AGROINTEK Volume 6, No.2 Agustus 2012 65

PENGOLAHAN LIMBAH CAIR PERIKANAN MENGGUNAKANKONSORSIUM MIKROBA INDIGENOUS PROTEOLITIK DAN LIPOLITIK

Devi Ambarwaty Oktavia1, Djumali Mangunwidjaja2, Singgih Wibowo3,Titi Candra Sunarti4 dan Mulyorini Rahayuningsih4

1,2,4)Teknologi Industri Pertanian FATETA-IPB

3) BBP4BKP

ABSTRACT

Fish processing industries produce liquid waste at different capacity in every levelfrom production line. Because of less attention and knowledge, wastes become worse. The aimof this study was to discover potential microbial consortium that can degrade protein and fat ofliquid waste from fish production processing. The consortiums formula were chosen frombacteria that have the highest specific growth. Formulation A which degraded soluble proteinthan others. Formulation of B which degraded fat than others. All formulation had pH in rangeare 6 - 9. Liquid waste which outoclaved had degraded protein, soluble protein and pHparameters.

Key words: liquid waste, fisheries industries, formulation, consortium microbia

PENDAHULUANIndonesia merupakan negara yang

sangat kaya akan hasil laut. Umumnya hasillaut tersebut dikonsumsi dalam bentuk segarataupun olahan. Berbagai macam jenis olahanhasil laut dapat dijumpai di berbagai wilayahdi Indonesia. Industri olahan yang ada diIndonesia umumnya masih konvensional atauminiplan di mana lokasi industri masihberdekatan dengan tempat penangkapan ikansebagai tempat penyediaan sumber bahanbaku olahan.

Produksi tangkapan laut Indonesiayang dimanfaatkan dalam bentuk basahsebesar 57,05%, bentuk olahan tradisionalsebesar 30,19% dan bentuk olahan modernsebesar 10,90%, serta olahan lainnya sebesar1,86% (Rahmania 2007).Volume ekspordaging segar rajungan dalam bentuk bekucukup tinggi. Pada tahun 2000 hingga 2009berkisar antara 6,77%-12,99%, selanjutnyamengalami peningkatan setiap tahunnya(Kementerian Kelautan dan Perikanan 2010).

Perebusan daging rajungan yangdilakukan oleh miniplan sebelum dikirim kepengumpul masih mengandung protein danzat padatan terlarut (TDS) tinggi. Umumnyapengolah tradisional tidak melakukanpenanganan limbah yang dihasilkan sebelummembuang air hasil perebusan daging

rajungan, sehingga terjadi pencemaran air danmenimbulkan bau khas rajungan yang terciumdi sekitar pengolahan tradisonal. Demikianhalnya pada limbah air pencucian surimi yangmasih mempunyai kandungan protein, lemakdan zat padat terlarut yang tinggi. Beberapaperusahaan pengolahan surimi sudahmelakukan penanganan air pencucian surimisebelum dibuang ke saluran air. MenurutColic et al. (2011) menuliskan bahwa tipeutama dari limbah yang ditemukan padaindustri pengolahan perikanan adalah darah,kulit, kepala ikan, sisik, tulang ataupun sisadaging yang menempel pada tulang. Prosesoperasi utama termasuk penerimaan produk,penyortiran dan penimbangan, persiapan(pemotongan daging ikan, pemfiletan,penghilangan sisik, kulit dan kepala juga isiperut), perendaman, proses produksi sepertifermentasi dengan garam ataupun proses lainseperti pengalengan dan pembotolan,pengemasan dan pengepakan.

Dampak yang ditimbulkan limbahcair bagi lingkungan dan juga sektor industriadalah sangat penting sehingga perludipahami dasar-dasar teknologi pengolahanlimbah cair. Teknologi pengolahan air limbahadalah kunci dalam memelihara kelestarianlingkungan. Apapun macam teknologipengolahan air limbah domestik maupunagroindustri yang dibangun harus dapat

66 Pengolahan limbah cair perikanan ...(Devi A, dkk)

dioperasikan dan dipelihara oleh masyarakatsetempat.

Bahan organik terlarut dantersuspensi dapat menjadi sangat tinggi padalimbah cair proses pengolahan perikanankarena akan meningkatkan BOD dan COD.Selain itu, peningkatan kadar lemak danminyak pada limbah juga meningkat.Timbulnya bau busuk disebabkan olehdekomposisi lanjut protein, yang kaya akanasam amino bersulfur (sistein), menghasilkanasam sulfida, gugus thiol, dan amoniak. Asamlemak rantai pendek hasil dekomposisi bahanorganik juga menyebabkan bau busuk.Minyak dan lemak di permukaan air akanmenghambat proses biologis dalam air danmenghasilkan gas yang berbau (Suyasa 2011).Limbah cair dari proses pengolahan perikananmempunyai kandungan BOD, lemak dannitrogen. Menurut Tay et al. (2006) operasipengolahan menunjukkan produksi BOD perton produk sebesar 1 – 72,5 kg, sedangkanpemfiletan ikan memproduksi 12,5 – 37,5 kgBOD per ton produk. Keberadaan BODdikarenakan hasil proses pembersihan danadanya nitrogen berasal dari darah yangterdapat pada limbah cair.

Penanganan limbah cair perikananseperti penambahan nutrisi (umumnya adalahnitrogen dan fosfor) sangat jarang terjadi,akan tetapi adanya oksigen merupakan halpenting untuk suksesnya penanganan limbahcair ini. Proses aerob yang sering terjadiadalah sistem lumpur aktif, laguna, tricklingfilter dan rotating disc contactor (Tay et al.,2006). Kolam aerasi saat ini paling banyakditerapkan oleh industri perikanan, karenapaling sederhana dan dianggap murah. Akantetapi kualitas limbah yang dihasilkan tidakmenjamin sesuai dengan baku mutu yangditentukan dan sulit untuk dikendalikan.

Pada lingkungan yang telah lamatercemar serta kolam pengolahan limbahdimungkinkan terdapat bakteri pendegradasiminyak atau lemak tersebut secara alamiah,bersaing maupun berkonsorsia denganmikroorganisme lainnya (Cooper et al. 1990dalam Suyasa 2011). Konsorsium adalahkombinasi dari kultur murni yang disebutsebagai inokulum campuran. Penggunaankultur murni dalam proses fermentasimemiliki dampak besar pada semua aspekperadaban manusia. Namun dalam rangka

untuk merancang proses fermentasi baru ataumengoptimalkan yang sudah ada, penelitiankonsorsium harus dipertimbangkan dalamrangka untuk mengambil keuntungan dariinteraksi antar anggota konsorsium(Navarrete-Bolanos et al., 2007). Konsorsiumalami memang sudah ada di habitat aslinyayaitu limbah cair, baik itu bakteripendegradasi karbohidrat, bakteripendegradasi lemak ataupun bakteripendegradasi protein. Bakteri yang salingberinteraksi dalam bentuk konsorsium danyang diisolasi dari limbah asal (indigenous)diharapkan akan mempercepat prosesdegradasi polutan asal sehingga mempunyaibaku mutu yang sesuai saat dibuang ke badanair.

Penelitian ini diawali denganmelakukan karakterisasi limbah cair industriperikanan yaitu industri rajungan dan surimiuntuk mengetahui beban polutan yang adapada limbah tersebut. Setelah diketahuikarakter dari limbah yang ada, dilakukanformulasi konsorsium mikroba yang memilikikemampuan dalam mendegradasi protein danlemak kemudian mengaplikasikannya padalimbah cair industri. Persentase laju degradasiprotein dan lemak pada limbah cair industriperikanan tertinggi merupakan rekomendasiformulasi konsorsium mikroba pendegradasiprotein dan lemak yang efektif untukdigunakan di lingkungan industri perikanan.

METODE PENELITIAN

Pengambilan Sampel Limbah Cair padaIndustri Pengolahan Perikanan (rajungandan surimi)

Sampel limbah cair diambil secaralangsung dari setiap lokasi pembuanganlimbah menggunakan botol sampel sterilvolume 500 ml (SCHOTT DURAN, Jerman).Sampel diambil pada bagian outlet(pengeluaran air) yang tidak terdapat sirkulasiair. Sampel air tersebut dimasukkan dalamkotak es dengan volume 24 l (Marina Cooler,model 24 S LION STAR) yang sudah diberies batu.

AGROINTEK Volume 6, No.2 Agustus 2012 67

Karakterisasi Limbah Cair IndustriPerikanan

Pengamatan sampel limbah cairdilakukan analisis proksimat yaitu protein danlemak. Parameter lainnya yaitu kualitas airmeliputi pH, suhu, amonia, COD dan BOD.Pengamatan sampel dilakukan secara in situdan ex situ. Jumlah mikroba pada limbahdiukur pada media pertumbuhan yangdigunakan yaitu media umum (agar nutrien)dan media seleksi proteolitik maupun lipolitikdengan cara TPC (Fardiaz, 1987).

Formulasi konsorsium mikroba untukpengolahan limbah cair pada skalalaboratorium

Konsorsium bakteri dilakukandengan menyeleksi isolat yang menghasilkanaktivitas degradasi limbah tertinggi pada skalalaboratorium. Formulasi untuk konsorsiummikroba ditentukan berdasarkan lajupertumbuhan maksimum bakteri proteolitikdan lipolitik. Limbah cair yang digunakanuntuk skala laboratorium adalah sebanyak 1l,diambil dari industri pengolahan surimi didaerah Pekalongan, Jawa Tengah. Limbahcair diperlakukan dengan pemanasanmenggunakan otoklaf. Perlakuan formulasikonsorsium mikroba ada 3 jenis formulasi danwaktu pengamatan yaitu 0, 4, 8, 12, 16, 20,24, 30, 36, 42 dan 54 jam dengan 3 kaliulangan untuk melihat perubahan degradasiyang terjadi (Sarkar et al. 2011 yang telahdimodifikasi). Parameter limbah hasildegradasi meliputi pH, protein, lemak danbobot kering.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Karakterisasi Limbah Cair IndustriPerikanan

Limbah cair hasil buangan industripengolahan hasil laut mengandung berbagaimacam bahan organik seperti sisa daging, isiperut, protein, lemak dan karbohidrat yangakan berpengaruh terhadap karakteristiklimbah cair tersebut. Selain komposisi bahanbaku, teknologi proses yang digunakan jugaturut menentukan karakteristiknya (Gonzales,1996). Oleh karena itu, karakterisasi awaldilakukan untuk mengetahui sifat fisik dan

kimia limbah penting dilakukan untukmengetahui cara penanganan limbah terbaikyang harus dilakukan. Karakteristik limbahcair industri perikanan di daerah Cirebon danPekalongan yang menjadi lokasi penelitiandisajikan pada Tabel 1.

Berdasarkan hasil pengujiankarakteristik limbah pengolahan perikananpada Tabel 1, terdapat beberapa parameterbaku mutu limbah yang melebihi standar bakumutu yang telah ditetapkan seperti TDS,sulfida, kadar lemak, BOD dan COD baikpada industri rajungan maupun surimi.Tingginya kadar sulfida pada industrirajungan B dan surimi akan berpengaruhterhadap lingkungan sekitar yangmenimbulkan pencemaran udara berupa baubusuk. Tingginya kadar sulfida dipengaruhioleh degradasi protein dan lemak olehmikroba pembusuk yang menghasilkansenyawa H2S. Selain itu, kadar COD danBOD5 yang tinggi menunjukkan besarnyakandungan bahan organik yang ada padalimbah cair tersebut karena semakin tinggiCOD dan BOD maka semakin banyak oksigenyang dibutuhkan untuk mendegradasi bahanorganik yang ada. Limbah industri surimimemiliki kandungan BOD dan COD yangjauh lebih tinggi dibandingkan industrirajungan. Hal ini disebabkan karena industrisurimi biasanya menggunakan ikan-ikan yangkualitasnya tidak terlalu bagus.

Kadar lemak yang tinggi padalimbah sebagian besar berasal dari prosespemotongan dan pembersihan ikan. Selain itu,lemak juga berasal dari minyak yangdigunakan pada proses pengalengan ataupundari pelumas pada mesin atau peralatanproduksi (Nova Tec 1994). Lemak yang adapada limbah harus dihilangkan karena akanmenutupi permukaan badan air sehinggamengganggu proses transfer oksigen ke air.Akibatnya akan berpengaruh padakeberlangsungan hidup organisme yang hidupdi air tersebut karena kekurangan oksigen.Oleh karena itu, perlu dilakukan pengolahansehingga limbah yang akan dibuang padaperairan diharapkan sesuai dengan standarbaku mutu yang telah ditetapkan. Pengolahanlimbah ini dapat dilakukan secara kimia,fisika, dan biologis. Secara biologis,pengolahan limbah dilakukan dengan

68 Pengolahan limbah cair perikanan ...(Devi A, dkk)

memanfaatkan mikroba potensial pada limbahtersebut.

Dilakukan pengukuran bobot kering(Gambar 1) dan pH (Gambar 2) yang

dihasilkan di tiap jam pengamatan padalimbah cair yang dikarakterisasi.

Tabel 1 Karakteristik limbah cair industri perikanan

ParameterBatas maksimalyang dianjurkan

SatuanHasil analisis limbah cair

RajunganSurimi

PT. A PT. BFISIKASuhu 40 0C 29 29 25,6TDS 4000 ppm 980 4310* 3320TSS 400 ppm 47 47 3KIMIApH 6 – 9 - 7,5 6,8 7,5Sulfida (H2S) 0,1 mg/L 0,09 0,21* 0,150*Amonia bebas(NH3-N)

5 mg/L 0,829 0,6922 1,7

Nitrat (NO3) 30 mg/L 6,1120 8,1700 2,50Nitrit (NO2) 3 mg/L 0,3922 0,4110 0,2BOD5 150 mg/L 39 270* 1100*COD 300 mg/L 116 410* 1650*Minyak/lemak 10 mg/L < 1 39,6** Hasil analisis kualitas limbah cair pengolahan rajungan, menggunakan baku mutu untuk limbahcair yaitu KEP-51/MENLH/10/1995.

Gambar 1. Bobot kering limbah

0

2

4

6

8

10

12

14

16

0 8 16 24 32 40 48 56 64 72

Bo

bo

tk

erin

g(m

g/m

l)

Waktu (jam)

surimi rajungan

AGROINTEK Volume 6, No.2 Agustus 2012 69

Gambar 2. pH limbah

Gambar 3. Penentuan laju pertumbuhan maksimum (µmax) mikrobapadalimbah surimi dan rajungan

Bobot kering tertinggi dihasilkandari limbah rajungan yaitu pada jam ke-18sebesar 13,667 mg/ml, sedangkan padalimbah surimi dihasilkan bobot keringtertinggi pada jam ke-12 sebesar 7,767 mg/ml.Pengukuran pH kedua media tidak adaperubahan signifikan. Akan tetapi, terjadipeningkatan pH pada kedua limbah jam ke-36menjadi 7,8 dan selanjutnya menurun kembalipada jam ke-42. Perbedaan pH pada kedualimbah masih pada kisaran pH yang ditolerirmikroba, hal ini sesuai dengan Tabel 1.

Berdasarkan hasil pengukuran lajupertumbuhan bakteri, diketahui bahwa lajupertumbuhan maksimum dihasilkan pada

limbah surimi yaitu sebesar 0,062/jam dan0,056/jam pada limbah rajungan (Gambar 3).

Formulasi Konsorsium Mikroba PengolahLimbah Cair Skala Laboratorium

Formulasi dilakukan pada semuaisolat potensial baik proteolitik maupunlipolitik. Berdasarkan formulasi bakteri yangdilakukan dalam penguraian limbah diperolehbeberapa parameter yaitu pH, bobot kering,protein, lemak, TSS dan Dissolve Oxygen(DO).

6,5

7,0

7,5

8,0

8,5

9,0

0 8 16 24 32 40 48 56 64 72 80

pH

Waktu (jam)surimi rajungan

µ max surimi = 0.062/jam

µmax rajungan = 0.056/jam

-6,0

-5,5

-5,0

-4,5

-4,0

-3,50 3 6 9 12 15 18 21

lnb

iom

ass

a(g

/ml)

Waktu (jam)

surimi rajungan

70 Pengolahan limbah cair perikanan ...(Devi A, dkk)

10

15

20

25

30

35

40

0 8 16 24 32 40 48 56 64

Pro

tein

(pp

m)

Waktu (jam)

A B C

Gambar 4. pH limbah setelah formulasi konsorsium mikroba

Gambar 5. Kadar protein limbah setelah formulasi konsorsium mikroba

Gambar 6. Bobot kering limbah setelah formulasi konsorsium mikroba

Berdasarkan Gambar 5 dan 6, dapatdilihat bahwa formulasi konsorsium padakedua limbah yang diberi perlakuan dapatmenurunkan beberapa parameter yangdiujikan. Bobot kering formulasi konsorsiumtertinggi dihasilkan pada A yaitu 0,0143 g/ml,sedangkan bobot kering terendah dihasilkanpada formulasi B (Gambar 6).

Formulasi bakteri yangmenghasilkan laju penurunan tertinggi padaparameter protein total adalah formulasi Cyaitu 67,98%, akan tetapi laju penurunantertinggi pada parameter protein terlarut

adalah formulasi A sebesar 70,27%.Formulasi B mempunyai laju penurunanlemak tertinggi yaitu 12,59% dibandingkandengan formulasi yang lain. Walaupun pHlimbah formulasi mengalami kenaikan danpenurunan, hal ini masih ada di kisaran pHlimbah yang sesuai KEP-51/MENLH/10/1995yaitu 6 – 9.

KESIMPULANLimbah surimi dan rajungan

memiliki potensi untuk digunakan sebagai

6

6,5

7

7,5

8

8,5

9

0 10 20 30 40 50 60

pH

Waktu (jam)

ABC

0,000

0,002

0,004

0,006

0,008

0,010

0,012

0,014

0,016

0 8 16 24 32 40 48 56 64

Bo

bo

tk

erin

g(g

/ml)

Waktu (jam)

A

B

C

AGROINTEK Volume 6, No.2 Agustus 2012 71

sumber mikroba potensial baik proteolitikmaupun lipolitik. Isolat proteolitik yangdihasilkan sebanyak 3 isolat, sedangkan isolatlipolitik diperoleh sebanyak 5 isolat.Dilakukan formulasi konsorsium mikrobaproteolitik dan lipolitik pada limbah surimiyang diberi perlakuan otoklaf. Berdasarkanformulasi yang dihasilkan, maka terjadipenurunan beberapa parameter yang diujikanyaitu pH, kadar lemak, protein total, danprotein terlarut. Terlihat dari laju penurunanprotein terlarut dan lemak adalah formulasiyang diberi perlakuan limbah dengan caradiotoklaf. Kisaran pH limbah hasil formulasikonsorsium masih ada pada standar bakumutu limbah cair. Formulasi A mempunyailaju penurunan protein terlarut tertinggisebesar 70,27%, sedangkan formulasi Bmempunyai laju penurunan lemak tertinggiyaitu 12,59%.

DAFTAR PUSTAKA

Colic M, W Morse, J Hicks, A Lechter and JDMiller. 2011. Case study : Fishprocessing plant wastewater treatment.Clean Water Technology, Inc. Goleta,CA.

Fardiaz S. 1987. Penuntun praktekmikrobiologi pangan. PenerbitLembaga Sumberdaya Informasi. IPB.pp. 142.

Gonzalez JF. 1996. Wastewater Treatment inthe Fishery Industry. FAO FisheriesTechnical Paper (FAO), No. 355/FAO,Rome (Italy), Fisheries Dept.

Jenie BSL dan WP Rahayu. 1993.Penanganan limbah industri pangan.Yogyakarta: Penerbit Kanisius.

Kementerian Kelautan dan Perikanan. 2010.Statistik ekspor hasil perikanan 2009.Kementerian Kelautan dan Perikanan.Jakarta.

Navarrete-Bolanos JL, O Serrato-Joya,Botello-Alvarez E, Jimenez-Islas H,Cardenas-Manriquez M, Conde-BarajasE and Rico-Martinez R. 2007.Analyzing microbial consortia forbiotechnological processes design.Communicating Current Research andEducational Topics and Trends in

Applied Microbiology. p. 437 – 449.[Diakses tanggal 3 Des. 2011]http://www.formatex.org/microbio/pdf/Pages437-449.pdf

NovaTec Consultants Inc. and EVSEnvironmental Consultants,1994.Wastewater Characterization ofFish Processing Plant Effluents – AReport to Water Quality/WasteManagement Committee.Fraser RiverEstuary Management Program.Available from:<http://www.rem.sfu.ca/FRAP/9339.pdf>(accessed on20.05.2008).

Rahmania I. 2007. Dukungan teknologi dalamrangka menghasilkan produk yangbermutu dan aman konsumsi. Craby &Starky. Buletin Pengolahan danPemasaran Perikanan. Edisi Novenber2007. Diterbitkan oleh DirektoratJenderal Pengolahan dan PemasaranHasil Perikanan DKP. Jakarta.

Sarkar P, Meghvanshi M dan Singh R. 2011.Microbial consortium : A new approachin effective degradation of organickitchen wastes. Int J of Environ Sci andDev. 2(3) : 170 – 174.

Sirisha E, Rajasekar N and Lakshmi NarasuM. 2010. Isolation and optimization oflipase producing bacteria from oilcontaminated soils. Advances inBiological Research 4(5): 249-252.

Stanbury PF, Whitaker A, Hall SJ. 1994.Principles of Fermentation Technology.Edisi ke-2. Elsevier Science L.

Suyasa IWB. 2011. Isolasi bakteripendegradasi minyak/lemak daribeberapa sedimen perairan tercemardan bak penampungan limbah.

Tay Joo-Hwa, Show Kuan-Yeow and HungYung-Tse. 2006. Seafood processingwastewater treatment. Taylor & FrancisGroup, LLC.

Wahyuntari B, NR Mubarik dan MAnggarani. 2004. Isolation andselection of alkaline proteolytic bacteriafrom leather processing waste andenzyme characterization. Bio Tropia 22: 29 – 39.