RSS

Pemanfaatan Bakteri Pereduksi Nitrat Disimilatif Dan Nitrifikasi Sebagai Agens Bioremediasi Untuk Mengontrol Kadar Amonia Dan Nitrit Di Tambak Udang

02 Des

Pemanfaatan Bakteri Pereduksi Nitrat Disimilatif Dan Nitrifikasi Sebagai Agens Bioremediasi Untuk Mengontrol Kadar Amonia Dan Nitrit Di Tambak Udang

Abstrak

Konsentrasi amonia dan nitrit yang tinggi dalam sistem tambak udang bersifat toksik terhadap udang budidaya. Keadaan ini sering ditemukan pada budidaya dengan menggunakan sistem intensif dan semi-intensif.

Untuk mengontrol kadar amonia dan nitrit tersebut dapat digunakan bakteri pereduksi nitrat disimilatif dan nitrifikasi. Penelitian ini berlangsung selama 2 tahun. Pada tahun pertama telah diperoleh sebanyak 13 isolat bakteri nitrifikasi. Setelah diuji aktivitasnya, empat isolat memiliki potensi yang baik untuk dimanfaatkan sebagai agen bioremendasi untuk mengoksidasi amonia. Isolat-isolat tersebut adalah ASRT1, ASRT2, ASLT2 dan ASLT3. Sedangkan isolat bakteri denitrifikasi yang terkoleksi sebanyak delapan isolat. Tiga isolat potensial sebagai agen bioremendasi sebagai pereduksi senyawa nitrat dan nitrit adalah KDTST3, KDTMT10, dan SDTT5. Uji sinergisme isolat bakteri denitrifikasi dan nitrifikasi yang paling baik untuk bioremendiasi senyawa amonia adalah gabungan isolat SDTT5-ASRT1, SDTT5-ASRT2, SDTT5 – AST2, dan SDTT5 – ASLT3, yaitu dapat menghilangkan amonia sebesar 100% pada inkubasi empat hari. Sedangkan gabungan antara isolat KDTST3 dengan isolat nitrifikasi (ASRT1, ASRT2, ASLT2 dan ASLT3), dapat menghilangkan senyawa nitrat yang paling baik, yaitu 97,9% dalam inkubasi empat hari.

Hasil indentifikasi dengan 16S-rRNA memperlihatkan bahwa isolat ASRT2 dan ASLT3 menyerupai Pseudomonas stutzeri (99%), sedangkan isolat KDTST3 dan SDTT5 menyerupai Alcaligenes sp (99%). Sumber C dapat mempengaruhi aktivitas oksidasi amonium dan reduksi nitrat. P. stutzeri ASRT2 dapat mengoksidasi ammonium baik pada medium autotrof dengan karbonat sebagai sumber C maupun pada medium heterotrof dengan asetat, suksinat, glukosa, dan gliserol sebagai sumber C.

Aktivitas oksidasi amonium isolat ASLT2 yang paling tinggi terjadi pada medium dengan suksinat sebagai sumber C. Isolat ASRT2 dapat mereduksi nitrat medium dengan asetat, suksinat, glukosa dan gliserol sebagai sumber C baik pada kondisi aerob maupun anaerob. Aktivitas reduksi nitrat yang paling tinggi pada kondisi anaerob aktifitas paling tinggi terjadi dengan suksinat sebagai sumber C. Kandungan senyawa amonia tertinggi dicapai pada pengamatan hari ke- 55 di bak kontrol (tanpa inokulasi), yaitu sebesar 0,89 mg/l. Sedangkan kandungan terkecil pada waktu yang sama terjadi pada bak perlakuan KDTST3 dan ASLT3, dengan konsentrasi sebesar 0,39 mg/l.

Penambahan inokulan bakteri tersebut juga dapat menurunkan kandungan senyawa nitrit pada perairan bak uji. Tingkat kelangsungan hidup udang pada uji skala bangku memperlihatkan bahwa penambahan bakteri nitrifikasi dan denitrifikasi terseleksi dapat meningkatkan kelangsungan hidup udang windu sampai 78% dibandingkan dengan pada perlakuan control sebesar 58%.

IDENTIFIKASI MASALAH

Penurunan kualitas air dan kerusakan sedimen yang bersumber dari pakan udang dalam waktu panjang Sebelumnya, banyak petani tambak yang merasa putus asa lantaran udangnya kerap mati tanpa sebab yang jelas ketika mencapai usia 40 hari. Lama kelamaan, untuk menghindari kerugian lebih besar, para petani pun terpaksa meninggalkan tambaknya. Atau ada beberapa yang mengalih fungsikan tambaknya menjadi tambak garam. Kondisi seperti itu ternyata tak hanya terjadi di Karawang saja, melainkan di sejumlah sentra tambak udang lainnya di beberapa wilayah. Hal tersebut otomatis memukul produksi udang nasional. Dari data statistik perikanan Indonesia tahun 2002 tentang produksi nasional udang windu, disebutkan adanya penurunan yang cukup signifikan. Tahun 1992 misalnya, total produksi nasional sebesar 98.350 ton, namun tahun 1998 menjadi 74.824 ton. Dari situ situasi bertambah parah di mana 50 persen tambak udang tak lagi beroperasi. Kondisi tadi tentu tidak bisa dibiarkan berlaru-larut. Penelitian pun diadakan terutama guna mengetahui penyebab kematian udang-udang tadi. Maka segera dilaksanakan serangkaian ujicoba.g mengakibatkan kematian udang windu.

Pendekatan Pemecahan Masalah

Salah satu faktor yang mempengaruhi kondisi tambak udang adalah terjadinya penurunan kualitas air serta kerusakan sedimen. Ini merupakan akibat dari tingginya kandungan bahan nitrogen anorganik, senyawa organik karbon dan sulfida baik yang berasal dari sisa pakan, kotoran udang atau pemupukan dalam jangka panjang. ”Hal tersebut pada akhirnya berdampak langsung terhadap kandungan senyawa amonia, nitrit, nitrat, H2S, dan senyawa karbon yang bersifat toksik pada sistem tambak udang. Keseimbangan ekologis mikroorganisme di dalam tambak sudah tidak normal lagi,” papar Tri ketika ditemui beberapa waktu lalu. Lantas dalam kondisi seperti itu, cara penanganan apa yang bisa dilakukan? ”Mau tidak mau kita harus menerapkan bioremediasi yakni untuk menambahkan mikroorganisme tertentu ke tambak itu,” kata dia. Sekarang ini di pasaran memang telah tersedia bermacam produk komersial agen bioremediasi.

Akan tetapi, menurut Tri, masih perlu disempurnakan. Sebab, pengendaliannya belum mengarah pada terjadinya keseimbangan senyawa nitrogen anorganik, senyawa karbon, dan senayawa hidrogen sulfida. Maka dari itu, percobaan yang dilakukan diarahkan untuk mencapai keseimbangan tadi serta pengkayaan pakan alamiah dengan memanfaatkan bakteri nitrifikasi dan denitrifikasi, bakteri fermentatif maupun bakteri fotosintetik anoksigenik. Mikroorganisme tersebut nantinya diharapkan dapat mengeluarkan senyawa-senyawa toksik dan melepaskannya berupa gas nitrogen dan CO2 ke atmosfer. Berbagai macam bakteri pun lantas dikoleksi.

PEMECAHAN MASALAH

Sejak tahun 2005 lalu, mereka secara intens meneliti penyebab ‘kematian’ ribuan hektar tambak udang, khususnya yang berada di Kabupaten Karawang, Jawa Barat. Sebelumnya, banyak petani tambak yang merasa putus asa lantaran udangnya kerap mati tanpa sebab yang jelas ketika mencapai usia 40 hari. Lama kelamaan, untuk menghindari kerugian lebih besar, para petani pun terpaksa meninggalkan tambaknya. Atau ada beberapa yang mengalih fungsikan tambaknya menjadi tambak garam. Kondisi seperti itu ternyata tak hanya terjadi di Karawang saja, melainkan di sejumlah sentra tambak udang lainnya di beberapa wilayah. Hal tersebut otomatis memukul produksi udang nasional.

Tim peneliti mencarinya mulai dari Lampung, Sulawesi Tenggara, wilayah Pantura serta Pantai Selatan Jawa. ”Kemudian kita mencari bentuk konsorsium agen bioremediasi dari bakteri-bakteri tadi. Antara lain adalah bakteri nitrifikasi dan denitrifikasi, bakteri fotosintetik anoksigenik, bakteri fermentatif dan bakteri heterotrofik yang dapat meningkatkan kualitas air dan sedimen,”jelas Tri. Selanjutnya diketemukan, jumlah isolat kelompok bakteri nitrifikasi yang berhasil diisolasi sebanyak 13 isolat dan hasil seleksi terdapat empat isolat potensial untuk menghilangkan senyawa amonia. Juga dari 14 sampel sedimen dapat diisolasi 15 isolat yang diduga merupakan isolat bakteri denitrifikasi.

Prosedur Aplikasi dan Pengembangannya

Percobaan telah dilaksanakan dua kali, tahun 2005 dan 2006. Aplikasi bakteri terseleksi dilakukan setiap 10 hari sekali. Dan tidak mengecewakan. Hasil parameter kualitas air dan sedimen menunjukkan kandungan amonia, nitrat, nitrit, dan H2S selalu berada di bawah ambang batas yang diperbolehkan untuk budidaya udang. Tak hanya itu, tingkat kelangsungan hidup udang sekitar 70 persen dengan padat penebaran 30 ekor per m2 dan ukuran panen 35-45 ekor per kg. ”Kita akan terus mencoba sampai angkanya mencapai 80 persen lebih nantinya,” kata dia. Pekan lalu, kolam seluas 2.700 m2 di kecamatan Tempuran, Karawang, yang dijadikan lokasi uji coba, menampakkan hasil panennya. Hasil panen dari lokasi itu diperkirakan mencapai 1,4 ton.

Saat ini, harga udang windu mencapai 53-54 ribu per kg, jadi bisa dilihat potensi keekonomian yang bisa diperoleh dari tambak udang ini. Menurut keterangan Tri, biaya yang dibutuhkan untuk bioremediasi ini tidaklah terlalu mahal. Untuk tiap hektare, tambahan biayanya hanya sekitar Rp 1,5-2 juta. Jika diukur dari biaya keseluruhan tambak kira-kira Rp 125 juta dan pendapatan Rp 250 juta, biaya tadi tentu sangat kecil.

Akan tetapi, jika nantinya diterapkan secara massal, akan diusahakan untuk tidak terlalu menyulitkan para petambak. Dikatakan, memang untuk menumbuhkan bakteri ini, mudah sekali kontaminannya. Oleh karena itu, nantinya industri bioremediasi akan di set sedemikian rupa sehingga setelah membeli, petani tinggal menggunakannya tanpa harus bersusah payah mencampur aduk bahan-bahannya lagi. Ikhtisar: Penambahan mikroorganisme ke dalam tambak menghidupkan lagi tambak yang mulai ditinggalkan petani.

KESIMPULAN

Dari hasil penelitian, ditemukan bahwa salah satu faktor yang mempengaruhi kondisi tambak udang adalah terjadinya penurunan kualitas air serta kerusakan sedimen. Ini merupakan akibat dari tingginya kandungan bahan nitrogen anorganik, senyawa organik karbon dan sulfida baik yang berasal dari sisa pakan, kotoran udang atau pemupukan dalam jangka panjang. ”Hal tersebut pada akhirnya berdampak langsung terhadap kandungan senyawa amonia, nitrit, nitrat, H2S, dan senyawa karbon yang bersifat toksik pada sistem tambak udang. Keseimbangan ekologis mikroorganisme di dalam tambak sudah tidak normal lagi,

penyebab kerusakan adalah tingginya kandungan bahan nitrogen anorganik, senyawa organik karbon, dan sulfida baik yang berasal dari sisa pakan, kotoran udang, maupun pemupukan dalam jangka panjang. Kandungan itu berdampak langsung terhadap kandungan senyawa amonia, nitrit, H2S, dan senyawa karbon yang bersifat toksik pada sistem tambak udang.

Karena itu, satu-satunya usaha pengendalian masalah tersebut adalah dengan pendekatan biromediasi. ”Pengendalian pun dilakukan yang menekankan pada keseimbangan senyawa nitrogen anorganik, senyawa karbon dan H2S, serta pengkayaan pakan alamiah,”

Salah satu metode yang digunakan yakni memanfaatkan kumpulan bakteri, misalnya nitrifikasi, denitrifikasi, fermentatif, fotosintetik, serta anoksigenik. ”Mikroorganisme itu nantinya dapat mengeluarkan senyawa toksik dan melepaskannya berupa gas nitrogen dan CO2 ke atmosfer,” ujarnya. Isolat bakteri tadi antara lain didapatkan dari contoh air dan sedimen dari tiga lokasi tambak, yakni daerah Moramo Sulteng, Teluk Naga Tangerang, dan Kasemen Serang. Adapun percobaan yang dilakukan bertujuan mencari bentuk konsorsium agen bioremediasi yang bisa meningkatkan kualitas air dan sedimen tambak udang.

MIKROORGANISME DAN AKUAKULTUR

  1.         I.            Identifikasi Masalah

Pada awalnya, wabah pes di Eropa pada tahun 1347-1350 yang dikenal sebagai black-plaque dan lepra pernah dianggap sebagai kerja sihir atau kutukan Tuhan, tetapi mikrobiologi mengungkapkan bahwa keduanya merupakan akibat infeksi mikroorganisme. Hingga sekarang, mikroorganisme menjadi salah satu sumber kekhawatiran dan masalah seperti dalam kasus HIV, SARS (severe acute respiratory syndrome), flu burung, anthrax, dan bio-terorism.

Saat ini mikrobiologi sudah berkembang pesat, penelitian-penelitian sudah mencapai tataran molekuler yang rumit, meskipun penelitian dasar dan atau “konvensional” masih tetap diperlukan. Hal ini tak terlepas dari kenyataan bahwa hingga saat ini kurang dari 5% dari keseluruhan mikroorganisme yang sudah diketahui. Banyak spesies mikroorganisme tidak atau belum mampu dikultivasi dilaboratorium tetapi tetap mampu dikenali karakternya melalui teknologi penyisipan fragmen DNA ke plasmid bakteri yang mudah dikultivasi.

Bacillus merupakan contoh bakteri dengan keragaman jenis dan potensi yang cukup tinggi. Sebagai gambaran, dari 10 area terlindungi di Jawa seperti Taman Nasional Ujung Kulon, Gede-Pangrango, Merubetiri dan Baluran, dengan mengambil secara acak cuplikan tanah dan air dari area tersebut, Irianto et al. (1998) mendapatkan ratusan isolat. Masing-masing isolat dapat dikembangkan untuk penelitian beragam aspek seperti enzim, produksi senyawa antibiotik, kemampuan mengikat logam berat, dan potensinya untuk bioremediasi.

Bacillus telah digunakan pula untuk memproduksi tanaman transgenik melalui penyisipan gen yang mengekspresikan produksi ß-endotoxins (Cry proteins) dari Bacillus thuringiensis ke tanaman (Bt crops) sehingga tahan hama larva Lepidoptera dan Coleoptera. Pada tahun 2004 tanaman kapas dan jagung transgenik telah dikembangkan pada 22,4 juta hektar area di seluruh dunia.

  1.         I.            Pendekatan Pemecahan Masalah

Akuakultur merupakan suatu kegiatan ekonomi yang cukup menjanjikan dalam hal mengangkat harkat kehidupan dan pemenuhan zat gizi masyarakat terutama dalam hal sumber protein hewani. Penyediaan produk perikanan melalui akuakultur pada tahun 2005 telah mencapai 24,92%, sebaliknya peran perikanan tangkap semakin menurun.

Dalam akuakultur, mikroorganisme berperan antara lain dalam hal pakan, lingkungan, penyakit dan pengendaliannya, dan pengolahan atau penanganan produk. Akibat harga tepung ikan yang mahal, banyak ahli mencari alternatif antara lain berupa bahan nabati seperti kedele. Tetapi adanya toksikan, karbohidrat sulit cerna yang tinggi dan kandungan sejumlah asam amino yang rendah sering menjadi kendala. Usaha yang dilakukan untuk mengatasinya antara lain melalui fermentasi dan atau suplementasi sel mikroba.

Fermentasi asam laktat pada kedele terbukti menghilangkan kandungan sukrosa, menurunkan kadar rafinosa, aktivitas penghambat tripsin dan faktor penghambat absorpsi lemak. Adapun fermentasi dengan Aspergillus oryzae terbukti meningkatkan kadar protein dan kadar peptida berukuran kecil (<20 kDa), dan menghilangkan penghambat tripsin.

Penelitian tentang nutrisi bagi larvae ikan, udang serta hewan akuatik lainnya terus dilakukan agar larvae memiliki survivalitas tinggi dan pertumbuhannya baik. Diantaranya yaitu usaha pemenuhan kebutuhan gizi dalam bentuk siap digunakan (readily available) seperti asam-asam amino dan zat gizi sederhana. Selama ini kebutuhan pakan bagi larvae dipenuhi dari penyediaan pakan hidup seperti Artemia, Moina, Daphnia, rotifera, dan algae sel tunggal (green water culture).

Peningkatan kualitas pakan larvae telah dilakukan melalui pemanfaatan pakan hidup sebagai media pembawa probiotik yang dikenal dengan istilah “bioenkapsulasi” yang terbukti meningkatkan imunitas terhadap patogen dan stres. Peningkatan kualitas pakan melalui produksi “biofilm” juga terbukti meningkatkan imunitas dan produksi ikan. Biofilm merupakan komunitas mikroorganisme tidak bergerak (sessile) yang ditandai oleh sel-sel yang melekat pada suatu substrat atau lapisan interfase atau melekat satu sama lain secara tetap, oleh suatu matriks senyawa polimer ekstraseluler yang mereka produksi.

Fermentasi pakan mampu mengurai senyawa kompleks menjadi sederhana sehingga siap digunakan larvae, dan sejumlah mikroorganisme diketahui mampu mensintesa vitamin dan asam-asam amino tertentu yang dibutuhkan oleh larvae hewan akuatik. Fermentasi Bacillus circulans terhadap campuran tepung ikan, mustard oil cake, rice bran, minyak hati ikan cod, dan premix vitamin selama 4-5 hari mampu memberikan kecukupan gizi, dan survivalitas serta pertumbuhan larvae yang lebih baik.

Mikroba juga dapat berperan sebaliknya yaitu merusak bahan pakan, misalnya Aspergillus flavus yang menghasilkan aflatoksin dan Fusarium moniliforme yang menghasilkan fumonisin B1 (FB1 ). Kedua toksikan tersebut diketahui merugikan kesehatan ikan dan udang dan bersifat karsinogenik terhadap manusia.

Residu antibiotik dan pestisida tidak selalu datang dari aktivitas akuakultur tetapi dapat berasal dari luar lingkungan akuakultur. Antibiotik dapat berasal dari aktivitas pengendalian penyakit yang tidak terkendali akibat kurangnya pemahaman, atau pelaksanaan yang tidak bertanggung jawab.

Pencemaran sulit dihindari karena hingga saat ini tertib peruntukan lahan atau zonasi kegiatan ekonomi, penanganan limbah dan kesadaran masyarakat akan pentingnya mempertahankan kualitas sumber daya perairan masih relatif rendah. Pada tingkat pencemaran yang rendah pada danau atau aliran sungai, permasalahan akan dapat diatasi secara alami melalui proses yang dikenal sebagai pulih diri (self purification).

Pada proses pulih diri, cemaran organik akan mengalami biodegradasi oleh flora mikroorganisme pada perairan tersebut dan setelah waktu tertentu kondisi perairan pulih seperti semula. Jika kuantitas pencemar dalam badan air cukup tinggi, proses pulih diri tidak dapat berlangsung sempurna, perairan mungkin akan menjadi kekurangan oksigen (anoksik) dan mati akibat tidak ada hewan atau tumbuhan air yang mampu hidup didalamnya.

Pada kasus dimana kuantitas cemaran materi organik cukup tinggi, maka dapat dilakukan proses “bioaugmentasi” dan atau “biostimulasi”. Pencemaran perairan dapat menyebabkan gangguan yang serius pada hewan akuatik, antara lain peningkatan frekuensi wabah penyakit, penghambatan aktivitas beragam enzim, gangguan reproduksi dan sejumlah kelainan fisiologis lainnya.

  1.         I.            Konsep Teoritis

Bioremediasi didefinisikan sebagai penggunaan organisme hidup, terutama mikroorganisme, untuk mendegradasi pencemar lingkungan yang merugikan ketingkat atau bentuk yang lebih aman. Proses bioremediasi ini dapat dilakukan secara “bioaugmentasi” yaitu penambahan atau introduksi satu jenis atau lebih mikroorganisme baik yang alami maupun yang sudah mengalami perbaikan sifat (improved/genetically engineered strains), dan “biostimulasi” yaitu suatu proses yang dilakukan melalui penambahan zat gizi tertentu yang dibutuhkan oleh mikroorganisme atau menstimulasi kondisi lingkungan sedemikian rupa (misalnya pemberian aerasi) agar mikroorganisme tumbuh dan beraktivitas lebih baik.

Penggunaan beragam spesies mikroorganisme untuk bioremediasi telah sedemikian luas dan digunakan untuk mengatasi beragam pencemar baik organik maupun anorganik, termasuk proses bioremediasi seringkali diterapkan dalam bentuk interaksi tumbuhan-mikroorganisme (bioremediasi fito-mikrobial) misalnya penggunaan Pseudomonas putida yang berasosiasi dengan gandum (Triticum aestivum) untuk mengatasi 2,4-D dan Mesorhizobium huakuii dengan Astragalus sinicus untuk mengatasi cemaran Cd .

Usaha menjaga kualitas air oleh pembudidaya dapat dilakukan dengan tetap mengacu bioremediasi. Proses ini dapat dilakukan dengan mengkombinasikan sistim penyaringan pasir lambat dan biofilter. Biofilter pada skala yang besar dapat diwujudkan dalam bentuk lahan basah (wetland) alami, semi alami, dan buatan (constructed wetland).

Bioaugmentasi mikroorganisme seperti Bacillus spp. dapat membantu mengurai materi organik dan/atau optimasi biofilter melalui pembentukan biofilm atau asosiasi dengan akar tumbuhan air. Lahan basah alami, misalnya lahan mangrove, telah dibuktikan peranannya dalam pengendalian cemaran dari tambak seluas 286 ha melalui resirkulasi ke lahan mangrove seluas 120 ha mampu mengurangi padatan terlarut secara signifikan.

Menurut Pillay (1990) untuk keperluan akuakultur yang berkelanjutan, setiap satu hektar hutan mangrove yang diolah menjadi tambak, sekurangnya 3 hektar tetap dibiarkan sebagai hutan. Rivera-Monroy et al. (1999) memperhitungkan bahwa untuk mentransformasi nitrogen anorganik terlarut dari 1 ha tambak diperlukan lahan mangrove seluas 0,04-0,12 ha.

Lingkungan mangrove diketahui memiliki komponen biotik yang beragam dan khas, termasuk didalamnya mikroorganisme. Adapun pada saringan pasir lambat, peran biofilter dilakukan oleh mikroorganisme yang membentuk biofilm pada permukaan substrat dan mengurai materi-materi organik terlarut yang mengalir bersama air dan menurunkan kadar amonia secara cepat sehingga memperbaiki kualitas air.

Optimasi biofilter dapat dilakukan dengan kultivasi tumbuhan air (makrofit) seperti Typha latifolia (ekor kucing), Eichornia crassipess (eceng gondok), Lemna spp. (duck weed), dan Scirpus validus untuk air tawar dan penggunaan makrofit seperti Gracillaria dan Ulva untuk air laut.

Sejumlah penelitian menunjukkan optimasi penanganan air limbah akuakultur menggunakan kombinasi antara grazer animals misalnya tiram (Saccostrea commercialis), Ciliata dan alga makrofit misalnya Gracillaria edulis, secara signifikan memperbaiki kualitas air limbah baik pada sistim resirkulasi maupun non-resirkulasi ditunjukkan oleh penurunan populasi bakteri, fitoplankton dan bahan padat tersuspensi.

Tumbuhan air mampu meningkatkan penguraian materi limbah 2-3 kali lebih banyak. karena perakaran tanaman menjadi tempat yang ideal bagi mikroorganisme yang berperan dalam dekomposisi atau biodegradasi, absorpsi mineral oleh tanaman, presipitasi dan mineralisasi. Kehadiran mikroorganisme dalam jumlah tinggi di sekitar perakaran tidak terlepas dari mekanisma pompa oksigen yang dilakukan tanaman, yang mampu mentransfer oksigen ke rhizosfer.

Keberhasilan akuakultur tergantung kepada sejumlah faktor, antara lain kualitas air. Penurunan kualitas air akan menghambat pertumbuhan dan menurunkan derajat imunitas ikan terhadap penyakit.

Penerapan sistim tertutup (close system) atau resirkulasi diyakini mampu mengatasi permasalahan kualitas air dan pencemaran produk perikanan oleh bahan berbahaya, proses semacam ini dapat dilakukan hingga 11 tahun dengan penggunaan air laut yang sama sebagaimana dilakukan di Distrik Banpho, Thailand. Air laut yang sudah digunakan dialirkan ke dalam kolam mangrove yang ditanami dengan algae makrofita untuk keperluan sedimentasi dan dekomposisi materi organik. Air laut selanjutnya digunakan untuk pemeliharaan Artemia, dilanjutkan dengan mengalirkan kedalam bak penampungan untuk pengaturan salinitas dan kualitas air lainnya sebelum digunakan untuk budidaya udang Penaeus monodon. Usaha tersebut berhasil menekan biaya operasional secara signifikan, menekan penggunaan obat-obatan dan khemikalia, dan menghasilkan pendapatan tambahan dari Artemia dan algae makrofit yang dipanen.

  1.         I.            Prosedur Aplikasi Dan Pengembangan

Akuakultur mengalami kerugian yang cukup besar akibat serangan penyakit infeksi dan

parasit. Salah satu peristiwa nasional yang menyebabkan kerugian yang sangat besar dalam akuakultur telah dialami Indonesia pada awal tahun 1994 akibat serangan White Spot Syndrome Virus (WSSV) yang menyerang udang, serta pada tahun 2002 akibat Koi Herpes Virus (KHV) pada ikan mas dan koi (Cyprinus carpio).

Selama ini pengendalian penyakit masih mengandalkan disinfektan dan antibiotik. Pada waktu lampau, penggunaan senyawa antibiotik untuk tindakan sub-terapetik seperti pencegahan penyakit (prophylactic) dan memacu pertumbuhan hewan budidaya, sangat umum dilakukan. Penggunaan antibiotik semacam ini termasuk tidak bijaksana, begitu pula dengan penggunaan dalam dosis tinggi, jenis sangat beragam, penggunaan dalam jangka waktu lama dan penggunaan jenis yang tidak dapat diurai secara biologis (non biodegradable).

Hal ini telah merugikan masyarakat dari aspek keamanan pangan dan kesehatan masyarakat karena residu antibiotik akan tetap berada pada produk hewan hingga jangka waktu tertentu dan menyebabkan tekanan selektif pada mikroorganisme, memacu munculnya resistensi pada beragam bakteri dan memungkinkan transfer gen-gen resisten ke bakteri lainnya dan secara ekonomi telah terbukti merugikan pelaku usaha akuakultur sendiri akibat penolakan konsumen. Pengendalian penyakit dapat dilakukan dengan penggunaan vaksin, imunostimulan dan probiotik.

Probiotik yaitu makanan tambahan (suplemen) berupa sel-sel mikroorganisme hidup, yang memiliki pengaruh menguntungkan bagi hewan inang yang mengkonsumsinya melalui penyeimbangan flora mikroorganisme intestinalnya. Pada manusia, probiotik secara komersial sudah dipasarkan sejak tahun ’50-an meskipun belum menggunakan sebutan probiotik.

Probiotik untuk manusia, terutama menggunakan bakteri-bakteri asam laktat, seperti Lactobacillus spp., Streptococcus thermophilus, Enterococcus faecium, dan Lactococcus spp. Penelitian tentang probiotik bagi manusia terus dilakukan dan berkembang pesat, umumnya ditujukan untuk penyakit-penyakit infeksi seperti enteritis, diarrhoea atau stimulasi imunitas melalui suplementasi per oral untuk mengatasi beragam penyakit infeksi. Namun, pengembangan probiotik juga ditujukan untuk mengatasi penyakit degeratif seperti kanker usus besar dan arthritis dan aplikasi bukan per oral semata, misalnya untuk mengatasi karies gigi, bau badan, dan infeksi saluran kemih.

Pada ternak dan unggas probiotik telah lama digunakan, umumnya ditujukan untuk peningkatan pertumbuhan, perbaikan kualitas produk ternak dan pengendalian penyakit. Diantara mikroorganisme yang digunakan adalah Bacillus cereus,B. cereus toyoi, B. licheniformis, B. subtilis, Enterococcus faecium, Lactobacillus farciminis, Pediococcus acidilactici dan Saccharomyces cerevisiae.

Karakter habitat air telah mendorong munculnya definisi baru terhadap probiotik, sebagian berpendapat bahwa probiotik untuk hewan air meliputi pula peran perbaikan kualitas air dan/atau menghambat patogen di dalam air. Tetapi peran memperbaiki kualitas air berpotensi menimbulkan kerancuan dengan bioaugmentasi dan bioremediasi. Jika diperhatikan seksama sebetulnya ada tiga hal pokok yaitu ”sel mikroorganisme hidup”, ”saluran pencernaan /gastrointestinal” dan ”menguntungkan inang”, namun dengan melihat interaksi media (air) dengan hewan, maka sasaran tidak harus saluran pencernaan tetapi dapat berlangsung pada setiap bagian tubuh seperti insang, kulit, rongga mulut.

Dengan demikian, definisi probiotik dapat dikembangkan menjadi: ”suplemen berupa sel-sel mikroorganisme hidup yang diberikan dengan berbagai cara agar kontak dengan tubuh inang, atau masuk ke saluran gastrointestinal, berperan di dalamnya dan menguntungkan inangnya”.

Probiotik untuk akuakultur dapat diberikan melalui pakan, air maupun melalui perantaraan pakan hidup seperti rotifera atau artemia. Pada akuakultur mikroorganisme probiotik yang digunakan lebih beragam, diantaranya kelompok bakteri asam laktat, Vibrio alginolyticus, Aeromonas sobria, Pseudomonas fluorescens, Bacillus toyoi, Enterococcus faecium; dan yeast seperti Saccharomyces cerevisiae.

Usaha meningkatkan derajat tetas (hatching rate) telur dan survivalitas larvae telah dilakukan melalui manipulasi status mikrobiologi telur maupun lingkungannya dengan memasukkan kultur probiotik ke dalam bak inkubator atau hatching tank.

Kennedy et al. (1998) menggunakan Bacillus 48 pada common snook (Centropomus undecimalis) dan terbukti mampu meningkatkan jumlah telur yang menetas, memperbaiki survivalitas dan pertumbuhan larvae. Tetapi usaha manipulasi mikroorganisme untuk telur mengandung resiko. Jika populasi mikroorganisme pada permukaan telur tinggi dapat berakibat hipoksia pada embrio dan menghambat penetasan dan manipulasi mikroorganisme dalam bak inkubator maupun hatching tank dengan cara mengurangi keragaman epiflora telur dikhawatirkan justru menjadikan telur rentan terhadap kolonisasi oleh mikroorganisme oportunis.

Survivalitas larvae yang rendah antara lain akibat kondisi lingkungan yang kurang menguntungkan, tidak tersedia pakan alami yang berkualitas dan infeksi patogen. Manipulasi mikroorganisme pada hatching tank, rearing tank dan pakan hidup telah diteliti dengan maksud untuk meningkatkan survivalitas. Segera setelah telur menetas, larvae akan mengalami kolonisasi oleh mikroorganisme yang serupa dengan yang dijumpai pada telur serta perairan lingkungan hidupnya. Meskipun masih dalam bentuk alevin (larvae dengan yolk sac), tetapi sudah mulai terjadi penelanan mikroorganisme sehingga terbentuk flora mikroorganisme intestinal primer.

Usaha memanipulasi pengkoloni primer saluran pencernaan larvae telah dilakukan dengan aplikasi probiotik pada beberapa jenis ikan seperti turbot (Scopthalmus maximus) dan sea bream.

Adapun mikroorganisme yang digunakan umumnya bakteri seperti Vibrio pelagius, V. mediterranei, Aeromonas caviae, Lactobacillus plantarum, L. helveticus, bulgaricus dan Streptococcus lactis, terbukti menguntungkan bagi larva karena pertumbuhannya dan survivalitasnya lebih baik, tetapi suplementasi perlu dilakukan kontinyu untuk mempertahankan populasi probiotik pada konsentrasi yang memadai.

Peran probiotik bisa bersifat imunologik, penghambatan kolonisasi patogen melalui produksi senyawa-senyawa antimikroorganisme dan peningkatan nilai nutrisi seperti produksi vitamin-vitamin dan asam-asam amino, detoksikasi bahan pakan, serta melalui aktivitas enzim-enzim pencernaan.

Dimasa depan, persyaratan kriteria yang tegas bagi mikroorganisme probiotik untuk ikan konsumsi sudah semestinya merujuk pula pada kepentingan konsumen (manusia), termasuk di dalamnya adalah aplikasi yang dianjurkan untuk probiotik (jangka waktu penggunaan dan kadar probiotik). Dengan demikian, kriteria probiotik ikan konsumsi sebagaimana untuk manusia yaitu harus merupakan mikroorganisme GRAS (Generally Recognised As Safe).

  1.         I.            Kesimpulan

Mikroorganisme dengan ragam manfaat dan kerugian yang dapat ditimbulkan berperan dalam beragam aspek kehidupan manusia. Kemelimpahan spesies / strain yang dimiliki dan terbatasnya spesies atau strain yang sudah dipelajari atau dikembangkan, menunjukkan potensi eksplorasi dan eksploitasi seperti tanpa batas. Pengembangan probiotik dalam akuakultur perlu mendapat perhatian karena menyangkut hajat hidup masyarakat luas.

 

Bioremediasi

Bioremidiasi adalah pemanfaatan organisma untuk membersihkan senyawa pencemar dari lingkungan.  Pada proses ini terjadi biotransformasi atau biodetoksifikasi senyawa toksik menjadi senyawa yang kurang toksik atau tidak toksik.Proses utama pada bioremidiasi adalah biodegradasi, biotransformasi dan biokatalis.

Pada bioremediasi microbial terdapat faktor-faktor utama yang menentukan: yaitu Populasi mikroba, Konsentrasi nutrien, Pasokan oksigen, Suhu dan kelembaban.  Bioremidiasi yang melibatkan mikroba terdapat 3 macam yaitu merangsang pertumbuhan mikroba endogenik (biostimulasi), menambahkan mikroba yang sudah beradaptasi pada daerah yang tercemar sehingga meningkatkan kemampuan populasi mikroba endogen (bioaugmentasi) dalam biotransformasi, dan terakhir bioremidiasi tanpa campur tangan manusia (bioremediasi intrinsik).  Bioremidiasi berdasarkan lokasi terdapat 2 macam yaitu bioremidiasi in situ ( proses bioremidiasi yang digunakan berada pada tempat lokasi limbah tersebut) dan bioremidiasi ex situ (bioremidiasi yang dilakukan dengan mengambil limbah tersebut lalu ditreatment ditempat lain, setelah itu baru dikembalikan ke tempat asal).  Proses bioremadiasi in situ pada lapisan surface juga ditentukan oleh faktor bio-kimiawi dan hidrogeologis

 
Tinggalkan komentar

Ditulis oleh pada 2 Desember 2011 in BiologiQu, Materi Kuliah

 

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s

 
%d blogger menyukai ini: