Peranan Bakteri Nitrobacter dalam Akuaku

TUGAS
MIKROBIOLOGI AKUAKULTUR
“Peranan Bakteri Nitrobacter dalam Akuakultur ”

DISUSUN OLEH:

ARDANA KURNIAJI
(C151140261)

MAYOR ILMU AKUAKULTUR
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
2015

KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis haturkan kehadirat Allah SWT yang telah memberikan
berkah, rahmat, dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas
Mikrobiologi Akuakultur. Penulis ingin mengucapkan terima kasih yang sebesarbesarnya kepada keluarga tercinta yang senantiasa mendoakan kesuksesan bagi
penulis dalam penyelesaikan tugas ini. Terimakasih kepada dosen pengampuh
mata kuliah Mikrobiologi Akuakultur dan seluruh mahasiswa yang telah
memberikan arahan dan bimbingan untuk penulisan makalah ini.

Penulis sadar jika dalam penulisan makalah ini masih terdapat banyak
sekali kekurangan dan salah, mohon kiranya dimaafkan dan diilhami sebagai
contoh yang baik agar di kemudian hari tidak di ulangi. Semoga tugas makalah ini
dapat memberi manfaat bagi semua pihak yang membacanya. Terima kasih.

Bogor, Januari 2015

Ardana Kurniaji

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang
Mikroorganisme adalah suatu makhluk hidup yang berukuran mikroskopis
sehingga untuk melihatnya kita memerlukan suatu alat bantu yang berupa
mikroskop. Mikroorganisme ini terdiri atas virus, bakteri, protozoa, dan hewanhewan bersel satu lainnya. Dalam kehidupan sehari-hari, ada mikroorganisme
yang merugikan dan menguntungkan yang ada di sekitar kita. Namun, untuk
mengetahui secara spesifik apa saja mikroorganisme yang terlibat didalamnya,
kita perlu melakukan analisa. Karena tidak semua mikroorganisme memberikan
dampak yang sama kepada lingkungannya. Karena inilah, para ilmuwan dapat
memperkirakan mikroorganisme apa saja yang ada dari suatu percobaan.

Salah satu mikroorganisme yang memiliki banyak pengaruh terhadap
kehidupan manusia adalah bakteri. Bakteri memiliki keragaman morfologi dan
ekologi. Ditinjau secara definisi bakteri merupakan mikroorganisme dengan
struktur intraseluler yang sederhana dan mempunyai daerah penyebaran relatif
luas. Bakteri mempunyai ukuran berbeda menurut genusnya dan relatif lebih besar
dari virus yaitu antara 0,3-0,5 mikron. Bakteri memiliki ciri-ciri diantaranya
sifatnya dapat tumbuh dan bertambah banyak dalam kelompok, berbentuk rantai
atau benang dan memiliki koloni yang berwarna dan berkilau. Selain itu bakteri
juga memerlukan media untuk tumbuh, sehingga untuk menumbuhkan bakteri
tertentu diperlukan media spesifik yang menumbuhkan bakteri tersebut. Di alam
bakteri dapat bersifat saprofik, fotosintetik, ototrofik atau parasitik. Berdasarkan
hasil pewarnaan gram, bakteri terbagi atas dua yakni bakteri gram negatif (terlihat
berwarna pink atau merah) dan bakteri gram positif (terlihat berwarna biru)
(Kordi, 2011).
Dalam kegiatan akuakultur, bakteri dapat memberikan manfaat untuk
mendukung peningkatan produksi ataupun sebaliknya menimbulkan berbagai
penyakit dan menurunkan produksi. Diantara bakteri yang bermanfaat pada
kegiatan budidaya adalah bakteri-bakteri nitrifikasi dan denitrifikasi. Di dalam

media budidaya, bakteri nitrifikasi sangat bermanfaat untuk mengurai senyawasenyawa kimia berbahaya menjadi senyawa yang bermanfaat untuk kehidupan

organisme budidaya. Proses konversi nitrogen amonia menjadi nitrat melibatkan
bakteri autrotof. Bakteri autrotof adalah bakteri yang menggunakan sumber energi
dari cahaya matahari (photoautotrof) maupun hasil oksidasi bahan anorganik
(chemoautotrof). Sumber karbon berasal dari fiksasi dioksida genus Nitrosomonas
dan Nitrobacter adalah jenis yang paling memegang peranan penting dalam
proses nitrifikasi.
Bakteri Nitrobacter adalah bakteri nitrifikasi karena merupakan bakteri
yang mengubah nitrit menjadi nitrat. Menurut Kusumastuti dkk. (2013) bahwa
nitrifikasi merupakan proses oksidasi biologi yang mengubah amonium menjadi
nitrat, yang terjadi melalui dua tahapan reaksi. Pada tahap pertama proses
tersebut, terjadi oksidasi amonium NH4+ dari bentuk yang tereduksi sehingga
menghasilkan senyawa antara yang lebih teroksidasi yaitu nitrit NO2- dan
selanjutnya mengubah nitrit menjadi nitrat NO3-. Bakteri yang berperan pada
proses nitrifikasi pada umumnya adalah bakteri genus Nitrosomonas dan
Nitrobacter . Bakteri Nitrobacter pada dasarnya berperan dalam tahap nitratasi

setelah tahap nitritasi oleh bakteri Nitrosomonas, sehingga perananya bergantung
pada keberadaan kedua bakteri tersebut.
Dari kemampuan bakteri Nitrobacter tersebut, maka pemanfaatannya
dalam produksi akuakultur sangat penting untuk dikembangkan. Diantaran

manfaatya adalah dalam proses pengelolaan kualitas air, penanganan limbah dan
pencegahan peningkatan ammonium dalam media pemeliharaan. Oleh sebab itu,
penulisan makalah ini untuk meninjau lebih jauh mengenai peranan bakteri
nitrifikasi (Nitrobacter ) dalam kegiatan akuakutur.
B. Tujuan dan Manfaat
Tujuan dari penulisan makalah ini adalah untuk meninjau peranan bakteri
khususnya bakteri nitrifikasi (Nitrobacter ) dalam kegiatan budidaya perikanan.
Adapun manfaat dari penulisan makalah ini adalah tersedianya informasi
tambahan untuk menunjang proses akademika.

PEMBAHASAN

A. Tinjauan Umum Bakteri
1. Klasifikasi
Nitrobacter merupakan bakteri nitrifikasi karena merupakan bakteri yang
mengubah nitrit menjadi nitrat. Klasifikasi bakteri dari genus Nitrobacter menurut
Starkenburg et al. (2006) adalah sebagai berikut:
Kingdom: Bacteria
Phyllum: Probacteria
Class: Alpha Probacteria

Order: Rhizobiales
Family: Bradyrhizobiaceae
Genus: Nitribacter
Species: N. winogradskyi

Gambar 1. Bakteri N. winogradskyi (Sumber: www.lookfordiagnosis.com)

Nitrobacter adalah genus dari sebagian besar bakteri yang berbentuk

batang, gram negatif, dan chemoautotrophic. Nitrobacter berperan penting dalam
siklus nitrogen dengan mengoksidasi nitrit menjadi nitrat dalam tanah maupu

perairan. Tidak seperti tanaman, di mana transfer elektron dalam fotosintesis
menyediakan energi untuk fiksasi karbon, Nitrobacter menggunakan energi dari
oksidasi ion nitrit, NO2-, menjadi ion nitrat, NO3-, untuk memenuhi kebutuhan
energi mereka. Nitrobacter melakukan oksidasi menjadi karbondioksida melalui
siklus Calvin untuk kebutuhan karbon mereka. Beberapa sumber menganggap
Nitrobacteraceae merupakan famili dari genus Nitrobacter . Spesies dalam genus
Nitrobacter

termasuk N.winogradskyi, N.hamburgensis, N. vulgaris dan

N.alkalicus.

Nitrobacter merupakan kelompok filogenetis yang masih muda dan genom
tersebut terus dilestarikan dalam genus ini. Ada empat spesies yang teridentifikasi
dalam genus ini yakni N. winogradskyi, N. hamburgensis, N. vulgaris dan N.
alkalicus. Penelitian sebelumnya menunjukkan bahwa gen 16S rRNA memiliki

kedekatan diskriminatif yang terbatas dalam genus Nitrobacter dan tidak
memungkinkan menjadi alat yang sesuai untuk penentuan filogenetik, meskipun
memerlukan lebih banyak data untuk menentukan hasil observasi tersebut.
Analisis urutan gen fungsional bisa mengatasi masalah ini, karena protein coding
gen bisa menunjukkan keragaman urutan lebih jelas dari gen 16S rRNA
(Vanparys et al., 2007).

2. Karakteristik Bakteri
a) Bentuk dan Ukuran
Nitrobacter baik dapat berbentuk batang, berbentuk buah pir atau

pleomorfik. Sel biasanya berkembang biak dengan tunas (Holt et al., 1993).
Carboxysomes yang berupa karbon dari hasil fiksasi ditemukan dalam sel
lithoautotrophically dan mixotrophically yang tumbuh. Pemanfaatan energi
inklusi terdapat di granula PHB dan polifosfat. Ketika kedua nitrit dan zat organik
masuk, sel-sel dapat menunjukkan pertumbuhan biphasic, pertama nitrit yang
digunakan dan setelah fase lag, bahan organik teroksidasi. Pertumbuhan
Chemoorganotrophic lambat dan tidak seimbang sehingga lebih terlihat adanya
granula hidroksibutirat poli -β- yang mendistorsi bentuk dan ukuran sel.

Nitrobacter memainkan peran penting dalam aquaponics. Bakteri Nitrosomonas
pertama mengkonversi amonia menjadi nitrit. Nitrobacter mengubah nitrit
menjadi nitrat, yang mudah diserap oleh tanaman (Grunditz and Dalhammar,
2001).
Spesies Nitrosomonas dan Nitrobacter adalah gram negatif, sebagian besar
berbentuk batang, mikroba berkisar antara 0,6-4,0 mikron panjang. Bakteri ini
adalah aerob obligat dan tidak dapat berkembang biak atau mengkonversi amonia
atau nitrit dalam ketiadaan oksigen. Bakteri nitrifikasi memiliki waktu generasi
panjang karena hasil energi rendah dari reaksi oksidasi. Karena sedikit energi
yang dihasilkan dari reaksi ini mereka telah berevolusi menjadi sangat efisien
dalam mengkonversi amonia dan nitrit. Studi ilmiah telah menunjukkan bahwa

bakteri Nitrosomonas sangat efisien dalam mengkonversi ammonia. Sebagian
besar produksi energi mereka (80%) ditujukan untuk memanfaatkan CO2 melalui
siklus Calvin dan sedikit energi tetap untuk pertumbuhan dan reproduksi.
Akibatnya, mereka memiliki tingkat reproduksi yang sangat lambat.

Gambar 2. N. winogradskyi (Wisconsin-Madison, 2006)

Nitrobacter

merupakan bakteri yang sebagian besar berbentuk batang,

gram negatif dan chemoautotrophic bakteri. Nitrobacter memiliki ukuran 0,5-0,9
x 1,0-2,0 µm. pertumbuhan litotrof dari bakteri pengoksidasi nitrit cukup ambat.

Waktu pembentukan barvariasi mulai dari jam 8 hingga beberapa hari.
Pertumbuhan dipengaruhi oleh kondisi substrat, suhu, pH, cahaya dan konsentrasi
oksigen. Nitrobacter memiliki peranan penting dalam siklus nitrogen dengan cara
mengoksidasi nitrit menjadi nitrat. Bakteri ini memiliki pH optimal antara 7,3-7,5.
Bakteri penitrifikasi termasuk ke dalam dua kelompok fisiologi yang
berbeda, yang terpenting dari masing-masing kelompok adalah Nitrosomonas

yang mengoksidasi amonium menjadi nitrit dan Nitrobacter yang mengoksidasi
nitrit menjadi nitrat. Kedua macam bakteri itu berbentuk batang kecil, Gram
negatif, tidak membentuk endospora, berflagella polar, dan bersifat aerob obligat
9 (Imas dkk., 1989). Nitrosomonas dan Nitrobacter lebih menjadi perhatian karena
adanya pendapat yang menginginkan agar proses nitrifikasi ini perlu dikendalikan
sehubungan dengan efisiensi pemupukan N dan pengendalian pencemaran
lingkungan (Iswandi, 1989).
Salah satu bakteri yang berperan dalam mengoksidasi nitrit menjadi nitrat
berasal dari genus Nitrobacter . Genus Nitrobacter ini terdiri atas Nitrobacter
alakticus, Nitrobacter hamburgensis, Nitrobacter vulgaris, dan Nitrobacter
winogradsky. Nitrobacter sp. diketahui dapat mengoksidasi nitrit oksida (NO)

menjadi nitrat (NO3-), kebutuhan sumber karbon diambil melalui proses fiksasi
CO2. Habitat kelompok bakteri ini tersebar pada air tawar, air laut, serta tanah.
Jenis Nitrobacter sp. selnya berbentuk batang pendek, pleomorfik, seringkali
berbentuk pears, Gram negatif, dan biasanya non motil (Holt et al., 1994). Selain
genus Nitrobacter , genus lain yang mampu mengoksidasi nitrit adalah genus
Nitrococcus (Nitrococcus mobilis merupakan satu-satunya spesies yang termasuk
Nitrococcus yang dijumpai hanya di perairan laut), genus Nitrospina (Nitrospina
gracilis), dan Nitrospira (Magdalena, 2009). Oleh karena Nitrobacter adalah

bakteri autotrof maka proses nitrifikasi hanya berlangsung bila ada oksigen.
Makin tinggi kadar oksigen makin tinggi pula laju proses nitrifikasi. Pada suasana
anaerob proses ini akan terhambat. Pada pH yang terlalu tinggi (pH 7.5-8.0)
aktivitas bakteri Nitrobacter berkurang sehingga terjadi penumpukan NO2- karena
konversi ke NO3- tertekan. Tetapi sebaliknya pada pH 7.0 kecepatan konversi

NO2- ke NO3- melebihi kecepatan konversi NH4 + ke NO3- (Leiwakabessy et al.,
2003).

b) Enzimatik
Oksidasi nitrit dalam Nitrobacter dimediasi oleh enzim oksidoreduktase
nitrit (sebelumnya disingkat sebagai NOR, tapi sekarang disebut NXR). Katalitis
enzim NXR yang aktif pada N. hamburgensis terdiri dari dua subunit, dikodekan
oleh nxrA dan nxrB. Kirstein dan Bock (1993) menunjukkan bahwa gen nxrX
diasumsikan mengkodekan peptidil-prolyl cis-trans isomerase yang dapat
membantu dalam pembentukan enzim oksidoreduktase nitrit, yang terletak di
antara nxrA dan nxrB (selanjutnya mata sebagai cluster gen nxrAXB; Gambar .
2). Enzim NXR dari Nitrobacter yang berbeda spesies memiliki homologi
serologi Hasil analisis urutan genom yang lengkap menunjukkan bahwa N.

winogradskyi Nb - 255T selain memiliki gen nxrA (nxrA1) dan nxrB (nxrB1)

yang terletak di nxrAXB cluster, juga memiliki tambahan gen nxrA (nxrA2) dan
nxrB (nxrB2) yang dipisahkan pada titik-titik yang jauh dalam genom. Kedua
salinan nxrA sebanyak 94 % dan nxrB 97 %. Saat ini, hanya terbatas pada jumlah
sekuens gen nxr yang tersedia dan tidak ada primer yang memperkuat gen ini
yang telah dijelaskan dalam literature (Vanparys et al., 2007).

c) Kebutuhan Parameter Kimia dan Fisika

Suhu optimal untuk pertumbuhan bakteri nitrifikasi adalah antara 77-86 °F
(25-30 °C). Tingkat pertumbuhan akan menurun sebesar 50% pada suhu 64°F (18
°C) dan tingkat pertumbuhan juga akan menurun sebesar 75% pada suhu 46-50
°F. Sedangkan tidak ditemukan adanya kegiatan pada suhu 39 °F (4°C). Bakteri
nitrifikasi akan mati pada suhu 32°F (0 °C) dan juga akan mati pada suhu 120 °F
(49 °C). Nitrobacter kurang toleran terhadap suhu rendah daripada Nitrosomonas.
Dalam sistem air dingin, perawatan harus dilakukan untuk memantau akumulasi
nitrit (Holt et al., 1994; Magdalena, 2009).

Tidak satupun dari Nitrobacteraceae mampu membentuk spora. Mereka
memiliki cytomembrane kompleks (dinding sel) yang dikelilingi oleh matriks
lendir. Semua spesies memiliki keterbatasan rentang toleransi dan secara
individual sensitif terhadap pH, kadar oksigen terlarut, garam, temperatur, dan
bahan kimia penghambat. Tidak seperti spesies bakteri heterotrofik, mereka tidak
bisa bertahan hidup setiap proses pengeringan tanpa membunuh organisme.
Dalam air, mereka bisa bertahan hidup jangka pendek kondisi buruk dengan
memanfaatkan bahan yang disimpan di dalam sel. Ketika bahan-bahan habis,
bakteri mati.
Bakteri pengoksidasi amonia tergolong Gram negatif yang memiliki
bentuk sel batang (panjang 0.6-4 μm), ellipsoid, sferikal, dan spiral. Sel tidak
motil dan motil dengan flagella polar sampai subpolar atau peritrik. Semua spesies
aktivitasnya berjalan pada kondisi aerobik, temperatur pertumbuhan optimum 2530oC, tidak aktif pada suhu 4oC dan pH optimum berkisar 7.5-8.0. berkoloni pada
media seperti kerikil, pasir, atau media sintetik lain, memerlukan oksigen untuk
mengkonversi senyawa anorganik sebagai sumber energinya, dan memerlukan
CO2 sebagai sumber karbon. Rasio reproduksi sangat lambat (waktu generasi 2040 jam) (Holt et al., 1994; Magdalena, 2009).
Yoshida (1967) dalam Spotte (1979), menyatakan bahwa pertumbuhan
optimum bakteri nitrifikasi dalam air laut pada suhu 27-28°C. Kawai et al. (1979)
dalam Spotte (1979), mengatakan aktivitas bakteri nitrifikasi menurun dengan

meningkatnya atau menurunnya salinitas di mana bakteri tersebut tetap hidup
(ambient salinity). Oksidasi amonia dan nitrit Iebih efisien terjadi pada kondisi
aerob. Bakteri Nitrobacter mempunyai lingkungan hidup sebagai autrotrof di
dalam air tawar, air payau dan air laut. Genus Nitrobacter selnya berbentuk batang
pendek, sering berbentuk beji dengan penutup polar dari cytomembranne
(Buchanan dan Gibbons, 1974). Hidup dalam lingkungan kisaran pH 6,5-8,5 dan
kisaran suhu 5-40°C, habitatnya di tanah, air tawar dan air laut.
Kemampuan oksidasi oleh bakteri dipengaruhi oleh 6 faktor yaitu:
keberadaan senyawa beracun (bakterisida) air, suhu, pH, oksigen terlarut, salinitas
dan luas permukaan untuk menempel bakteri (Mc Carty dan Haug, 1971). Bakteri

nitrifikasi tumbuh optimum pada suhu 27-280C (Yoshida dalam Spotte, 1979).
Aktifitas bakteri nitrifikasi menurun dengan meningkat atau menurunnya salinitas
tempat bakteri hidup. Oksidasi amonia dan nitrit lebih efisien pada kondisi aerob
(Kawai et al. dalam Spotte, 1979). Bakteri nitrifikasi hidup pada kisaran pH 6.58.5, hidup di habitat tanah, air tawar dan laut (Buchanan dan Gibbons, 1974).
Genus Nitrosomonas, dengan sel berbentuk batang lurus dengan membran
peripheral, terdapat lamela berbentuk pita. Genus Nitrobacter sel berbentuk batang
pendek, sering berbentuk baji dengan penutup polar dari Cytomembrane.

d) Reproduksi

Bakteri nitrifikasi mereproduksi dengan pembelahan biner. Dalam kondisi
yang optimal, Nitrosomonas mungkin dua kali lipat setiap 7 jam dan Nitrobacter
setiap 13 jam. Lebih realistis, mereka akan berlipat ganda setiap 15-20 jam. Ini
adalah waktu yang sangat lama mengingat bahwa bakteri heterotrofik dapat dua
kali lipat dalam waktu sesingkat sebagai 20 menit. Dalam waktu yang dibutuhkan
sel Nitrosomonas tunggal untuk dua kali lipat dalam populasi, bakteri E. Coli
tunggal akan menghasilkan populasi melebihi 35 triliun sel.

3. Habitat dan Penyebaran
Tidak seperti pada tumbuhan, ketika transfer elektron pada fotosintesis
menyedisakan energi untuk fiksasi karbon, Nitrobacter menggunakan energi dari
oksidasi ion nitrit (NO2¯ ) menjadi ion nitrat (NO3¯ ) untuk memenuhi kebutuhan
karbonnya. Nitrobacter hidup pada pH optimum antara 7,3 dan 7,5 serta akan mati
pada suhu 120°F (49°C) atau di bawah 32°F (0°C). Menurut Grundman et al.
(2000) bahwa Nitrobacter tumbuh optimal pada suhu 38°C dan pH 7,9. Akan
tetapi, Holt (1993) menyatakan bahwa Nitrobacter tumbuh optimal pada suhu
28°C dan ph antara 5,8-8,5 dan memiliki pH optimal antara 7,6-7,8. Nitrobakter
termasuk bakteri aerob, pada umumnya berbentuk batang, seperti pir
atau pleomorfhic dan berkembang biak dengan budding.

Spotte (1979) menyatakan, bahwa nitrifikasi adalah oksidasi ammonia
secara biologis menjadi nitrit dan nitrat oleh bakteri autrotrop. Nitrosomonas sp.
dan Nitrobacter sp. adalah kemungkinan genera yang terpenting dari bakteri
autrotrop di datam air tawar, air payau dan air laut. Bakteri autrotrop yang
melakukan proses nitrifikasi membutuhkan senyawa anorganik sebagai sumber
energi dan karbondioksida sebagai sumber karbon. Nitrosomos sp dan Nitrobacter
sp. adalah bakteri autrotrop obligat yang tidak dapat mengoksidasi subtrat selain
dari pada NH4 dan NO2-.
Nitrobacter merupakan bakteri Gram negatif dan kemoautotrofik.
Nitrobacter merupakan bakteri yang lambat tumbuh seperti Nitrosomonas.
Nitrobacter tumbuh pada kisaran pH 7-8 dan tumbuh optimal pada kisaran pH 7,37,5 serta optimal pada suhu 30oC (Bhaskar dan Charyulu, 2005). Bakteri ini
mengubah bahan anorganik sebagai sumber energinya. Nitrobacter merupakan
bakteri nitrifikasi yang berasosiasi dengan bakteri nitritasi seperti Nitrosomonas
dan Nitrosococcus. Bakteri ini memperoleh energi dari mengubah nitrit menjadi
nitrat. Proses nitratasi sangat bergantung pada nitrit yang dihasilkan pada proses
nitrifikasi. Nitrit yang dihasilkan pada proses nitritasi akan diubah menjadi nitrat
oleh Nitrobacter . Hasil akhir dari proses nitrifikasi berupa nitrat yang merupakan
senyawa yang mudah diserap oleh tanaman (Grundmann et al., 2000).

B. Proses Nitrifikasi
Definisi nitrifikasi di dalam tanah secara umum adalah pengubahan
nitrogen secara biologis di dalam tanah dari bentuk tereduksi menjadi bentuk yang
lebih teroksidasi atau dengan kata lain oksidasi biologis garam amonium dalam
tanah menjadi nitrit dan selanjutnya oksidasi nitrit menjadi nitrat (Rao, 1994).
Oksidasi amonia ke nitrat dapat diselesaikan dengan 3 bentuk proses, yaitu proses
kimiawi (chemical), proses physicochemical, dan proses biologis (biological
chemical) yang merupakan proses yang amat penting. Mengenai proses biologis
dari amonia menjadi nitrat sesungguhnya berlangsung melalui 2 tingkatan, yang
selanjutnya dikenal sebagai proses nitritasi dan nitratasi (Sutedjo dkk., 1991).

Menurut Spotte (1979), nitrifikasi adalah proses oksidasi amonia menjadi
nitrit dan kemudian menjadi nitrat secara biologis oleh bakteri autotrof, umumnya
berasal dari genus Nitrosomonas sp. dan Nitrobacter sp. yang merupakan genus
yang terpenting dari bakteri autotrof. Bakteri autotrof yang melakukan proses
nitrifikasi membutuhkan senyawa anorganik sebagai sumber energi dan
karbondioksida sebagai sumber karbon. Nitrifikasi melalui dua tahapan reaksi,
yaitu tahap pertama oksidasi amonium menjadi nitrit yang dilakukan oleh mikroba
pengoksidasi ammonium (Nitrosomonas sp.), pada tahap kedua oksidasi nitrit
menjadi nitrat oleh mikroba pengoksidasi nitrit (Nitrobacter sp.). Tahapan reaksi
yang dilakukan oleh bakteri adalah sebagai berikut (Spotte, 1979):

Gambar 3. Proses nitrifikasi
Gambar tersebut membuktikan bahwa apabila faktor-faktor yang
berpengaruh terhadap proses nitrifikasi pada dua tempat yang sama, proses
tersebut tetap terhambat jalannya. Ternyata hambatan ini disebabkan oleh
populasi mikroba yang berbeda di kedua tempat. Proses nitrifikasi biasanya
berlangsung antara pH 5.5 sampai pH 10 dengan pH optimum sekitar 8.5, tetapi
juga diketahui bahwa nitrat dapat dihasilkan pada tanah dengan pH 4.5 dan
terdapat laporan bahwa proses nitrifikasi terjadi pada padang rumput dengan pH
3.8. Nitrifikasi berlangsung lebih lambat dibandingkan dengan pupuk amonium
sebab ada pengaruh NH3 bebas terhadap kegiatan mikroorganisme (Leiwakabessy
et al., 2003).

Siklus nitrogen adalah proses perubahan nitrogen anorganik menjadi
nitrogen organik yaitu amonia (NH3), NO2, NO3 kemudian menjadi nitrogen
anorganik lagi. Nitrogen merupakan unsur penting dalam pembentukan asam
amino, asam nukleat baik ARN ataupun ADN. Nitrogen adalah komponen gas
yang paling banyak terkandung di atmosfer yaitu kurang lebih 80%. Nitrogen
yang ada di atmosfer ditemukan dalam bentuk N2 (gas Nitrogen) disebut sebagai
nitrogen anorganik (Setiapermana, 2006).
Unsur nitrogen di alam terdapat dalam bentuk gas, sedangkan di tanah
jumlahnya sangat sedikit, namun sangat dibutuhkan oleh tumbuhan dalam jumlah
banyak. Nitrogen bersenyawa membentuk urea, protein, asam nukleat atau
sebagai senyawa anorganik seperti amoniak, nitrit dan nitrat. Meskipun kebutuhan
N2 sangat penting, namun hanya sedikit organisme yang dapat mengikat N2 dari
udara, yaitu jenis bakteri dan gangang bersel satu yang bersimbiosis dengan
tmbuhan tingkat tinggi melalui Fiksasi Nitrogen. Sedangkan tumbuhan lainnya
memperoleh senyawa nitrogen melalui suplai N2 atau daur nitrogen. N2 diserap
oleh tumbuhan dalam bentuk nitrat melalui proses Nitrifikasi yang dibantu oleh
bakteri Nitrosomonas, Nitrococus dan Nitrobacter . Bakteri yang mengoksidasi
ammonia menjadi nitrit kemudian menjadi nitrat disebut bakteri nitrifikasi.
Sedangkan bakteri denitrifikasi adalah bakteri mampu mengubah nitrit menjadi
gas nitrogen yang nantinya gas tersebut akan kembali lagi ke atmosfer dan siap
untuk memulai daur lagi (Grundman et al., 2000).
Nitrogen merupakan elemen yang sangat esensial, menyusun bermacammacam persenyawaan penting, baik organik maupun anorganik. Nitrogen
menempati porsi 1–2% dari berat kering tanaman. Ketersediaan nitrogen dialam
berada dalam beberapa bentuk persenyawaan, yaitu berupa: N2 (72% volume
udara), N2O, NO, NO2, NO3 dan NH4+. Di dalam atanah, lebih dari 90% nitrogen
adalah dalam bentuk N-organik. Untuk dapat dimanfaatkan oleh makhluk hidup,
nitrogen anorganik harus diubah terlebih dahulu menjadi nitrogen organik. Tidak
semua makhluk hidup dapat merubah nitrogen anorganik menjadi nitrogen
organik. Proses perubahan nitrogen menjadi materi organik hanya bisa dilakukan
oleh mikroorganisme prokariota tertentu yang memiliki kemampuan untuk

menfiksasi nitrogen menjadi amonia. Serta oleh reaksi nitrogen dengan oksigen
atau hidrogen dengan bantuan petir yang menghasilkan senyawa nitrit ataupun
nitrat. Amonia serta nitrit atau nitrat yang terbentuk kemudian diserap oleh
tumbuhan sebagai bahan pembentuk protein. Ketika ikan memakan tumbuhan
tersebut maka nitrogen yang ada dalam tumbuhan tersebut akan berpindah dalam
tubuh ikan. Selanjutnya nitrogen dari ikan kembali ke alam melalui sisa hasil
ekresi, atau dekomposisi makhluk hidup yang telah mati oleh bakteri pengurai
menjadi garam amonium (NH4) dan gas amoniak (NH3) (Suyitno, 2008).
Kemudian oleh bakteri Nitrosomonas (bakteri nitrit) amonia diubah
menjadi nitrit. Nitrit oleh bakteri Nitrobacter (bakteri nitrat) kemudian akan di
ubah menjadi nitrat. Proses perubahan amonia menjadi nitrit dan nitrat disebut
sebagai proses Nitrifikasi. Proses terakhir dalam daur nitrogen adalah perubahan
nitrit dan nitrat menjadi gas nitrogen yang hanya bisa dilakukan oleh bakteri
denitrifikasi. Nitrogen yang kembali ke atmosfer akan mengulang siklus dari awal
lagi, begitu seterusnya. Walau sama-sama penting, daur nitrogen lebih kompleks
jika dibandingkan dengan siklus karbon ataupun siklus oksigen. Secara umum
daur nitrogen atau siklus nitrogen terdiri dari tiga tahapan proses, yaitu:


Tahap pertama adalah proses perubahan gas nitrogen menjadi amonia oleh
bakteri fiksasi nitrogen. Fiksasi nitrogen secara biologis dapat dilakukan oleh
bakteri Rhizobium yang bersimbiosis dengan tanaman leguminosa. Bakteri
yang berperan dalam fiksasi nitrogen antara lain adalah bakteri Azotobacter
dan Clostridium. Selain itu ganggang hijau biru dalam air juga memiliki



kemampuan memfiksasi nitrogen.
Tahap kedua adalah proses perubahan amonia menjadi nitrit dan nitrat
melalui proses nitrifikasi. Amonia diubah menjadi nitrit oleh bakteri nitrit
yang disebut bakteri Nitrosomonas. Kemudia nitrit yang terbentuk diubah



menjadi nitrat oleh bakteri nitrat yang disebut bakteri Nitrobakter .
Tahap kedua adalah proses perubahan nitrit dan nitrat menjadi nitrogen
kembali melalui proses denitrifikasi.
Nitrosomonas menguraikan ammonia menjadi nitrit, yang merupakan

senyawa beracun bagi ikan. Nitrit menjadi makanan bakteri Nitrobacter dan

menghasilkan senyawa Nitrat. Melihat keterkaitannya, lumrah jika menemukan
kedua bakteri ini bersama dalam kolam. Walaupun berbahaya, ikan masih mampu
bertahan dengan kadar Nitrit dua kali kadar ammonia. Inilah yang dimaksud
siklus nitrogen atau lazim disebut proses nitrifikasi. Ikan melakukan respirasi dan
bersekresi membuang kotoran yang mengandung ammonia. Begitu juga sisa
pakan, kotoran di dasar kolam, atau ikan mati yang lama tidak diangkat.
Semuanya memberikan kontribusi terhadap peningkatan kadar ammonia dalam
kolam. Ammonia diuraikan nitrosomonas menjadi nitrit. Siklus berikutnya adalah
nitrobacter yang mengkonversi nitrit menjadi nitrat. Pada bagian akhir, nitrat
diserap tumbuhan air atau menguap setelah melalui proses oksidasi dipermukaan
air (Setiapermana, 2006).

Gambar 4. Siklus Nitrogen

Total nitrogen biasanya disebut sebagai Total Kjeldahl Nitrogen (TKN).
TKN terdiri dari bahan organik (protein, asam nucleic, urea) dan anorganik (NH4).
Jika kadar amoniak di perairan meningkat dan disusul dengan penurunan kadar
oksigen terlarut, maka secara langsung akan menyebabkan kondisi hipoksia
bahkan anoksia. Hipoksia merupakan kondisi dimana oksigen menurun dan akan

menyebabkan gangguan fisiologi pada ikan budidaya, seperti ikan akan tidak
aktif/lemas, terjadi penurunan nafsu makan dan selalu berenang kepermukaan.
Jika kondisi demikian terus terjadi, maka akan menyebabkan kematian pada ikan.
Oleh sebab itu kehadiran bakteri nitrifikasi akan mempengaruhi kadar oksigen
terlarut dalam perairan.
Umum

diketahui

bahwa

bakteri

nitrifikasi

merupakan

chemolithoautotrophic bacteria (ex: Nitrosomonas, Nitrobacter ), yang mampu

memenuhi kebutuhan karbonnya melalui fiksasi CO2 (siklus Calvin), serta sumber
energinya berasal dari proses oksidasi reduksi amonia menjadi nitrat. Namun
beberapa strain dari bakteri pengoksidasi nitrit (nitrit oxidizing bacteria ) memiliki
kemampuan untuk melakukan metabolisme heterotrof dengan menggunakan
substrat karbon sederhana (Ward, 2000).
Beberapa bakteri denitrifikasi, heterotrof, dan fungi memperlihatkan
kemampuan nitrifikasi heterotrof (Ward, 2000). Oleh karenanya Alexander (1999)
mendefinisikan proses nitrifikasi sebagai proses konversi nitrogen baik itu dalam
bentuk organik maupun anorganik, yang melibatkan proses oksidasi dan reduksi.
Nitrifikasi heterotrof memiliki reaksi oksidasi yang berbeda dengan bakteri
nitrifikasi autotrof, termasuk reaksi yang melepaskan nitrit dan nitrat yang berasal
dari dekomposisi nitrogen organik. Diduga bakteri nitrifikasi heterotrof memiliki
mekanisme enzim yang berbeda dengan bakteri nitrifikasi autotrof (Wehrfritz et
al., 1993 dalam Ward, 2000). Selain itu nitrifikasi heterotrof juga memiliki

mekanisme pembentukan energi yang berbeda dengan bakteri nitrifikasi autotrof
(Castignetti, 1990 dalam Ward, 2000).
Nitrifikasi heterotrof tidak memberikan kontribusi yang besar dalam
mengkonversi amonia menjadi nitrit dan nitrat (Atlas dan Bartha, 1981).
Walaupun bakteri nitrifikasi heterotrof tidak efisien dalam mengkonversi amonia,
namun jumlahnya yang banyak akan mempengaruhi laju sintesis nitrat
(Alexander, 1999). Perbandingan laju nitrifikasi oleh bakteri nitrifikasi autotrof
dan heterotrof dapat dilihat pada Tabel 1.

Tabel 1. Laju Nitrifikasi beberapa bakter

Proses konversi nitrogen amonia menjadi nitrat melibatkan bakteri
autrotof. Bakteri autrotof adalah bakteri yang menggunakan sumber energi dari
cahaya matahari (photoautotrof) maupun hasil oksidasi bahan anorganik
(chemoautotrof). Sumber karbon berasal dari fiksasi dioksida genus Nitrosomonas
dan Nitrobacter adalah jenis yang paling memegang peranan penting dalam
proses nitrifikasi (Metcalf dan Eddy, 2003).
Pada kebanyakan autotrof adalah bahwa tidak ada NAD dan NADP yang
ikut serta selama proses oksidasi sumber energi. Untuk memperoleh NADH2 atau
NADPH2 yang diperlukan untuk fiksasi karbon dan biosintesa, organisme ini
menggunakan proses kebalikan transport elektron. Pada proses ini yang terjadi
adalah sebagaian ATP yang dihasilkan sel harus dipergunakan menjadi bentuk
NADH2.
Proses nitrifikasi yang dilaksanakan oleh organisme autotrof dan
berlangsung dalam dua tahap, yaitu :
1. Tahap nitritasi, yaitu tahap oksidasi ion ammonia (NH4+) menjadi ion nitrit
(NO2-) dan dilaksanakan oleh bakteri Nitrosomonas dengan reaksi sebagai
berikut :
2NH4+ + 3O2

Nitrosomonas

2NO2- + 2H2O+4H+ Gram = -64.8 Kcal/mol

2. Tahap nitratasi, yaitu tahap oksidasi ion nitrit menjadi nitrat NO3- dan
dilakukan oleh Nitrobacter dengan reaksi :
2NO2- + O2

Nitrobacter

2NO3-

Gram = -18.1 Kcal/mol

Proses nitrifikasi juga dipengaruhi oleh berbagai faktor, adapun faktorfaktor tersebut adalah sebagai berikut:
Tabel 2. Faktor yang mempengaruhi nitrifikasi

Denitrifikasi merupakan proses dimana nitrat dan nitrit direduksi menjadi
gas N2 yang pada akhirnya dilepas dari kolom air. Denitrifikasi ini merupakan
proses penting untuk mengatur N (Keeney et al., 1971). Menurut Woon (2007)
proses denitrifikasi berlangsung dalam beberapa tahap, yaitu :
Nitrat → Nitrit → Nitric oxide → Nitrous oxide → Dinitrogen gas
Salah satu produk gas pada proses denitrifikasi adalah gas N2O (nitrous oksida).
Gas tersebut berpengaruh negatif terhadap lingkungan, yaitu sebagai salah satu
penyebab terjadinya efek rumah kaca (pemanasan global). Secara alamiah gas
tersebut diemisikan dari ekosistem perairan sungai, estuarin, dan daratan. Perairan
sungai memberikan sumbangan sebesar 55%, estuarin 11%, dan daratan sebesar
33%. Laju denitrifikasi akan meningkat dengan meningkatnya kandungan nitrat
pada sedimen (Widiyanto, 2005).

C. Peranan Bakteri Nitrobacter pada Akuakultur
Sebagaimana diketahui bahwa bakteri Nitrobacter berperan penting dalam
proses nitrifikasi di alam. Dalam peranannya tersebut, maka beberapa penelitian
terkait pemanfaatan bakteri ini terus dikembangkan, salah satu diantaranya
pemanfaatan bakteri Nitrobacter pada lingkungan akuakultur, berikut ini beberapa
peranan bakteri tersebut:
1. Pengelolaan Senyawa Amoniak
Salah satu aspek yang paling penting, dan paling sedikit dipahami dalam
mengelola wadah budidaya adalah penggunaan bakteri dalam filtrasi biologis atau
pengelolaan limbah. Permasalahan dari limbah budidaya yang sering ditemukan
adalah timbulnya kematian atau yang dikenal sebagai “New Tank Syndrome”
akibat keracunan senyawa-senyawa amoniak (NH3) yang berasal secara umum
dari pakan yang berlebihan, dekomposisi jaringan hewan atau tumbuhan, aktifitas
ekresi ikan dan mineralisasi limbah ikan oleh bakteri. Efek keracunan pada ikan
diantaranya adalah kerusakan jaringan terutama pada insang dan ginjal,
ketidakseimbangan fisiologis, terganggunya pertumbuhan, penurunan resistensi
terhadap penyakit dan kematian. Selain keracunan amoniak, keracunan nitrit juga
dapat menghambat penyerapan oksigen oleh sel darah merah. Dikenal sebagai
penyakit darah coklat, atau methemoglobinemia, hemoglobin dalam sel darah
merah diubah menjadi methemoglobin. Masalah ini jauh lebih parah pada ikan air
tawar daripada ikan air laut. Kehadiran ion klorida (Cl) tampaknya menghambat
akumulasi nitrit dalam aliran darah.
Amonia merupakan produk akhir utama penguraian protein pada ikan.
Ikan akan mencerna protein dalam pakan dan mengekskresikan amonia melalui
insang dan feses. Amonia pada lingkungan budidaya juga berasal dari proses
dekomposisi bahan organik seperti sisa pakan, alga mati dan tumbuhan akuatik
(Duborow et al., 1997). Terdapat 2 bentuk amonia di air, yaitu yang terionisasi
+

(amonium, NH4 ) dan yang tidak terionisasi (amonia, NH3). Amonia yang tidak
terionisasi berbahaya bagi organisme akuatik, karena bersifat toksik (Masser et

al., 1999). Nilai NH tergantung pada nilai pH dan suhu perairan (Van Wyk dan
3

Scarpa, 1999; Masser et al., 1999; Boyd, 1982). Semakin tinggi suhu dan pH air,
persentase NH3 semakin tinggi (Boyd, 1990).
Konsentrasi amonia yang tinggi di dalam air akan mempengaruhi
permeabilitas ikan oleh air dan mengurangi konsentrasi ion di dalam tubuh.
Amonia juga meningkatkan konsumsi oksigen di jaringan, merusak insang, dan
mengurangi kemampuan darah untuk mengangkut oksigen (Boyd, 1982).
Amonium digunakan sebagai sumber nitrogen oleh fitoplankton, alga,
tumbuhan air, dan golongan bakteri yang dikenal sebagai bakteri heterotrof.
Diduga bakteri menggunakan amonium dalam jumlah yang signifikan dalam
kolam budidaya. Beberapa studi mengindikasikan bakteri heterotrof menggunakan
hampir 50% total amonium dalam air. Bakteri heterotrof tidak hanya
menggunakan amonium sebagai sumber nitrogen, tetapi juga sisa pakan dan hasil
ekskresi organisme akuatik (Montoya dan Velasco, 2000).
Toksisitas amonia pada udang tergantung pada umur udang. Post larva dan
juvenil udang lebih rentan terhadap toksisitas amonia dibandingkan dengan udang
yang berukuran besar atau dewasa. Lethal concentration (LC50) dari NH3 adalah
0.2 mg/l untuk post larva dan 0.95 mg/l untuk udang yang berukuran 4.87 gram.
Kesehatan dan pertumbuhan udang tidak terpengaruh pada konsentrasi amonia
kurang dari 0.03 mg/l, tetapi pemaparan yang berlangsung secara intensif pada
konsentrasi sublethal akan berdampak buruk pada udang, laju pertumbuhan akan
turun dan konversi pakan (FCR) akan meningkat (Van Wyk dan Scarpa, 1999).
Sisa-sisa pakan dan kotoran terurai menjadi nitrogen dalam bentuk NH3
terlarut. ElFAC (European Inland Fisheries Advisory Comision) dalam Boyd,
1991) menyatakan bahwa kadar NH3 0,2-2,0 mg/l dalam waktu yang singkat
sudah bersifat racun bagi ikan. Senada dengan hasil percobaan yang dilakukan di
beberapa di laboratorium, NH3 yang membahayakan bagi ikan dan mematikan
dengan kadar 0,2-2,0 mg/l NH3 (Alabaster dan Lloyd, 1980). Sedangkan menurut
Pescod (1973), kandungan amonia harus Iebih kecil dari 1,0 mg/l. Menurut Boon
et al. dalam Hariati (1989), tingkat kejenuhan nitrogen dalam gas (ammonia dan

nitrit) dapat menyebabkan gas bubble disease bagi anak-anak ikan. Pengaruh
utama nitrit adalah perubahan di dalam transfer oksigen, oksidasi persenyawaan
penting dan rusaknya jaringan organ respirasi.
Toksisitas nitrit dapat dikurangi dan dihambat dengan adanya ion klorida
(Masser et al., 1999). Jika konsentrasi ion klorida dalam air besarnya 6 kali dari
konsentrasi nitrit, maka nitrit tidak akan ditransportasikan ke dalam insang
sehingga toksisitas nitrit dapat dicegah. Oleh karena itu nitrit akan lebih toksik
pada salinitasnya rendah. Toksisitas nitrit dipengaruhi oleh spesies, ukuran, serta
salinitas. LC50 udang vaname lebih rendah dibandingkan udang windu (Van Wyk
dan Scarpa, 1999).

Gambar 5. Proses microbial di wadah budidaya

Peranan bakteri Nitrobacter adalah dengan mengurangi peningkatan
senyawa amoniak dan nitrit di perairan dengan bantuan bakteri Nitrosomonas.

Bakteri nitrifikasi diklasifikasikan sebagai chemolithotrophs obligat. Ini berarti
bahwa bakteri harus menggunakan garam anorganik sebagai sumber energi dan
umumnya tidak dapat memanfaatkan bahan organik. Bakteri ini harus
mengoksidasi amonia dan nitrit untuk kebutuhan energi mereka dan menggunakan
karbon dioksida anorganik (CO2) untuk memenuhi kebutuhan karbon bakteri.
Sebagian besar non-motil dan harus menjajah permukaan (kerikil, pasir, biomedia
sintetik, dll) untuk pertumbuhan yang optimal. Bakteri nitrifikasi juga
mengeluarkan lendir lengket matriks yang digunakan untuk menempel.
Berkuranganya senyawa amoniak di perairan budidaya tidak hanya
berpengaruh pada terhindarnya efek syndrome tank yang sebelumnya dijelaskan,
namun lebih lanjut diungkapkan oleh Mark (2004) dan Metcalf-Eddy (2003)
bahwa pada proses nitrifikasi diperlukan karena:
a) Air limbah yang banyak mengandung N organik cenderung merangsang
pertumbuhan algae yang pada akhirnya akan menimbulkan eutrophikasi di
perairan. Sehingga nitrogen yang ada harus diremoval agar tidak terjadi
“Eutrophkasi” pada permukaan air.
b) Adanya nitrifikasi akan menyebabkan turunnya konsentrasi oksigen
terlarut (DO), hal ini disebabkan pada setiap tahap reaksi dalam nitrifikasi
akan mengkonsumsi DO. Ammonia yang terkandung dalam air limbah
akan mempengaruhi konsentrasi Dissolve Oksigen (DO) dan bersifat racun
terhadap ikan
c) NH4 juga bersifat toxic terhadap kehidupan air.

2. Biodegradasi Limbah Tambak
Peningkatan volume produksi tambak dari tahun ketahun dan diikuti dengan
peningkatan luas tambak udang, bandeng maupun ikan lainnya di Indonesia baik
itu tambak udang intensif, semi intensif maupun tambak tradisional telah
meningkatkan jumlah limbah akuakultur. Peningkatan intensitas limbah ini
menimbulkan masalah terhadap penurunan kualitas air pesisir akibat beban limbah
tambak yang cukup tinggi. Perairan pesisir dimana terdapat kegiatan budidaya

tambak secara visual telah memperlihatkan kekeruhan yang tinggi dan
dikhawatirkan akan berdampak negatif terhadap kelangsungan perikanan pesisir
dan kegiatan budidaya itu sendiri. Kekeruhan ini umumnya disebabkan tingginya
kadar padatan total tersuspensi (TSS) dalam air. Kadar TSS yang tinggi di
perairan pesisir akan menimbulkan kekeruhan air yang dapat menimbulkan
dampak negatif berupa penurunan produktivitas perairan akibat gangguan
fotosintesis dalam air, mengganggu pernafasan ikan akibat penutupan insang, dan
gangguan visual ikan yang menyebabkan ikan beruaya (Koesoebiono, 1996).
Berdasarkan kajian Widigdo (2002), setiap hektar tambak intensif menghasilkan
limbah TSS sebesar 2.46 ton per musim tanam.
Kondisi demikian akan memperburuk produksi akuakultur dan dampat
berdampak pada penurunan kualitas dan kuantitas hasil produksi. Menurut
Sitorus, dkk. (2005) bahwa menanggapi masalah limbah budidaya, maka proses
oksidasi bahan organik membentuk senyawa nitrat sangat tergantung kepada
kemampuan mikroba nitrifikasi yang ada di perairan pesisir. Oleh sebab itu,
keberadaan bakteri paling efektif

digunakan untuk membentuk nitrat dalam

biodegradasi limbah tambak. Berdasarkan hasil penelitian yang dilakukan Sitorus,
dkk. (2005) bahwa Laju nitrifikasi dalam limbah tambak berkisar antara 0.0059 –

0.0089 ppm/hari. Laju tertinggi terjadi pada perlakuan T2 (TSS 200 ppm, OSS
147.30 ppm, amonia 0.22 ppm) dan terendah pada perlakuan T0 (TSS 100 ppm,
OSS 58.20, amonia 0.19 ppm). Laju nitrifikasi oleh setiap jenis bakteri dalam
media limbah tambak steril berkisar antara 0.004 - 0.007 ppm/hari, dengan
efektivitas nitrifikasi rata-rata 72.02%, atau kontribusi jenis bakteri lain sebesar
27.98%. Sedangkan Jenis bakteri yang paling efektif membentuk nitrat dalam
media percobaan adalah Nitrococcus sp. untuk perlakuan T0 (kontrol) dan T1,
Nitrospira sp. untuk perlakuan T2 dan T3 dan Nitrobacter sp. untuk perlakuan T4

dan T5. Efektivitas tertinggi terdapat pada bakteri Nitrospira marina.

Tabel 3. Perbandingan efektivitas bakteri nitrifikasi

Dengan tingkat efektivitas rata-rata sekitar 72%, dapat dinyatakan setiap
jenis bakteri nitrifikasi tersebut mempunyai kemampuan yang cukup baik dalam
proses nitrifikasi limbah tambak di perairan pesisir. Oleh sebab itu, jenis bakteri
tersebut potensial untuk dikembangkan sebagai probiotik dalam pengendalian
limbah organic tambak di perairan pesisir.

3. Penambahan Pada Pakan Ikan
Salah satu bentuk nitrogen anorganik adalah amonia yang bersifat toksik
pada udang. Konsentrasi amonia yang tinggi menyebabkan iritasi pada insang
udang dan meningkatkan konsentrasi amonia dalam darah. Hal tersebut dapat
mengurangi afinitas pigmen darah (hemocyanin) untuk menangkap oksigen. Pada
akhirnya konsentrasi amonia yang tinggi akan mengurangi kemampuan udang
untuk mentolerir kondisi oksigen rendah (Van Wyk dan Scarpa, 1999).
Menurut Yuniasari (2009) bahwa Penambahan bakteri nitrifikasi dan
denitrifikasi dapat mempengaruhi profil pH, dissolved oxygen (DO), amonia, nitrit
dan nitrat pada media pemeliharaan. Namun demikian kualitas air yang digunakan
selama pemeliharaan ikan masih berada dalam kisaran toleransi khususnya untuk

pengujian pada udang vaname. Persentase perubahan amonia yang paling baik
dimiliki oleh perlakuan penambahan bakteri + molase C/N rasio 10, diikuti
dengan perlakuan penambahan bakteri+molase C/N rasio 20 dan bakteri + molase
C/N rasio 15 dengan nilai penurunan sebesar 28.5%, 13.9% dan 7.2%.
Perlakuan penambahan bakteri + molase pada C/N rasio 10 memberikan
hasil yang terbaik dibanding dengan kontrol dan perlakuan yang lain, dengan
kelangsungan hidup sebesar 94.44%, efisiensi pakan 120.86%, serta laju
pertumbuhan panjang dan bobot sebesar 6.05% dan 20.37%.
Konsentrasi nitrogen anorganik dapat dikontrol melalui penambahan
bahan berkarbon. Dalam prosesnya untuk mengontrol nitrogen anorganik, proses
penambahan bahan berkarbon juga menghasilkan protein mikrobial yang dapat
digunakan sebagai sumber protein bagi udang.

Gambar 6. Laju Pertumbuhan udang vaname dengan penambahan bakteri
Penambahan molase, bakteri nitrifikasi dan denitrifikasi memberikan
pengaruh yang nyata terhadap laju pertumbuhan panjang dan bobot udang vaname

selama masa pemeliharaan. Laju pertumbuhan panjang udang vaname berkisar
antara 4.47–6.5%.
Bakteri nitrifikasi dan denitrifikasi memiliki respon yang berbeda terhadap
keberadaan oksigen pada media pemeliharaan. Bakteri nitrifikasi merupakan
bakteri aerobik (Novotny dan Olem, 1994), sehingga dalam prosesnya selalu
membutuhkan oksigen. Hal ini juga dapat dilihat pada persamaan reaksi (1)
dimana bakteri nitrifikasi membutuhkan oksigen untuk dapat mengubah NH4+
menjadi NO3-. Ripple (2003) menyatakan bakteri nitrifikasi membutuhkan 4.6
mg/l oksigen untuk dapat mengoksidasi 1 mg amonia. Dan untuk dapat bekerja
bakteri nitrifikasi membutuhkan DO minimal 2 mg/l. Bakteri denitrifikasi dalam
prosesnya tidak membutuhkan oksigen. Hal ini dapat terlihat dari persamaan
reaksi (2). Lingkungan yang tepat bagi bakteri denitrifikasi adalah lingkungan
dengan kandungan oksigen rendah atau tidak ada oksigen (Woon, 2007).
Kualitas air yang baik merupakan salah satu syarat keberhasilan budidaya.
Kualitas air yang buruk akan menyebabkan stres, pertumbuhan lambat, serta
meningkatkan serangan penyakit dan kematian pada organisme budidaya.
Masalah utama dalam manajemen kualitas air adalah adanya akumulasi amonia
dan nitrit yang merupakan hasil ekskresi dan dekomposisi limbah kaya nitrogen
(Avnimelech et al., 1994). Pemberian bakteri nitrifikasi dan denitrifikasi akan
mempengaruhi keberadaan amonia, nitrit, dan nitrat dalam media pemeliharaan.

KESIMPULAN

Berdasarkan kajian pustaka dan hasil pembahasan diatas, maka dapat
disimpulkan bahwa bakteri Nitrobacter adalah bakteri nitrifikasi karena
merupakan bakteri yang mengubah nitrit menjadi nitrat. Sedangkan nitrifikasi
merupakan proses oksidasi biologi yang mengubah amonium menjadi nitrat, yang
terjadi melalui dua tahapan reaksi. Pada tahap pertama proses tersebut, terjadi
oksidasi amonium NH4+ dari bentuk yang tereduksi sehingga menghasilkan
senyawa antara yang lebih teroksidasi yaitu nitrit NO2- dan selanjutnya mengubah
nitrit menjadi nitrat NO3-. Bakteri yang berperan pada proses nitrifikasi pada
umumnya adalah bakteri genus Nitrosomonas dan Nitrobacter . Bakteri
Nitrobacter pada dasarnya berperan dalam tahap nitratasi setelah tahap nitritasi

oleh bakteri Nitrosomonas, sehingga perananya bergantung pada keberadaan
kedua bakteri tersebut. Oleh sebab itu, dalam akuakultur bakteri ini dapat
digunakan untuk pengelolaan limbah budidaya. Karena pada budidaya masalah
sering ditemukan adalah timbulnya kematian akibat keracunan senyawa-senyawa
amoniak (NH3) yang berasal secara umum dari pakan yang berlebihan,
dekomposisi jaringan hewan atau tumbuhan, aktifitas ekresi ikan dan mineralisasi
limbah ikan oleh bakteri. Sehingga keberadaan bakteri ini mampu mendegradasi
senyawa ammonia dalam perairan dan meningkatkan pertumbuhan ikan.

DAFTAR PUSTAKA
Alabaster JS, Lloyd R. 1980. Water quality criteria for freshwater fish. FAO of the
United Nation. Butterworth, London.
nd

Alexander M, 1999. Introduction to soil microbiology. 2 Edition. John Wiley
and Sons. Cornell University. New York
Atlas RM, Bartha R. 1981. Microbial ecology : Fundamentals and applications.
Addison-Wesley Publishing Company. Massachusetts
Bhaskar, K.V. and P.B.B.N. Charyulu. 2005. Effect of environmental factors on
nitrifying bacteria isolated from the rhizosphere of Setaria italica (L.)
Beauv. African Journal of Biotechnology 4 (10): 1145-1146.
Boyd AW. 1990. Water quality in pond for aquaculture. Auburn University.
Birmingham Publishing Co. Alabama.
Boyd CE. 1982. Water quality management for pond fish culture. Amsterdam :
Elsevier Scientific Publ. Co Montoya dan Velasco, 2000
Duborow RM, Crosby DM, Brunson MW. 1997. Ammonia in Fish Pond.
Southern Regional Aquaculture Center. SRAC Publ. No. 463
Grunditz, C; Dalhammar, G (2001). "Development of nitrification inhibition
assays using pure cultures of Nitrosomonas and Nitrobacter.". Water
research 35 (2): 433–40.
Grundmann, G.L., M. Neyra and P. Normand. (2000). High-resolution
phylogenetic analysis of NO2—oxidizing Nitrobacter species using
the rrs-rrl IGS sequence and rrl genes. International Journal of
Systematic and Evolutionary Microbiology 50: 1893-1898.
Grundmann, G.L., M. Neyra, P. Normand. (2000). High-resolution phylogenetic
analysis of NO2--oxidizing Nitrobacter species using the rrs-rrl IGS
sequence and rrl genes. Int. J. Syst. Evo. Microbiol. 50 (5): 1893–
1901.
Hariati AM. 1989. Makanan Ikan. Fakultas Perikanan. Universitas Brawijaya,
Malang.
Holt, J.G., Noel, R.K., Peter, H.A.S., and Stanley, J.T. 1994. Bergeys Manual of
Determinate Bacteriology. 9th Edition. Williams and Wilkins. USA.
Holt, John G.; Hendricks Bergey, David. 1993. R.S. Breed, ed. Bergey's Manual
of Determinative Bacteriology (9th ed.).
Imas, T., R.S. Hadioetomo, A.W. Gunawan, dan Y. Setiadi. 1989. Mikobiologi
Tanah II. Pusat Antar Universitas Bioteknologi. Institut Pertanian
Bogor. Bogor.
Iswandi, A. 1989. Biologi Tanah dalam Praktek Bagian I. Pusat Antar Universitas
Bioteknologi. Institut Pertanian Bogor. Bogor.
K. Kirstein, E. Bock. 1993. Close genetic relationship between Nitrobacter
hamburgensis nitrite oxidoreductase and E. coli nitrate reductases,
Arch. Microbiol. 160; 447–453.
Koesoebiono. 1996. Ekologi Wilayah Pesisir. PPLH-IPB, Bogor.
Kordi, K. M. G. 2011. Marikultur, Prinsip dan Praktik Budidaya Laut. Lily
Publiser. Yogyakarta. 618 hal.

Kusumastuti, B. D., Sudarno, Istirokhatun, T. 2013. Pengaruh Fluktuasi Salinitas
Terhadap Nitrifikasi Oleh Bekteri Yang Diambil Pada Muara Sungai
Banjir Kanal Timur. Jurnal Perikanan. Jurusan T. Lingkungan FT.
UNDIP.
Leiwakabessy, F.M., U.M. Wahjudin, dan Suwarno. 2003. Kesuburan Tanah.
Jurusan Tanah Fakultas Pertanian IPB. Bogor.
Magdalena. 2009. Kualitas Biologis dan Manipulasi Mikroba: Bakteri Nitrifikasi.
http://www.sith.itb.ac.id/d4_akuakultur_kultur_jaringan/bahankuliah/
(Pertemuan4)_Teknologi_Pengelolaan_Kualitas_Air_KUALITAS_
AIR_BIOLOGIS_dan_Manipulasi_Bakteri_Nitrifikasi.pdf.
Mark, J. H. 2004. Water & Wastewater Technology. Upper Saddle River New
Jersey Colombus, Ohio.
Masser MP, James R, Thomas ML. 1999. Recirculating Aquaculture Tank
Production Systems, Management of Recirculating Systems. Southern
Regional Aquaculture Center. No. 452.
Mc Carty PL, Haug RT. 1971. Nitrogen Removal for Waste Water by Biological
Nitrification. The Society for Applied Bacterological Sympocium
Series No.1. Academic. Press, London.
Metcalf and Eddy. 2003. Wastewater Treatment and Reuse, Fourth Edition. McGraw Hill Higher Education.
Novotny V dan Olem H. 1994. Water quality, prevention, identification, and
management of diffuse pollution. Van Nostrasns Reinhold. New York.
Pescod MB. 1973. Investigation of Rational Effluent and stram standards For
Tropical Countris. Asian Institut Tecknology, Bangkok.
Rao, N.S. 1994. Mikroorganisme Tanah dan Pertumbuhan Tanaman. Edisi 2.
Terjemahan Susilo, Herawati. UI Press. Jakarta.
Ripple W. 2003. Nitrification basics for aerated lagoon operators. 4th Annual
Lagoon Operators Round Table Discussion Ashland WWTF.
httpwww lagoonsonline. comripple.htm.
Setiapermana, D. 2006. Siklus Nitrogen di Perairan Laut. Jurnal Oseana; XXXI
(2), 19-31.
Sitorus, H., Widigdo, B., Lay, B. W. dan Soewardi, K. 2005. Nitrifikasi Dalam
Biodegradasi Limbah Tambak. Jurnal Ilmu-ilmu Perairan dan
Perikanan Indonesia; (12) 1: 59-67.
Spotte, S. 1979. Fish and Invertebrate Culture. Water Management in Closed
System. 2nd Edition. A Willey Int. Pub. John Willey and Sons. New
York.
Starkenburg, S. R.; Chain, P. S.; Sayavedra-Soto, L. A.; Hauser, L; Land, M. L.;
Larimer, F. W.; Malfatti, S. A.; K