5
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Siklus Daur Ulang Nitrogen
Nitrogen merupakan elemen yang sangat esensial, keberadaannya dibutuhkan oleh seluruh makhluk hidup Bernhard, 2010. Nitrogen menempati
porsi 1-2 dari berat kering tanaman. Ketersedian nitrogen di alam berada dalam beberapa bentuk persenyawaan, yaitu berupa N
2
nitrogen, N
2
O Dinitrogen oksida, NO Nitrogen monoksida, NO
2 -
Nirit, NO
3 -
Nitrat, NH
3
Amoniak dan NH
4 +
Amonium Al, 2009. Di alam terjadi siklus nitrogen sebagai proses aliran materi. Persenyawaan
nitrogen di luar tubuh organisme lebih banyak sebagai N-anorganik. Sebagian berupa anion dan kation yang larut dalam air, berada dalam sistem tanah.
Sebagian lain persenyawaan nitrogen berada dalam fase gas di udara. Terjadi perubahan siklis antara fase N-anorganik dan N-organik, yang melibatkan hewan,
tumbuhan, jamur dan mikroorganisme lain serta faktor lingkungan abiotiknya Al, 2009; Bernhard, 2010.
Nitrogen merupakan unsur penyusun udara atau atmosfer terbesar, yaitu sekitar 80. Nitrogen merupakan penyusun senyawa organik, khususnya protein.
Meskipun ketersediaan nitrogen di udara sangat melimpah, hewan dan tumbuhan tidak dapat mengambil langsung dari udara Bernhard, 2010. Hal itu disebabkan
nitrogen bebas diudara terdiri atas molekul-molekul N
2
yang stabil sehingga jumlah energi yang diperlukan untuk memecah ikatan tersebut relatif besar. Proses
perubahan N
2
menjadi NH
3
disebut fiksasi nitrogen Pujianto, 2015; Bernhard,
Universitas Sumatera Utara
6 2010. Mikroorganisme yang memfiksasi nitrogen disebut diazotrof.
Mikroorganisme ini memiliki enzim nitrogenase yang dapat
menggabungkan hidrogen dan nitrogen. Beberapa jenis tumbuhan dapat menggunakan nitrogen bebas dari udara secara langsung karena mereka
bersimbiosis dengan mikroorganisme diazotrof pada bintil-bintil akar tumbuhan tersebut Darjamuni, 2003; Pujianto, 2015; Bernhard, 2010.
Gambar 2.1 Daur nitrogen di alam.
Tumbuhan yang tidak bersimbiosis dengan mikroorganisme memperoleh intake atau material masukan yang sebagian besar berupa kation maupun anion
N-anorganik seperti NO
3 -
, NH
4 +
dan urea. Senyawa N-anorganik yang diserap tersebut akan di konversi atau di metabolisme di dalam sel menjadi bentuk
persenyawaan tumbuhan melalui proses, asimilasi sumber nitrogen, sintesis asam
Universitas Sumatera Utara
7 amino, sintesis amida dan peptida serta, sintesis protein dan perombakan protein
Al, 2009. Proses pemanfataan senyawa nitrogen menjadi nitrat melalui beberapa
proses, diantaranya proses nitrifikasi, asimilasi dan denitrifikasi. Nitrifikasi adalah proses pengubahan amonium menjadi nitrat oleh aktivitas enzim nitrogenase yang
di miliki oleh bakteri nitrifikasi. Proses nitrifikasi berlangsung melalui dua tahap, yaitu nitritasi dan nitratasi. Nitritasi adalah proses mengubahan amonium menjadi
nitrit oleh bakteri nitritasi seperti Nitrosomonas. Sedangkan nitratasi adalah proses pengubahan nitrit menjadi nitrat oleh bakteri nitratasi seperti Nitrobacter
Bernhard, 2010. Beberapa bakteri dapat mengubah senyawa nitro yang telah tereduksi kembali ke alam dengan cara oksidasi. Proses oksidasi NH
4 +
menjadi NO
3 -
disebut nitrifikasi bakteri Garrett dan Grisham, 2010. Nitrat yang dihasilkan melalui proses nitrifikasi selanjutnya akan
digunakan kedalam jaringan biologis tumbuhan melalui proses asimilasi. Asimilasi adalah proses pengolahan ion nitrat dan amonium yang difiksasi oleh
tumbuhan yang akan dibentuk menjadi asam amino essensial. Senyawa ion nitrogen tersebut kemudian direaksikan hingga terbentuk berbagai unsur organik
seperti asam amino, asam nukleat, protein nabati dan bahkan ada senyawa ion nitrogen yang di sisipkan ke dalam klorofil Bernhard, 2010.
Pada tumbuhan, sumber terpenting nitrogen adalah ion nitrat NO
3 -
yang diambil dari larutan tanah. Di dalam tanah, spesiasi ion nitrat tidaklah stabil.
Dalam situasi aerobik, ion nitrogen lebih banyak dalam bentuk nitrat begitu juga sebaliknya, dalam suasana anaerobik, nitrat akan tereduksi secara bertahap
Universitas Sumatera Utara
8 menjadi ion amonia NH
4 +
. Bakteri nitrifikasi dan denitrifikasi berperan pada proses konversi tersebut Al, 2009.
Di alam terdapat beberapa bakteri yang terlibat dalam konversi nitrat menjadi amonia, atau sebaliknya. Proses-proses pengubahan dari amonia menjadi
nitrat disebut nitrifikasi. Sebaliknya, terjadi peristiwa pengubahan nitrat dan nitrit menjadi amonia atau N
2
yang disebut denitrifikasi. Proses nitrikasi melibatkan bakteri nitrosomonas dan nitrobakter. Pada proses pembusukan dari senyawa N-
organik, akan dihasilkan ion-ion amonia yang prosesnya disebut amonifikasi Al, 2009; Bernhard, 2010.
Tabel 2.1 Rentang Kadar Nitrat dan Nitrit dari Berbagai Sayuran Jenis Sayur
Rentang Kadar Nitrat mgkg
Rentang Kadar Nitrit mgkg
Asparagus 3-700
0,2-0,9 Bit
100-4500 0-4,5
Brokoli 140-2300
0-1 Kubis
0-2700 0,16-0,4
Wortel 0-2800
0-0,6 Kembang Kol
53-4500 0-1,1
Seledri 50-5300
0,4-0,5 Ketimun
17-570 0,16-0,8
Kubis 30-5500
0,2-1,8 Selada
90-13000 0,16-1,4
Daun Sop 0-4100
0-94 Kacang Polong
20-100 0,4-2,6
Kentang 57-1000
0-2,1 Lobak
60-9000 0-3,5
Bayam 2-6700
0-162 Tomat
0-170 0,16-1,6
Sumber: Walters, 1996 dan Keeton, et al., 2009.
2.2 Kandungan Nitrat Dan Nitrit Pada Sayuran
Kategori