ditulis oleh

Maswati Baharuddin (Dosen Biokimia Fakultas Sains dan Teknologi UIN Alauddin Makassar)

Peningkatan populasi manusia setiap hari semakin bertambah. Hal ini kita bisa terlihat semakin banyaknya areal tanah yang sekarang berubah menjadi areal perumahan. Tantagan terbesar kedepan yang adalah kurangnya pangan dan meningkat populasi serta berkurangnya lahan untuk sumber pangan seperti pertanian dan perikanan. Areal Pertanian berkuran seiring dengan peningkatan jumlah popolasi manusia. Begitupula terkait dengan ketersediaan sumber daya perikan mulai berkurang. Terjadinya penimbunan pantai dan danau menyebabkan ketersediaan sumber protein ikan secara alami menjadi berkurang. Keberadaan pabrik dan sumber pencemaran menyebabkan kontaminasi sumber daya hayati dengan logam berat , plastic, deterjen dan limbah lain. Budidaya ikan menjadi salah satu alternatif pemenuhan kebutuhan protein. Dalam pembudidayaan ikan dikolam juga menghadapi beberapa kendala  dialami diantaranya  kualitas air yang harus diganti, pakan mahal, dan limbah kotoran dari ikan tersebut.

Salah satu solusi inovatif yang bisa diterapkan adalah Teknologi Bioflokulasi untuk meningkatkan efisiensi dan keberlanjutan. Hal ini lah yang mendorong untuk pengembangan system bioflokulasi dalam pemeliharaan ikan. Biflokulasi berasal dari kata "bio" (kehidupan) dan "flok" (gumpalan mikroorganisme). Teknologi yang memanfaatkan mikroorganisme untuk menguraikan limbah organik di dalam kolam. Mikroorganisme membentuk flok (gumpalan) yang dapat dimakan ikan sebagai sumber protein tambahan.

Dalam proses bioflokulasi tejadi banyak rangkaian proses metabolisme fiksasi dan asimilasi. Fiksasi nitrogen adalah proses perubahan nitrogen diatmosfer (N2) menjadi bentuk yang dapat digunakan oleh mikroorganisme seperti ammonia atau nitrat. Proses pembentukan asam amino yang merupakan precursor pembentuk protein. Jalur sintesis asam amino juga dapat terjadi melalui glikolisis dan siklus krebs. Pada Glikolisis dapat menghasilkan precursor untuk sintesis asam amino seperti piruvat dan alfa ketoglutarate. Sedangkan pada sikus krebs dapat menghasilkan precursor dari alfa ketoglutarate dan oksaloasetat. Dalam pebentukan asam amino ketersediaan nutrisi dan kondisi lingkungan sangat mempengaruhi hal tersebut. Peran suhu, pH dan ketersediaan oksigen menjadi hal yang penting  Selain fiksasi nitrogen pada kolam bioflokulasi juga terjadi Fiksasi karbon. Fiksasi karbon ini  terjadi dengan melibatkan mikroorganisme yang dapat berfotosintesis atau kemosintesis. Maka pemeliharaan ini biasa menggunakan cahaya matahari secara langsung. Fiksasi karbon ini terjadi dengan penambahan molase.

Asimilasi nitrogen terjadi melalui penyerapan nitrogen oleh organisme akuatik dan mikroorganisme seperti ammonia, nitrit dan nitrat.  Mikroorganisme  dapat mengubah nutrisi yang dapat diserap  menjadi bentuk yang dapat digunakan untuk pertumbuhan dan perkembangan. Mikroorganisme mengunnakan nutrisi yang diserap menjadi biomassa. Biomassa ini yang disintesis menjadi  protein dan molekul lainnya. Asimilasi karbon terjadi melalui penyerapan karbon dioksida dan mengubahnya menjadi bentuk yang dapat digunakan untuk sintesis karbohidrat.

Mekanisme dan Reaksi dalam Proses Biflokulasi meliputi Sumber Amonia (NH₃) dari Limbah Ikan

Ikan menghasilkan limbah nitrogen (terutama amonia) dari Sisa pakan, Urin dan feses ikan pada Reaksi awal,  Protein → NH₃ (amonia). Untuk menstimulasi pertumbuhan mikroorganisme heterotrof (yang menggunakan karbon), ditambahkan bahan kaya karbon seperti Molases, Tepung tapioca dan Dedak. Reaksi mikroba heterotrof: NH₃ + C (molases) + O₂ → Biomassa mikroba

Pembentukan Flok (Gumpalan Mikroba). Mikroorganisme (bakteri heterotrofik, jamur, protozoa) tumbuh dan membentuk flok yang melayang di air. Flok ini Mengkonsumsi limbah nitrogen, Menyerap partikel organic, Menjadi pakan alami bagi ikan

Pada proses ini diperlukan aerasi. Peran Aerasi Aerasi diperlukan untuk Menyediakan O₂ bagi mikroba dan ikan, Menjaga flok tetap tersuspensi dan Mencegah anaerobik (busuk). Aerasi mendukung respirasi aerobik, yaitu proses pengambilan energi dari molekul organik dengan bantuan oksigen.Oksigen memungkinkan mikroba menghasilkan lebih banyak energi (ATP) dibandingkan fermentasi anaerob.

Gambar (file word)

Metabolisme Mikroba Heterotrofik

a. Metabolisme Katabolik (Pemecahan Senyawa)

Mikroorganisme dalam sistem bioflok memecah bahan organik, seperti limbah ikan (NH₃, urea, protein tak tercerna). Dengan bantuan enzim, limbah tersebut diubah menjadi bentuk yang bisa digunakan.  Reaksi transaminasi dan deaminasi

b. Metabolisme Anabolik (Pembentukan Senyawa)

Mikroorganisme kemudian mensintesis biomassa baru (flok) menggunakan amonia sebagai sumber nitrogen dan karbon dari molases atau tapioka. Proses ini termasuk ke dalam biosintesis protein mikroba.

Rasio C:N (Carbon to Nitrogen)

Dalam metabolisme mikroba, rasio C:N ideal sekitar 12–20:1 untuk pertumbuhan optimal mikroba heterotrofik. Jika rasio seimbang, mikroba dapat mengasimilasi nitrogen (amonia) menjadi protein mikroba, membentuk flok.

Jalur Metabolik yang Terlibat
Tabel (File Word)

Manfaat flok bagi ikan, Flok yang terbentuk mengandung protein mikroba, lemak, dan vitamin. Ketika ikan memakan flok tersebut, terjadi daur ulang nutrien:

Flok → Dicerna → Diserap jadi nutrisi ikan

Itulah gambaran bagaimana pemanfaatan mikroba dalam bioteknologi perkanan. Secara umum kita bisa mendalami proses metabolisme biomolekul dari proses bioflokulasi.