering. Bahan inilah yang nantinya dapat dipergunakan sebagai pakan ternak yang kaya akan vitamin B-12.
Mudah-mudahan dengan metode pemanfaatan limbah ini diharapkan para peternak tidak akan lagi dipusingkan oleh perubahan harga pakan ternak di pasaran, selain itu lingkungan akan menjadi bersih dan sehat. ***

Jenis limbah
(1) Sampah, yaitu daun pisang atau kertas koran sebab dalam setiap 100 gram daun pisang terkandung lemak 4,31 gram protein, karbohidrat 33, 10 gram, dan kalorinya 224 kkal. Hal ini kesemuanya merupakan zat-zat yang diperlukan dalam membuat pakan yang berkualitas dalam memenuhi kebutuhan gizi ternak. Selanjutnya kertas koran, menurut penelitian bahwa ternak yang diberi kertas koran 7,5-15 persen dalam ransumnya, ternyata menampakkan penambahan berat badan yang lebih besar dibandingkan dengan kontrol (ternak yang tidak diberi kertas koran).
(2) Limbah rumah tangga, contohnya sayur-sayuran, buah-buahan, tulang, ikan, telur, dan aneka jenis makanan sisa lainnya.
(3) Limbah industri, yang terdiri dari limbah peternakan, limbah perikanan, limbah pertanian, dan limbah industri makanan.
Metode pemanfaatan limbah
Pengolahan limbah dengan metode daur ulang bisa menjadi pakan pengganti dan atau dicampur dengan ransum ternak. Olahan limbah berupa sampah padat dimanfaatkan sebagai pupuk untuk menyuburkan tanaman-tanaman penghasil pakan pengganti. Pengolahan sederhana yang lazim digunakan antara lain, yaitu dengan pengeringan, penggilingan (penumbukan), dan fermentasi.
Pengeringan bertujuan untuk menghilangkan atau mengurangi kadar air bahan mikroba penyebab sakit tidak dapat hidup sehingga bahan pakan menjadi awet dan tahan lama. Proses pengeringan dapat dilakukan dengan penjemuran dan penggunaan alat pengering. Bahan pakan ternak dikeringkan, biasanya akan berubah warna menjadi warna cokelat.
Adapun perubahan tersebut merupakan "reaksi browning" yang dapat menurunkan nilai gizi, terutama protein. Namun, pengeringan tetap dilakukan karena volume bahan akan menjadi kecil. Dampaknya, berat bahan pun akan berkurang sehingga akan mempermudah serta menghemat ruang pengangkutan dan pengepakan.
Kemudian pengolahan berikutnya adalah penggilingan atau penumbukan. Bahan pakan dikurangi ukurannya dengan menggunakan alat penggiling (penumbuk). Hasil penggilingan ataupun penumbukan bervariasi dari yang halus, seperti tepung hingga kasar (butiran pasir), disesuaikan ukuran mesh atau lubang saringan yang akan digunakan.
Sistem fermentasi
Kemudian metode pemanfaatan lainnya yaitu dengan sistem fermentasi. Adapun prinsip dasarnya adalah dengan mengaktifkan kegiatan mikroba tertentu untuk tujuan mengubah sifat bahan agar dihasilkan sesuatu yang bermanfaat.
Selain itu, dalam proses fermentasi, mikroba juga memecah komponen menjadi zat-zat yang lebih sederhana sehingga mudah dicerna oleh ternak serta menyintesis beberapa vitamin yang kompleks dari faktor-faktor penumbuhan lainnya, antara lain priboflavin vitamin B-12 dan provitamin A.
Dalam konteks ini, prinsip dasar dari sistem fermentasi dapat dilakukan dengan cara, di antaranya melalui, pertama, sejumlah milorganite (pupuk hasil pengomposan) dicampur dengan air bersih pada suhu 70 derajat. Setelah suhu mencapai 80 derajat, larutan milorganite diaduk-aduk dan dicampur hingga rata. Usahakan agar pH larutan selalu pada posisi 7.
Kedua, larutan didinginkan semalaman, kemudian dipanaskan kembali sampai 70 derajat celcius selama 5 jam. Larutan disaring, misalnya dengan isapan, dengan air hasil saringan diuapkan sehingga kental.
Ketiga, larutan kental tersebut kemudian diuapkan lagi pada suhu sekira 70 derajatcelcius hingga kering. Bahan inilah yang nantinya dapat dipergunakan sebagai pakan ternak yang kaya akan vitamin B-12.