Effect of Probiotic Bacteria In Improving Water Quality

PENGARUH PEMBERIAN BAKTERI PROBIOTIK DALAM MEMPERBAIKI KUALITAS AIR

Effect of Probiotic Bacteria In Improving Water Quality

oleh : ita apriani

Abstrak

Probiotik dalam akuakultur adalah mikroba hidup yang dapat menguntungkan inang dengan cara memodifikasi asosiasi inang atau dengan meningkatkan nilai nutrisi dan meningkatkan ketahanan inang terhadap penyakit. Bioremediasi dengan menggunakan bakteri merupakan salah satu alternatif yang telah banyak digunakan karena dianggap efektif dalam meremediasi lingkungan yang tercemar. Sebelum probiotik dimasukkan, terlebih dahulu dilakukan pengukuran kualitas air seperti DO, CO₂, pH, TAN, nitrit, dan nitrat. Pengukuran dilakukan beberapa kali saat probiotik telah dimasukkan, pada hari ke-14 bakteri probiotik yang disebar didalam akuarium diambil untuk dijadikan biakan agar dapat dihitung. Dari berbagai perlakuan yang diujikan, dosis yang paling baik adalah perlakuan 5 ppm karena dapat menurunkan kandungan nitrat hingga 1,780 ppm. Hal ini menunjukan bahwa penggunaan bakteri probiotik mampu mereduksi nitrat secara signifikan.

Kata kunci: Bioremediasi, Probiotik, Pencemaran

Pendahuluan

Semakin meningkatnya sistem budidaya menjadi superintensif membawa konsekuensi yang merugikan bagi lingkungan budidaya itu sendiri. Lingkungan budidaya menjadi tercemar bahkan akan mengancam kehidupan ikan yang yang hidup didalamnya karena limbah membawa dampak yang buruk seperti stress dan patogen yang dapat menginfeksi dan menyebabkan kematian pada ikan. Bioremediasi dengan menggunakan bakteri merupakan salah satu alternatif yang telah banyak digunakan karena dianggap efektif dalam meremediasi lingkungan yang tercemar. Penambahan bakteri ke dalam wadah budidaya dapat mengurangi polutan-polutan seperti logam berat, petroleum hidrokarbon, dan senyawa-senyawa organik terhalogenasi seperti pestisida, herbisida, dan lain-lain. Kenyataan ini membuat para pembudidaya dapat bernapas lega karena penggunaan bakteri merupakan alternatif yang efisien dan efektif dalam penggunaannya serta biaya murah asal dengan penggunaan yang tepat

Metodologi

Alat dan Bahan

Praktikum ini dilakukan pada hari Rabu, 16 November 2011 – 30 November 2011 di Laboratorium Lingkungan, Departemen Budidaya Perairan, Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan, Institut Pertanian Bogor.        

Alat yang digunakan pada praktikum kali ini adalah akuarium berukuran 60x35x35 cm, selang aerasi, botol sampel, spektrofotometer, DO meter, pH meter, dan  breaker glass. Sedangkan bahan yang dipakai dalam praktikum ini adalah air sampel, ikan nila, NED, sulfanilamid, chlorox, phenate, MnSO₄, bruchin, H₂SO₄ pekat, PP, dan NaOH.

Prosedur Kerja

Langkah pertama yang dilakukan, wadah yaitu akuarium dengan ukuran 60x35x35 cm dibersihkan lalu diisi dengan air kolam sampai ketinggian air 14,5 cm. setelah itu aerasi dinyalakan, bakteri probiotik disebarkan sesuai dengan dosis yang telah ditentukan. Pada hari ke-4 ikan dimasukkan dalam akuarium.

Sebelum probiotik dimasukkan, terlebih dahulu dilakukan pengukuran kualitas air seperti DO, CO₂, pH, TAN, nitrit, dan nitrat. Pengukuran dilakukan beberapa kali saat probiotik telah dimasukkan, pada hari ke-14 bakteri probiotik yang disebar didalam akuarium diambil untuk dijadikan biakan agar dapat dihitung. Penghitungan koloni bakteri dilakukan dengan cara metode cawan gores.

Pengukuran DO dan pH dilakukan dengan alat yang telah tersedia, seperti DO meter dan pH meter. Sedangkan pengukuran CO₂ dilakukan dengan menyiapkan 25 ml air sampel, lalu diberi 2 tetes PP, apabila berubah menjadi warna pink tidak perlu dititrasi, namun apabila tetap berwarna bening dilakukan titrasi dengan NaOH sampai berubah menjadi warna pink.

Pengukuran nitrit, 25 ml sampel diambil, lalu ditambahkan sulfanilamide sebanyak 5 tetes setelah didiamkan selama 3 menit ditambahkan dengan 3 tetes NED, didiamkan 10 menit setelah itu dilakukan spektrofotometer dengan panjang gelombang 520 nm.

Pengukuran nitrat, 5 ml air sampel diambil lalu ditambahkan dengan 0,5 bruchin setelah itu dimasukkan H₂SO₄ pekat sebanyak 5 ml setelah dngin dispektrofotometer dengan panjang gelombang 410 nm.

Pengukuran TAN, 25 ml air sampel diambil lalu diteteskan 1 ml MnSO₄, 0,6 ml fenol, 0,5 ml Clorox lalu didiamkan selama 15 menit setelah itu dispektrofotometer dengan panjang gelombang 630 nm

Hasil dan Pembahasan

Hasil

Tabel 1. Hasil pengukuran prebiotik pada konsentrasi yang berbeda

Hari ke-	Per akuan (ppm)	Parameter
		pH	DO	CO2	TAN	Nitrat	Nitrit
0	K	8,48	7,05	7,99	0,19	0,71	0,03
	5	8,48	7,05	7,99	0,19	0,71	0,03
	10	8,48	7,05	7,99	0,19	0,71	0,03
	15	8,48	7,05	7,99	0,19	0,71	0,03
3	K	8,49	6,40	39,95	0,38	0,48	2,50
	5	7,62	7,75	15,98	0,44	1,64	1,50
	10	5,31	4,70	19,97	0,46	2,64	4,94
	15	4,85	4,80	59,92	0,53	9,27	7,86
5	K	8,32	4,60	5,99	1,37	41,0	125,69
	5	7,89	1,50	13,98	5,52	216,41	101,33
	10	7,70	4,00	11,98	6,03	311,83	152,69
	15	7,61	1,65	13,98	3,46	416,31	164,05
7	K	8,49	7,70	15,98	0,18	25,14	65,52
	5	8,54	8,20	15,98	0,51	1,78	4,63
	10	8,33	7,70	19,97	0,48	4,51	11,75
	15	8,13	8,00	39,95	0,84	2,63	3,16

Berdasarkan tabel 1 di atas pada hari ke-0  perameter  yang diukur nilainya sama semua. Hari ke-3 pH  yang tertinggi pada perlakuan kontrol sebesar  8,490 dan nilai yang terkecil pada perlakuan 15 ppm sebesar 4,850; parameter DO nilai yang tertinggi pada pada 5 ppm sebesar 7,750 dan nilai yang terendah pada 10 ppm sebesar 4,700; parameter  CO2 yang tertinggi pada perlakuan 15 ppm sebesar 59,928 dan nilai yang terendah pada perlakuan 5 ppm sebesar 15,981; parameter TAN pada hari ke-3 nilai yang tertinggi pada perlakuan 15 ppm sebesar 0.538 dan nilai terendah pada perlakuan kontrol sebesar 0.384; pada parameter nitrat nilai yang tertinggi pada perlakuaan 15 ppm sebesar 9,275 dan nilai terendah pada perlakuan kontrol sebesar 0,480; serta pada perlakuan nitrit  nilai yang terbesar  pada perlakuan 15 ppm sebesar 7,861 dan yang terendah pada perlakuan 5 ppm  sebesar 1,5. Pada hari ke-5 parameter pH yang tertinggi pada perlakuan kontrol sebesar  8,325 dan nilai terendah pada perlakuan 15 ppm sebesar  7,610; parameter DO nilai yang tertinggi pada padakontrol sebesar 4,6 dan nilai yang terendah pada 5 ppm sebesar 1,5; parameter  CO2 yang tertinggi pada perlakuan 5 ppm dan 15 ppm sebesar 13,985 dan nilai yang terendah pada perlakuan kontrol sebesar 5,99; parameter TAN pada hari ke-5  nilai yang tertinggi pada perlakuan 10 ppm sebesar 6,037 dan nilai terendah pada perlakuan kontrol sebesar 1,379; pada parameter nitrat nilai yang tertinggi pada perlakuaan 15 ppm sebesar 416,331 dan nilai terendah pada perlakuan kontrol sebesar 41,045; serta pada perlakuan nitrit  nilai yang terbesar  pada perlakuan 15 ppm sebesar 164,056 dan yang terendah pada perlakuan 5 ppm  sebesar 101,330.Pada hari ke-7  parameter pH yang tertinggi pada perlakuan 5 ppm sebesar  8,545 dan nilai terendah pada perlakuan 15 ppm sebesar  8,135; parameter DO nilai yang tertinggi pada pada 5 ppm sebesar 8,2 dan nilai yang terendah pada kontrol dan 10 ppm sebesar  7,7; parameter  CO2 yang tertinggi pada perlakuan 15 ppm sebesar 39,952 dan nilai yang terendah pada perlakuan 5 ppm  sebesar 15,981; parameter TAN pada hari ke-7  nilai yang tertinggi pada perlakuan 15 ppm sebesar 0,841 dan nilai terendah pada perlakuan kontrol sebesar 0,182; pada parameter nitrat nilai yang tertinggi pada perlakuaan kontrol sebesar 25,149 dan nilai terendah pada perlakuan 5 ppm sebesar 1,780; serta pada perlakuan nitrit  nilai yang terbesar  pada perlakuan kontrol sebesar 65,528 dan yang terendah pada perlakuan 15 ppm  sebesar 3,161.

eksplorasi dan seleksi aktivitasnya. Probiotik efektif  memenuhi beberapa kriteria diantaranya adalah  tidak patogenik dan tidak toksik, mengandung sejumlah besar sel hidup, mampu bertahan dan melakukan kegiatan metabolisme dalam usus, memberikan efek yang menguntungkan pada host, tetap hidup selama dalam penyimpanan dan waktu digunakan, mempunyai sifat sensori yang baik, diisolasi dari host. Dan efek kesehatan yang menguntungkan dari probiotik adalah dapat memperbaiki keluhan malabsorsi laktosa, meningkatkan ketahanan alami terhadap infeksi di usus, supresi kanker, mengurangi kadar kolesterol darah, memperbaiki pencernaan, stimulasi imunitas gastrointestinal (Anonim 2008).

Fungsi probiotik dalam akuakultur adalah peningkatan produksi dengan penambahan (suplemen) ke dalam pakan ikan budidaya, penggunaan Bacillus sp. sebagai prebion dapat digunakan untuk memperbaiki kualitas air melalui penyeimbangan populasi mikroba dan mengurangi penggunaan senyawa-senyawa kimia dan meningkatkan pertumbuhan serta kesehatan hewan inang (Wang et al., 1999 dalam Irianto (2003). Aplikasi probiotik ada dua macam yaitu melalui lingkungan (air dan dasar tambak) dan melalui oral (dicampurkan ke dalam pakan).

Salah satu anggota Actinomyces adalah Streptomyces yang mampu membentuk konidia (Madigan et al. 2006). Hifa vegetatif bakteri ini berdiameter 0,5 - 2,0 µm, spora non-motil, dan menghasilkan berbagai macam pigmen yang terlihat pada miselium vegetatif dan aerialnya. Dinding selnya tersusun atas sejumlah besar asam L-diaminopimelat. Streptomyces adalah bakteri aerob, kemoorganotrof, memberikan reaksi katalase positif, dan umumnya mampu mereduksi nitrat menjadi nitrit (Holt et al. 1994 dalam Dhanasekaran et al. 2005).

Bakteri ini juga penghasil 2/3 dari seluruh hasil antibiotik yang telah ditemukan. Streptomyces memiliki siklus hidup yang kompleks dan mampu menghasilkan dan mengsekresi metabolit sekunder, senyawa bioaktif seperti antibiotik, enzim hidrolitik (protease dan lipase) dan inhibitor enzim.  Streptomyces biasanya hidup di tanah dan merupakan dekomposer penting karena dapat menguraikan bahan organik, khususnya polimer seperti lignoselulosa, pati, dan kitin dalam tanah, serta tahan terhadap stres lingkungan seperti kekeringan dan kekurangan makanan dengan membentuk spora (Cao et al. 2004 dalam Dhanasekaran et al. 2005).

Performans ikan sangat ditentukan oleh kualitas air yang biasanya diukur dengan mengamati beberapa parameter utama seperti faktor fisika (pH dan oksigen terlarut) dan faktor kimia (NH₃, NO₂, dan TAN). Kualitas air yang buruk disebabkan oleh berbagai faktor di antaranya meningkatnya timbunan bahan organik di dasar kolam yang berasal dari ekskresi ikan, sisa pakan pabrik, pupuk organik maupun bangkai ikan dan sampah budidaya lainnya. Fenomena itu akan diperparah oleh sistem budidaya perikanan yang semakin intensif (tingkat padat penebaran tinggi) yang memicu peningkatan stres ikan. Manajemen pengelolaan air yang baik sangat diperlukan untuk tetap mempertahankan ekosistem yang mendukung usaha budidaya (Anonim¹ 2011).

Probiotik diaplikasikan untuk memperbaiki kondisi kualitas air dengan bertindak sebagai agen pengurai yang ditebarkan secara langsung ke air. Probiotik akan bekerja secara eksternal yaitu menguraikan senyawa toksik yang terdapat dalam air kolam seperti NH₃, NO₃, NO₂, juga menguraikan bahan organik, dan menekan populasi alga biru hijau. Beberapa jenis mikroba sebagai probiotik pengurai antara lain Nitrosomonas, Cellumonas, Bacillus subtilus, dan Nitrobacter.

Praktikum yang dilakukan menggunakan  campuran dari bakteri Lactobacillus, Steptococcus, Actynomicetes dan Yeast. Sebagai Actinomycetes tumbuh, mereka membentuk filamen percabangan sel-sel yang menjadi jaringan untaian disebut miselium, mirip dalam penampilan dengan miselium dari beberapa jamur. Actinomycetes juga unik dalam cara mereka membentuk spora dan dalam produksi berbagai antibiotik. Sejauh ini genus paling sukses dalam kelompok ini adalah Streptomyces dengan lebih dari 500 spesies.

Spesies Streptomyces ditemukan di seluruh dunia di dalam tanah dan penting dalam ekologi tanah. Sebagian besar bau karakteristik tanah bumi timbul dari bahan kimia yang disebut geosmens yang dilepaskan oleh spesies Streptomyces. Streptomycetes secara metabolisme beragam dan dapat "makan" hampir semua hal, termasuk gula, alkohol, asam amino, asam organik, dan senyawa aromatik. Hal ini dicapai dengan memproduksi enzim hidrolitik ekstraselular. Hal ini menyebabkan adanya ketertarikan dalam penggunaan organisme ini sebagai agen untuk bioremediasi (Anonim² 2011).

Pada dasarnya penetapan yang terukur pada saat penetapan kandungan amoniak dalam air adalah total ammonium nitrogen (TAN), sedangkan nilai kandungan amoniak dihitung berdasarkan pH, suhu, dan salinitas air (Muliani 2004). Kandungan amoniak pada aplikasi probiotik 5 hingga 15 ppm (Tabel 1) pada hari pertama cukup tinggi yaitu sebesar 0,196 mg/L. Hal ini diduga karena probiotik yang baru diaplikasikan belum berfungsi dengan baik. Namun, pada sampling berikutnya yang diharapkan mengalami penurunan tetapi hasilnya menunjukkan peningkatan hingga hari kelima sebesar 6,037 ppm. Hal ini diduga karena kandungan probiotik yang diberikan pada akuarium tidak berfungsi optimal sehingga kandungan amoniak pada akuarium makin meningkat. Kandungan amoniak yang normal untuk pertumbuhan pada wadah akuarium menurut Muliani (2004) adalah di bawah 0,012 ppm, sehingga wadah akuarium tersebut tidak layak untuk kegiatan pemeliharaan ikan.

Grafik 6 menunjukkan bahwa secara umum nitrit pada semua perlakuan mengalami peningkatan secara signifikan, terutama pada hari kelima sebesar 164,056 ppm pada perlakuan 15 ppm. Tingginya kandungan nitrit pada semua perlakuan menunjukkan bahwa bakteri probiotik tersebut belum bekerja dengan sempurna. Pada hari ketujuh justru kandungan nitrit mengalami penurunan hingga 3,161 ppm pada perlakuan 15 ppm. Hasil penurunan kandungan nitrit masih di atas ambang normal untuk kegiatan pemeliharaan ikan yaitu di bawah 0,2 ppm. Penurunan kandungan nitrit yang secara signifikan menunjukkan bahwa bakteri probiotik bekerja dengan baik. Hal ini menunjukkan bahwa aplikasi bakteri probiotik mampu mengendalikan peningkatan kandungan nitrit pada akuarium setelah hari ketujuh.

Grafik 5 menunjukkan bahwa secara umum nitrat pada semua perlakuan juga mengalami peningkatan secara signifikan, terutama pada hari kelima sebesar 416,311 ppm pada perlakuan 15 ppm. Tingginya kandungan nitrat pada semua perlakuan menunjukkan bahwa bakteri probiotik tersebut belum bekerja dengan sempurna. Pada hari ketujuh justru kandungan nitrat mengalami penurunan hingga 1,780 ppm pada perlakuan 5 ppm. Penurunan kandungan nitrat yang secara signifikan menunjukkan bahwa bakteri probiotik bekerja dengan baik. Hal ini menunjukkan bahwa aplikasi bakteri probiotik mampu mengendalikan peningkatan kandungan nitrat pada akuarium setelah hari ketujuh.

Grafik 2 menunjukkan bahwa secara umum kandungan oksigen terlarut pada semua perlakuan juga mengalami fluktuasi, sedangkan pada hari kelima kandungan oksigen terlarut mengalami penurunan sebesar 1,500 ppm pada perlakuan 5 ppm. Rendahnya kandungan oksigen terlarut pada semua perlakuan menunjukkan bahwa bakteri probiotik tersebut menggunakan oksigen terlarut untuk bekerja dengan sempurna merombak bahan-bahan organik yang terdapat pada air akuarium. Pada hari ketujuh justru kandungan oksigen terlarut mengalami kenaikan hingga 8,000 ppm pada perlakuan 5 ppm. Kenaikan kandungan oksigen terlarut yang secara signifikan menunjukkan bahwa bakteri probiotik telah bekerja dengan baik sehingga kandungan oksigen terlarut meningkat kembali seiring dengan pengurangan penggunaan oksigen terlarut oleh bakteri probiotik. Hal ini menunjukkan bahwa aplikasi bakteri probiotik mampu peningkatan kandungan oksigen terlarut pada akuarium setelah hari ketujuh.

Kesimpulan

Bioremediasi secara biologi dengan menggunakan bakteri probiotik pada berbagai jenis perlakuan menunjukan hasil yang tidak berbeda nyata dengan kontrol. Namun, dari berbagai perlakuan yang diujikan, dosis yang paling baik adalah perlakuan 5 ppm karena dapat menurunkan kandungan nitrat hingga 1,780 ppm. Hal ini menunjukan bahwa penggunaan bakteri probiotik mampu mereduksi nitrat secara signifikan.

Ucapan terima kasih

      Ucapan terima kasih kami ucapkan kepada Allah SWT dan Nabi Muhammad SAW, karena dengan rahmatnya kami dapat menyelesaikan laporan ini dengan sebaik baiknya, taklupa kami ucapkan kepada dosen yang telah memberikan ilmu, terima kasih juga kepada kakak-kakak asisten yang telah membantu dalam praktikum, kepada rekan satu tim yang telah berusaha untuk kelancaran praktikum ini, penanggung jawab praktikum yang telah disibukkan untuk memberikan informasi dan semua pihak yang membantu untuk menyelesaikan laporan dengan sebaik-baiknya.

Daftar Pustaka

Anonim. 2008. Actinomyces. http://www.enotes.com/actinomyces-reference/actinomyces. [6 November 2011].

Anonim. 2008. Probiotik, Prebiotik dan Sinbiotik. http://www.keluarga-organik.com/node/12  [21 Mei 2011]

Anonim¹. 2011. Probiotik Meningkatkan Hasil Perikanan. http://www.biojanna. com/probiotik -meningkatkan- hasil-perikanan.html. [6 November 2011].

Anonim². 2011. Streptomyces. http://www.microbiologybytes.com/video/ Streptomyces.html. [6 November 2011].

Anonim³. 2011. Streptomyces. http://www.microbiologybytes.com/video/ Streptomyces.html. [6 November 2011].

Dhanasekaran D et al. 2005. Biological Control of Tomato Seedling Damping-off with Streptomyces sp. J Plant Panthol 4(2): 91-95.

Irianto, A. 2003. Probiotik Akuakultur. Cetakan I. Penerbit Gadjah Mada University Press. Bulaksumur Yogyakarta. 125 pp

Madigan MT, Martinko JM, Parker J. 2006.  Brock: Biologi Microorganism. New Jersey American: Prentice Hall.

Muliani, Nurbaya, Atmomarsono, M.,& Tompo. A. 2004. Eksplorasi         Bakteri Tambak dari Tanaman Mangrove sebagai Bakteri Probiotik   pada Budidaya Udang Windu Paneus monodon. Laporan Hasi Penelitian. Balai Riset Perikanan Budidaya Air Payau. 18 hal.

Sabaratnam S, James AT. 2002. Formulation of a Streptomyces biocontrol agent for the Supression of Rhizoctonia damping-off in Tomatto transplants. Biol Con 23: 245-253.

Verschuere Laurent, Geert Rombaut, Patrick Sorgeloos, Willy Verstraete.2000. Probiotic Bacteria as Biological Control Agents in Aquaculture.Microbiol Mol Biol Rev 64:655-671