BOGOR
2007
Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis yang berjudul Karakterisasi Zat Antimikrob Penghambat Pertumbuhan Vibrio harveyi dan Escherichia coli dari
Bacillus sp. Asal Tambak Udang adalah benar hasil karya saya sendiri dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum pernah dipublikasikan kepada perguruan tinggi manapun. Sumber data dan informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir tesis ini.
Bogor, September 2007
Isramilda
NRP 351050081
ISRAMILDA. Karakterisasi Zat Antimikrob Penghambat Pertumbuhan Vibrio harveyi dan Escherichia coli dari Bacillus sp. Asal Tambak Udang. Dibimbing oleh IMAN RUSMANA dan NISA RACHMANIA MUBARIK.
Penyakit udang merupakan masalah umum yang terjadi di tambak. Salah satu bakteri patogen penting ialah Vibrio harveyi. Aplikasi bakteri probiotik dapat dijadikan sebagai kontrol untuk menanggulangi pertumbuhan bakteri patogen ditambak. Bacillus sp. merupakan suatu kelompok bakteri yang secara luas digunakan sebagai probiotik di akuakultur. Bakteri ini dapat menghasilkan zat antimikrob polipeptida sebagai bakteriosin dalam menghambat pertumbuhan bakteri lain. Objek dari studi ini untuk menyeleksi isolat Bacillus sp. dari tambak udang dan mengkarakterisasi zat antimikrob polipeptida yang dihasilkan oleh
Bacillus sp. Tiga isolat Bacillus sp. diuji aktivitas antimikrobnya terhadap V. harveyi dan E. coli. Dari hasil menunjukkan bahwa Bacillus sp. Lts 40 mempunyai aktivitas antimikrob paling besar. Uji kompetisi juga menunjukkan isolat Bacillus sp. Lts 40 dapat menghambat pertumbuhan V. harveyi 81,8% dan
E. coli 85,5%. Zat antimikrob ini diproduksi selama fase pertumbuhan dan produksi optimum setelah 3 hari inkubasi. Zat antimikrob polipeptida yang dihasilkan Bacillus sp. Lts 40 stabil pada kisaran pH 3-11 dan zat antimikrob ini juga stabil setelah diperlakukan dengan panas sampai 100 0C selama 20 menit. Hasil purifikasi dengan kromatografi filtrasi gel bahwa fraksi no 21 efektif dalam menghambat pertumbuhan V. harveyi dengan berat molekul 47,3 kDa dan fraksi no 29 efektif dalam menghambat pertumbuhan E. coli dengan berat molekul 34,83 kDa.
ISRAMILDA. Characterization of Antimicrobial Substance Inhibiting Vibrio harveyi and Escherichia coli Growth Produced by Bacillus sp. Isolated from Shrimp Pond. Under the direction of IMAN RUSMANA and NISA RACHMANIA MUBARIK.
Shrimp diseases are the mayor problem in shrimp culture. One of the important bacterial pathogen in shrimp culture is Vibrio harveyi. Application of bacterial probiotic is an alternative solution to control the growth of bacterial pathogen in shrimp culture. Bacillus sp. is one group of bacteria that has been used widely as a probiotic in aquaculture. This bacteria can produce antimicrobial polipeptides such as bacteriocins that can inhibit growth of other bacteria. The objectives of this study were to screen Bacillus sp. isolated from shrimp pond and to characterize their antimicrobial polipeptides produced by the isolates. Three isolates of Bacillus sp. were examined their antimicrobial activity againt V. harveyi and E. coli. The result showed that Bacillus sp Lts 40 had the biggest antimicrobial activity. Competition assay showed that Bacillus sp Lts 40 isolate could inhibit the growth of V. harveyi and E. coli up to 81,8% and 85,5% respectively. This substance was produced during the growth and optimum production was found after 3 days of incubation. Antimicrobial polipeptides produced by Bacillus sp. Lts 40 was stable in the range of pH 3 up to pH 11 and this antimicrobial substance was remain stable after heating at 100 0C for 20 minutes. Based on purification result using chromatografi filtration technique showed that fraction number 21 was effective to inhibit V. harveyi growth and its molecular weight was 47,3 kDa and fraction number 29 was effective to inhibit E. coli growth and its molecular weight was 34,83 kDa.
ISRAMILDA. Karakterisasi Zat Antimikrob Penghambat Pertumbuhan Vibrio harveyi dan Escherichia coli dari Bacillus sp. Asal Tambak Udang. Dibimbing oleh IMAN RUSMANA dan NISA RACHMANIA MUBARIK.
Penyakit merupakan masalah yang umum terjadi di tambak udang, salah satunya disebabkan oleh bakteri. Bakteri yang menyebabkan penyakit pada udang ialah Vibrio harveyi. Bakteri ini dapat menyebabkan kematian massal pada udang sehingga akan menyebabkan produksi dari udang itu mengalami penurunan. Sedangkan tantangan yang harus dihadapi dalam pasar dunia bagi komoditas perikanan budidaya udang tidak hanya masalah kuantitas saja tetapi juga kualitas atau mutu udang. Mutu dan keamanan makanan seperti residu antibiotik, bakteri patogen juga harus mendapat perhatian yang serius, bakteri indikator uji mutu kualitas dan makanan salah satunya adalah Escherichia coli. Peraturan pemerintah juga melarang menggunakan antibiotik karena dapat menimbulkan masalah baru yaitu terakumulasinya antibiotik pada lingkungan dan timbulnya resistensi dari mikrob patogen. Maka dilakukan alternatif dalam pengendalian penyakit ini dengan memamfaatkan bakteri probiotik, salah satunya ialah Bacillus. Bacillus sp. memiliki kemampuan dalam menghasilkan zat antimikrob.
Tujuan penelitian ini untuk menyeleksi dan mengkarakterisasi zat antimikrob isolat bakteri Bacillus sp. dari tambak udang yang potensial digunakan sebagai probiotik yang dapat menghambat pertumbuhan V. harveyi dan E. coli.
Penelitian ini menggunakan tiga isolat bakteri Bacillus sp. dan bakteri indikator ialah V. harveyi dan E. coli. Tahap-tahap yang dilakukan: (1) seleksi isolat penghasil zat antimikrob dengan menggunakan double layer method dan
cross streak method, (2) kompetisi dalam media cair, (3) penentuan waktu optimum produksi zat antimikrob, dan (4) karakterisasi zat antimikrob yang meliputi: pemurnian zat antimikrob, stabilitas terhadap pH dan suhu.
Dari tiga isolat Bacillus sp. yang diseleksi, Bacillus sp. Lts 40 yang memiliki aktivitas penghambatan paling besar terhadap E. coli dan V. harveyi dengan indeks penghambatan masing-masing 3 dan 7. Berdasarkan zona hambat yang terbentuk bahwa V. harveyi memiliki sensitivitas lebih tinggi dari E. coli terhadap zat antimikrob yang dihasilakan Bacillus sp. Lts 40. Pada uji kompetisi, persentase penghambatan dengan rasio inokulum 1:1 sudah cukup bagi Bacillus
sp. Lts 40 menghambat pertumbuhan V. harveyi (81,8%) dan terhadap E. coli
E. coli 12 mm dan pada V. harveyi 11 mm. Tahap selanjutnya pemurnian zat antimikrob yang meliputi pengendapan dengan amonium sulfat, dialisis dan dilanjutkan dengan kromatografi filtrasi gel. Pada pengendapan dengan amonium sulfat, aktivitas penghambatan paling tinggi terdapat pada pengendapan 30-40% terhadap E. coli dan 60-70% terhadap V. harveyi. Setelah itu didialisis selama semalam dan kemudian dilanjutkan dengan kromatografi filtrasi gel.
Hasil fraksinasi dengan menggunakan kromatografi filtrasi gel, zat antimikrob yang dihasilkan oleh Bacillus sp. Lts 40 merupakan polipeptida dengan berat molekul terhadap V. harveyi 47,38 kDa dan pada E. coli 34,83 kDa yang selanjutnya dinyatakan sebagai bakteriosin. Zat antimikrob Bacillus sp. Lts 40 juga bersifat stabil pada kisaran pH 3-11 dan juga tahan terhadap perlakuan panas sampai 100 0C selama 20 menit.
© Hak cipta milik Institut Pertanian Bogor, tahun 2007
Hak cipta dilindungi Undang-undang
1. Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan atau menyebutkan sumber
a. pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik atau tinjauan suatu masalah.
b. pengutipan tidak merugikan kepentingan yang wajar IPB. 2. Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh
Escherichia coli DARI Bacillus sp.
ASAL TAMBAK UDANG
ISRAMILDA
Tesis
Sebagai salah satu syarat memperoleh gelar Magister Sains pada
Programstudi Biologi
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2007
Nama : Isramilda
NIM : G351050081
Disetujui
Komisi Pembimbing
Dr. Ir. Iman Rusmana, M.Si Dr. Nisa Rachmania Mubarik, M.Si Ketua Anggota
Diketahui
Ketua Program Studi Biologi Dekan Sekolah Pascasarjana
Dr. Ir. Dedy duryadi DEA Prof. Dr. Ir. Khairil A. Notodiputro, MS
melimpahkan rahmat dan karunia-Nya sehingga tesis ini dapat diselesaikan. Tesis yang berjudul “ Karakterisasi Zat Antimikrob Penghambat Pertumbuhan Vibrio harveyi dan Escherichia coli dari Bacillus sp. Asal Tambak Udang”.
Pada kesempatan kali ini, terima kasih dan penghargaan setinggi-tingginya ingin penulis sampaikan kepada mereka yang telah berperan serta:
1. Dr. Ir. Iman Rusmana, M.Si, Dr. Nisa Rachmania Mubarik, M.Si selaku dosen pembimbing yang telah meluangkan banyak waktu dan dengan sabar memberikan bimbingan, arahan serta saran selama tesis ini dirampungkan. Dr. Munti Yuhana SPi M.Si. selaku dosen penguji luar komisi atas saran dan masukannya.
2. Orang-orang terkasih dalam hidup ini: Papa dan Mama serta adik-adik, terimakasih untuk kehangatan cinta, dukungan, pengorbanan dan doa tiada henti.
3. Rekan-rekan Lab Mikrobiologi (Bu‘It, Bu’ Tati, mbak Niken, Rina, mas Asrul, Irul, Ria, mbak dini, Rika dan adik-adik S1 Ika, Ima, Bibah, Rio,
Novan, Andri, Tri, Wahyu, Besti, Sarah, Muthe, Irni serta Teknisi lab Mikrobiologi, mbak Heni, Bu’ Kokoy, pak Jaka dan pak Ndang), terimakasih atas persahabatan dan kerjasamanya selama ini. Juga penulis menyampaikan ucapan terima kasih kepada Ibu Alina di Balitbiogen. 4. Teman-teman Wisma Vaillya (Oja, Bu ‘ Agnest, kak Diana dan Ela),
terima kasih untuk persaudaraan yang telah terbina.
5. Seluruh rekan-rekan Bio (Vil, mas Sigit, Handay, mas Ratman, Dewi, kak Meri, Bu‘ zubaidah, pak Krey dan rekan lainnya), terima kasih atas persahabatan selama ini.
Akhir kata penulis mengharapkan semoga tesis ini dan apa yang telah dihasilkan dapat bermanfaat bagi pengembangan ilmu pengetahuan, bagi pembaca pada umumnya dan penulis pada khususnya.
Bogor, September 2007
Penulis dilahirkan di Buo, 21 Mei 1982 merupakan putri sulung dari tiga bersaudara pasangan Ayahanda Syawaluddin dan Ibunda Sustiar.
Pendidikan dasar diselesaikan di SD Negeri 09 Buo pada tahun 1994, dilanjutkan ke Sekolah Madrasah Tsanawiyah Negeri Lintau Kab. Tanah Datar dan menyelesaikannya pada tahun 1997. Sekolah lanjutan tingkat atas di selesaikan di Madrasah Aliyah Negeri (MAN/MAKN) Koto Baru Padang Panjang pada tahun 2000. Pada tahun yang sama melalui jalur PMDK, penulis diterima di Program Studi Biologi Fakultas Matematika Ilmu Pengeta huan Alam Universitas Negeri Padang dan lulus tahun 2005, kemudian penulis melanjutkan pendidikan ke Sekolah Pascasarjana Institut Pertanian Bogor Program Studi Biologi.
DAFTAR GAMBAR ... xii DAFTAR LAMPIRAN ... xiii
PENDAHULUAN
Latar Belakang ... 1 Tujuan Penelitian ... 2
TINJAUAN PUSTAKA
Probiotik di Akuakultur... 3
Bacillus sp. sebagai Probiotik di Akuakultur ... 4 Biosintesis Bakteriosin . ... 6 Mekanisme Kerja Bakteriosin . ... 8 Pemurnian Bakteriosin . ... 10
Vibrio harveyi... 11
Escherichia coli ... 12 BAHAN DAN METODE
Tempat dan Waktu Penelitian ... 14 Alat dan Bahan ... 14 Metode Penelitian... 14 Seleksi Isolat Bakteri Penghasil Zat Antimikrob ... 14 Uji Penghambatan dengan Cross Streak Method . ... 15 Uji Kompetisi Bacillus sp. Lts 40 pada V. harveyi dan E. coli. ... 15 Penentuan Waktu Optimum Penghasil Zat Antimikrob... 16 Karakterisasi Zat Antimikrob ... 16 Pengendapan dengan Amonium Sulfat ... 16 Pengukuran Konsentrasi Protein ... 17 Dialisis... 17 Kromatografi Filtrasi Gel ... 18 Pengaruh pH terhadap Stabilitas Aktivitas Antimikrob ... 18 Pengaruh Panas terhadap Stabilitas Aktivitas Antimikrob. 18
HASIL
Aktivitas Penghambatan Zat Antimikrob dari Bacillus sp.. ... 19 Jarak PenghambatanBacillus sp. dengan Cross Streak Method ... 19 Kemampuan Penghambatan Bacillus sp. Lts 40 terhadap V. harveyi
dan E. coli pada Kultur Campur Media Cair... 20 Waktu optimum Produksi Zat Antimikrob ... 21 Karakteristik Zat Antimikrob ... 22 Pemurnian Zat Antimikrob dengan Kromatografi. ... 23 Stabilitas Aktivitas Penghambatan Bacillus sp. Lts 40 terhadap
pH dan Suhu. ... 25
1 Efek biokimia bakteriosin bakteri Gram positif terhadap sel sensitif ... 8
2 Indeks penghambatan isolat Bacillus sp. penghasil antimikrob terhadap
V. harveyi dan E. coli dengan double layer method ... ... 19 3 Jarak penghambatan Bacillus sp. terhadap V. harveyi dan E. coli dengan
cross streak method ... ... 19 4 Aktivitas antimikrob pada proses dialisis... 23
5 Pengaruh suhu terhadap aktivitas antimikrob dari hasil dialisis ... 26
1 Model hipotesis biosintesis molekul pediosin AcH (Jack et al. 1995) ... 7 2 Mekanisme kerja molekul bakteriosin menembus membran sel
(Bibiana 1999 dalam Suarsana 2000)... 9
3 Penampakan hasil uji penghambatan dengan cross streak method ... 20 4 Persentase penghambatan Bacillus sp. Lts 40 terhadap (a) V. harveyi,
dan (b) E. coli ... ... 20 5 Jumlah sel Bacillus sp. Lts 40 dengan rasio inokulum Bacillus sp.
Lts 40 terhadap (a) V. harveyi dan (b) E. coli ... ... 21 6 (a) Kurva pertumbuhan Bacillus sp. Lts 40 pada media SWC, dan
(b) aktivitas penghambatan Bacillus sp. Lts 40 terhadap V. harveyi
dan E. coli... 21 7 Aktivitas penghambatan Bacillus sp. Lts 40 terhadap (a) E. coli,
(b) V. harveyi setelah penambahan amonium sulfat, dan (c) konsentrasi
protein ... 22
8 Penampakan aktivitas penghambatan pada (a) pengendapan 60-70%
terhadap V. harveyi, dan (b) pengendapan 30-40% terhadap E. coli ... 23 9 (a) Kromatogram dari hasl filtrasi gel, dan (b) aktivitas penghambatan
fraksi kromatografi filtrasi gel Bacillus sp. Lts 40.terhadap V. harveyi dan
E. coli ... 24 10 (a) Penampakan penghambatan fraksi no. 21 terhadap V. harveyi, dan
(b) penampakan penghambatan fraksi no. 29 terhadap E. coli ... 24 11 Aktivitas penghambatan Bacillus sp. Lts 40 terhadap V. harveyi
dan E. coli pada pH 3-11 hasil dialisis ... 25 12 Penampakan aktivitas antimikrob Bacillus sp. Lts 40 pada pH
1 Komposisi media ya ng digunakan ... 40 2 Komposisi reagen Bradford (Bradford 1976) ... 40 3 Jumlah amonium sulfat yang ditambahkan per 1 liter larutan
(Scopes 1987) .. ... 41
3 Kurva standar protein hasil pengendapan amonium sulfat, dialisis... 42 4 Penentuan kadar protein fraksi filtrasi gel dengan metode Bradford
(1976)... 43
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Dalam usaha menunjang peningkatan devisa nonmigas melalui peningkatan ekspor hasil perikanan, pemerintah menetapkan udang sebagai komoditas andalan utama. Peluang dalam mengembangkan perikanan budidaya udang guna memenuhi pasar dunia masih sangat besar. Produktivitas tambak udang mengalami penurunan antara lain disebabkan oleh munculnya berbagai macam penyakit. Tantangan-tantangan lain yang harus dihadapi dalam pasar dunia bagi komoditi ekspor perikanan budidaya tidak hanya kuantitas saja, akan tetapi juga kualitas atau mutu udang yang siap ekspor. Mutu dan keamanan makanan seperti residu antibiotik, bakteri patogen, racun hayati laut (biotoksin) dan residu pestisida juga harus mendapatkan perhatian yang serius, bakteri indikator uji mutu kualitas dan makanan salah satunya ialah Escherichia coli (Djazuli 2002). Peraturan pemerintah untuk budidaya udang melarang penggunaan antibiotik. Menurut Verschuere et al. (2000) penggunaan antibiotik untuk mencegah dan mengobati penyakit dapat menimbulkan masalah baru, yaitu terakumulasinya antibiotik pada lingkungan dan spesies yang dibudidaya serta timbulnya resistensi mikrob patogen. Resistensi terhadap antibiotik semakin meningkat karena resistensi dapat ditransfer dari satu mikrob ke mikrob lainnya. Lightner (1993) melaporkan beberapa kelompok bakteri penyebab penyakit udang yaitu : Vibrio,
Aeromonas, Pseudomonas dan Flavobacterium.
Bakteri patogen penting pada udang adalah Vibrio harveyi. Bakteri ini merupakan bakteri penyebab utama serangan penyakit pada udang yang dapat terjadi mulai pada tingkat larva. Populasi V. harveyi sangat penting diperhatikan dalam budidaya udang, karena bakteri ini penyebab serangan penyakit vibriosis yang berpendar. Serangan bakteri ini pada stadia larva dapat menyebabkan kematian massal (Zafran & Roza 1993).
Alternatif pengendalian penyakit udang yang disebabkan bakteri patogen di tambak udang ialah dengan memanfaatkan bakteri probiotik. Istilah probiotik didefinisikan sebagai mikrob hidup yang memberikan pengaruh menguntungkan pada inang dengan memodifikasi komunitas mikrob atau berasosiasi dengan
inang, memperbaiki nilai nutrisi, memperbaiki respon inang terhadap penyakit, atau memperbaiki lingkungan kualitas ambangnya (Verschuere et al. 2000).
Bakteri probiotik menghasilkan senyawa metabolit yang memiliki efek bakterisida atau bakteriostatik untuk menghambat pertumbuhan bakteri patogen atau bakteri yang dapat menurunkan kualitas udang selama budidaya udang. Salah satu bakteri yang umum digunakan dan menghasilkan zat antimikrob tersebut ialah Bacillus sp. Bakteri kelompok ini umumnya ditemukan pada sedimen dan saluran pencernaan udang (Verschuere et al. 2000). Bacillus sp. dapat memproduksi zat antimikrob berupa bakteriosin (Irina et al. 2001).
Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk menyeleksi dan mengkarakterisasi zat antimikrob isolat bakteri Bacillus sp. dari tambak udang yang potensial digunakan sebagai probiotik yang dapat menghambat pertumbuhan Vibrio harveyi dan
TINJAUAN PUSTAKA
Probiotik di Akuakultur
Definisi probiotik pada akuakultur adalah mikrob hidup yang memiliki efek menguntungkan pada inang dengan cara memodifikasi asosiasi inang atau ambang batas komunitas mikrob dengan meningkatkan penggunaan pakan atau nilai nutrisi, meningkatkan ketahanan inang terhadap penyakit atau meningkatkan kualitas lingkungan. Berdasarkan definisi tersebut, maka probiotik termasuk juga mikrob yang mencegah proliferasi patogen dalam saluran pencernaan, pada permukaan tubuh ina ng, dan pada lingkungan, mikrob yang dapat meningkatkan penggunaan pakan dengan meningkatkan daya cerna pakan, meningkatkan sistem imun inang dan meningkatkan kualitas air (Verschuere et al. 2000).
Menurut Gomez-Gil et al. (2000) biokontrol ialah penggunaan musuh alami untuk mengurangi kerusakan yang ditimbulkan oleh organisme yang berbahaya atau pengaturan populasi penyakit oleh musuh alamiahnya. Selanjutnya ditambahkan bahwa komunitas mikrob di dalam saluran pencernaan hewan sampai batas tertentu dapat me mberikan ketahanan terhadap penyakit.
Probiotik dalam akuakultur sering digunakan karena kemampuannya memproduksi senyawa antimikrob. Probiotik yang berada di saluran pencernaan dapat menghambat kerja bakteri patogen yang merusak melalui saluran pencernaan. Interaksi antara mikrob dengan inang tidak terbatas pada saluran pencernaan, bakteri probiotik dapat juga aktif pada insang, kulit tubuh inang atau lingkungan sekitarnya. Interaksi yang intensif antara mikrob dan inang dalam akukultur menjadikan sejumlah probiotik tidak hanya berhasil diisolasi dari saluran pencernaan tetapi dapat juga diisolasi di lingkungan budidaya (Irianto 2003).
Mikrob probiotik unggul dapat diperoleh melalui eksplorasi dan seleksi aktivitasnya. Mikrob probiotik dapat diisolasi dari inang dan habitat dimana organisme tersebut akan diaplikasikan atau dari habitat yang berbeda (Verschuere
et al. 2000).
Penggunaan probiotik sebagai agen biokontrol dalam penanggulangan penyakit udang dapat menggantikan pemakaian antibiotik yang telah dilarang
pemakaiannya. Pemakaian antibiotik yang terus menerus pada dosis subletal dapat menyebabkan timbulnya mikrob resisten terhadap antibiotik. Resistensi gen pada bakteri patogen dapat ditransfer ke bakteri lain yang belum berkontak dengan antibiotik (Verschuere et al. 2000).
Bacillus sp. sebagai Probiotik di Akuakultur
Dewasa ini penelitian mikrob menguntungkan bagi akuakultur mulai dicoba pada mikrob yang diisolasi dari air laut, sedimen ataupun organ hewan yang mampu menghasilkan senyawa antimikrob yang dapat menghambat pertumbuhan bakteri patogen secara in vitro (Rengpipat et al. 1998). Secara umum probiotik untuk budidaya perairan diseleksi berdasarkan kemampuannya dalam memproduksi senyawa antimikrob (Vine et al. 2004).
Menurut Verschuere et al. (2000) mekanisme kerja bakteri probiotik dapat dibagi menjadi beberapa cara yaitu: (1) produksi senyawa inhibitor, (2) kompetisi terhadap senyawa kimia atau sumber energi, (3) kompetisi terhadap tempat pelekatan, (4) peningkatan respon immun, (5) perbaikan kualitas air, dan (6) interaksi dengan fitoplankton.
Sumber mikrob yang digunakan untuk probiotik dapat berasal dari inangnya yang secara alami ada pada organ organisme tersebut atau dari habitatnya (air atau sedimen). Mikrob yang digunakan sebagai probiotik harus mempunyai sifat apatogen, tidak beracun, bersifat alami dan umum digunakan (Lopez 2000).
Beberapa probiotik yang telah digunakan dalam aquakultur adalah kelompok bakteri asam laktat seperti Lactobacillus dan Carnobacteruium, genus Vibrio (V. alginolyticus), genus Bacillus, atau genus Pseudomonas. Irina et al. (2001) melaporkan bahwa bakteri dari genus Bacillus sp. bisa memproduksi zat antimikrob berupa bakteriosin. Bakteriosin merupakan zat antimikrob yang merupakan polipeptida, protein atau senyawa yang mirip protein. Bakteriosin disintesis di ribosom oleh bakteri selama masa pertumbuhannya dan umumnya hanya menghambat galur-galur bakteri yang berkerabat dekat dengan bakteri penghasil bakteriosin (Jack et al. 1995, Kone & Fung 1992). Kriteria yang merupakan ciri-ciri bakteriosin adalah (1) memiliki spektra aktivitas yang lebih sempit, (2) senyawa aktif merupakan polipeptida atau protein, (3) bersifat
bakterisida, (4) mempunyai reseptor spesifik pada sel sasaran, dan (5) gen determinan terdapat pada plasmid, plasmid rekombinan atau episom, kromosom atau transposon yang berperan pada produksi dan imunitas (Tagg et al. 1976).
Beberapa peneliti telah berhasil mengisolasi dan memurnikan bakteriosin yang diproduksi oleh Bacillus sp. Gram positif di antaranya Subtilin dihasilkan oleh B. subtilis (Klein et al. 1993), Megacin oleh B. megaterium (Tagg et al. 1976), Coagulin oleh B. coagulans I4 (Hyronimus 1998), Cerein oleh B. cereus
(Oscariz & Pisabarro 2000), dan Tochicin oleh B. thuringiensis (Paik et al. 1997). Bakteriosin yang dihasilkan oleh bakteri Gram positif biasanya merupakan polipeptida bermuatan positif yang dapat menembus membran sel dan tersusun kurang dari 60 residu asam amino. Berdasarkan struktur asam aminonya bakteriosin dapat diklasifikasikan ke dalam dua kelompok yaitu:
1. Kelompok lantibiotik: yaitu kelompok bakteriosin yang dikarakterisasi oleh adanya jemb atan sulfur intra rantai dan me ngandung asam amino yang tidak lazim yaitu dehidrolanin, lantionin dan ß-metil lantionin, misalnya pada nisin yang dihasilkan oleh Lactococcus lactis (Hurst 1981) dan variacin (Pridmore et al. 1996).
2. Kelompok nonlantibiotik yang dapat dibagi dua berdasarkan bobot molekulnya yaitu:
a. bakteriosin dengan berat molekul relatif kecil sekitar 2-6 kDa (Lozano
et al. 1992), misalnya Pediocin AcH yang dihasilkan oleh Pediococcus acidilactici.
b. bakteriosin dengan berat molekul relatif besar biasanya di atas 30 kDa (Benoit et al. 1994), contohnya helveticine J yang dihasilkan oleh
Biosintesis Bakteriosin
Bakteriosin dapat dibedakan dari antibiotik atau antibakteri dari proses biosintesisnya. Menurut Williams et al. (1996) bakteriosin disintesis melalui jalur ribosom sedangkan antibiotik disintesis melalui jalur di luar ribosom dengan melibatkan multienzim. Kebanyakan bakteriosin disintesis dalam bentuk protein yang tidak aktif yang memiliki N-terminal leader sequence dan C-terminal prepeptida.
Jack et al. (1995) menyatakan bahwa gen penyandi produksi bakteriosin terdapat di plasmid (contoh: Colicin dan bakteriosin yang dihasilkan oleh banyak bakteri Gram positif), plasmid rekombinan atau episom (contoh: Lactocin F), kromosom (contoh: Subtilin) atau transposon (contoh: Nisin).
Gen penyandi produksi bakteriosin dari golongan non lantionin pada umumnya terdapat di plasmid kecuali lactacin F yang gen penyandinya terletak di episom (Muriana & Kleenhammer 1991), plantarin A yang gen penyandinya terletak di kromosom (Dzung et al. 1993).
Gen penyandi bakteriosin dalam keadaan normal berada dalam keadaan represif. Bila terjadi mutasi atau kompetisi untuk nutrisi esensial gen represif