BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Dewasa ini, produksi perikanan khususnya yang berasal dari hasil penangkapan hampir mencapai titik jenuh, sedangkan permintaan dan kebutuhan ikan baik di dalam negeri maupun permintaan dari pasar dunia cenderung meningkat. Untuk dapat mencapai target produksi perikanan, maka perikanan budidaya merupakan andalan bagi peningkatan produksi perikanan di masa yang akan datang. Kegiatan budidaya terdiri dari budidaya ikan laut dan ikan air tawar. Salah satu budidaya perikanan yang menguntungkan yaitu budidaya ikan bawal, baik ikan bawal bintang (Tranchinotus blochii) dan ikan bawal air tawar (Colossoma macropomum). Usaha budidaya ikan bawal memiliki prospek yang sangat baik untuk dikembangkan, karena kegiatan ini berperan dalam hal memenuhi kebutuhan ikan konsumsi, peningkatan penghasilan dan penyediaan lapangan kerja bagi masyarakat petani ikan maupun nelayan serta dapat bermanfaat dalam pelestarian sumber daya ikan laut yang mulai langka (Radit, 2011) Ikan bawal bintang (Tranchinotus blochii) merupakan salah satu komoditas perikanan laut yang bernilai ekonomis sangat tinggi. Ikan bawal ini mempunyai daging yang rasanya enak dan kandungan gizinya tergolong tinggi. Namun, karena harganya cukup mahal, tidak semua lapisan masyarakat mampu membelinya. Akhir-akhir ini muncul ikan jenis baru yang sosoknya mirip bawal laut, tetapi lingkungannya berbeda. Karena kemiripan tersebut ikan ini disebut ikan bawal air tawar (Colossoma macropomum). Rasa daging dan kandungan gizinya tidak kalah dengan bawal laut atau bawal bintang. Pada mulanya ikan bawal diperdagangkan sebagai ikan hias, namun karena pertumbuhannya cepat, dagingnya enak dan dapat mencapai ukuran besar, maka masyarakat menjadikan ikan tersebut sebagai ikan konsumsi. Bawal memiliki pertumbuhan yang cepat dan dapat mencapai ukuran besar. Bawal yang berumur 6 minggu sudah bisa mencapai berat 3 gram, umur 12 minggu bisa mencapai 25 gram, umur 6 bulan sudah mencapai ukuran konsumsi, yaitu 500 gram dan apabila dibiarkan di habitatnya, ikan bawal dapat mencapai berat 30 kg. Ikan bawal air tawar dan bawal bintangtermasuk jenis ikan omnivora (Paul dalam Supriatna 1998). Ikan bawal bintang memakan tumbuhan, udang, ikan-ikan kecil dan hewan lainnya. 1
2 Sedangkan ikan bawal air tawar (Colossoma macropomum) bersifat kanibal pada masa kecilnya. Jadi pada saat fase tersebut tidak boleh kekurangan makanan karena sifat kanibalnya akan muncul (Arie 2000). Ikan bawal termasuk ikan omnivora dengan organ pencernaan lengkap yang juga berfungsi sebagai habitat dari bakteri yang hidup di dalamnya. Salah satu bagian dari organ pencernaan adalah usus. Usus merupakan segmen yang terpanjang dari saluran pencernaan ikan (Affandi et al 2005). Menurut Leano et al (2005) jumlah mikroorganisme yang ditemukan dalam usus ikan lebih tinggi dibandingkan dengan insang, lendir pada sisik dan lingkungan perairan sekitarnya. Ikan bawal sebagai salah satu ikan yang memiliki sistem pencernaan yang cukup baik, sehingga memungkinkan terdapatnya bakteri potensial di dalam ususnya. Hal tersebut yang membuat ikan bawal yang berbeda salinitas habitatnya dijadikan suatu objek dalam penelitian untuk menganalisis bakteri proteolitik yang terdapat pada usus. Enzim protease dapat dihasilkan secara intraseluler dan ekstraseluler oleh tanaman, hewan dan mikroba serta mempunyai peranan penting dalam metabolisme dan regulasi dalam sel (Ward 1983). Bakteri proteolitik adalah bakteri yang memproduksi enzim protease ekstraseluler. Menurut Rao et al.(1998) protease merupakan enzim pengurai yang mengkatalis hidrolisis total protein. Enzim ekstrakseluler disekresikan ke luar sel dan mendegradasi senyawa polimer menjadi senyawa yang lebih sederhana yang mudah larut dan diserap melalui dinding sel. Enzim ekstraseluler yang dihasilkan dari bakteri banyak digunakan dalam industri, salah satunya protease karena dihasilkan dalam jumlah besar dan metode ekstraksi cukup mudah (Stanbury & Whitaker 1984). Protease terdiri atas empat subkelompok berdasarkan mekanisme katalik enzim, yaitu protease serin, protease sistein, protease asam dan protease logam atau metaloprotease (Rao et al. 1998). Protease serin adalah protease yang berasal dari Bacillus sp. (Fitri et al. 2005). Protease serin atau protease yang memiliki gugus serin pada sisi aktifnya dapat juga dihasilkan oleh A. hydrophilla dan P. aeruginosa (Rao et al. 1998). Protease sistein adalah protease yang memiliki sistein di sisi aktifnya dan sistein tersebut berperan dalam proses katalitik. Contoh
3 dari protease sistein adalah Candida albicans (Tshushima et al. 1992). Protease asam adalah protease yang memerlukan ph rendah untuk aktif serta berfungsi memecah protein. Protease asam biasanya dihasilkan dari bakteri yang berasal dari lambung. Metaloprotease atau protease logam diaktifkan oleh ion magnesium dan kalsium ialah berasal dari Citrobacter sp. yang diisolasi dari bagian lambung ikan kerapu lumpur (Ariana et al. 2003). Kendala utama dalam produksi enzim protease oleh mikroba adalah hasil yang sangat sedikit dan masih memerlukan pemurnian. Untuk memperoleh protease dalam jumlah besar diperlukan rekayasa terhadap kondisi proses maupun mikroba itu sendiri. Berdasarkan hal tersebut sebagai langkah awal menuju perbaikan produksi dan sifat-sifat protease, maka dalam penelitian ini dilakukan identifikasi bakteri proteolitik dengan menggunakan amplifikasi gen molekuler 16S rrna. Penelitian ini juga dapat memberikan informasi tentang keragaman jenis bakteri yang mempunyai aktivitas proteolitik pada saluran pencernaan ikan bawal dengan kondisi salinitas yang berbeda, sebagai upaya untuk menghasilkan enzimprotease. Menurut Baehaki (2011) enzim protease merupakan satu dari tiga kelompok enzim komersial yang diperdagangkan sebagai katalisator hayati dan dimanfaatkan dalam berbagai aplikasi industri pangan dan non-pangan. 1.2 Identifikasi Masalah Berdasarkan pemaparan latar belakang tersebut dapat diidentifikasi suatu masalah mengenai sejauh mana bakteri yang diisolasi dari usus ikan bawal air tawar (Colossoma macropomum) dan bawal bintang (Tranchinotus blochii) dapat berpotensi sebagai bakteri proteolitik serta mengidentifikasi bakteri berdasarkan habitat yang berbeda dilihat dari salinitasnya dengan marka 16S rrna. 1.3 Tujuan Penelitian Berdasarkan latar belakang penelitian yang telah diuraikan, tujuan penelitian ini adalah:
4 1. Mendapatkan isolat murni bakteri yang mempunyai aktivitas proteolitik dari saluran usus ikan bawal air tawar (Colossoma macropomum) dan bawal bintang (Tranchinotus blochii). 2. Identifikasi bakteri dari ikan bawal dengan habitat yang berbeda dilihat dari salinitasnya. 3. Mendapatkan bakteri yang memilik aktivitas proteolitik pada medium agar dan susu skim serta memverifikasi menggunakan marka molekuler gen 16S rrna. 1.4 Kegunaan Penelitian Hasil penelitian ini diharapkan mampu memberikan informasi tentang peranan enzim protease yang berasal dari saluran pencernaan Bawal air tawar (Colossoma macropomum) dan bawal bintang (Tranchinotus blochii) dimana dengan adanya enzim protease proses pencernaan akan lebih optimal dan tingkat penyerapan makanan oleh ikan akan lebih efisien selain itu juga dapat digunakan untuk keperluan industri dan probiotik. 1.5 Kerangka Pemikiran Pada saluran pencernaan, bakteri yang berkembang biak dapat menghasilkan berbagai jenis enzim dari kelompok enzim protease, lipase dan amilase. Berbagai enzim yang dihasilkan selanjutnya akan berperan dalam pencernaan ekstraseluler pada lumen saluran pencernaan terutama untuk meningkatkan aktivitas pencernaan ikan. Tingkat kecernaan suatu bahan dapat ditingkatkan dengan penambahan enzim. Salahsatunya adalah enzim protease (Rosmawati 2005). Enzim protease disekresikan oleh mikroba proteolitik yang mampu menghidrolisis protein kompleks menjadi protein sederhana sehingga lebih mudah diserap dan dimanfaatkan ikan. Ikan-ikan herbivora dan pemakan fitoplankton, jumlah konsumsi pakan hariannya berbobot lebih banyak daripada ikan karnivora. Hal ini disebabkan karena bahan pakan nabati itu nilai kalorinya lebih rendah daripada bahan pakan hewani. Selain itu, kandungan air bahan nabati juga lebih tinggi daripada bahan hewani. Saluran pencernaan ikan herbivora didominasi oleh karbohidrase dan kekurangan proteinase, sehingga kurang mampu mencerna
5 produk hewani yang kaya protein. Sebaliknya, ikan karnivora kaya akan proteinase dan kekurangan karbohidrase sehingga lebih mampu mencerna produk hewani. Sehingga Ikan karnivora membutuhkan protein yang lebih banyak daripada ikan herbivora, sedangkan ikan omnivora berada diantara keduanya. Kemampuan ikan untuk memanfaatkan karbohidrat sebagai sumber energi tergantung pada kapasitas enzimatiknya untuk mensekresi alfa amilase. Jumlah enzim yang terbesar terdapat pada ikan-ikan herbivora, kemudian omnivora dan terakhir karnivora. Dengan demikian ikan-ikan herbivora dan omnivora dapat memanfaatkan karbohidrat sebagai sumber energi lebih baik bila dibandingkan dengan ikan karnivora (Brett dan Groves 1979). Walaupun ikan karnivora kurang dapat mencerna karbohidrat dengan baik namun kenyataannya ikan-ikan tersebut dapat mensintesa karbohidrat dari lemak dan protein. Metabolisme karbohidrat dalam tubuh juga dapat dibentuk dari asam amino dan gliserol, proses ini disebut glukoneogenesis. Kira-kira 60 % asam amino dalam tubuh dapat diubah menjadi karbohidrat, sedangkan sisanya 40 % tidak dapat diubah. Karbohidrat yang telah diubah menjadi glukosa, dapat segera ditransport menjadi energi atau disimpan dalam bentuk glikogen dalam hati dan otot (daging). Kecepatan transpor glukosa kedalam sel tergantung dari aktifitas hormon insulin (Fujaya 2004) Pada umumnya ikan bawal membutuhkan protein sekitar 25 37% dan optimum 30 36%. Sekitar 65-75% dari tubuh ikan dalam berat kering merupakan protein (Halver 2001). Ikan menggunakan protein secara efisien sebagai sumber energi (Lovell 1989). Menurut Sukma (2003) Isolat bakteri proteolitik yang ditemukan didalam saluran pencernaan ikan bawal hitam (Parastromateus niger) banyak terdapat di daerah usus terutama daerah sepanjang 0-3 cm dari lambung dan salah satu isolat yang diperoleh adalah Bacillus sp. Menurut Supriyanto et al (2009) pyloric caeca ikan bawal air tawar merupakan sumber potensial enzim alkali protease dan dapat dikembangkan menjadi bahan aditif deterjen. Protease merupakan enzim yang berperan dalam hidrolisis protein. Enzim proteolitik eksogen dari pakan hidup memberi kontribusi yang lain dalam proses pencernaan larva ikan herring (Clupea harengus), yaitu dengan merangsang
6 peningkatan sekresi tripsin endogen pada usus larva (Pedersen et al. 1987). Hishono et al (1997) mengisolasi Pseudomonas sp. dari usus ikan untuk memproduksi enzim protease pada suhu rendah. Hasil yang terbaik diperoleh pada suhu 5 C dan 10 C. Menurut Fatimah (2005) sebanyak 31 isolat bakteri proteolitik berhasil diperoleh dari pencernaan ikan nila GIFT. Karakterisasi protease dilakukan pada isolate terpilih yaitu Enterobacter sp. dan Aeromonas sp. sedangkan Hydrophila yang berfungsi sebagai pembanding dan bersifat pathogen menghasilkan protease yang aktivitasnya lebih rendah dari pada kedua bakteri tersebut. Teknik PCR (Polymerase Chain Reaction) dengan pendekatan analisis sequence based adalah analisis yang berdasarkan pada urutan basanya yang digunakan untuk melihat keanekaragaman spesies dan kekerabatan bakteri selain itu juga dapat memberikan informasi genetik dari mikroorganisme serta juga berguna untuk mempelajari produk gen seperti enzim, antibiotic maupun probiotik (Singh et al. 2008). Metode sequence based menggunakan gen 16S rrna sebagai penanda molekuler, karena molekul tersebut bersifat universal dengan fungsi yang identik pada seluruh organisme prokariot. Analisis gen penyandi 16S rrna lebih mudah untuk mengidentifikasi spesies dan keanekaragamannya, sehingga dapat dirancang suatu primer yang universal untuk seluruh kelompok bakteri. Berdasarkan hasil amplifikasi gen 16S rrna, maka akan dapat diketahui spesies bakteri yang terdapat di dalam usus ikan bawal (Pangastuti 2006). Penelitian bakteri padasaluran pencernaan ikan telah banyak dilaporkan.walaupun demikian, informasi mengenai peranannya sebagai sumber enzim pencernaan untuk pakan ikan dan aplikasinya untuk predigestion masih sangat terbatas. Berdasarkan informasi tersebut dan beberapa hasil penelitian bakteri saluran pencernaan ikan, maka dihasilkan suatu pemikiran untuk mengisolasi secara selektif bakteri yang mempunyai aktivitas proteolitik dari saluran pencernaan ikan bawal air tawar (Colossoma macropomum) dan ikan bawal bintang (Tranchinotus blochii) dengan menggunakan metode sequence based menggunakan gen 16S rrna sebagai penanda molekuler.
7 1.6 Hipotesis Berdasarkan kerangka pemikiran di atas, hipotesis yang diajukan dalam penelitian ini adalah: 1. Terdapat bakteri yang mempunyai aktivitas proteolitik dalam saluran pencernaan ikan bawal air tawar (Colossoma macropomum) dan Ikan bawal bintang (Tranchinotus blochii). 2. Terdapat perbedaan dominansi keragaman bakteri dari ikan bawal dengan habitat yang berbeda dilihat dari salinitasnya.