pencemaran perairan tambak udang
TRANSCRIPT
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
7/31/2019 Pencemaran Perairan Tambak Udang
http://slidepdf.com/reader/full/pencemaran-perairan-tambak-udang 2/15
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).
7/31/2019 Pencemaran Perairan Tambak Udang
http://slidepdf.com/reader/full/pencemaran-perairan-tambak-udang 3/15
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).
7/31/2019 Pencemaran Perairan Tambak Udang
http://slidepdf.com/reader/full/pencemaran-perairan-tambak-udang 4/15
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.
7/31/2019 Pencemaran Perairan Tambak Udang
http://slidepdf.com/reader/full/pencemaran-perairan-tambak-udang 5/15
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.
7/31/2019 Pencemaran Perairan Tambak Udang
http://slidepdf.com/reader/full/pencemaran-perairan-tambak-udang 6/15
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
7/31/2019 Pencemaran Perairan Tambak Udang
http://slidepdf.com/reader/full/pencemaran-perairan-tambak-udang 7/15
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.
7/31/2019 Pencemaran Perairan Tambak Udang
http://slidepdf.com/reader/full/pencemaran-perairan-tambak-udang 8/15
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).
7/31/2019 Pencemaran Perairan Tambak Udang
http://slidepdf.com/reader/full/pencemaran-perairan-tambak-udang 9/15
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).
7/31/2019 Pencemaran Perairan Tambak Udang
http://slidepdf.com/reader/full/pencemaran-perairan-tambak-udang 10/15
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
7/31/2019 Pencemaran Perairan Tambak Udang
http://slidepdf.com/reader/full/pencemaran-perairan-tambak-udang 11/15
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
7/31/2019 Pencemaran Perairan Tambak Udang
http://slidepdf.com/reader/full/pencemaran-perairan-tambak-udang 12/15
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-
7/31/2019 Pencemaran Perairan Tambak Udang
http://slidepdf.com/reader/full/pencemaran-perairan-tambak-udang 13/15
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
7/31/2019 Pencemaran Perairan Tambak Udang
http://slidepdf.com/reader/full/pencemaran-perairan-tambak-udang 14/15
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
7/31/2019 Pencemaran Perairan Tambak Udang
http://slidepdf.com/reader/full/pencemaran-perairan-tambak-udang 15/15
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).