Intensifikasi Bakteri Heterotrof dalam Media Air

Pada umumnya budidaya udang dilakukan pada kolam luar yang tergantung pada matahari dan komunitas alga untuk memproses limbah nitrogen dari udang dan untuk mensuplai oksigen ke dalam kolam. Sedangkan budidaya udang biofloc mendorong pertumbuhan komunitas bakteri dalam kolam (Rosenberry 2006). Sekali terbentuk dan terpelihara, maka kolam yang didominasi bakteri lebih stabil daripada kolam yang didominasi alga. Bakteri berakumulasi dalam gumpalan yang disebut floc; memanfaatkan limbah nitrogen 10-100 kali lebih efisien daripada alga dan merubahnya menjadi pakan yang berprotein tinggi bagi udang; bekerja siang dan malam; dan sedikit dipengaruhi oleh cuaca.

Selanjutnya dikatakan, ada beberapa hal yang dibutuhkan pada budidaya

udang biofloc yaitu:

- Filter untuk menahan organisme pembawa penyakit dari air yang masuk

- Kolam penampungan dan pengendapan untuk mengolah air

- Kepadatan tebar benih tinggi, bebas penyakit, hasil perbaikan genetik

- Resirkulasi air untuk mengurangi lumpur dan memelihara keseimbangan nutrien yang

  diinginkan alga dan bakteri

- Tanpa pergantian air

- Biosekuritas untuk menjaga penyakit keluar

- Banyak aerasi dan pencampuran air kolam

- Kolam dilapisi

- Pembuangan lumpur dari pusat drainasi

- Sumber karbohidrat yang bagus dan murah (molase dan tepung terigu) untuk menstimulasi

  rantai makanan berbasis bakteri.

Menurut De Schryver et al. (2008) faktor-faktor yang mempengaruhi formasi dan struktur floc dalam teknologi biofloc adalah intensitas pencampuran melalui aerasi, oksigen terlarut, sumber karbon organik, laju muatan organik, suhu dan pH air. Avnimelech (1999) menyatakan bahwa produksi bakteri heterotrof dapat ditingkatkan melalui penambahan karbon ke media budidaya untuk meningkatkan rasio C/N.

Penambahan karbon dapat mereduksi nitrogen anorganik pada tangki percobaan udang dan kolam tilapia skala komersil. Buford et al. (2003) menambahkan molase sebagai sumber karbon organik pada budidaya udang Litopanaeus vannamei dengan kepadatan tinggi dan tanpa pergantian air.

Menurut Richards (1994) klasifikasi fungsional organisme berdasarkan sumber energi alam dan kebutuhan karbon adalah:

(a) Fotoautotrof, menggunakan cahaya sebagai sumber energi dan CO2 sebagai sumber

      karbon utama. Contoh adalah tanaman tingkat tinggi, alga, cyanobacteria serta purple dan

      green sulphur bacteria.

(b) Fotoheterotrof, tergantung pada cahaya sebagai sumber energi mengambil karbon dari

      senyawa organik. Kategori ini diwakili oleh kelompok khusus bakteri fotosintesis yang

      diketahui sebagai purple non-sulphur bacteria (PNSB).

(c) Kemoautotrof, mengambil energi dari oksidasi senyawa inorganik dan menggunakan CO2

        sebagai sumber karbon utama. Kategori ini terdiri dari beberapa kelompok bakteri khusus,

      meliputi bakteri nitrifikasi dan thiobacilli.

(d) Kemoheterotrof, menggunakan senyawa organik sebagai sumber energi dan karbon.

      Termasuk dalam kelompok ini adalah hewan, protozoa, fungi dan banyak  jenis bakteri

      seperti Azotobacter, Azomonas, Azotococcus, Clostridium, Enterobacter, Escherichia,

      Bacillus dan lain-lain.

Pemberian isolat detritus Bacillus sp. untuk memperbaiki kualitas air telah diterapkan oleh Singh et al. (2004) dalam memproduksi benih udang laut dan air tawar dengan sistem resirkulasi. Devara et al. (2002) menggunakan produk mikroba komersil yang mengandung Bacillus sp. dan Saccharomyces sp. pada budidaya udang windu dan dapat memperbaiki feed conversion ratio (FCR) udang. Sedangkan Vaseeharan & Ramasamy (2003) menggunakan Bacillus subtilis BT23 sebagai kontrol patogen Vibrio spp. pada kultur udang windu di hatchery dan kolam pembesaran.

Sejumlah peneliti di China menaruh perhatian besar terhadap potensi manfaat bakteri fototrofik dari genus Photorhodobacterium yang dijumpai pada kolam-kolam pembesaran udang Penaeus chinensis (Irianto 2003). Al Azad (2002) menambahkan bakteri fotosintetik jenis Rhodovulum sulfidophilum yang mengandung protein kasar 62,30% pada pakan larva udang windu dan terbukti dapat meningkatkan pertumbuhan serta kelangsungan hidup. Biomassa segar spesies Rhodopseudomonas palutris mengandung protein 5,82% atau 40% berdasarkan bobot kering dan berpotensi sebagai sumber pakan dalam akuakultur (Getha et al. 1998). Menurut Hougardy et al. (2000) sel bakteri Rodopseudomonas rhenobacensis

strain RbT berukuran lebar 0,4-0,6 μm dan panjang 1,5-2,0 μm. Sedangkan berdasarkan Imhoff & Truper (1989) diacu dalam Hougardy et al. (2000), sel bakteri Rodopseudomonas palustris dan Rodopseudomonas acidophila memiliki ukuran diameter masing-masing 0,6-0,9 μm dan 1,0-1,3 μm.

Biosintesis Alga (fotoautotrofik)

106 CO2 + 16 NH4+ + 52 H2O + PO-3 ------à C106H152O53N16P + 106 O2 + 16 H+

C/N = 5.7/1 mg/mg VS = 50% carbon 8.7% nitrogen

1:1 O2/CO2 molar

Y = 11.4 gms VS/gm N

μ = 1-2 /hari (waktu generasi 24-48 jam)

kd = 0.05/hari (5% per hari)

Nitrifikasi (kemoautotrofik)

22 NH4+ + 37 O2 + 4 CO2 + HCO3- -----à C5H7NO2 + 21 NO2- + 2 H2O + 42 H+

Y = 0.2 mg VS/mg N

μ = 1/hari (waktu generasi 24 jam)

kd = 0.05/hari (5% per hari)

Destruksi alkalinitas = 7.1 gm (CaCO3)/gm N

Biosintesis Bakteri (Heterotrofik)

BOD5 + NH4+ -------à C5H7NO2

C/N = 4.3/1 mg/mg VS = 53% carbon 12.3% nitrogen

Y = 0.5 mg VS/mg BOD5 (3.0 mg VS/mg N)

μ = 2.5/hari (waktu generasi 10 jam)

k = 5 mg BOD/mg VS-hari

kd = 0.05/hari (5% per hari)

Gambar 1 Tiga proses mikroba penting yang mendominasi kualitas air dalam sistem

budidaya kolam (Brune et al. 2003)

Menurut Richards (1987) pada peristiwa nitrifikasi terjadi oksidasi ammonium menjadi nitrit dan nitrat oleh bakteri autotrof. Nitrosomonas mengoksidasi ammonium menjadi nitrit:

2NH4+ + 3O2 à 2NO2- + 4H+ + 2H2O dan

Nitrobacter mengoksidasi nitrit menjadi nitrat: 2NO2- + O2 à 2NO3-.

Biosintesis bakteri heterotrof menurut Ebeling et al. (2006) mengikuti persamaan reaksi sebagai berikut:

NH4+ + 1,18C6H12O6 + HCO3- + 2,06O2  -----à  C5H7NO2 + 6,06H2O + 3,07CO2

Berdasarkan persamaan ini diprediksi bahwa setiap g ammonia nitrogen dikonversi menjadi biomassa, dikonsumsi 4,71 g oksigen terlarut, 4,36 g alkalinitas (0,86 g karbon anorganik) dan 15,17 g karbohidrat (6,07 g karbon organik). Juga diproduksi 8,07 g biomassa mikroba (4,29 g karbon organik) dan 9,65 g CO2 (2,63 g karbon anorganik).