pencemaran perairan tambak udang

7/31/2019 Pencemaran Perairan Tambak Udang

http://slidepdf.com/reader/full/pencemaran-perairan-tambak-udang 1/15

7

TINJAUAN PUSTAKA

Pencemaran Perairan Tambak UdangTingginya permintaan konsumen terhadap produk perikanan terutama

udang dari tahun ketahun memacu perkembangan industri budi daya udang yang

sangat pesat. Selain itu, tingginya nilai produk udang budi daya dan siklus hidup

yang relatif singkat menyebabkan sektor ini menarik minat banyak pengusaha

(New 1999). Pada pengembang budi daya udang skala besar dilakukan sistem

budi daya intensif. Pada sistim ini dilakukan pengaturan yang ketat terhadap

kondisi kolam seperti sistem pengairan, pakan dan perbenihan. Target utama

sistim ini ialah jumlah produksi yang tinggi pada area tambak yang kecil, oleh

sebab itu dilakukan padat tebar benih yang tinggi dan pemberian pakan dalam

jumlah serta kualitas yang tinggi ( Fast 1992).

Berkembangnya budi daya udang sistim intensif, diikuti pula oleh berbagai

permasalahan. Masalah yang umum pada sistem budi daya udang ini ialah

sedikitnya proporsi pakan yang digunakan oleh hewan, akibatnya sebagian besar

pakan tersisa sebagai limbah di air (Antony & Philip 2006) yang diikuti oleh

eutrofikasi dan pengayaan material organik yang tinggi pada dasar kolam.

Penurunan kualitas lingkungan seperti ini menurunkan produktivitas tambak, dan

meningkatkan tekanan pada udang yang menyebabkan udang rentan terhadap

penyakit, sehingga menurunkan produksi di berbagai daerah (Boyd & Musig

1992, Browdy & Hopskin 1995). Umumnya pengusaha tambak bergantung

kepada pergantian air yang relatif tinggi untuk menjaga kualitas air pada sistim

produksi, akibatnya terjadi pengeluaran material limbah pakan dan berbagai

metabolit langsung ke lingkungan terdekat (Browdy & Hopskin 1995).

Selain berdampak negatif terhadap lingkungan, intensifikasi budi daya

udang juga menyebabkan peningkatan resiko penyakit yang potensial terhadap

hewan. Penyakit yang berkembang di tambak udang di Indonesia ialah penyakit

yang disebabkan oleh virus White Spot Syndrome (WSS) dan Yellow Head Virus

(YHV) dan penyakit bakteri berpendar Vibrio harveyi. Selain itu pemakaian

antibiotik menjadi cara yang dianggap efektif untuk menanggulangi bakteri

patogen di perairan tambak pada sistem budi daya ini, tetapi dengan



8

ditemukannya residu antibiotik yang tinggi pada udang asal Indonesia,

mengakibatkan dikeluarkannya larangan ekspor udang Indonesia ke beberapa

negara tujuan (Rangkuti 2007).

Analisis komunitas mikrob dari tambak udang memainkan peranan yang

penting pada produksi udang, menyediakan sumber makanan, mendaur ulang

nutrien dan mengurai tumpukan bahan organik melalui berbagai proses

metabolisme. Komunitas mikrob sebaliknya juga dapat mempengaruhi kualitas air

dengan meningkatkan kebutuhan oksigen akibat konsumsi karbon organik labil

yang dihasilkan dari sisa pakan, alga, dan pelepasan dari bakteri sedimen akibat

penguraian bahan organik (Hansen & Blackburn 1991).

Berbagai cara dicoba dilakukan untuk mengatasi pencemaran air dan

degradasi kualitas tambak udang di antaranya yang paling populer ialah dengan

pemanfaatan mikrob (Devaraja et al. 2002). Bioremediasi adalah salah satu cara

yang menggunakan mikrob atau enzim di kolam yang digunakan untuk

meningkatkan kualitas air dan menjaga kesehatan dan stabilitas sistem budi daya

air. Bioremediasi melibatkan mineralisasi bahan organik menjadi CO2

Penggunaan bakteri untuk kesejahteraan manusia seperti kesehatan dan

pertanian sangat menarik perhatian lebih dari satu dekade terakhir. Probiotik

sudah digunakan di berbagai produk seperti susu dan makanan tambahan. Dibidang peternakan probiotik sudah diaplikasikan pada pakan, dan di bidang

pertanian digunakan sebagai pupuk. Probiotik merupakan mikrob hidup baik

dalam bentuk kultur tunggal maupun campuran yang ditambahkan ke dalam

makanan hewan atau manusia yang dapat menguntungkan inang dengan menjaga

keseimbangan mikrob ususnya (Fuller 1992; Salminen & Wright 1998). Defenisi

ini kemudian dikembangkan lagi oleh Verschuere et al. (2000) untuk aplikasi

probiotik pada budi daya perairan. Deskripsi yang diberikan sesuai dengan

modus aksi probiotik tersebut, yaitu mikrob hidup yang menguntungkan bagi

,

merangsang produksi udang, nitrifikasi dan denitrifikasi untuk: 1) menghilangkan

sisa nitrogen dari kolam, dan 2) menjaga keragaman dan menstabilkan komunitas

kolam dengan memusnahkan patogen dari sistim dan mempertahankan spesies

yang diinginkan. Pada bioremediasi digunakan bakteri heterotrofik pendegradasi

bahan organik, bakteri nitrifikasi, denitrifikasi dan bakteri fotosintetik (Antony

dan Philip 2006).



9

inang dengan memodifikasi hubungan komunitas mikrob yang berasosiasi dengan

inang atau lingkungannya, meningkatkan penggunaan makanan atau nilai nutrisi,

memacu respon inang terhadap penyakit, atau dengan meningkatkan kualitas

lingkungan. Berdasarkan definisi di atas probiotik dapat mencakup mikrob yang

mencegah perkembangbiakan patogen pada rongga pencernaan, pada struktur

permukaan, dan pada lingkungan peternakan, menjamin penggunaan pakan secara

optimal dengan membantu sistem pencernaan inang, meningkatkan kualitas air,

dan merangsang sistem ketahanan inang (Verschuere et al. 2000).

Berbagai produk probiotik untuk akuakultur dipromosikan memiliki

berbagai keunggulan yang bervariasi; mereduksi nitrat, nitrit, amonia, H2S,

menghilangkan logam berat, bahan organik, menurunkan BOD, mengatasi

penumpukan lumpur, penghambatan pertumbuhan Vibrio sp. dan bakteri patogen

lainnya. Tetapi banyak dari keuntungan yang diiklankan tidak memiliki

konfirmasi, dan merupakan riset yang tidak dikendalikan secara terpadu (Antony

& Philip 2006).

Penelitian yang dilakukan oleh Fernandes et al. (2010) untuk menguji suatu

sistim aerasi untuk mengatasi pencemaran air di tambak udang, didapatkan

bakteri heterotrofik melampaui jumlah bakteri nitrifikasi, denitrifikasi dan

pereduksi sulfat. Jumlah bakteri heterotrofik berkisar 10-3

sampai 10-4

CFU mL-1

dan selalu tinggi di air yang diaerasi maupun tidak di aerasi. Tingginya

kelimpahan bakteri ini dapat disebabkan tingkat ketersediaan karbon organik di

tambak. Drakare (2002) menjelaskan bahwa di samping memecah senyawa

organik, bakteri heterotrofik juga merupakan kompetitor yang unggul dalam

pemanfaatan fosfat dan dapat menjaga tingkat nutrien yang optimal. Rao dan

Karusanagar (2000) menyatakan udang memiliki kemampuan konversi makananyang rendah dimana lebih dari 50% pakan terbuang ke air.

Di Indonesia kriteria kualitas air untuk tambak memiliki kisaran pH 7.8-9.0,

suhu 26-320C, kadar nitrat kurang dari 0.3-0.5 ppm, nitrit kurang dari 0.1 ppm

dan suspensi terlarut berkisar dari 20-40 ppm (Tabel 1). Daerah yang paling

cocok untuk pertambakan udang adalah daerah pasang surut dengan fluktuasi

antara lain 2-3 meter (DKP 2007).



10

Tabel 1 Kriteria dan katagori kualitas air tambak secara fisik dan kimiawi

Parameter kualitas airSaat

Penebaran

Air di

petakan/reservoir

Pertengahan dan

akhir

pemeliharaan

Air

pembuangan

Suhu (°C) 26 – 29 27 – 32 27 – 32 27 – 32

DO minimum (ppm) 4 > 3.5 4.5 3

BOD (ppm O2 ) < 0.2 < 10

pH 7.8 – 8.5 7.8 – 8.5 7.8 – 8.4 7 – 9

Alkalinitas (ppm) 90 – 150 90 – 150 90 – 150 100 – 150

Transparansi (cm) 40 – 50 30 - 50 30 – 40 30 – 40

Suspensi terlarut

(ppm)< 30 < 20 < 40 < 30

Salinitas (ppt) 10 – 35 10 – 35 10 – 35 10 - 35

Amonia (ppm) < 0.5 < 0.3 < 0.4 < 0.5

Nitrat (ppm) < 0.5 < 0.3 < 0.4 < 0.5

Nitrit (ppm) < 0.1 < 0.1 < 0.1 < 0.1

Fosfat (P2O3 < 0.25) (ppm) 0.30 0.35 0.25

Total Vibrio (CFU/ml) 10 102 3 - 10 104 3 - 10 < 104

Logam berat

4

1. Hg (ppm)

2. Pb (ppm)

< 0.17 ppm

< 1.16 ppm

< 0.17 ppm

< 1.16 ppm

< 0.17 ppm

< 1.16 ppm

< 0.17 ppm

< 1.16 ppm

Sumber: DKP Jepara (2007)

Pakan Udang

Pakan dalam budi daya udang, memegang peranan yang sangat vital. Pakan

buatan merupakan sumber nutrien utama untuk pertumbuhan udang yang dibudi

dayakan. Secara umum nutrisi di dalam pakan diperlukan oleh tubuh untuk

proses pemeliharaan, aktivitas, pertumbuhan dan reproduksi. Ketersediaan pakan

dalam jumlah yang cukup, tepat waktu dan bernilai gizi baik merupakan salah

satu faktor yang sangat penting dalam kegiatan usaha budi daya. Penyediaan

pakan yang tidak sesuai dengan jumlah udang yang dipelihara menyebabkan laju

pertumbuhan udang menjadi lambat, akibatnya produksi yang dihasilkan tidak

sesuai dengan yang diharapkan. Pada dasarnya, sumber pakan berasal dari pakan

alami dan pakan buatan. Oleh karena jumlah pakan alami di kolam pemeliharaan

tidak memadai untuk budi daya intensif dan semi intensif, maka untuk mencapai

laju pertumbuhan udang yang baik perlu diberikan pakan buatan.



11

Pakan buatan adalah pakan yang dibuat untuk memenuhi kebutuhan nutrisi

dan gizi udang, dibuat dalam skala industri yang diberikan saat ketersediaan

pakan alami yang kurang atau tidak memadai. Berdasarkan komposisi kandungan

nutrisinya pakan buatan mempunyai formulasi yang sudah disesuaikan dengan

kebutuhan pertumbuhan udang. Pakan udang yang dibuat secara komersial

merupakan bahan campuran hasil penggilingan yang mengapung, melayang atau

pelet yang tenggelam di air. Udang termasuk hewan yang menyukai makanan

yang tenggelam, tetapi kebanyakan udang dapat dilatih untuk menerima makanan

yang mengapung (Craig 2002).

Pada budi daya udang nutrisi merupakan masalah yang kritis dan

membutuhkan 40-50% dari biaya produksi. Industri pakan udang berkembang

secara dramatis pada beberapa tahun terakhir ini dengan pengembangan formulasi

makanan baru yang seimbang untuk memacu pertumbuhan dan kesehatan yang

optimal (Craig 2002). Pakan udang buatan dapat dalam bentuk lengkap atau

tambahan. Pakan lengkap menyediakan semua bahan (protein, karbohidrat, lemak,

vitamin dan mineral) yang diperlukan untuk pertumbuhan yang optimal dan

kesehatan ikan, biasanya terdiri atas protein (18-50%), lemak (10-25%),

karbohidrat (15-20%), abu (<8.5%), fosfat (<1.5%), air (10%) dan sejumlah kecil

vitamin dan mineral. Kebutuhan protein yang tinggi dalam makanan udang

disebabkan oleh lintasan produksi energinya sebagian besar tergantung kepada

oksidasi dan katabolisme protein (Craig 2002). Khusus untuk udang umumnya

pakan mengandung protein sekitar 28-32%. Komposisi pakan ini dapat bervariasi

berdasarkan umur udang peliharaan.

Pakan mengandung unsur nitrogen yang sebagian besar dikeluarkan

melalui insang dalam bentuk amonia (NH3

Karbohidrat (pati dan gula) adalah sumber energi yang ekonomis dan tidak

mahal dari pakan udang. Karbohidrat termasuk ke dalam makanan budi daya

perairan yang dapat menurunkan biaya pakan dan untuk unsur pengikat pada

) dan hanya 10% hilang dalam bentuk padat (Craig 2002). Percepatan eutrofikasi akibat pengayaan nutrien pada

permukaan air akibat kelebihan nitrogen pada air buangan budi daya udang

merupakan suatu kekhawatiran petani terhadap penurunan kualitas air.

Pemberian pakan yang efektif dan praktek manajemen limbah penting untuk

melindungi kualitas air daerah hilir.



12

proses pembuatan pakan. Karbohidrat disimpan sebagai glikogen oleh ikan yang

dapat diaktifkan untuk memenuhi permintaan energi. Sebanyak 20% karbohidrat

dari pakan dapat digunakan oleh udang (Craig 2002).

Total Padatan Tersuspensi (TSS) pada Perairan Budi daya Udang

Total padatan tersuspensi (total suspended solid [TSS]) terdiri atas sejumlah

partikel organik dan anorganik, yang terbawa ke dalam badan air. Pada

kebanyakan sungai, TSS terutama disusun oleh partikel-partikel mineral yang

kecil. Pakan merupakan sumber utama nutrisi dan partikel pada budi daya

perairan. Limbah partikel organik berupa feses, ammonia dan sisa pakan pada

umumnya akan terakumulasi di dasar kolam, sedangkan limbah terlarut akan

terbuang ke lingkungan. Polusi nitrogen dan fosfor dari pakan merupakan

ancaman utama terhadap lingkungan pembuangan air. (Tzachi & Lawrence

1995).

Peranan dari bakterioplankton pada aliran energi dan karbon melalui sitim

akuatik merupakan salah satu bidang penelitian yang dilakukan dengan sangat

serius sejak lebih dari dua dekade terakhir. Penelitian ini memperlihatkan bahwa

bakteri heterotrofik mendominasi sistim metabolism di laut maupun air tawar,

mengubah material organik tersuspensi dan terlarut menjadi biomasa dan karbon

anorganik (Billen et al. 1990). Suatu bioremediator yang baik harus mengandung

mikrob yang mampu secara efektif menghilangkan limbah yang mengandung

karbon di air. Hal ini akan didukung jika mikrob ini berkembang dengan cepat

dan memiliki aktivitas enzim yang tinggi (Antony & Philip 2006).

Pengayaan bahan organik pada ekosistim bentik dapat meningkatkan

konsumsi oksigen pada komunitas sedimen dan pembentukan kondisi anoksik.Efek nyata dari hal ini ialah turunnya konsentrasi oksigen terlarut pada dasar dan

permukaan air. Penurunan ini disebabkan oleh kebutuhan oksigen biokimia yang

tinggi oleh limbah organik dan respirasi dari hewan air. Aliran air dari tambak

udang intensif memiliki ciri-ciri BOD yang tinggi dengan level partikel organik

dan anorganik serta nitrogen yang tinggi (Tzachi & Lawrence 1995).

Air buangan tambak udang dapat mengandung konsentrasi nutrisi terlarut

dan partikel tersuspensi yang lebih tinggi jika dibandingkan dengan air yang

masuk, akibatnya selain berbahaya bagi udang, ada kekuatiran tentang dampak



13

lingkungan yang negatif terhadap perairan pantai yang disebabkan oleh

eutrofikasi dan peningkatan kekeruhan (turbiditas) (Jones & Preston 2008).

Bacillus

Bacillus ditemukan oleh Ferdinan Cohn pada tahun 1872 yang kemudian

dinamakannya B. subtilis. Bakteri ini termasuk ke dalam family Bacillaceae, yang

ditandai dengan produksi endospora, suatu struktur yang terbentuk di dalam sel

bakteri pada bagian subterminal atau terminal. Anggota dari genus Bacillus

termasuk bakteri Gram positif berbentuk batang lurus atau sedikit bengkok,

berukuran 0.3-2.2 µm x 1.2-7.0 µm, aerobik atau fakultatif anaerobik, kebanyakan

spesies motil (Corbin 2005). Bakteri ini tersebar luas di alam, dikenal dengan

daya tahan sporanya yang luar biasa terhadap senyawa kimia dan agen fisik,

perkembangan siklus pembentukan spora, produksi antibiotik, toksisitas spora dan

pembentukan kristal protein terhadap berbagai insekta patogen (Todar 2009).

Bacillus merupakan bakteri Gram positif yang dikenal dengan produksi

endosporanya yang membuat dia dapat bertahan pada berbagai kondisi

lingkungan dalam jangka waktu yang sangat panjang, bahkan sampai ratusan

tahun (Slepecky & Hampell 1992). Bacillus memiliki keragaman fisiologi di

dalam anggota genus. Gambaran kolektifnya mencakup kemampuan degradasi

semua substrat yang diperoleh dari tumbuhan dan hewan, seperti selulosa, pati,

pektin, protein, dan agar-agar hidrokarbon. Selain itu kelompok genus bakteri ini

juga merupakan produser antibiotik, dan berpotensi melakukan proses nitrifikasi,

denitrifikasi, dan fiksasi nitrogen di alam. Karakteristik lainnya mencakup

heterotrof, litotrofi fakultatif, asidofil, alkalofil, psikrofil, termofil dan ada yang

bersifat parasit. Pembentukan spora ditemukan secara universal pada genus,diperkirakan sebagai suatu strategi untuk bertahan pada lingkungan. spora dorman

melalui udara menyebabkan spesies Bacillus ditemukan hampir di semua habitat

yang diteliti (Todar 2009) .

Daniel dan Morgan (1988) menemukan suatu isolat Bacillus yang diperoleh

dari tanah geotermal di daerah Antartika. Isolat ini mampu tumbuh secara

heterotrof maupun autotrof dengan adanya hidrogen dan karbondioksida. Isolat ini

mirip dengan B. schlegellii yang juga mampu tumbuh secara autotrof

menggunakan tiosulfat.



14

Spesies Bacillus umumnya terdapat di tanah, air, debu dan udara. Bakteri ini

juga terlibat dalam pembusukan makanan, masuk ke saluran pencernaan melalui

makanan. Spora Bacillus dapat ditemukan dengan mudah di tanah, oleh sebab itu

bentuk hidup (sel vegetatif) dari bakteri ini diasumsikan juga mendiami tanah,

tetapi asumsi ini belum dapat dibuktikan. Oleh sebab itu lokasi dimana bakteri ini

ditemukan belum tentu merupakan habitat aslinya. Studi literatur lebih jauh

memperlihatkan bahwa Bacillus secara umum ditemukan dalam lambung hewan-

hewan dan serangga. Hal ini dapat terjadi akibat tertelan bakteri yang tercampur

dengan tanah. Teori yang baru muncul menyatakan spesies Bacillus muncul

dalam suatu hubungan endosimbiotik dengan inang, bertahan dan berkembang

biak dalam rongga pencernaan. Kelompok bakteri ini banyak ditemukan pada

sedimen kolam, danau, sungai atau laut oleh sebab itu secara alami tertelan oleh

hewan seperti udang, ikan, dan kerang yang makan di atau dari sedimen. Spesies

Bacillus telah dengan mudah ditemukan pada ikan, krustasea, kerang, udang dan

dapat ditemukan pada insang, kulit dan rongga pencernaan udang (Cutting 2006).

Beberapa Bacillus seperti B. subtilis, B. licheniformis, B. coagulans, dan

termasuk B. cereus adalah contoh bioremediator yang baik karena menghasilkan

enzim-enzim yang potensial dalam degradasi senyawa-senyawa organik. Tetapi

biasanya kelompok bakteri ini tidak memiliki jumlah yang cukup banyak di badan

air, karena habitat alaminya di sedimen (Philip & Antony (2006). Dengan

menjaga bakteri ini dalam level yang tinggi pada kolam produksi, para petani

dapat menurunkan penumpukan karbon organik selama siklus pertumbuhan

ternak, sementara itu hal ini juga akan memacu kestabilan perkembangan

fitoplankton melalui peningkatan produksi CO2

Kelompok Bacillus yang merupakan bakteri heterotrofik dapat merupakan

alternatif bakteri nitrifikasi di perairan tambak udang. Bakteri ini lebih toleran

terhadap kondisi lingkungan pada rentangan yang lebih luas (Straub & Dixon

1997). Banyak dari kelompok bakteri ini digunakan dalam bentuk produk paket

(Secura 1995).

Suatu keuntungan penggunaan Bacillus di tambak udang adalah karenabakteri ini tidak mungkin munggunakan gen resistensi antibiotik atau virulensi

dari kelompok vibrio atau bakteri Gram negatif lainnya. Ada penghambat pada

tingkat transkripsi dan translasi untuk mengekspresikan gen dari plasmid, fage

dan DNA kromosom dari Escherichia coli pada B. subtilis (Moriarty 1999).



15

kering karena memiliki spora (Intan et al. 2005). B. subtilis banyak terdapat di

lingkungan seperti air, tanah udara yang mengurai sisa tumbuhan yang

menyumbangkan siklus nutrien karena menghasilkan berbagai enzim (Valbuzzi et

al. 1999). Banyak spesies Bacillus menghasilkan berbagai enzim ekstraseluler dan

digunakan secara luas untuk menghasilkan enzim bagi industri seperti protease

dan amilase (Fleming et al. 1995).

Enzim Protease

Keragaman spesies biota laut dan estuari berkontribusi terhadap berbagai

jenis enzim dengan karakteristik yang unik. Beberapa tahun terakhir, protease dari

usus ikan menarik banyak perhatian (Chi et al. 2007). Hal ini membantu

pengembangan pengayaan aplikasi produk-produk dengan bantuan enzim sebagai

katalis pada protein dari berbagai sumber. Protease memiliki berbagai aplikasi di

bidang industri seperti detergen, pengolahan kulit, penemuan logam, kesehatan,

pemerosesan makanan, pakan ternak, industri kimia, dan pengolahan limbah

(Kumar & Tagaki 1999).

Protease adalah enzim yang menghidrolisis ikatan peptida pada molekul

protein yang menghasilkan peptida atau asam amino. Protein terdiri atas molekul

asam amino yang bervariasi jumlahnya, berkisar antara 10 sampai ribuan yang

berfungsi sebagai unit penyusun polimer protein yang terangkai melalui ikatan

peptida. Protein yang memiliki lebih dari 10 asam amino disebut polipeptida,

sedangkan istilah protein ditujukan bagi polimer asam amino dengan jumlah di

atas 100 (Suhartono 1992).

Persatuan internasional biokimia dan molekuler biologi (The International

Union of Biochemistry and Molecular Biology) tahun 1984 merekomendasikankata peptidase (E.C. 3.4) untuk enzim yang menghidrolisis rantai peptida.

Protease sinonim dengan peptidase. Protease secara umum dibagi atas

eksopeptidase (E.C. 3.4.21-99-) atau endopeptidase (E.C. 3.4.19-) tergantung

kepada lokasi tempat aksi enzim terjadi. Jika enzim memecah ikatan peptida di

arah amino atau ujung karboksi dari substrat, maka diklasifikasikan sebagai

eksopeptidase. Jika enzim memecah ikatan peptida jauh dari ujung amino atau

karboksi diklasifikasikan sebagai endopeptidase (Whitaker 1994).



16

Efektivitas kerja protease terhadap suatu protein ditentukan oleh struktur

protein itu sendiri. Hal ini mempengaruhi kerentanan suatu protein terhadap

hidrolisis oleh suatu protease. Struktur tersebut terdiri atas: 1) struktur primer,

yaitu deret asam amino pada protein, 2) struktur sekunder (derajat pembentukan

struktur sulur alfa dan beta, serta struktur acak, 3) struktur kuartener merupakan

asosiasi antar subunit molekul protein. Protease memecah ikatan peptida dengan

bantuan molekul air (Suhartono 1992).

Ward (1983) menjelaskan bahwa berdasarkan cara kerjanya terhadap ujung

N atau C, eksopeptidase dibedakan menjadi aminopeptidase (E.C 3.4.11) dan

karboksipeptidase (EC 3.4.16 dan E.C 3.4.17). Endopeptidase dapat dibedakan

menjadi empat kelompok berdasarkan gugus asam amino fungsional pada sisi

aktifnya yaitu protease serin, protease sulfuhidril, protease asam dan protease

logam. Protease serin (E.C 3.4.2) merupakan enzim yang memiliki asam amino

serin pada sisi aktifnya. Enzim ini dihambat oleh fenil metil sulfonil flourida

(PMSF) dan diisoprofil flouro fosfat (DFP), tetapi tidak oleh etilen diamina tetra

asam asetat (EDTA). Jenis-jenis protease ini ialah tripsin, kimotripsin, elastase

dan subtilisin. Protease sulfidril atau protease thiol (E.C 3.4.22) merupakan

protease yang memiliki asam amino sistein pada sisi aktifnya. Enzim ini sensitif

terhadap beberapa oksidator basa dan beberapa logam yang dapat mengikat gugus

thiol pada sisi aktifnya. Golongan enzim ini ialah papain, fisin dan bromelin.

Protease asam (E.C 3.4.23) merupakan enzim yang aktif pada pH asam, tidak

sensitif terhadap EDTA maupun inhibitor protease serin. Contoh enzim ini ialah

pepsin, renin, dan beberapa enzim kapang yang aktif pada pH rendah yaitu 2-4.

Protease netral atau protease logam (E.C 3.4.24) adalah enzim yang menunjukkan

aktivitas maksimum pada pH netral, sensitif terhadap EDTA. Contoh enzim iniialah karboksipeptidase A, beberapa aminopeptidase, dan beberapa protease

bakteri (Ward 1983). Selain pengelompokan berdasarkan mekanisme di atas,

bagian nomenklatur enzim menempatkan protease yang tidak diketahui

mekanisme katalitiknya dalam suatu grup. Ini menunjukkan masih ada protease

baru yang belum diketahui mekanisme kerjanya (Suhartono 1992).

Enzim proteolitik mikroorganisme dapat ditemukan dalam sel (intraseluler)

pada dinding sel (periplasma), atau disekresikan ke medium (ekstraseluler) (Priest

1977). Enzim ekstraseluller adalah enzim yang disekresikan ke luar sel melalui



17

membran sel. Enzim ini disintesis dalam bentuk prekursor kemudian dibebaskan

dalam bentuk aktif melalui proses proteolisis. Bagian peptida yang dilepaskan

biasanya bersifat hidrofobik (Suhartono 1989). Protease dihasilkan oleh beberapa

kelompok mikrob perairan terutama Bacillus (Intan et al. 2005). Daftar beberapa

protease yang dihasilkan oleh bakteri perairan disajikan pada Tabel 2.

Tabel 2 Protease ekstraseluler yang dihasilkan beberapa mikrob perairan

Isolat pH

optimum

Suhu optimum

(0

Sumber Pustaka

C)

Aeromonas salmonicida 9.6 50 0C Sakai (1986)

Vibrio sp 8 50-60 Tandoko (1995)

V. anguillarum 9 - Farel & Crossa (1991)

Yersinia ruckeri 8 37 Secades & Guijarro (1999)

Bacillus alcalophilus 7 40 Rosdiana et al. (2000)

B. megaterium 7 50 Haritjinti (1997)

V. harveyi 8 50 Fawzya (2002)

Genus Bacillus menghasilkan beberapa enzim yang penting di antaranya

protease. Jenis protease yang disekresikan oleh Bacillus yang penting dalam

industri antara lain protease logam (netral) dan protease serin atau subtilisin

(alkalin) (Rao et al. 1998). B. licheniformis menghasilkan subtilisin (protease

serin) yang berperan penting dalam bidang industri terutama yang berhubungan

dengan produk-produk yang digunakan dalam pH alkali dan suhu tinggi seperti

detergen, hidrolisat protein untuk makanan maupun pakan (Ward 1983). Enzim

ini mempunyai berat molekul 27.277 kDa dan stabil pada kisaran pH yang luas.

Jenis substilisin yang lain ialah subtilisin BPN (Bacteria Protease Nagatase) yang

ditemukan oleh Harihara pada tahun 1954. Bacillus yang memproduksi enzim ini

ialah B. amyloliquifaciens, B. subtilis dan B. steraotermophilus. B. pumilus

menghasilkan protease logam yang mempunyai pH optimum 7, spesifik terhadap

asam amino hidrofobik dan alifatik. Logam yang dikandung enzim ini berupa Zn.

Mubarik dan Wirahadikusuma (1996) mendapatkan protein ekstraseluler dari

Bacillus subtilis ATTC 6633 yang termasuk protease logam dan protease

campuran (protease logam dan protease serin). Aktivitas optimum protease terjadi



18

pada suhu 400C, pH 8 dan untuk protease campuran didapatkan pada suhu 40-45

0

Tabel 3 Bacillus penghasil protease ekstraseluler

C, pH 8-8.5. Beberapa jenis Bacillus menghasilkan enzim ekstraseluler (Tabel 3).

Spesies Jenis protease pH optimum

B. cereus netral 7.0

B. licheniformis netral 6.5 -7.5

B. megaterium netral 7.0

B. polymixa netral 6.0 -7.2

B. stearothermophilus netral 6.9 -7.2

B. amyloliquefaciens alkali 10.2-10.7

B. subtilis var amyloliquefaciens netral 7.0

Suhartono (1992)

Enzim Amilase

Amilase adalah kelompok enzim yang mampu mengkatalisis proses

hidrolisis pati, suatu polimer glukosa yang banyak terdapat pada polisakarida

tumbuh-tumbuhan seperti beras, jagung, kentang, tapioka dan terigu. Amilase

yang terlibat dalam hidrolisis pati ialah α-amilase (1,4-α-D-glukan

glukanohidrolase, EC 3.2.1.1), β -amilase (1,4-α-D-glukan glukanohidrolase; EC3.2.1.2), glukoamilase (1,4-D-glukan glukanohidrolase; EC 3.2.1.3), α-

glukosidase (1,4-glukan glukanohidrolase; EC 3.2.1.20) dan enzim pemutus

cabang pullulanase (pullulan 6-glikanohidrolase; EC 3.2.1.41) dan isoamilase

(glikogen 6-glukanohidrolase; EC 3.2.1.68) (Aehle 1997).

Ada beberapa cara kerja amilase dalam memecah substrat: a) menghidrolisis

dari bagian dalam molekul substrat (endo-splitting) atau dari luar (exo-splitting),

b) retensi atau konfigurasi inversi, c) menghidrolisis ikatan glikosidik α -1,4

versus α ,1-6 dan d) tipe reaksi hidrolisis atau transfer. α -amilase merupakan

enzim yang memecah dari dalam molekul yang menghidrolisis ikatan glikosidik

α -1,4 secara random dari substrat, menghasilkan sebagian besar maltosa dan

sedikit glukosa. Ikatan α -1,6 glikosidik tidak dipotong oleh α -amilase tetapi

ikatan tersebut tidak menghambat kerja amilase. Hampir semua α -amilase

termasuk metaloenzim kalsium memiliki ion Ca2+

dalam strukturnya yang

berguna untuk stabilitas enzim (Whitaker 1994, Linden et al . 2003). α -amilasememainkan peranan penting selama degradasi pati karena menyumbangkan 40-



19

60% sintesis protein de novo dan satu-satunya enzim yang dapat secara langsung

menyerang dan menghidrolisis granul pati (Godbole et al. 2003).

β -amilase merupakan enzim yang memecah dari luar dan melepas unit

maltosa secara berurutan dari ujung non reduksi dari ikatan polisakarida. Jika

substrat memiliki ikatan α -1,6 seperti amilopektin, pemecahan pada rantai

tersebut akan berhenti. Glukoamilase merupakan enzim yang memotong molekul

substrat dari dalam dan memecah unit glukosa secara berurutan dari ujung non

reduksi dari rantai substrat. Kerja enzim pada substrat akan menurun bila bertemu

dengan ikatan α-1,6 seperti pada amilopektin dan glikogen, tetapi ikatan tersebut

dihidrolisis. Pululanase adalah enzim yang memecah dari dalam, menghidrolisis

pululan pada ikatan glikosidik α -1,6 (Whitaker 1994).

Pati merupakan substrat bagi amilase. Molekul pati merupakan polimer

glukosa yang dihubungkan oleh ikatan α -1,4 dan α -1,6 glikosidik. Perbedaan

ikatan penghubung ini membedakan struktur molekul pati yang terdiri atas

amilosa bagian yang tidak bercabang; merupakan polimer rantai tunggal terdiri

atas 500 sampai 2000 unit glukosa yang memiliki ikatan α -1,4 glikosidik dengan

penghubung α -1,6 glikosidik yang menghasilkan cabang polimer glukosa disebut

amilopektin. Hidrolisis pati oleh amilase pertama-tama menghasilkan polimer

rantai pendek yang disebut dekstrin, kemudian disakarida maltosa dan terakhir

adalah glukosa (Crueger & Crueger 1984). α dan β-amilase menghidrolisis pati

secara menyeluruh menjadi maltosa karena amilosa hanya memiliki ikatan α-1,4

glikosidik tetapi biasanya menyisakan beberapa maltotriosa. Glukoamilase

menghidrolisis amilosa secara menyeluruh menjadi glukosa, beberapa maltosa

tetapi karena hidrolisis yang lambat dari enzim ini maltotriosa dapat tersisa pada

ujung (Whitaker 1994).

α -amilase dihasilkan oleh bakteri di antaranya B. subtilis, B. cereus, B.

amyloliquefaciens, B. coagulan, B. polymixa, B. stearothermophilus, Esherichia

coli, Pseudomonas, dan Proteus. Dari kelompok cendawan penghasil α-amilase di

antaranya ialah genus Aspergillus, Penicillium, Cephalosporium, Mucor dan

Rhizopus. β -amilase dihasilkan oleh sebagian kecil mikrob yaitu B. polymixa, B.

cereus, B. megaterium dan Rhizopus japonicus. Bacillus, B. amyloliquifaciens dan

B. licheniformis adalah dua isolat yang banyak digunakan untuk menghasilkan



20

amilase (Fogarty & Kelly 1980). Sumber karbon merupakan sangat

mempengaruhi produksi amilase, dari karbohidrat yang digunakan, pati

merupakan sumber karbon yang baik untuk sintesis amilase oleh Bacillus (Lin et

al. 1998, Hagihara et al. 2001). Degradasi pati menjadi maltodextrin kemudian

oleh berbagai bakteri dikatalisis oleh α-amilase dan diikuti oleh hidrolisis menjadi

glukosa oleh α- glikosidase ekstraseluler (Vihinem & Mansala 1989).

Di antra sumber karbon yang di uji, pati terlarut, tepung jagung, tepung

kentang, maltosa, dan amilosa ditemukan sebagai yang terbaik untuk sintesis

amilase, sedangkan glukosa dan fruktosa memperlihatkan efek penekanan

terhadap produksi enzim. Penekanan katabolit telah dilaporkan pada enzim

pemecah karbohidrat yang dihasilkan oleh genus Bacillus (Lin et al. 1998).

Identifikasi Mikrob Berdasarkan Gen Penyandi 16S rRNA

Untuk menentukan kekerabatan evolusi antar spesies dalam keseluruhan

sistem biologi diperlukan parameter yang memenuhi persyaratan sebagai berikut:

1) terdapat pada semua makhluk hidup, 2) fungsinya identik, 3) dapat

dibandingkan secara objektif, 4) parameter tersebut berubah sesuai dengan jarak

evolusinya sehingga dapat dijadikan sebagai kronometer evolusi yang handal

(Madigan et al. 2000). Identifikasi bakteri berdasarkan gen penyandi 16S rRNA

sudah dilakukan secara luas untuk menentukan pohon filogenetik dari keragaman

bakteri di bumi. Gen penyandi 16S rRNA adalah gen yang menyandikan subunit

16S dari ribosom. yang terdapat pada semua bakteri terdiri atas gen yang sangat

konservatif dan sekuen gen yang sangat cepat berubah (variabel). Sekuen

variabel berevolusi pada laju yang berbeda sehingga memberikan cukup informasi

untuk menentukan kekerabatan hubungan filogenetik suatu organisme (Woese1987).

Ada tiga cabang utama pohon filogenetik pada makhluk hidup di muka

bumi ini yaitu Bacteria, Archaea dan Eukarya yang disebut domain. Domain

merupakan tingkat taksonomi tertinggi yang berada setingkat di atas Kingdom

(Madigan et al. 2000). Berdasarkan pengelompokan ini mikrob diketahui

mendiami sebagian besar isi bumi. Klasifikasi ini merupakan dasar klasifikasi

terbaru berdasarkan teknik molekuler biologi yang ditemukan oleh Profesor Carl

Woese pada tahun 1970-an (Suwanto 1994). Pada prokariot terdapat tiga macam



21

molekul rRNA, yaitu 5S, 16S dan 23S. Untuk identifikasi sering digunakan 16S

rRNA karena memiliki panjang nukleotida yang ideal (± 1500 kb), 5S memiliki

jumlah nukleotida yang sangat pendek (±120 kb) sehingga tidak cukup informasi

untuk perbandingan sekuen gen. Kebalikan dari hal ini dimiliki oleh 23S rRNA,

gen ini memiliki jumlah rantai nukleotida yang terlalu panjang sehingga tidak

praktis digunakan untuk identifikasi (Suwanto 1994).

pencemaran perairan tambak udang

Documents