Mikrobiologi: Bakteri Halofilik

Salah satu jenis bakteri halofilik (pengamatan makroskopis)

Bakteri halofilik merupakan salah satu kelompok mikroorganisme yang dapat hidup di lingkungan berkadar garam tinggi (Ventosa dan Nieto, 1995). Lingkungan berkadar garam tinggi antara lain danau air asin (Great Salt, Lakes,Utah), kolam penguapan di ladang pemanenan garam dari air laut, tanah atau gurun berkadar garam tinggi, bahkan makanan yang diawetkan dengan penggaraman, contohnya ikan asin, keju, ikan sarden, hering dan ikan cod (Ledernberg, 1992). Kadar garam dilingkungan bakteri halofilik tersebut berkisar antara 2% hingga 30% (Ford, 1993) sedangkan pertumbuhan optimalnya di kadar garam 3%hingga 15% (Coronado et al.,1999).

Habitat

Bakteri halofilik merupakan salah satu mikroorganisme yang  pertumbuhannya tergantung pada kadar NaCl (Pelczar dan Chan, 1988), oleh  karena itu bakteri halofilik dengan mudah dapat ditemukan di lingkungan yang  berkadar garam (Madigan et al., 2000). Kadar NaCl habitat bakteri halofilik  berkisar antara 2% (setara dengan 0,3 M) hingga 30% (setara dengan 5 M) (Ventosa dan Nieto, 1995).

Tempat-tempat yang memiliki kadar NaCl dengan kisaran 2% hingga 30%   antara lain, permukaan tanah yang terletak di dekat Laut Merah memiliki kadar  NaCl sebesar 2% (Ventosa et al., 1998), Bledug Kuwu memiliki air asin (air untuk pembuatan garam) dengan kadar NaCl 5%-6% dan lumpurnya mengandung kadar NaCl 8% (Pangastuti et al., 2002). Kadar NaCl 9% dapat ditemui misalnya di Danau Mono (California) sedangkan kadar NaCl 19% misalnya di ikan bachalao yang diawetkan dengan penggaraman. Kadar NaCl jenuh (lebih dari 20%) dapat ditemui di kedalaman danau air asin di daerah Vestfold Hills, Antartika (Ventosa et al., 1998) dan Great Salt Lakes, Utah (Madigan et al.,2000).

Faktor-Faktor Keberadaan

Faktor Keberadaan Bakteri halofilik salah satunya yaitu konsentrasi NaCl. Bakteri halofilik membutuhkan konsentrasi NaCl minimal tertentu untuk per- tumbuhannya.  Kebutuhan garam untuk pertumbuhan optimum bervariasi, yaitu 5-20 % untuk bakteri halofilik sedang, dan 20-30 % untuk bakteri halofilik ekstrem.  Spesies yang tumbuh baik pada medium yang mengandung 2-5% garam disebut halofilik ringan.  Beberapa bakteri halotoleran (tahan garam),  yaitu bakteri yang dapat tumbuh dengan atau tanpa garam.  Bakteri halofilik dan halotoleran sering ditemukan pada makanan berkadar garam tinggi atau didalam larutan garam. Bakteri-bakteri tersebut diantaranya tergolong dalam jenis Halo- bacterium, Halococcus, Sarcina, Micrococcus, Pseudomonas, Vibrio, Pedio- coccus dan Alcaligenes (Ruyitno, 1984). Bakteri laut 95% adalah gram negatif, sebagian aktif bergerak, 70% mengandung pigmen dan mempunyai toleransi yang besar terhadap suhu tetapi sensitif pada suhu tinggi (Pelczar, 1986).

Klasifikasi

Bakteri halofilik hidup di lingkungan dengan kadar NaCl 2% hingga lingkungan yang memiliki kadar NaCl jenuh (lebih dari 20%) (Ford, 1993) tetapi tingkat kebutuhan bakteri halofilik terhadap NaCl untuk pertumbuhannya berbeda-beda.

Bakteri halofilik terbagi menjadi beberapa kelompok berdasarkan kebutuhan NaCl untuk pertumbuhannya yaitu slight halophiles, halofilik moderat dan halofilik ekstrem. Slight halophiles hidup di kadar NaCl 0,2-2,0 M dengan pertumbuhan optimal terjadi di kadar NaCl 0,2-0,5 M, misalnya bakteri laut. Halofilik moderat hidup di kadar NaCl 0,4-3,5 M dengan pertumbuhan optimal terjadi di kadar NaCl 0,5-2,5 M. Halofilik ekstrem hidup di kadar NaCl 2,0-5,2 M dengan pertumbuhan optimal terjadi di kadar NaCl 2,5-5,2 M (kadar NaCl jenuh) (Ford, 1993).

Lingkungan dengan kadar NaCl tinggi memiliki potensial air atau aktivitas air yang rendah dan konsentrasi ion anorganiknya tinggi (Grammann et al.,2002). Untuk melindungi aktivitas metabolisme bakteri halofilik pada habitat dengan salinitas tinggi (2%-30%) tersebut dan mencegah hilangnya air dari dalam sel maka bakteri halofilik mengakumulasi compatible solute. Compatible solutedidefinisikan sebagai molekul organik terlarut, sifatnya netral, berat molekulnya kecil dan tidak bercampur dengan hasil metabolisme sel. Compatible solutedisintesis dari dalam sel atau diambil dari medium (Roebler dan Muller, 2002).

Menurut Ventosa et al. (1998) compatible solute, berdasarkan berat molekulnya, terdiri dari beberapa kelompok yaitu asam amino (misalnya alaninyang disintesis oleh Halomonas elongata, glisin yang disintesis oleh Halobacillus halophilus, prolin yang disintesis oleh Salinicoccus roseus dan Salinicoccus hispanicus), glycine betain (Barth, 2000) yang disintesis oleh Halobacillus halophilus (Roebler dan Muller, 2002) dan Halomonas elongata (Canovas et al., 2002), ectoin dan hydroxyectoin disintesis oleh Halomonas elongata (Grammann et al., 2002). Kelompok compatible solute lain yaitu sakarida (trehalosa dan sukrosa), polyols (misalnya gliserol yang disintesis oleh alga halofilik, Dunaliella) (Ventosa dan Nieto, 1995), cholin dan cholin-O-sulfate yang disintesis oleh Halomonas elongata (Canovas et al., 1998).

Peranan

Bakteri halofilik dapat bersifat merugikan tetapi dapat juga dikembangkan potensi enzim dan compatible solute-nya. Bakteri halofilik dapat merusak makanan yang diawetkan dengan penggaraman, misalnya ikan asin, keju atau medium untuk menumbuhkan mikroorganisme (cultur media) (Ford, 1993). Bakteri halofilik juga menyebabkan penurunan kualitas pada bisnis kulit (Meral dan Cenk, 2003). Potensi enzim dan compatible solute bakteri halofilik juga banyak diteliti dan dimanfaatkan dalam bidang bioteknologi.

Untuk kepentingan industri, enzim ekstraseluler yang dihasilkan oleh bakteri halofilik merupakan produk yang bernilai komersial, terlebih lagi enzim tersebut mampu beraktivitas optimal pada kondisi kadar garam tinggi. Enzim ekstraseluler adalah enzim yang dikeluarkan dari dalam sel yang kemudian berdifusi ke lingkungan atau diangkut ke organ lain pada makhluk hidup bersel banyak (Suhartono, 1989). Enzim-enzim tersebut merupakan enzim hidrolase, yaitu amilase, nuklease fosfatase, protease (Coronado et al., 2000) dan polisakaridase. Enzim-enzim tersebut berperan sebagai biokatalis dalam proses industri yang berlangsung pada kondisi ekstrem, kondisi yang melibatkan salinitas tinggi, misalnya industri pembuatan detergen (Madigan et al., 2000) atau kondisi dengansumber karbon yang sedikit, misalnya industri oli, industri kosmetik, dan industri obat-obatan. Enzim lain, organophosphorus acid anhydrase, dapat digunakan untuk mendegradasi ikatan toksik organo-phosphorus (Ventosa dan Nieto, 1995). Bakteri halofilik juga menghasilkan enzim yang dapat mendegradasi selulosa (Vreeland et al., 1998).

Dalam industri makanan, Tetragenococcus halophilus digunakan sebagai starter dalam pembuatan kecap dengan kadar NaCl 3 M. Adanya mikroorganisme tersebut dapat menaikkan kekentalan kecap dengan kandungan sel bakteri hingga 10 8 CFU/ml (Ventosa et al., 1998).

Compatible solute yang diakumulasi oleh bakteri halofilik juga dimanfaatkan dalam bioteknologi sebagai stabilisator dalam teknologi enzim (teknologi biosensor, PCR, dll.) dan untuk industri kosmetik (Ventosa dan Nieto, 1995). Ventosa et al (1998) menyebutkan bahwa glycine betain dan ectoindigunakan sebagai stabilisator pada industri obat-obatan. Mekanisme akumulasi compatible solute pada bakteri halofilik juga menjadi model untuk mempelajari adaptasi osmotik prokariota secara molekuler (Canovas et al., 1998).

Rekayasa genetika memanfaatkan gen bakteri halofilik (gen yang mengkode sifat dapat beradaptasipada salinitas tinggi) untuk ditransfer ke tanaman yang akan ditumbuhkan ditanah berkadar garam atau air payau, seperti gandum, padi, atau barley. Selain sifat tersebut, gen bakteri halofilik dimanfaatkan untuk rekayasa genetika karena bakteri halofilik mudah tumbuh dalam lingkungan laboratorium yang memiliki kondisi aseptik minimum (Ventosa dan Nieto, 1995).