Pengendalian Biofilm Mycobacterium fortuitum Pada Permukaan Sisik Ikan Dan Plastik PVC dengan Senyawa Antibakteri Bakteri Asam Laktat Perairan Tawar
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1.Latar Belakang
Kegiatan budidaya ikan konsumsi ataupun ikan hias merupakan kegiatan
yang mempunyai resiko tinggi karena ikan terpapar langsung oleh lingkungan
yang tidak mudah untuk dikontrol sehingga ikan mudah terkena penyakit dan
bahkan mengalami kematian. Penyakit pada ikan umumnya merupakan hasil
interaksi kompleks atau tidak seimbang antara tiga komponen dalam ekosistem
perairan yaitu inang (ikan) yang lemah, patogen yang ganas serta kualitas
lingkungan yang memburuk. Pada budidaya ikan nila, salah satu kendala
perkembangannya ialah gangguan penyakit yang bersifat infeksius maupun noninfeksius yang berasal dari mikroorganisme.
Mycobacteriosis ialah penyakit yang paling signifikan sebagai pembunuh
utama ikan dalam perairan tawar dan ikan yang terinfeksi memungkinkan
menularkannya kepada manusia (Irianto, 2005). Mycobacteriosis adalah salah satu
penyakit yang ditimbulkan oleh Mycobacterium fortuitum. Gejala klinis yang
ditimbulkan pada ikan antara lain ialah mata menonjol (exopthalmia atau pop
eye), pembengkakan vena dan luka pada tubuh, dan pada ikan dewasa terjadi
hambatan seksual, penurunan fekunditas, pertumbuhan terhambat, warna pucat,
lordosis, skoliosis, dan sirip rusak. Pada organ dalam terjadi bintil (nodular) atau
tuberkel berwarna putih keabu-abuan antara lain pada hati, ginjal, dan limpa
(Purwaningsih, 2010). M. fortuitum merupakan jenis patogen oportunistik,
saprofit, resisten terhadap antibiotik dan disinfektan (Brooks et al. 1984) serta
tumbuh dalam waktu yang sangat cepat.
Biofilm terbentuk dari sel bakteri planktonik yang berakumulasi pada
permukaan.
Perlekatan
beberapa
sel
bakteri
membentuk
mikrokoloni.
Mikrokoloni adalah kumpulan kecil dari beberapa sel bakteri yang akan
Universitas Sumatera Utara
membentuk biofilm. Polisakarida dari setiap sel melekat pada seluruh permukaan
dan menghasilkan sinyal- sinyal komunikasi antar setiap sel untuk memperluas
bidang penempelannya. Komponen polisakarida menjadikan permukaan tersebut
menjadi polar. Dan kepolaran tersebut menjadikan biofilm sulit untuk dilepaskan
(Barnes and Caskey, 2002)
Bakteri asam laktat (BAL) telah digunakan secara luas dan diteliti sebagai
probiotik untuk manusia, hewan ternak daratan dan akuatik. Efektivitas
penggunaan bakteri asam laktat (BAL) untuk mengendalikan mikroorganisme
patogen sangat dipengaruhi oleh jenis bakteri yang digunakan (Moriarty 1999;
Verschuere et al. 2000;). Hasil penelitian Wardani (2013) menunjukkan bahwa
bakteri Lactobacillus dan Micrococcus mampu menghambat Vibrio Alginolyticus
yang mempunyai aktivitas antimikroba yaitu mampu memproteksi ikan bandeng
melalui mekanisme produksi senyawa antibakteri terhadap patogen.
BAL yang diisolasi dari lingkungan budidaya ikan diharapkan memiliki
keunggulan-keunggulan tertentu dibanding dengan BAL yang diisolasi dari
sumber lain. BAL berpotensi memproduksi senyawa antibakteri seperti
bakteriosin
yang
potensial
menjadi
biopreservatif
yang
menghambat
mikroorganisme patogen yang berbahaya (Savadogo et al., 2006).
Mikroorganisme dapat terakumulasi di permukaan padat menempel,
berkembang, dan membentuk biofilm pada areal akuakultur sehingga dapat
merugikan budidaya perikanan disamping itu dapat menjadi sumber utama
kontaminasi, terlebih dengan meningkatnya sifat resistensi sel biofilm terhadap
senyawa-senyawa pembersih dan sanitizer (Dewanti dan Hariyadi, 1997). Sumber
utama penyakit ini ialah mikroorganisme yang pada akuakultur berupa sel
planktonik (sel yang melayang bebas pada lingkungan air) dan sel biofilm yang
menempel pada permukaan serta membentuk lapisan padat (Flemming, 2008). Sel
biofilm bakteri dapat menempel pada berbagai permukaan padat baik biotik
maupun abiotik (Characklis & Marshall, 1990) sehingga dapat menimbulkan
Universitas Sumatera Utara
penyakit pada ikan. M. fortuitum dapat membentuk biofilm 104-105 koloni per
cm2 (Falkinham, 2002). Hall-Stoodley (1998) menyatakan biofilm M. fortuitum
mencapai 106 unit/cm2 setelah 2 jam masa inkubasi pada suhu 37 0C pada
permukaan silikon.
Adanya akitivitas BAL dalam menghambat pertumbuhan bakteri patogen
telah banyak diteliti. Penelitian mengenai kemampuan BAL telah digunakan
sebagai probiotik dan immunostimulan, selain untuk usaha perbaikan kualitas air
dan nutrisi, juga untuk meningkatkan kelulushidupan larva dan produk akuakultur
(Panigrahi et al., 2005). Ekstrak bebas sel dari empat strain BAL (L. acidophilus,
Streptococcus cremoris, L. bulgaricus-56 dan L. bulgaricus-57) menekan
pertumbuhan V. Alginolyticus secara in vitro dan secara in vivo pada udang
Penaeus indicus (Ajitha et al., 2004). Sedangkan penelitian tentang penghambatan
biofilm bakteri M. fortuitum oleh BAL belum pernah dilakukan, sehingga pada
penelitian ini akan dilakukan isolasi BAL dari sedimen kolam yang potensial
dalam menanggulangi M. fortuitum.
1.2.Rumusan Masalah
Adapun rumusan masalah dalam penelitian ini ialah sebagai berikut :
a. apakah ditemukan isolat BAL yang potensial dalam menghambat
pertumbuhan M. fortuitum ?
b. apakah isolat M. fortuitum mampu membentuk biofilm pada
permukaan padat sisik dan plastik?
c. apakah aktivitas senyawa antibakteri BAL mampu mencegah
pembentukan sel biofilm M. fortuitum dan mengendalikan sel
biofilm M. fortuitum ?
1.3.Tujuan Penelitian
Tujuan yang akan dicapai pada penelitian ini ialah sebagai berikut :
Universitas Sumatera Utara
a. untuk
mengidentifikasi
isolat
BAL
yang
potensial
dalam
menghambat pertumbuhan M. fortuitum
b. untuk mengetahui kemampuan M. fortuitum
membentuk biofilm
pada permukaan sisik ikan dan plastik PVC
c. untuk mengetahui kemampuan senyawa antibakteri ekstrak kasar
BAL dalam mencegah pembentukan sel biofilm M. fortuitum dan
mengendalikan sel biofilm M. fortuitum
d. untuk mengetahui pengaruh EDTA dan tween 80 terhadap senyawa
antibakteri ekstrak kasar BAL dalam menghambat pertumbuhan sel
biofilm M. fortuitum
1.4. Manfaat Penelitian
Penelitian ini bermanfaat bagi pembudidaya ikan untuk mengurangi
banyaknya kematian ikan akibat infeksi M. fortuitum
dengan memanfaatkan
potensi BAL . Dan memberikan sumbangan pengetahuan melalui penelitian
dengan adanya penemuan baru yang memiliki sifat fungsional dan dapat dijadikan
masukan bagi peneliti selanjutnya untuk melihat aspek lain dari penelitian ini.
Universitas Sumatera Utara
PENDAHULUAN
1.1.Latar Belakang
Kegiatan budidaya ikan konsumsi ataupun ikan hias merupakan kegiatan
yang mempunyai resiko tinggi karena ikan terpapar langsung oleh lingkungan
yang tidak mudah untuk dikontrol sehingga ikan mudah terkena penyakit dan
bahkan mengalami kematian. Penyakit pada ikan umumnya merupakan hasil
interaksi kompleks atau tidak seimbang antara tiga komponen dalam ekosistem
perairan yaitu inang (ikan) yang lemah, patogen yang ganas serta kualitas
lingkungan yang memburuk. Pada budidaya ikan nila, salah satu kendala
perkembangannya ialah gangguan penyakit yang bersifat infeksius maupun noninfeksius yang berasal dari mikroorganisme.
Mycobacteriosis ialah penyakit yang paling signifikan sebagai pembunuh
utama ikan dalam perairan tawar dan ikan yang terinfeksi memungkinkan
menularkannya kepada manusia (Irianto, 2005). Mycobacteriosis adalah salah satu
penyakit yang ditimbulkan oleh Mycobacterium fortuitum. Gejala klinis yang
ditimbulkan pada ikan antara lain ialah mata menonjol (exopthalmia atau pop
eye), pembengkakan vena dan luka pada tubuh, dan pada ikan dewasa terjadi
hambatan seksual, penurunan fekunditas, pertumbuhan terhambat, warna pucat,
lordosis, skoliosis, dan sirip rusak. Pada organ dalam terjadi bintil (nodular) atau
tuberkel berwarna putih keabu-abuan antara lain pada hati, ginjal, dan limpa
(Purwaningsih, 2010). M. fortuitum merupakan jenis patogen oportunistik,
saprofit, resisten terhadap antibiotik dan disinfektan (Brooks et al. 1984) serta
tumbuh dalam waktu yang sangat cepat.
Biofilm terbentuk dari sel bakteri planktonik yang berakumulasi pada
permukaan.
Perlekatan
beberapa
sel
bakteri
membentuk
mikrokoloni.
Mikrokoloni adalah kumpulan kecil dari beberapa sel bakteri yang akan
Universitas Sumatera Utara
membentuk biofilm. Polisakarida dari setiap sel melekat pada seluruh permukaan
dan menghasilkan sinyal- sinyal komunikasi antar setiap sel untuk memperluas
bidang penempelannya. Komponen polisakarida menjadikan permukaan tersebut
menjadi polar. Dan kepolaran tersebut menjadikan biofilm sulit untuk dilepaskan
(Barnes and Caskey, 2002)
Bakteri asam laktat (BAL) telah digunakan secara luas dan diteliti sebagai
probiotik untuk manusia, hewan ternak daratan dan akuatik. Efektivitas
penggunaan bakteri asam laktat (BAL) untuk mengendalikan mikroorganisme
patogen sangat dipengaruhi oleh jenis bakteri yang digunakan (Moriarty 1999;
Verschuere et al. 2000;). Hasil penelitian Wardani (2013) menunjukkan bahwa
bakteri Lactobacillus dan Micrococcus mampu menghambat Vibrio Alginolyticus
yang mempunyai aktivitas antimikroba yaitu mampu memproteksi ikan bandeng
melalui mekanisme produksi senyawa antibakteri terhadap patogen.
BAL yang diisolasi dari lingkungan budidaya ikan diharapkan memiliki
keunggulan-keunggulan tertentu dibanding dengan BAL yang diisolasi dari
sumber lain. BAL berpotensi memproduksi senyawa antibakteri seperti
bakteriosin
yang
potensial
menjadi
biopreservatif
yang
menghambat
mikroorganisme patogen yang berbahaya (Savadogo et al., 2006).
Mikroorganisme dapat terakumulasi di permukaan padat menempel,
berkembang, dan membentuk biofilm pada areal akuakultur sehingga dapat
merugikan budidaya perikanan disamping itu dapat menjadi sumber utama
kontaminasi, terlebih dengan meningkatnya sifat resistensi sel biofilm terhadap
senyawa-senyawa pembersih dan sanitizer (Dewanti dan Hariyadi, 1997). Sumber
utama penyakit ini ialah mikroorganisme yang pada akuakultur berupa sel
planktonik (sel yang melayang bebas pada lingkungan air) dan sel biofilm yang
menempel pada permukaan serta membentuk lapisan padat (Flemming, 2008). Sel
biofilm bakteri dapat menempel pada berbagai permukaan padat baik biotik
maupun abiotik (Characklis & Marshall, 1990) sehingga dapat menimbulkan
Universitas Sumatera Utara
penyakit pada ikan. M. fortuitum dapat membentuk biofilm 104-105 koloni per
cm2 (Falkinham, 2002). Hall-Stoodley (1998) menyatakan biofilm M. fortuitum
mencapai 106 unit/cm2 setelah 2 jam masa inkubasi pada suhu 37 0C pada
permukaan silikon.
Adanya akitivitas BAL dalam menghambat pertumbuhan bakteri patogen
telah banyak diteliti. Penelitian mengenai kemampuan BAL telah digunakan
sebagai probiotik dan immunostimulan, selain untuk usaha perbaikan kualitas air
dan nutrisi, juga untuk meningkatkan kelulushidupan larva dan produk akuakultur
(Panigrahi et al., 2005). Ekstrak bebas sel dari empat strain BAL (L. acidophilus,
Streptococcus cremoris, L. bulgaricus-56 dan L. bulgaricus-57) menekan
pertumbuhan V. Alginolyticus secara in vitro dan secara in vivo pada udang
Penaeus indicus (Ajitha et al., 2004). Sedangkan penelitian tentang penghambatan
biofilm bakteri M. fortuitum oleh BAL belum pernah dilakukan, sehingga pada
penelitian ini akan dilakukan isolasi BAL dari sedimen kolam yang potensial
dalam menanggulangi M. fortuitum.
1.2.Rumusan Masalah
Adapun rumusan masalah dalam penelitian ini ialah sebagai berikut :
a. apakah ditemukan isolat BAL yang potensial dalam menghambat
pertumbuhan M. fortuitum ?
b. apakah isolat M. fortuitum mampu membentuk biofilm pada
permukaan padat sisik dan plastik?
c. apakah aktivitas senyawa antibakteri BAL mampu mencegah
pembentukan sel biofilm M. fortuitum dan mengendalikan sel
biofilm M. fortuitum ?
1.3.Tujuan Penelitian
Tujuan yang akan dicapai pada penelitian ini ialah sebagai berikut :
Universitas Sumatera Utara
a. untuk
mengidentifikasi
isolat
BAL
yang
potensial
dalam
menghambat pertumbuhan M. fortuitum
b. untuk mengetahui kemampuan M. fortuitum
membentuk biofilm
pada permukaan sisik ikan dan plastik PVC
c. untuk mengetahui kemampuan senyawa antibakteri ekstrak kasar
BAL dalam mencegah pembentukan sel biofilm M. fortuitum dan
mengendalikan sel biofilm M. fortuitum
d. untuk mengetahui pengaruh EDTA dan tween 80 terhadap senyawa
antibakteri ekstrak kasar BAL dalam menghambat pertumbuhan sel
biofilm M. fortuitum
1.4. Manfaat Penelitian
Penelitian ini bermanfaat bagi pembudidaya ikan untuk mengurangi
banyaknya kematian ikan akibat infeksi M. fortuitum
dengan memanfaatkan
potensi BAL . Dan memberikan sumbangan pengetahuan melalui penelitian
dengan adanya penemuan baru yang memiliki sifat fungsional dan dapat dijadikan
masukan bagi peneliti selanjutnya untuk melihat aspek lain dari penelitian ini.
Universitas Sumatera Utara