Aktivitas oksidasi amonium dan reduksi nitrat Pseudomanas stutzeri ASLT2 pada sumber karbon yang berbeda

1

AKTIVITAS OKSIDASI AMONIUM DAN REDUKSI NITRAT
Pseudomonas stutzeri ASLT2 PADA SUMBER KARBON YANG BERBEDA

Oleh :
Lena Novita
G34102005

DEPARTEMEN BIOLOGI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2006

2

AKTIVITAS OKSIDASI AMONIUM DAN REDUKSI NITRAT
Pseudomonas stutzeri ASLT2 PADA SUMBER KARBON YANG BERBEDA

Skripsi

Sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh Gelar Sarjana Sains
pada Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Institut Pertanian Bogor

Oleh :
Lena Novita
G34102005

DEPARTEMEN BIOLOGI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2006

3

Judul

: Aktivitas Oksidasi Amonium dan Reduksi Nitrat Pseudomonas
stutzeriASLT2 pada Sumber Karbon yang Berbeda

Nama

: Lena Novita

NRP

: G34102005

Menyetujui :

Pembimbing I,

Pembimbing II,

Dr. Ir. Iman Rusmana, M.Si.
NIP 131956713

Dr. Tri Widiyanto, M.Si.
NIP 320005966

Mengetahui :
Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Institut Pertanian Bogor

Dr. Ir. Yonny Koesmaryono, M.S.
NIP 131473999

Tanggal Lulus :

4

RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Sumedang pada tanggal 7 Nopember 1983 sebagai anak kedua dari tiga
bersaudara, dari pasangan Sukardi, SPd. dan Rohmah, AmdPd..
Pada tahun 2002 penulis lulus dari SMU Negeri 1 Sumedang dan pada tahun yang sama
diterima di Departemen Biologi, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam (FMIPA),
Institut Pertanian Bogor (IPB) melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB (USMI).
Selama kuliah di Departemen Biologi FMIPA IPB, penulis pernah menjadi asisten praktikum
mata kuliah Mikrobiologi Dasar pada tahun ajaran 2004/2005 dan 2005/2006, asisten praktikum

mata kuliah Biologi Dasar pada tahun ajaran 2005/2006. Penulis juga pernah aktif di BIOWORLD
periode 2003/2004 dan Himpunan Mahasiswa Biologi (Himabio) periode 2004/2005.
Pada bulan Juli-Agustus 2004 penulis melaksanakan praktik magang di Laboratorium Hama
dan Penyakit Tanaman, Balai Penelitian Tanaman Obat dan Rempah (Balittro), Bogor. Pada bulan
Juni-Juli 2005 penulis melaksanakan Praktik Lapangan di Research and Development Syngenta
stasiun Cikampek dengan topik Pengujian Suatu Bahan Aktif Fungisida di Research and
Development Syngenta Stasiun Cikampek.

5

PRAKATA

Segala puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas rahmat dan karuniaNya
sehingga karya ilmiah ini dapat diselesaikan. Karya ilmiah dengan judul Aktivitas Oksidasi
Amonium dan Reduksi Nitrat Pseudomonas stutzeri ASLT2 pada Sumber Karbon yang
Berbeda ini disusun berdasarkan hasil penelitian dari bulan Desember 2005 sampai April 2006.
Penulis mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu penyusunan
karya ilmiah ini, terutama kepada Dr. Ir. Iman Rusmana, MSi. dan Dr. Tri Widiyanto, MSi. selaku
pembimbing yang telah membantu dalam penelitian dan penyusunan karya ilmiah serta Dr. Ir.
Juliarni MAgr. yang telah memberikan saran dan petunjuknya. Selain itu, penulis mengucapkan

terima kasih kepada seluruh staf Laboratorium Mikrobiota, Pusat Penelitian Limnologi, Lembaga
Ilmu Pengetahuan Indonesia (LIPI) Cibinong, Bogor atas bantuan dan kerjasamanya selama
pelaksanaan penelitian.
Ungkapan terima kasih untuk sahabat-sahabat Ghazali Kost dan teman-teman Biologi 39 atas
kebersamaannya. Terima kasih yang tidak terhingga kepada mama, papa, A Yudi dan Leni atas
segala do’a, dukungan, serta kasih sayangnya.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.

Bogor, Juli 2006

Lena Novita

6

ABSTRAK
LENA NOVITA. Aktivitas Oksidasi Amonium dan Reduksi Nitrat Pseudomonas stutzeri ASLT2
pada Sumber C yang Berbeda. Dibimbing oleh IMAN RUSMANA dan TRI WIDIYANTO.
Isolat ASLT2 merupakan bakteri pengoksidasi amonium yang diisolasi dari perairan tambak
udang. Berdasarkan analisis molekuler 16S rRNA, isolat ini memiliki kemiripan sebesar 99 %
dengan bakteri pereduksi nitrat P. stutzeri.

Hasil pengamatan menunjukkan bahwa isolat ASLT2 dapat mengoksidasi amonium pada
kondisi autotrof dengan karbonat sebagai sumber karbon dan kondisi heterotrof dengan asetat,
suksinat, glukosa, dan gliserol sebagai sumber C. Konsentrasi amonium menurun hinggá tujuh hari
inkubasi pada semua perlakuan sumber C. Penurunan konsentrasi amonium yang terjadi
disebabkan penggunaan amonium sebagai sumber nitrogen dan sumber energi melalui proses
nitrifikasi. Isolat ini memiliki aktivitas oksidasi amonium paling tinggi pada medium dengan
menggunakan suksinat sebagai sumber C. Isolat ASLT2 dapat mereduksi nitrat pada kondisi aerob
dan anaerob dengan asetat, suksinat, glukosa dan gliserol sebagai sumber C. Aktivitas reduksi
nitrat secara aerob paling tinggi terjadi pada medium dengan menggunakan glukosa sebagai
sumber C dan secara anaerob aktivitas paling tinggi terjadi pada medium dengan menggunakan
suksinat sebagai sumber C. Perbedaan aktivitas reduksi nitrat pada masing-masing perlakuan
sumber C disebabkan oleh perbedaan banyaknya elektron yang dihasilkan dari proses oksidasi
sumber C yang berbeda.

ABSTRACT
LENA NOVITA. Activity of Ammonium Oxidation and Nitrate Reduction by Pseudomonas
stutzeri ASLT2 on Different Carbon Sources. Supervised by IMAN RUSMANA and TRI
WIDIYANTO.
Isolate ASLT2 was an ammonium oxidizing bacterium isolated from shrimp pond. Based on
mollecular analysis of 16S rRNA sequences, the isolate was 99 % closely related to nitrate

reducing bacterium P. stutzeri.
The result showed that isolate ASLT2 was able to oxidize ammonium autothrophically with
carbonate as a carbon source and heterotrophycally with acetate, succinate, glucose, and glycerol
as C sources. Ammonium concentration was decreased up to seven days of incubation in all C
source treatments. The declining of ammonium concentration was due to the utilization of
amonium as nitrogen and energy source through nitrification process. The highest activity of
ammonium oxidation was found in the medium using succinate as C source. Isolate ASLT2 was
able to reduce nitrate aerobically and anaerobically with acetate, succinate, glucose, and glycerol
as C sources. The highest activity of aerobic nitrate reduction was found in the medium using
glucose as C source and anaerobically was found in the medium using succinate as C source. The
different of nitrate reduction activity in each C sources was due to the different amount of electron
generated by oxidation process using different C sources.

7

DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR TABEL..................................................................................................................................

vii

DAFTAR GAMBAR.............................................................................................................................

vii

DAFTAR LAMPIRAN.........................................................................................................................

vii

PENDAHULUAN
Latar Belakang................................................................................................................................
Tujuan .............................................................................................................................................
Waktu dan Tempat Penelitian ......................................................................................................

1
1
1

BAHAN DAN METODE
Bahan................................................................................................................................................

Metode
Penyiapan Medium................................................................................................................
Pemurnian dan Peremajaan Isolat .......................................................................................
Uji Aktivitas Oksidasi Amonium........................................................................................
Kinetika Oksidasi Amonium................................................................................................
Uji Aktivitas Reduksi Nitrat.................................................................................................
Kinetika Reduksi Nitrat.........................................................................................................
Analisis Kadar Amonium.....................................................................................................
Analisis Kadar Nitrit ..............................................................................................................
Analisis Kadar Nitrat .............................................................................................................

1
1
1
2
2
2
2
3
3

3

HASIL DAN PEMBAHASAN
Pemurnian dan Peremajaan Isolat ...............................................................................................
Aktivitas Oksidasi Amonium.......................................................................................................
Aktivitas Reduksi Nitrat................................................................................................................

3
3
5

SIMPULAN ............................................................................................................................................

10

SARAN....................................................................................................................................................

10

DAFTAR PUSTAKA............................................................................................................................

10

LAMPIRAN............................................................................................................................................

12

8

DAFTAR TABEL
Halaman
1

2

3

4
5

Kemampuan P. stutzeri ASLT2 untuk mengoksidasi amonium dengan menghasilkan
senyawa nitrit dan gas setelah 7 hari inkubasi...........................................................................

5

Laju oksidasi amonium (µNH3 ) dan laju pertumbuhan spesifik (µ sel) isolat ASLT2 pada
medium nitrifikasi dengan sumber C yang berbeda.................................................................

5

Kemampuan isolat ASLT2 dalam mereduksi nitrat dan menghasilkan senyawa nitrit
dan gas pada kondisi aerob dengan sumber C yang berbeda..................................................

8

Kemampuan isolat ASLT2 dalam mereduksi nitrat dan menghasilkan senyawa nitrit
dan gas pada kondisi anaerob dengan sumber C yang berbeda..............................................

8

Laju reduksi nitrat (µN03 ) dan laju pertumbuhan spesifik (µ sel) isolat ASLT2 dengan
sumber C yang berbeda pada kondisi aerob dan anaerob........................................................

8

DAFTAR GAMBAR
Halaman
1

Profil penurunan senyawa amonium (a) oleh isolat ASLT2 pada sumber C yang
berbeda dengan senyawa nitrit (b) dan nitrat (c) yang dihasilkan..........................................

4

2

Pertumbuhan isolat ASLT2 pada medium nitrifikasi dengan sumber C yang berbeda......

4

3

Profil penurunan senyawa nitrat oleh isolat ASLT2 pada kondisi aerob (a) dan anaerob
(b) dengan sumber C yang berbeda.............................................................................................

7

Profil akumulasi senyawa nitrit medium selama proses reduksi nitrat oleh isolat ASLT2
pada kondisi aerob (a) dan anaerob (b).......................................................................................

7

Pertumbuhan isolat ASLT2 pada kondisi aerob (a) dan anaerob (b) dengan sumber C
yang berbeda ...................................................................................................................................

7

4

5

DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
1

2

Profil senyawa amonium pada medium kontrol pengujian aktivitas oksidasi
amonium..........................................................................................................................................

13

Profil senyawa nitrat pada medium kontrol pengujian aktivitas reduksi nitrat secara
aerob (a) dan anaerob (b) ..............................................................................................................

13

1

PENDAHULUAN
Latar Belakang
Isolat ASLT2 merupakan hasil penelitian
sebelumnya yang diisolasi pada medium
nitrifikasi dan telah diuji kemampuan
nitrifikasinya. Isolat ini diisolasi dari
lingkungan perairan tambak udang di Kendari
(Widiyanto 2006). Nitrifikasi merupakan
proses oksidasi senyawa amonium menjadi
nitrit dan nitrat. Proses ini dapat terjadi pada
kondisi pertumbuhan autotrof maupun
heterotrof (Bock et al. 1992, Atlas & Bartha
1998). Isolat ASLT2 memiliki kemampuan
oksidasi amonium yang paling tinggi
dibandingkan isolat-isolat bakteri nitrifikasi
yang telah berhasil diisolasi. Hasil analisis
molekuler 16S rRNA menunjukkan bahwa
isolat ASLT2 memiliki kemiripan sebesar 99
% dengan Pseudomonas stutzeri (Widiyanto
2006).
P. stutzeri merupakan bakteri gram
negatif yang berbentuk batang, bersifat
nonfermentatif dan motil (Madigan et al.
2000, Rius et al. 2001). Bakteri ini dapat
ditemukan di tanah dan lingkungan perairan.
P. stutzeri termasuk bakteri denitrifikasi.
Denitrifikasi ialah proses reduksi nitrat
menjadi nitrit, nitrit menjadi nitrik oksida,
nitrik oksida menjadi gas nitrous oksida
hingga pada akhirnya dihasilkan gas nitrogen
(Atlas & Bartha 1998, Richardson 2000).
Richardson (2000) mengemukakan bahwa
denitrifikasi merupakan proses reduksi nitrat
yang berhubungan langsung dengan proses
transfer elektron dan senyawa organik
berperan sebagai donor elektron. P. stutzeri
merupakan bakteri denitrifikasi yang mampu
mereduksi nitrat dengan menghasilkan gas
nitrogen (Korner & Zumft 1989, Zumft 1997,
Rius et al. 2001).
Laju oksidasi amonium dan reduksi nitrat
pada bakteri dipengaruhi oleh ketersediaan
sumber karbon sebagai sumber utama untuk
memperoleh energi bagi pertumbuhan (Kelso
et al. 1999, Firth & Edwards 2000). Bakteri
pereduksi nitrat merupakan mikroorganisme
heterotrof yang memerlukan sumber karbon
organik seperti asam asetat, asam propionat,
asam benzoat, gliserol, metanol dan glukosa
untuk pertumbuhannya (Teixeira & Oliveira
2002).
Kemampuan
P.
stutzeri
dalam
mengoksidasi amonium hingga saat ini belum
pernah dilaporkan. Isolat ASLT2 yang
merupakan P. stutzeri telah diketahui
memiliki kemampuan untuk mengoksidasi
amonium tetapi belum pernah diuji

kemampuan reduksi nitratnya. Oleh karena
itu, diperlukan pengujian aktivitas oksidasi
amonium dan reduksi nitrat dari isolat bakteri
tersebut.
Tujuan
Penelitian ini bertujuan untuk menelaah
pengaruh berbagai jenis sumber karbon
terhadap aktivitas oksidasi amonium dan
reduksi nitrat oleh P. stutzeri ASLT2.
Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan dari bulan
Desember 2005 sampai dengan April 2006 di
Laboratorium Mikrobiota, Pusat Penelitian
Limnologi, LIPI Cibinong, Bogor.

BAHAN DAN METODE
Bahan
Bahan yang digunakan ialah isolat bakteri
pengoksidasi amonium asal tambak udang P.
stutzeri ASLT2 koleksi Laboratorium
Mikrobiota, Pusat Penelitian Limnologi, LIPI
Cibinong, Bogor.
Metode
Penyiapan Medium
Medium cair nitrifikasi yang digunakan
memiliki komposisi (g/l) sebagai berikut 13.5
KH2 PO4 , 0.7 K2 HPO4 , 0.1 MgCl2 .6H2 O, 0.5
NaHCO3 ,
0.014
FeCl3 .6H2 O,
0.18
CaCl2 .2H2 O, 0.1 NH4 Cl, 0.2 EDTA, dan 0.5
glukosa (Rodina 1972) dengan salinitas 2%
dan pH 7.
Medium cair denitrifikasi yang digunakan
memiliki komposisi (g/l) sebagai berikut 10
Na-asetat, 5 KNO3 , 0.5 (NH4 )2 SO4 , 0.2
KH2 PO4 , 0.9 K2 HPO4 , 0.1 CaCl2 .2H2 O, 0.5
MgSO4 .7H2 O, dan 0.2 EDTA (Rodina 1972)
dengan salinitas 2% dan pH 7. Kondisi
anaerob dibuat dengan metode Oxygen-Free
Nitrogen (OFN). Gas N2 dialirkan ke dalam
medium dengan menggunakan syringe steril
selama 10 menit.
Medium padat nitrifikasi dan denitrifikasi
dibuat dengan menambahkan 20 g/ l bacto
agar.
Pemurnian dan Peremajaan Isolat
Pemurnian isolat dilakukan dengan
menumbuhkan isolat bakteri pada medium
agar nitrifikasi melalui metode kuadran dan
diinkubasi pada suhu ruang (28-31 °C) selama

2

tujuh hari. Koloni murni yang diperoleh
ditumbuhkan kembali pada medium agar
nitrifikasi dan denitrifikasi, kemudian
diinkubasi pada suhu ruang selama 3-4 hari.
Uji Aktivitas Oksidasi Amonium
Inokulum untuk uji aktivitas disiapkan
dengan menumbuhkan isolat pada 50 ml
medium cair nitrifikasi, kemudian diinkubasi
di atas inkubator berpenggoyang pada
kecepatan 80 rpm dan suhu ruang (28-31 °C)
selama tiga hari. Sebanyak 1 ml kultur isolat
ditumbuhkan pada 50 ml medium nitrifikasi
dengan sumber karbon dari karbonat, glukosa,
asetat, suksinat, dan gliserol dengan
konsentrasi amonium ± 5000 µM. Kemudian
diinkubasi selama tujuh hari di atas inkubator
berpenggoyang pada kecepatan 80 rpm dan
suhu ruang (28-31 °C). Masing-masing
perlakuan sumber karbon diulang tiga kali.
Kontrol masing-masing perlakuan dibuat
tanpa diinokulasi kultur bakteri.
Pengukuran pertumbuhan sel dan
aktivitas oksidasi amonium dilakukan pada
hari ke-0, 2, 3, 5, dan 7. Pengukuran
pertumbuhan sel dilakukan melalui analisis
kerapatan optik (OD) dengan menggunakan
spektrofotometer pada panjang gelombang
550 nm. Pengukuran aktivitas oksidasi
amonium dilakukan melalui analisis kadar
amonium, nitrit, dan nitrat (Greenberg et al.
1992). Filtrat yang digunakan untuk analisis
kadar amonium, nitrit, dan nitrat diperoleh
melalui
teknik
penyaringan
dengan
menggunakan
membran
nitroselulosa
berdiameter pori 0.45 µm (Whatman).
Jumlah amonium yang dioksidasi dari
medium diperoleh dengan menghitung selisih
kadar amonium awal dengan kadar amonium
saat analisis. Laju pertumbuhan spesifik (µsel)
bakteri dalam masing-masing medium
perlakuan dan laju oksidasi amonium (µNH3 )
ditentukan berdasarkan hasil pengukuran
tersebut (White 2000).
Kinetika Oksidasi Amonium
Inokulum untuk pengujian disiapkan
dengan menumbuhkan isolat pada 50 ml
medium cair nitrifikasi yang menggunakan
suksinat sebagai sumber C, kemudian
diinkubasi di atas inkubator berpenggoyang
pada kecepatan 80 rpm dan suhu ruang (28-31
°C) selama tiga hari. Kultur bakteri dibuat
pelet dengan cara sentrifugasi pada kecepatan
5000 rpm selama 15 menit. Pelet dipisahkan
dan diresuspensi dengan medium nitrifikasi
tanpa amonium. Sebanyak 2 ml kultur bakteri

diinokulasikan ke dalam 50 ml medium
nitrifikasi dan suksinat sebagai sumber C
dengan konsentrasi amonium 0, 500, 1000,
1500, dan 2000 µM. Kemudian diinkubasi
selama
20
jam
di
atas
inkubator
berpenggoyang pada kecepatan 80 rpm dan
suhu ruang (28-31 °C). Masing-masing
perlakuan diulang tiga kali. Kontrol masingmasing perlakuan dibuat tanpa diinokulasi
kultur bakteri.
Pengukuran pertumbuhan sel dan
pengukuran aktivitas oksidasi amonium
dilakukan setiap 4 jam. Analisis kinetika
oksidasi
amonium
dilakukan
dengan
menggunakan persamaan kinetika Michaelis Menten (White 2000).
Uji Aktivitas Reduksi Nitrat
Pengujian
aktivitas
reduksi
nitrat
dilakukan pada kondisi aerob dan anaerob.
Inokulum untuk pengujian disiapkan dengan
menumbuhkan isolat pada 50 ml medium cair
denitrifikasi, kemudian diinkubasi di atas
inkubator berpenggoyang pada kecepatan 80
rpm dan suhu ruang (28-31 °C) selama 3 hari.
Sebanyak 1 ml kultur isolat ditumbuhkan
pada 50 ml medium denitrifikasi dengan
sumber karbon dari glukosa, asetat, suksinat,
dan gliserol dengan konsentrasi nitrat ± 5000
µM kemudian diinkubasi selama tujuh hari di
atas inkubator berpenggoyang pada kecepatan
80 rpm dan suhu ruang (28-31 °C). Masingmasing perlakuan sumber karbon diulang tiga
kali dan kontrol masing-masing perlakuan
dibuat tanpa diinokulasi kultur bakteri.
Pengujian aktivitas reduksi nitrat pada kondisi
anaerob dilakukan dengan menggunakan
medium denitrifikasi anaerob dan tanpa
aerasi.
Pengukuran pertumbuhan sel dan
pengukuran aktivitas reduksi nitrat dilakukan
pada hari ke-0, 2, 3, 5, dan 7. Pengukuran
pertumbuhan sel dilakukan melalui analisis
OD pada panjang gelombang 550 nm.
Pengukuran aktivitas reduksi nitrat dilakukan
melalui analisis kadar nitrat, nitrit, dan
amonium (Greenberg et al. 1992).
Jumlah nitrat yang direduksi dari medium
diperoleh dengan menghitung selisih kadar
nitrat awal dengan kadar nitrat yang diperoleh
saat analisis. Laju pertumbuhan spesifik (µsel)
bakteri dalam masing-masing medium
perlakuan dan laju reduksi nitrat (µNO3 )
ditentukan berdasarkan hasil pengukuran
tersebut (White 2000).

3

Kinetika Reduksi Nitrat

Analisis Kadar Nitrat

Inokulum untuk pengujian disiapkan
dengan menumbuhkan isolat pada 50 ml
medium cair denitrifikasi dengan glukosa
sebagai sumber C, kemudian diinkubasi di
atas inkubator berpenggoyang pada kecepatan
80 rpm dan suhu ruang (28-31 °C) selama tiga
hari. Kultur bakteri dibuat pelet dengan cara
sentrifugasi pada kecepatan 5000 rpm selama
15 menit. Pelet dipisahkan dan diresuspensi
dengan medium denitrifikasi tanpa nitrat.
Sebanyak 2 ml kultur bakteri diinokulasikan
ke dalam 50 ml medium denitrifikasi dan
glukosa sebagai sumber C dengan konsentrasi
nitrat 0, 500, 1000, 1500, dan 2000 µM
kemudian diinkubasi selama 20 jam di atas
inkubator berpenggoyang pada kecepatan 80
rpm dan suhu ruang (28-31 °C). Masingmasing perlakuan diulang tiga kali. Kontrol
masing-masing perlakuan dibuat tanpa
diinokulasi kultur bakteri.
Pengukuran pertumbuhan sel dan
pengukuran aktivitas reduksi nitrat dilakukan
setiap 4 jam. Analisis kinetika reduksi nitrat
dilakukan dengan menggunakan persamaan
kinetika Michaelis -Menten (White 2000).

Sebanyak 5 ml sampel yang telah
disaring ditambah dengan 0.2 ml brusin 0.5 %
dan 4 ml asam sulfat pekat, kemudian
didiamkan selama 0.5 jam. Setiap setelah
pemberian pereaksi dilakukan pengadukan.
Pemberian pereaksi akan menghasilkan warna
kuning. Warna yang terbentuk dibaca
serapannya pada panjang gelombang 420 nm
(Greenberg et al. 1992). Nilai absorbans yang
diperoleh dikonversi menggunakan standar
hingga diperoleh satuan dalam konsentrasi
(µM).

Analisis Kadar Amonium
Kadar amonium ditentukan dengan
metode spektrofotometri. Sebanyak 5 ml
sampel yang telah disaring ditambah dengan
0.2 ml fenol alkohol 10 %, 0.2 ml nitroprusid
0.5 %, dan 0.5 ml campuran hipoklorit teknis
dan asam sitrat
20 % (1:4), kemudian
didiamkan selama 1 jam. Setiap setelah
pemberian pereaksi dilakukan pengadukan.
Pemberian pereaksi akan menghasilkan warna
biru. Warna yang terbentuk dibaca serapannya
pada panjang gelombang 640 nm (Greenberg
et al. 1992). Nilai absorbans yang diperoleh
dikonversi menggunakan standar hingga
diperoleh satuan dalam konsentrasi (µM).
Analisis Kadar Nitrit
Sebanyak 5 ml sampel yang telah
disaring ditambah dengan 0.1 ml sulfanilamid
1 % dan 0.1 ml NED (Naftalena Etilena
Diamina) 0.1 %, kemudian didiamkan selama
10 menit. Setiap setelah pemberian pereaksi
dilakukan pengadukan. Pemberian pereaksi
akan menghasilkan warna merah muda hingga
keunguan. Warna yang terbentuk dibaca
serapannya pada panjang gelombang 540 nm
(Greenberg et al. 1992). Nilai absorbans yang
diperoleh dikonversi menggunakan standar
hingga diperoleh satuan dalam konsentrasi
(µM).

HASIL DAN PEMBAHASAN
Pemurnian dan Peremajaan Isolat
Isolat murni ASLT2 diperoleh pada
medium nitrifikasi setelah 7-10 hari inkubasi
dengan bentuk koloni bulat, berwarna putih
dengan diameter koloni ± 1 mm. ASLT2
diisolasi pada medium nitrifikasi autotrof
(Widiyanto 2006). Isolat ASLT2 dapat
tumbuh pada medium agar nitrifikasi dan
denitrifikasi setelah 2-3 hari inkubasi.
Aktivitas Oksidasi Amonium
P. stutzeri ASLT2 dapat mengoksidasi
amonium baik pada medium autotrof dengan
pemberian karbonat sebagai sumber C
maupun pada medium heterotrof dengan
asetat, suksinat, glukosa, dan gliserol sebagai
sumber C. Kemampuan isolat dalam
mengoksidasi amonium ditunjukkan oleh
penurunan konsentrasi amonium pada
medium pertumbuhannya (Gambar 1(a)).
Konsentrasi
senyawa
amonium
tidak
mengalami perubahan pada medium kontrol
(Lampiran 1).
Konsentrasi senyawa amonium menurun
hingga tujuh hari inkubasi pada setiap
perlakuan sumber C. Penurunan konsentrasi
senyawa amonium diduga disebabkan
penggunaan amonium oleh isolat ASLT2
sebagai sumber nitrogen dan sumber energi.
Penggunaan amonium sebagai sumber N yaitu
melalui proses asimilasi, dimana amonium
diubah menjadi senyawa nitrogen organik
untuk sintesis material sel. Penggunaan
senyawa amonium sebagai sumber energi
yaitu melalui proses nitrifikasi, dimana
amonium dioksidasi menjadi senyawa nitrit
dan nitrat (Bock et al. 1992, Arp & Stein
2003). Proses ini diduga terjadi pada kultur
isolat dengan adanya akumulasi senyawa
nitrat dalam medium (Gambar 1 (c)).

4

Penurunan senyawa amonium tidak
diikuti oleh akumulasi senyawa nitrit dalam
médium dengan asetat, suksinat, glukosa, dan
gliserol sebagai sumber C (Gambar 1 (b)).
Senyawa nitrit hanya dihasilkan pada medium
dengan karbonat sebagai sumber C (Gambar 1
(b), Tabel 1).
6000

Amonium (µM)

5000
4000
3000
2000
1000
0
0

1

2

3

4

5

6

7

Hari keAsetat

Suksinat

Glukosa

Gliserol

Karbonat

(a)

Penurunan senyawa amonium pada
masing-masing perlakuan sebanding dengan
peningkatan biomassa sel bakteri dalam
mediu m
pertumbuhan
(Gambar
2).
Kemampuan
isolat
ASLT2
untuk
mengoksidasi amonium pada medium
heterotrof lebih tinggi dibandingkan autotrof.
Isolat ASLT2 memiliki aktivitas oksidasi
amonium paling tinggi pada medium dengan
suksinat sebagai sumber C, walaupun
pertumbuhan selnya cenderung lebih rendah
(Gambar 2). Dengan demikian, dapat diduga
bahwa aktivitas oksidasi amonium dengan
suksinat sebagai sumber C per sel bakteri
lebih tinggi. Isolat ini pada medium dengan
suksinat sebagai sumber C dapat mereduksi
nitrat hingga 68.34% setelah tujuh hari
inkubasi (Tabel 1). Pertumbuhan isolat lebih
tinggi pada medium dengan glukosa sebagai
sumber C dibandingkan dengan sumber C
yang lainnya (Gambar 2) tetapi aktivitas
oksidasi
amoniumnya
lebih
rendah
dibandingkan dengan suksinat sebagai sumber
C.

0.12

0.25
0.20

0.08
0.06

OD Sel (550 nm)

Nitrit (µM)

0.10

0.04
0.02
0.00
0

1

2

3

4

5

6

7

0.15
0.10
0.05
0.00

Hari ke-

0

1

2

3

4

5

6

7

-0.05
Asetat

Suksinat

Glukosa

Gliserol

Karbonat

(b)

Hari keAsetat

Suksinat

Glukosa

Gliserol

Karbonat

10

Gambar 2 Pertumbuhan isolat ASLT2 pada
medium nitrifikasi dengan sumber
C yang berbeda.

Nitrat (µM)

8
6
4
2
0
0

1

2

3

4

5

6

7

-2

Hari keAsetat

Suksinat

Glukosa

Gliserol

Karbonat

(c)

Gambar

1

Profil penurunan senyawa
amonium (a) oleh isolat
ASLT2 pada sumber C yang
berbeda dengan senyawa nitrit
(b) dan nitrat (c) yang
dihasilkan.

Penurunan senyawa amonium pada
masing-masing perlakuan sumber C oleh
isolat ASLT2 mempunyai laju yang berbeda
(Tabel 2). Nilai laju penurunan senyawa
amonium yang tinggi pada medium dengan
suksinat sebagai sumber C sebanding dengan
jumlah amonium yang dapat dioksidasi oleh
isolat pada medium dengan sumber C
tersebut. Berdasarkan analisis kinetika
diperoleh nilai laju penurunan senyawa
amonium maksimum (Vmax) oleh isolat
ASLT2 sebesar 39.216 µ M/jam dengan KM
sebesar 1.604 µM.

5

Tabel 1 Kemampuan P. stutzeri ASLT2 untuk mengoksidasi amonium dengan
menghasilkan senyawa nitrit dan nitrat setelah 7 hari inkubasi
Amonium yang
dioksidasi

Sumber C
dalam
medium

Amonium
Awal
(µM)

µM

%

µM

%

µM

%

Karbonat

5131.69

747.94

14.58

0.1

0.05

1.2

0.05

Asetat

5155.97

2576.14

49.96

0

0

1.6

0.05

Suksinat

5244.99

3584.54

68.34

0

0

7.97

0.26

Glukosa

5416.97

3046.36

56.24

0

0

2.22

0.08

Gliserol

4983.99

2635.65

52.88

0

0

2.84

0.38

Nitrit yang terbentuk

Nitrat yang terbentuk

Tabel 2 Laju penurunan senyawa amonium (µNH3 ) dan laju pertumbuhan
spesifik (µ sel) isolat ASLT2 pada medium nitrifikasi dengan
sumber C yang berbeda
Sumber C
dalam medium

µNH3 (µM/ hari)

R-sq (µNH3 )

µsel(sel/hari)

R-sq (µsel)

Karbonat

0.0871

0.999

0.1940

0.919

Asetat

0.2250

0.845

0.1955

0.817

Suksinat

0.3564

0.975

0.2021

0.974

Glukosa

0.2373

0.868

0.1477

0.622

Gliserol

0.1267

0.803

0.2511

0.725

Nitrifikasi merupakan proses oksidasi
amonium menjadi hidroksilamin, oksidasi
hidroksilamin menjadi nitrit, dan oksidasi
senyawa nitrit menjadi nitrat dengan produk
samping gas NO dan N2 O (Paul & Clark 1996
diacu dalam Rusmana 2003). Tahapan reaksi
dalam proses ini melibatkan enzim yang
berbeda, yaitu amonia monooksigenase
(AMO) yang mengubah amonium menjadi
hidroksilamin, hidroksilamin oksidoreduktase
(HAO) yang mengubah hidroksilamin
menjadi nitrit, dan nitrit oksidoreduktase
(NO) yang mengubah nitrit menjadi nitrat
(Bock et a1 1992, Atlas & Bartha 1998).
Proses nitrifikasi dapat terjadi pada
kondisi pertumbuhan autotrof maupun
heterotrof. Perbedaan oksidasi amonium pada
masing-masing perlakuan sumber C diduga
dipengaruhi oleh kemampuan bakteri untuk
memperoleh energi dari sumber C yang
tersedia.
Bakteri
nitrifikasi
autotrofik
memanfaatkan CO2 sebagai sumber C dan
memperoleh energi dari oksidasi amonium
atau nitrit. Sedangkan bakteri nitrifikasi
heterotrofik memanfaatkan senyawa organik
sebagai sumber C dan memperoleh energi dari
oksidasi senyawa tersebut (Atlas & Bartha
1998).

Kemampuan
mikroorganisme
untuk
memperoleh energi pada kondisi heterotrof
bergantung pada kemampuan metabolismenya
untuk mengoksidasi senyawa karbon (bahan
organik) sebagai sumber energi utama.
Senyawa karbon dalam metabolisme berperan
penting yaitu menghasilkan energi melalui
oksidasi senyawa tersebut dan menyediakan
unsur C untuk pembentukan material sel
(Prescott et al. 2000).
Oksidasi
suksinat
dalam
sistem
metabolisme di dalam sel berlangsung melalui
siklus asam sitrat (TCA). Oksidasi senyawa
suksinat menjadi fumarat dikatalisis oleh
enzim suksinat dehidrogenase (Prescott et al.
2000, White 2000). Suksinat dehidrogenase
merupakan enzim flavin yang terikat pada
protein membran dan secara langsung
mentransfer elektron dari matriks ke koenzim
Q pada rantai respirasi. Potensial redoks
suksinat/fumarat memiliki nilai yang hampir
sama dengan potensial redoks QH2 /Q
sehingga perubahan energi bebas yang terjadi
pada tahap ini tidak cukup untuk memompa
elektron dari matriks ke ruang intermembran
(White 2000). Hal ini diduga menyebabkan
bakteri kesulitan untuk mendapatkan energi
sehingga pertumbuhan selnya cenderung lebih
rendah dibandingkan pada medium heterotrof

6

lainnya (Gambar 2). Aliran elektron pada
ruang intermembran melalui rantai respirasi
akan menyebabkan sintesis energi (Prescott et
al. 2000, White 2000). Oleh karena itu,
diduga oksidasi amonium merupakan proses
utama untuk memperoleh energi bagi
pertumbuhan sel bakteri pada saat suksinat
sebagai satu-satunya sumber C yang tersedia
sehingga kadar amonium yang dioksidasi
lebih tinggi. Aktivitas oksidasi amonium yang
tinggi ditunjukkan oleh laju penurunan
senyawa amonium yang tinggi pada medium
dengan sumber C tersebut (Tabel 2). Oksidasi
amonium menjadi nitrit dan nitrat merupakan
proses metabolisme mikroorganisme untuk
memperoleh energi (Atlas & Bartha 1998,
Madigan et al. 2000).
Kelompok bakteri Pseudomonas dapat
memanfaatkan glukosa sebagai sumber C
dengan lintasan oksidasi Entner-Doudoroff
(Prescott et al. 2000). Oksidasi 1 molekul
glukosa secara total melalui rantai respirasi
dengan oksigen sebagai akseptor elektron
menghasilkan 38 ATP (Prescott et al.
2000, White 2000). Perolehan energi ini lebih
besar dibandingkan hasil oksidasi satu
molekul asetat, suksinat dan gliserol sehingga
dapat mendukung pertumbuhan sel bakteri
dengan baik. Proses oksidasi amonium
menjadi nitrit dan nitrat diduga dapat berperan
sebagai lintasan untuk memperoleh energi
ketika bakteri tidak memperoleh energi yang
cukup dari oksidasi senyawa karbon.
Pertumbuhan bakteri heterotrofik sangat
bergantung pada oksidasi senyawa karbon
untuk memperoleh energi (Bock et al. 1992).
Pertumbuhan sel isolat ASLT2 (Gambar
2) dan aktivitas oksidasi amonium pada
medium autotrof sangat rendah dibandingkan
pada kondisi heterotrof (Gambar 1). Bakteri
autotrofik harus mampu memfiksasi CO2
untuk membentuk material sel. Energi untuk
fiksasi tersebut dapat diperoleh dari oksidasi
senyawa anorganik. Bakteri pengoksidasi
amonium autotrofik memperoleh energi
melalui proses oksidasi amonium menjadi
nitrit dan nitrat (Bock et al. 1992, Arp & Stein
2003).
Senyawa nitrit yang tidak diperoleh saat
analisis dan nitrat yang rendah (Tabel 1)
diduga senyawa amonium dioksidasi menjadi
senyawa nitrogen organik. Selain itu,
amonium
diduga
dioksidasi
menjadi
hidroksilamin.
Bock
et
al.
(1992)
mengemukakan bahwa senyawa nitrit dapat
diperoleh pada kultur bakteri nitrifikasi
heterotrofik apabila aktivitas enzim nitrit

reduktase dihambat oleh kadar oksigen yang
rendah.
Aktivitas Reduksi Nitrat
P. stutzeri ASLT2 dapat mereduksi nitrat
pada kondisi aerob maupun anaerob.
Kemampuan isolat dalam mereduksi nitrat
ditunjukkan oleh penurunan konsentrasi
senyawa nitrat dalam médium pertumbuhan
(Gambar 3). Perubahan konsentrasi senyawa
nitrat tidak terjadi pada medium kontrol
(Lampiran 2). Penurunan senyawa nitrat
diduga disebabkan penggunaan nitrat sebagai
akseptor elektron alternatif pengganti oksigen
dalam rantai respirasi. Peningkatan kadar
nitrat yang direduksi sebanding dengan
peningkatan biomassa sel dalam medium
pertumbuhan (Gambar 5).
Penurunan senyawa nitrat oleh isolat
ASLT2 pada medium diikuti oleh akumulasi
senyawa nitrit (Gambar 4). Isolat ASLT2
dapat mereduksi senyawa nitrat menjadi nitrit
dan diduga dapat menghasilkan gas baik pada
kondisi aerob (Tabel 3) maupun anaerob
(Tabel 4) dengan sumber C asetat, glukosa,
dan gliserol. Sedangkan dengan suksinat
sebagai sumber C pada kondisi aerob tidak
menghasilkan senyawa nitrit (Tabel 3).
Senyawa nitrit yang terakumulasi dalam
medium pada kondisi pertumbuhan anaerob
relatif lebih tinggi dibandingkan kondisi
aerob. Penurunan senyawa nitrit dalam
medium diduga disebabkan penggunaan nitrit
oleh isolat ASLT2 sebagai akseptor elektron
alternatif pengganti oksigen dalam rantai
respirasi.
Pemberian sumber C yang berbeda pada
medium memberikan pengaruh yang berbeda
terhadap aktivitas dan laju reduksi nitrat.
Isolat ASLT2 memiliki aktivitas reduksi nitrat
dan pertumbuhan sel yang lebih tinggi pada
medium dengan glukosa dibandingkan
gliserol dan asetat sebagai sumber C baik
pada kondisi aerob maupun anaerob. Aktivitas
reduksi nitrat paling tinggi pada kondisi aerob
terjadi dengan glukosa sebagai sumber C dan
paling rendah dengan suksinat sebagai sumber
C. Aktivitas reduksi nitrat (Gambar 3) dan
pertumbuhan isolat (Gambar 5) paling tinggi
pada kondisi anaerob terjadi dengan suksinat
sebagai sumber C.
Laju reduksi senyawa nitrat pada masingmasing perlakuan sumber C dapat dilihat pada
Tabel 5. Berdasarkan analisis kinetika
diperoleh nilai laju reduksi nitrat maksimum
(Vmax) oleh isolat ASLT2 sebesar 40.650
µM/jam dengan KM sebesar 2.565 µM.

6000

6000

5000

5000

4000

4000

Nitrat (µM)

Nitrat (µM)

7

3000
2000

3000
2000
1000

1000

0

0
0

1

2

3

4

5

6

0

7

1

2

3

Hari keAsetat

Suksinat

4

5

6

7

Hari ke-

Glukosa

Gliserol

Asetat

Suksinat

(a)

Glukosa

Gliserol

(b)

Gambar 3 Profil penurunan senyawa nitrat oleh isolat ASLT2 pada kondisi aerob (a) dan anaerob
(b) dengan sumber C yang berbeda.
2500

2500

2000
Nitrit (µM)

3000

Nitrit (µM)

2000
1500
1000

1500
1000
500

500

0

0
-500 0

1

2

3

4

5

6

0

7

1

2

3

Suksinat

5

6

7

Hari ke-

Hari keAsetat

4

Glukosa

Asetat

Gliserol

Suksinat

(a)

Glukosa

Gliserol

(b)

1.5

0.18

1.2

0.15

0.9

0.12

OD (550 nm)

OD sel (550 nm)

Gambar 4 Profil akumulasi senyawa nitrit dalam medium selama proses reduksi nitrat oleh isolat
ASLT2 pada kondisi aerob (a) dan anaerob (b).

0.6
0.3

0.09
0.06
0.03

0.0
0

1

2

3

4

5

6

7

-0.3

0

Hari keAsetat

Suksinat

Glukosa

(a)

0.00
1

2

3

4

5

6

7

Hari ke-

Gliserol

Asetat

Suksinat

Glukosa

Gliserol

(b)

Gambar 5 Pertumbuhan isolat ASLT2 pada kondisi aerob
(a) dan anaerob (b) dengan sumber C yang
.
(b)
berbeda.

8

Tabel 3 Kemampuan isolat ASLT2 dalam mereduksi nitrat dan menghasilkan senyawa
nitrit dan gas pada kondisi aerob dengan sumber C yang berbeda

Sumber C dalam
medium

Nitrat Awal
(µM)

Asetat

5256.67

Suksinat
Glukosa
Gliserol

Nitrat yang direduksi

Nitrit yang terbentuk

Gas yang terbentuk

µM

%

µM

%

µM

%

4325.08

82.28

527.97

12.21

3797.11

87.79

5282.13

651.13

12.33

0

0

651.13

100

5271.22

4304.79

81.67

1763.34

40.96

2541.43

59.04

5285.77

2331.69

44.11

52.9

2.27

2278.79

97.73

Tabel 4 Kemampuan isolat ASLT2 dalam mereduksi nitrat dan menghasilkan senyawa
nitrit dan gas pada kondisi anaerob dengan sumber C yang berbeda
Sumber C dalam
medium

Nitrat Awal
(µM)

Asetat

4805.97

Suksinat
Glukosa
Gliserol

Nitrat yang direduksi

Nitrit yang terbentuk

Gas yang terbentuk

µM

%

µM

%

µM

%

1728.22

35.96

811.3

46.95

916.91

53.06

5105.54

2449.74

47.98

1250.73

51.06

1199.01

48.94

5116.24

2082.123

40.7

1944.69

93.4

137.44

6.6

4805.97

1160.75

24.15

1004.49

86.54

156.27

13.46

Tabel 5 Laju reduksi nitrat (µN03 ) dan laju pertumbuhan spesifik (µsel) isolat ASLT2 dengan
sumber C yang berbeda pada kondisi aerob dan anaerob
Aerob

Anaerob

Sumber C
dalam
medium

µN03
(µM/ hari)

R-sq
(µN03)

µsel
(sel/hari)

R-sq
(µsel)

µN03
(µM/ hari)

R-sq
(µN03)

µsel
(sel/hari)

R-sq
(µsel)

Asetat

0.4571

0.979

0.9769

0.951

0.3944

0.903

0.422

0.892

Suksinat

0.0527

0.535

0.5639

0.662

0.3657

0.737

0.4629

0.897

Glukosa

0.5111

0.905

1.0875

0.944

0.4392

0.902

0.6892

0.982

Gliserol

0.3059

0.736

0.6589

0.988

0.4364

0.845

0.3888

0.959

Perbedaan aktivitas reduksi nitrat pada
masing-masing
perlakuan
diduga
berhubungan dengan jalur metabolisme
sumber C yang merupakan senyawa organik
yang sangat diperlukan bagi bakteri pereduksi
nitrat (Kelso et al. 1999) baik pada kondisi
aerob maupun anaerob. Richardson (2000)
mengemukakan
bahwa
denitrifikasi
merupakan proses reduksi nitrat yang
berhubungan langsung dengan proses transfer
elektron, dimana senyawa organik berperan
sebagai donor elektron dan nitrat sebagai
akseptor elektron terakhir.
Perbedaan kadar nitrat yang direduksi
pada masing-masing perlakuan diduga
dipengaruhi oleh banyaknya elektron yang
dapat diperoleh dari oksidasi senyawa karbon
yang tersedia dalam medium. Elektron yang
diperoleh dari oksidasi senyawa karbon tersim

pan pada molekul NADH dan FADH2 yang
akan berperan sebagai donor elektron antara
pada rantai respirasi (Madigan et al. 2000,
White
2000).
Richardson
(2000)
mengemukakan bahwa bakteri denitrifikasi
dapat memanfaatkan nitrat, nitrit, nitrik
oksida, atau nitrous oksida sebagai akseptor
elektron terakhir pengganti oksigen dalam
rantai respirasi.
Oksidasi molekul glukosa pada sistem
metabolisme aerob akan berlangsung melalui
lintasan glikolisis yang dilanjutkan dengan
oksidasi piruvat menjadi CO2 melalui siklus
TCA. Gliserol akan masuk ke dalam lintasan
glikolisis
melalui
pembentukan
gliseraldehida-3-fosfat sedangkan asetat akan
masuk ke dalam siklus TCA setelah diubah
menjadi asetil-CoA (Prescott et al. 2000).
Oksidasi satu molekul glukosa melalui

9

lintasan glikolisis dan siklus TCA akan
menghasilkan ATP, NADH, dan FADH2 yang
lebih banyak dibandingkan dari hasil oksidasi
satu molekul asetat, suksinat, dan gliserol.
Perolehan energi yang lebih banyak akan
mendukung
untuk
pertumbuhan
sel
sedangkan perolehan molekul NADH dan
FADH2 yang lebih banyak sebagai donor
elektron yang akan masuk ke rantai respirasi
memungkinkan aktivitas reduksi nitrat yang
lebih tinggi.
P. stutzeri merupakan bakteri non
fermentatif (Madigan et al. 2000). Dengan
demikian, pada kondisi anaerob molekul
NADH dan FADH2 yang diperoleh dari
oksidasi sumber C direoksidasi melalui rantai
respirasi. Dalam hal ini, isolat ASLT2 diduga
menggunakan nitrat, nitrit, nitrik oksida, atau
nitrous oksida sebagai akseptor elektron
terakhir untuk memperoleh energi.
Pertumbuhan isolat ASLT2 (Gambar 5
(a)) dan aktivitas reduksi nitrat pada kondisi
aerob yang sangat rendah dengan suksinat
sebagai sumber C (Gambar 3 (a)) diduga
berhubungan
dengan
kesulitan
untuk
mendapatkan elektron dari oksidasi senyawa
tersebut. Asam-asam organik termasuk
suksinat pada kondisi anaerob akan diubah
menjadi piruvat dan diokidasi lebih lanjut
setelah diubah menjadi asetil-CoA (Madigan
et al. 2000). Dari metabolisme tersebut
dihasilkan molekul NADH yang diduga oleh
isolat ASLT2 direoksidasi melalui rantai
respirasi dengan memanfaatkan nitrat, nitrit,
nitrik oksida atau nitrous oksida sebagai
akseptor elektron. Firth dan Edwards (2000)
melaporkan bahwa P. stutzeri dapat tumbuh
dan mereduksi nitrat dengan maksimal pada
medium mikroaerofil yang mengandung nitrat
dengan penambahan suksinat dibandingkan
penambahan glukosa, gliserol, dan piruvat.
P.
stutzeri
merupakan
bakteri
denitrifikasi yang mampu mereduksi nitrat
dengan menghasilkan gas nitrogen (Korner &
Zumft 1989, Zumft 1997, Rius et al. 2001).
Denitrifikasi merupakan proses reduksi
senyawa nitrat menjadi nitrit, nitrit menjadi
nitrik oksida, nitrik oksida menjadi gas
nitrous oksida hingga pada akhirnya
dihasilkan gas nitrogen (Richardson 2000).
Setiap tahapan reaksi dikatalisis oleh enzim
yang berbeda. Reduksi nitrat menjadi nitrit
dikatalisis oleh enzim nitrat reduktase. Ada
dua macam nitrat reduktase yaitu nitrat
reduktase terikat membran (NAR) dan nitrat
reduktase pada periplasmik (NAP). Aktivitas
enzim NAP terjadi pada kondisi aerob dan
anaerob, sedangkan aktivitas enzim NAR

diduga hanya terjadi pada kondisi anaerob.
Hal ini disebabkan adanya penghambatan
sistem transfer nitrat ke dalam sel oleh
oksigen (Moreno-Vivian et al. 1991, Zumft
1997). Richardson (2000) mengemukakan
bahwa proses reduksi nitrat oleh enzim NA R
berhubungan dengan konservasi energi yaitu
sebagai akseptor elektron terakhir dalam
rantai respirasi pada kondisi anaerob,
sedangkan aktivitas enzim NAP cenderung
untuk mengontrol keseimbangan energi
pereduksi.
Bakteri heterotrofik memperoleh energi
dari serangkaian proses oksidasi sumber C
organik. Hasil oksidasi sumber C yang lebih
tereduksi pada kondisi aerob sangat
memungkinkan terjadinya kelebihan energi
pereduksi. Oleh karena itu, untuk menjaga
keseimbangan energi pereduksi diperlukan
lintasan untuk mengalirkan elektron-elektron
hasil oksidasi tersebut tetapi dengan tujuan
bukan untuk konservasi energi yaitu melalui
reduksi nitrat oleh enzim NAP (Richardson
2000).
Peranan enzim NAP dalam mengontrol
keseimbangan energi pereduksi selama
metabolisme oksidatif senyawa karbon telah
banyak dilaporkan. Sears et al. (1997) dalam
Ellington et al. (2002) menunjukkan bahwa
jenis sumber C mempengaruhi aktivitas enzim
NAP. Pada kondisi aerob, aktivitas enzim
NAP Paracoccus denitrificans Pd22 lebih
rendah dengan sumber C yang lebih
teroksidasi (malat dan suksinat) dibandingkan
dengan sumber C yang lebih tereduksi
(kaproat dan butirat). Selain itu, Ellington et
al. (2002) melaporkan bahwa ekspresi nap
dan aktivitas enzim NAP pada Paracoccus
pantotrophus lebih tinggi pada kondisi
pertumbuhan aerob dengan sumber C yang
lebih tereduksi dibandingkan dengan sumber
C yang lebih teroksidasi (suksinat < asetat <
butirat).
Reduksi nitrit menjadi nitrik oksida
dikatalisis oleh enzim nitrit reduktase (NIR).
Nitrik oksida diubah menjadi gas nitrous
oksida dengan melibatkan enzim nitrik
oksidoreduktase (NOR) sedangkan nitrous
oksida diubah menjadi gas nitrogen dengan
melibatkan enzim nitrous oksidoreduktase
(NOS) (Zumft 1997, Richardson 2000).
Akumulasi senyawa nitrit pada kultur bakteri
pereduksi nitrat menurut Blaszczyk (1993)
dapat disebabkan oleh beberapa faktor, antara
lain adanya penghambatan nitrit reduktase
oleh nitrat karena nitrat lebih kompetitif
sebagai akseptor elektron dibandingkan nitrit,
ketidakseimbangan reaksi reduksi nitrat atau

10

nitrit oleh masing-masing reduktase, dan
induksi nitrit reduktase yang lebih lambat
daripada nitrat reduktase.

SIMPULAN
Sumber C dapat mempengaruhi aktivitas
oksidasi amonium dan reduksi nitrat. P.
stutzeri ASLT2 dapat mengoksidasi amonium
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 ASLT2 dapat mereduksi nitrat pada
medium dengan asetat, suksinat, glukosa dan
gliserol sebagai sumber C baik pada kondisi
aerob maupun anaerob. Aktivitas reduksi
nitrat yang paling tinggi pada kondisi aerob
terjadi dengan glukosa sebagai sumber C
sedangkan pada kondisi anaerob aktivitas
paling tinggi terjadi dengan suksinat sebagai
sumber C.

SARAN
Diperlukan pengujian lebih lanjut dari
isolat ASLT2 melalui deteksi gen-gen yang
terlibat dalam proses oksidasi amonium dan
reduksi nitrat untuk memperkuat hasil analisis
bahwa P. stutzeri ASLT2 memiliki
kemampuan dalam melakukan proses
tersebut.

DAFTAR PUSTAKA
Arp DJ, Stein LY. 2003. Metabolism of
inorganic N compound by ammoniaoxidizing bacteria. Critical rev in
Biochemist and Mol Biol 38: 471-495.
Atlas RM, Bartha R. 1998. Microbial
Ecology:
Fundamentals
and
Applications. 4th Edition. California:
Benjamin/Cumming Sciences Publishing.
Blaszczyk M. 1993. Effect of medium
composition on the denitrification of
nitrate by Paracoccus denitrificans. Appl
Environ Microbiol 59: 3951-3953
Bock E, Koops HP, Ahlers B, Harms H. 1992.
Oxidation of Inorganic Compounds as
Energy Sources. Di dalam Balows A,
Truper GH, Dworkin M, Harder W,
Schleifer KZ, editor. The Prokaryotes. A

Hand Book on the Biology of Bacteria.
New York: Springer – Verlag.
Ellington MJK, Bhakoo KK, Sawers G,
Richardson DJ, Ferquson SJ. 2002.
Hierarchy of carbon sources selection in
Paracoccus
pantothrophus:
strict
correlation between reduction state of the
carbon substrate and aerobic expression
of the nap operon. J of Bacteriol 184:
4767-4774.
Firth JR, Edwards C. 2000. Analysis of
denitrification by Pseudomonas stutzeri
under nutrient-limited condition using
membran inlet mass spectrometry. J of
Appl Microbiol 88: 853-859.
Greenberg AE, Clesceri LS, Eaton AD. 1992.
Standard Methods for Examination of
Water and Wastewater. 18th Edition.
Washington DC: Publication Office
American Public Health Association.
Kelso BHL, Smith RV, Laughlin RJ. 1999.
Effect of carbon substrates on nitrite
accumulation in freshwater sediment.
Appl Environ Microbiol 65: 61-66.
Korner H, Zumft WG. 1989. Expression of
denitrification enzymes in response to the
dissolved oxygen level and respiratory
substrate in continuos culture of
Pseudomonas stutzeri. Appl Environ
Microbiol 55: 1670-1676.
Madigan MT, Martinko JM, Parker J. 2000.
Biology of Microorganism. 9th edition.
New Jersey: Prentice Hall.
Moreno-Vivian C, Cabello P, Martinez-Luque
M, Blasco R, Castillo F. 1991.
Procaryotic nitrate reduction; Molecular
properties and functional distinction
among bacterial nitrate reductase. J of
Bacteriol 181: 6573-6484.
Prescott LM, Harley JP, Klein DA. 2000.
Microbiology.
5th
Edition.
USA:
McGraw-Hill Companie.
Richardson DJ. 2000. Bacterial respiration: a
flexible process for a changing
environment. Microbiology 146: 551571.
Rius N, Fuste MC, Guasp C, Lalucat J, Loren
JG. 2001. Clonal population structure of
Pseudomonas stutzeri, a species with
exc eptional diversity. J of Bacteriol 183:
736-744.
Rodina GA. 1972. Methods in Aquatic
Microbiology. Rita RC, Machael S,
editor. USA: University Park Press
Baltimore.
Rusmana I. 2003. Nitrous oxida formation in
bacteria. J Microbiol Indones 8: 63-66.

11

Teixe ira P, Oliveira R. 2002. Metabolism of
Alcaligenes denitrificans in bio film vs
planktonic cells. J Of Appl Microbiol 92:
256-260.
White D. 2000. The Physiology and
Biochemistry of Procaryotes. 2nd Edition.
USA: Oxford University Press.
Widiyanto T. 2006. Seleksi Bakteri Nitrifikasi
dan Denitrifikasi untuk Bioremediasi di
Tambak Udang [Disertasi]. Bogor:
Institut Pertanian Bogor.
Zumft WG. 1997. Cell biology and molecular
basic of denitrification. Microbiol and
Mol Biol Rev: 533-616.

12

LAMPIRAN

13

Lampiran 1

Profil senyawa ammonium pada medium kontrol pengujian aktivitas oksidasi
amonium

Amonium (µM)

5000
4000
3000
2000
1000
0
0

1

Asetat

2

3
4
Hari ke-

5

6

Suksinat

Glukosa

Gliserol

7

Karbonat

Lampiran 2 Profil senyawa nitrat pada medium kontrol pengujian aktivitas reduksi nitrat secara
aerob (a) dan anaerob (b)

6000

Nitrat (µM)

5000
4000
3000
2000
1000
0
0

1

2

3

4

5

6

7

Hari keAsetat

Suksinat

Glukosa

Gliserol

(a)

6000

Nitrat (µM)

5000
4000
3000
2000
1000
0
0

1

2

3

4

5

6

7

Hari keAsetat

Suksinat

(b)

Glukosa

Gliserol