Daur Nitrogen : Siklus, Proses, Bentuk dan Contoh

Diposting pada

Pengertian Daur Nitrogen, Siklus, Proses, Bentuk dan Contoh adalah proses konversi senyawa yang mengandungunsur nitrogen menjadi berbagai macam bentuk kimiawi yang lain. Siklus nitrogen secara khusus sangat dibutuhkan dalam ekologi karena ketersediaan nitrogen dapat mempengaruhi tingkat proses ekosistem

pengertian-daur-nitrogen

Baca Juga Artikel Yang Mungkin Berhubungan : Pengertian Tanah Beserta Proses Pembentukan, Jenis Dan Strukturnya

Pengertian Daur Nitrogen

Nitrogen adalah unsur yang paling berlimpah di atmosfer (78% gas di atmosfer adalah nitrogen). Meskipun demikian, penggunaan nitrogen pada bidang biologis sangatlah terbatas. Nitrogen merupakan unsur yang tidak reaktif (sulit bereaksi dengan unsur lain) sehingga dalam penggunaan nitrogen pada makhluk hidup diperlukan berbagai proses, yaitu : fiksasi nitrogen, mineralisasi, nitrifikasi, denitrifikasi.


Siklus nitrogen sendiri adalah suatu proses konversi senyawa yang mengandungunsur nitrogen menjadi berbagai macam bentuk kimiawi yang lain. Transformasi ini dapat terjadi secara biologis maupun non-biologis. Siklus nitrogen secara khusus sangat dibutuhkan dalam ekologi karena ketersediaan nitrogen dapat mempengaruhi tingkat proses ekosistem kunci, termasuk produksi primer dan dekomposisi. Aktivitas manusia seperti pembakaran bahan bakar fosil, penggunaan pupuk nitrogen buatan, dan pelepasannitrogen dalam air limbah telah secara dramatis mengubah siklus nitrogen global. Pembukaannya sudah cukup, sekarang kita menginjak ke detail proses daur / siklus nitrogen.


Baca Juga Artikel Yang Mungkin Berhubungan : Pengertian DNA Beserta Fungsi, Struktur Dan Penggunaannya Dalam Teknologi

Metabolisme dan Siklus Nitrogen

Metabolisme Nitrogen

Nitrogen adalah unsur yang paling berlimpah di atmosfer (78% gas di atmosfer adalah nitrogen). Meskipun demikian, penggunaan nitrogen pada bidang biologis sangatlah terbatas. Nitrogen merupakan unsur yang tidak reaktif (sulit bereaksi dengan unsur lain) sehingga dalam penggunaan nitrogen pada makhluk hidup diperlukan berbagai proses, yaitu: fiksasi nitrogen, mineralisasi, nitrifikasi, denitrifikasi.


Nitrogen adalah komponen penting bagi tumbuhan terdapat dalam banyak senyawa. Protein dan asam nukledit yang biasanya diserap dari tanah dalam bentuk sangat teroksidasi dan harus direduksi oleh proses yang bergantung pada energi sebelum bergabung menjadi protein dan senyawa lain dalam sel.


Nitrogen di alam berada dalam berbagai bentuk dan berada dalam keadaan dinamis mengikuti perubahan fisik dan kimia dalam suatu daur Nitrogen. Meskipun nitrogen di udara mampu masuk keluar tubuh tumbuhan, tetapi tidak ada enzim yang mampu menangkapnya. Kebanyakan Nitrogen yang masuk tubuh tumbuhan telah mengalami reduksi oleh mikroba prokaryotic atau dalam bentuk NO3- dan NH4+ dalam air hujan. Penambatan nitrogen dapat dilakukan secara simbiotik atau non simbiotik antara tumbuhan tingkat tinggi dan mikroba. Tumbuhan tinggi dapat menggunakan Nitrogen yang telah tereduksi tersebut. Bagi tumbuhan lain yang tidak bersimbiosis dengan nitrogen , nitrogen diserap dalam bentuk NO3- atau NH4+. Umumnya dalam bentuk NO3- karena NH4+ akan dioksidasi menjadi NO3- oleh bakteri nitrifikasi.

Konsep metabolisme difokuskan pada metabolisme nitrogen dimana Reduksi nitrat menjadi ammonium dan perubahan ammonium menjadi senyawa organic yang terdapat pada tumbuhan.


Siklus Nitrogen

Siklus nitrogen adalah suatu proses konversi senyawa yang mengandung unsur nitrogen menjadi berbagai macam bentuk kimiawi yang lain. Transformasi ini dapat terjadi secara biologis maupun non-biologis. Siklus nitrogen secara khusus sangat dibutuhkan dalam ekologi karena ketersediaan nitrogen dapat mempengaruhi tingkat proses ekosistem kunci, termasuk produksi primer dan dekomposisi. Aktivitas manusia seperti pembakaran bahan bakar fosil, penggunaan pupuk nitrogen buatan, dan pelepasan nitrogen dalam air limbah telah secara dramatis mengubah siklus nitrogen global.


Sebagian besar nitrogen yang terdapat di dalam organisme hidup berasal dari penambatan (reduksi) oleh mikro organisme prokariot. Sebagian diantaranya terdapat di akar tumbuhan tertentu atau dari pupuk hasil penambatan secara industry. Sejumlah kecil nitrogen pindah dari atmosfer ke tanah sebagai NH4+ dan NO3- bersama air hujan dan diserap oleh akar. NH4+ ini berasala dari pembakaran industry, aktivitas gunung berapi dan kebakaran hutan sedangkan NO3- berasal dari oksidasi N2 oleh O2 atau ozon dengan bantuan kilat atau radiasi ultraviolet, sumber lain NO3- adalah samudera.


Penyerapan NO3- dan NH4+ oleh tumbuhan memungkinkan tumbuhan untuk membentuk berbagai senyawa nitrogen terutama protein. Pupuk, tumbuhan mati, mikroorganisme, serta hewan merupakan sumber penting nitrogen yang dikembalikan ke tanah tapi sebagaian besar nitrogen tersebut tidak larut dan tidak segera tersedia bagi tumbuhan.


Pengubahan nitrogen organic menjadi NH4+ oleh bakteri dan fungi tanah disebut Amnoifikasi yang dapat berlangsung oleh berbagai macam mikroorganisme pada suhu dingin dan pada berbagai nilai ph. Selanjutnya pada tanah yang hangat dan lembab dan ph sekitar netral NH4+ akan dioksidasi menjadi nitrit (NO2) dan NO3- dalam beberapa hari setelah pembentukkannya atau penambahannya sebagai pupuk disebut dengan Nitrifikasi yang berguna dalam menyediakan energi bagi kelangsungan hidup dan perkembangan mikroba tersebut.

Selain itu terdapat pula denitrifikasi yaitu suatu proses pembentukan N2, NO, N2O dan NO2 dari NO3- oleh bakteri aneorobik yang berlangsung di dalam tanah yang penetrasi O2- nya terbatas, tergenang, padat dan daerah dekat pemukiman tanah yang konsentrasi O2 nya rendah karena penggunaannya yang cepat dalam oksidasi bahan organik. Tumbuhan kehilangan sejumlah kecil nitrogen ke atmosfer sebagai NH3, N2O, NO2, dan NO terutama jika diberi pupuk nitrogen dengan baik.


Nitrat sangat mudah larut dlm tanah sehingga cepat hilang krn proses pembusukan. Taraf ketersediaan nitrogen dlm tanah tergantung pada banyaknya bahan organik, populasi jasad renik, tingkat pembasuhan. Dlm keadaan alami terjadi keseimbangan antara laju pertumbuhan dan gaya-gaya yg menentukan penyediaan nitrogen dlm tanah. Pemanenan menyebabkan terkurasnya nitrogen krn pengambilan bahan organik dan erosi. Hal ini menyebabkan pertanian intensif sangat tergantung pada tambahan pupuk nitrogen. Awalnya nitrogen berasal dari sumber organik, terutama guano (kotoran burung). Saat ini nitrogen dibuat menurut proses Haber- Bosch: nitrogen + hidrogen amoniak.


Baca Juga Artikel Yang Mungkin Berhubungan : Pengertian RNA Beserta Struktur, Tipe Dan Fungsinya

Proses Daur Nitrogen

Nitrogen hadir di lingkungan dalam berbagai bentuk kimia termasuk nitrogen organik, amonium (NH4 +), nitrit (NO2-), nitrat (NO3-), dan gas nitrogen (N2). Nitrogen organik dapat berupa organisme hidup, atau humus, dan dalam produk antara dekomposisi bahan organik atau humus dibangun. Proses siklus nitrogen mengubah nitrogen dari satu bentuk kimia lain. Banyak proses yang dilakukan oleh mikroba baik untuk menghasilkan energi atau menumpuk nitrogen dalam bentuk yang dibutuhkan untuk pertumbuhan. Diagram di atas menunjukkan bagaimana proses-proses cocok bersama untuk membentuk siklus nitrogen (lihat gambar).

Siklus Nitrogen

Fiksasi Nitrogen

Fiksasi nitrogen adalah proses alam, biologis atau abiotik yang mengubah nitrogen di udara menjadi ammonia (NH3). Mikroorganisme yang mem-fiksasi nitrogen disebut diazotrof. Mikroorganisme ini memiliki enzim nitrogenaze yang dapat menggabungkan hidrogen dan nitrogen. Reaksi untuk fiksasi nitrogen biologis ini dapat ditulis sebagai berikut :


N2 + 8 H+ + 8 e− → 2 NH3 + H2

Mikro organisme yang melakukan fiksasi nitrogen antara lain : Cyanobacteria, Azotobacteraceae, Rhizobia, Clostridium, dan Frankia. Selain itu ganggang hijau biru juga dapat memfiksasi nitrogen. Beberapa tanaman yang lebih tinggi, dan beberapa hewan (rayap), telah membentuk asosiasi (simbiosis) dengan diazotrof. Selain dilakukan oleh mikroorganisme, fiksasi nitrogen juga terjadi pada proses non-biologis, contohnya sambaran petir. Lebih jauh, ada empat cara yang dapat mengkonversi unsur nitrogen di atmosfer menjadi bentuk yang lebih reaktif :


  1. Fiksasi biologis: beberapa bakteri simbiotik (paling sering dikaitkan dengan tanaman polongan) dan beberapa bakteri yang hidup bebas dapat memperbaiki nitrogen sebagai nitrogen organik. Sebuah contoh dari bakteri pengikat nitrogen adalah bakteri Rhizobium mutualistik, yang hidup dalam nodul akar kacang-kacangan. Spesies ini diazotrophs. Sebuah contoh dari hidup bebas bakteri Azotobacter.

  2. Industri fiksasi nitrogen : Di bawah tekanan besar, pada suhu 600 C, dan dengan penggunaan katalis besi, nitrogen atmosfer dan hidrogen (biasanya berasal dari gas alam atau minyak bumi) dapat dikombinasikan untuk membentuk amonia (NH3). Dalam proses Haber-Bosch, N2 adalah diubah bersamaan dengan gas hidrogen (H2) menjadi amonia (NH3), yang digunakan untuk membuat pupuk dan bahan peledak.

  3. Pembakaran bahan bakar fosil : mesin mobil dan pembangkit listrik termal, yang melepaskan berbagai nitrogen oksida (NOx).
  4. Proses lain: Selain itu, pembentukan NO dari N2 dan O2 karena foton dan terutama petir, dapat memfiksasi nitrogen.

Asimilasi

Tanaman mendapatkan nitrogen dari tanah melalui absorbsi akar baik dalam bentuk ion nitrat atau ion amonium. Sedangkan hewan memperoleh nitrogen dari tanaman yang mereka makan.


Tanaman dapat menyerap ion nitrat atau amonium dari tanah melalui rambut akarnya. Jika nitrat diserap, pertama-tama direduksi menjadi ion nitrit dan kemudian ion amonium untuk dimasukkan ke dalam asam amino, asam nukleat, dan klorofil. Pada tanaman yang memiliki hubungan mutualistik dengan rhizobia, nitrogen dapat berasimilasi dalam bentuk ion amonium langsung dari nodul. Hewan, jamur, dan organisme heterotrof lain mendapatkan nitrogen sebagai asam amino, nukleotida dan molekul organik kecil.


Amonifikasi

 Jika tumbuhan atau hewan mati, nitrogen organik diubah menjadi amonium (NH4+) oleh bakteri dan jamur.

Amonifikasi adalah proses pembentukan amonium oleh bakteri yang hidup di dalam tanah. Selain dari hasil fiksasi nitrogen, amonium juga dapat terbentuk dari dekomposisi (penguraian) organisme yang sudah mati baik tumbuhan ataupun hewan oleh bakteri. Selain dekomposisi sampah organik, amonifikasi juga dapat terjadi akibat aktivitas bakteri yang merubah senyawa nitrat menjadi amonium (Darjamuni, 2003).


Nitrifikasi

Konversi amonium menjadi nitrat dilakukan terutama oleh bakteri yang hidup di dalam tanah dan bakteri nitrifikasi lainnya. Tahap utama nitrifikasi, bakteri nitrifikasi seperti spesies Nitrosomonas mengoksidasi amonium (NH4 +) dan mengubah amonia menjadinitrit (NO2-). Spesies bakteri lain, seperti Nitrobacter, bertanggung jawab untuk oksidasi nitrit menjadi dari nitrat (NO3-). Proses konversi nitrit menjadi nitrat sangat penting karena nitrit merupakan racun bagi kehidupan tanaman.

Proses nitrifikasi dapat ditulis dengan reaksi berikut ini :

  1. NH3+ CO2 + 1.5 O2 + Nitrosomonas → NO2 + H2O + H+
  2. NO2+ CO2 + 0.5 O2 + Nitrobacter → NO3
  3. NH3+ O2 → NO2 + 3H+ + 2e
  4. NO2+ H2O → NO3 + 2H+ + 2e

Keterangan :

“Karena kelarutannya yang sangat tinggi, nitrat dapat memasukkan air tanah. Peningkatan nitrat dalam air tanah merupakan masalah bagi air minum, karena nitrat dapat mengganggu tingkat oksigen darah pada bayi dan menyebabkan sindrom methemoglobinemia atau bayi biru. Ketika air tanah mengisi aliran sungai, nitrat yang memperkaya air tanah dapat berkontribusi untuk eutrofikasi, sebuah proses dimana populasi alga meledak, terutama populasi alga biru-hijau. Hal ini juga dapat menyebabkan kematian kehidupan akuatik karena permintaan yang berlebihan untuk oksigen. Meskipun tidak secara langsung beracun untuk ikan hidup (seperti amonia), nitrat dapat memiliki efek tidak langsung pada ikan jika berkontribusi untuk eutrofikasi ini.”


Denitrifikasi

Denitrifikasi adalah proses reduksi nitrat untuk kembali menjadi gas nitrogen (N2), untuk menyelesaikan siklus nitrogen. Proses ini dilakukan oleh spesies bakteri seperti Pseudomonas dan Clostridium dalam kondisi anaerobik. Mereka menggunakan nitratsebagai akseptor elektron di tempat oksigen selama respirasi. Fakultatif anaerob bakteri ini juga dapat hidup dalam kondisi aerobik.

  • Denitrifikasi umumnya berlangsung melalui beberapa kombinasi dari bentuk peralihan sebagai berikut:
    NO3− → NO2− → NO + N2O → N2 (g)
  • Proses denitrifikasi lengkap dapat dinyatakan sebagai reaksi redoks:
    2 NO3− + 10 e− + 12 H+ → N2 + 6 H2O

Oksidasi Amonia Anaerobik

Dalam proses biologis, nitrit dan amonium dikonversi langsung ke elemen (N2) gas nitrogen. Proses ini membentuk sebagian besar dari konversi nitrogen unsur di lautan. Reduksi dalam kondisi anoxic juga dapat terjadi melalui proses yang disebut oksidasi amonia anaerobik

NH4+ + NO2 → N2 + 2 H2O


Baca Juga Artikel Yang Mungkin Berhubungan : Lapisan Planet Bumi – Susunan, Struktur, Atmosfer, Evolusi, Fungsi, Iklim Dan Cuaca

Bentuk Siklus Nitrogen di Alam

Proses siklus nitrogen mengubah nitrogen dari satu bentuk ke bentuk kimia lain. Banyak proses yang dilakukan oleh mikroba baik untuk menghasilkan energi atau menumpuk nitrogen dalam bentuk yang dibutuhkan untuk pertumbuhan. Diagram di bawah ini  menunjukkan bagaimana proses-proses pada siklus nitrogen.


Nitrogen hadir di lingkungan dalam berbagai bentuk kimia termasuk nitrogen organik, amonium (NH4 +), nitrit (NO2-), nitrat (NO3-), dan gas nitrogen (N2). Nitrogen organik dapat berupa organisme hidup, atau humus, dan dalam produk antara dekomposisi bahan organik atau humus dibangun. Proses siklus nitrogen mengubah nitrogen dari satu bentuk kimia lain. Banyak proses yang dilakukan oleh mikroba baik untuk menghasilkan energi atau menumpuk nitrogen dalam bentuk yang dibutuhkan untuk pertumbuhan.


siklus nitrogen di alam

  1. Amonia
    Amonia dan garam-garamnya bersifat mudah larut dalam air. Sumber amonia di perairan adalah pemecahan nitrogen organik (protein dan urea) dan nitrogen anorganik yang terdapat di dalam tanah dan air, yang berasal dari dekomposisi bahan organic oleh mikroba dan jamur (amonifikasi).  Sumber amonia adalah reduksi gas nitrogen yang berasal dari proses difusi udara atmosfer, limbah industri dan domestik. Amonia yang terdapat dalam mineral masuk ke badan air melalui erosi tanah. Selain terdapat dalam bentuk gas, amonia membentuk senyawa kompleks dengan beberapa ion logam. Amonia juga dapat terserap kedalam bahan-bahan tersuspensi dan koloid sehingga mengendap di dasar perairan. Amonia di perairan dapat menghilang melalui proses volatilisasi karena tekanan parsial amonia dalam larutan meningkat dengan semakin meningkatnya pH.


  2. Nitrit
    Sumber nitrit dapat berupa limbah industri dan limbah domestik. Kadar nitrit pada perairan relatif karena segera dioksidasi menjadi nitrat. Perairan alami mengandung nitrit sekitar 0,001 mg/liter. Di perairan, nitrit ditemukan dalam jumlah yang sangat sedikit, lebih sedikit daripada nitrat, karena bersifat tidak stabil dengan keberadaan oksigen. Nitrit merupakan bentuk peralihan antara amonia dan nitrat (nitrifikasi) dan antara nitrat dan gas nitrogen (denitrifikasi) yang terbentuk dalam kondisi anaerob.


  3. Nitrat
    Nitrat adalah sumber utama nitrogen di perairan, namun amonium lebih disukai oleh tumbuhan. Kadar nitrat di perairan yang tidak tercemar biasanya lebih tinggi daripada kadar amonium. Kadar nitrat lebih dari 5 mg/liter menggambarkan terjadinya pencemaran antropogenik yang berasal dari aktivitas manusia dan tinja hewan. Kadar nitrogen yang lebih dari 0,2 mg/liter menggambarkan terjadinya eutrofikasi perairan.
    Nitrat adalah bentuk nitrogen sebagai nutrien utama bagi pertumbuhan tanaman dan alga. Nitrat nitrogen sangat mudah larut dalam air dan bersifat stabil. Senyawa ini dihasilkan dari proses oksidasi sempurna di perairan.

Baca Juga Artikel Yang Mungkin Berhubungan : 4 Respirasi Aerob VS Anaerob : Pengertian, Tahapan, Klasifikasi Dan Perbedaan


Sumber dan Efek Nitrit, Nitrat Pangan

Sumber Nitrit dan Nitrat Pangan

Sumber utamanya secara umum adalah makanan terutama sayuran dan air minum. Sedangkan daging kaleng yang kedalamnya ditambahkan nitrit, ternyata bukan  merupakan  sumber  nitrit  yang  terpenting.  Hal  yang  perlu  diperhatikan adalah pemakaian pupuk pada sayuran. Jika pupuk urea banyak digunakan, akan menyebabkan paparan pada manusia melalui sayuran terutama yang berdaun hijau serta sayuran dari umbi.Jumlah asupan yang diizinkan oleh FAO/WHO untuk berat badan 60 kg adalah 220 mg nitrat dan 8 mg untuk nitrit (Silalahi, 2005).


Sayuran

Konsentrasi nitrat pada sayuran sangat bervariasi mulai dari 1-10.000 mg/kg  sayuran  segar  dapat  dilihat  pada  Tabel  2.1.  Buah  bit,  seledri,  selada, bayam, dan lobak merupakan sumber nitrat yang terbesar, biasanya lebih dari 1000  mg/kg.  Semakin  tinggi  kelasnya,  maka  semakin  besar  pula  kandungan nitratnya (Walters, 1996).


Faktor yang Mempengaruhi Kadar Nitrit dan Nitrat dalam Sayuran

Banyak faktor yang mempengaruhi variasi kadar nitrit dan nitrat yaitu, kultivar  yang digunakan, Jumlah penggunaan pupuk nitrogen, nitrat asli yang terkandung dalam tanah, wilayah atau negara asal, musim atau waktu tanaman tumbuh,  praktik  budidaya  dari  masing-masing  petani,  waktu  yang dibutuhkan untuk sampai ke tempat pemasaran, lamanya waktu penyimpanan saat akan dijual, panjang hari, intensitas  cahaya, budidaya tanaman   rumah kaca dibandingkan tanaman luar ruangan, tanah dan suhu lingkungan dan mineral yang terkandung didalam tanah tersebut (Keeton, et al., 2009).Faktor utama yang berkontribusi terhadap kandungan nitrat dalam sayuran dapat dinyatakan sebagai berikut: faktor genetik 10%, periode tumbuh 15%, kondisi tanah 20%, pemupukan 30% dan kondisi cuaca 25% (Raczuk, et al., 2014). Lamanya waktu penyimpanan sampai sayur terjual yang mempengaruhi kadar nitrit dan nitrat (Keeton, et al., 2009; Raczuk, et al., 2014; Nasution, 2016). Menurut hasil penelitian (Nasution, 2016) sayuran selada akan meningkat kadar nitrit dan nitratnya setelah disimpan selama 2 hari baik pada suhu kamar maupun pada suhu lemari pendingin, peningkatan kadar nitrit dan nitrat lebih tinggi pada suhu kamar. Hasil penelitian lain (Manalu, 2015), bayam yang telah direbus kemudian disimpan hingga 5 jam, mengalami peningkatan kadar nitrit.


Tabel 2.1 Rentang Kadar Nitrat dari Berbagai Sayuran

Jenis SayurRentang Kadar

Nitrat (mg/kg)

Rentang Kadar

Nitrit (mg/kg)

Kelas
Asparagus3-7000,2-0,91
Bit100-45000-4,55
Brokoli140-23000-12
Kubis0-27000,16-0,43
Wortel0-28000-0,63
Kembang Kol53-45000-1,12
Seledri50-53000,4-0,55
Ketimun17-5700,16-0,82
Kubis30-55000,2-1,83
Selada90-130000,16-1,45
Daun Sop0-41000-944
Kacang Polong20-1000,4-2,61
Kentang57-10000-2,11
Lobak60-90000-3,55
Bayam2-67000-1625
Tomat0-1700,16-1,61

Sebenarnya, mengukur kadar nitrat dalam sayuran segar tidak cukup untuk memperkirakan Jumlah yang dicerna sebagai proporsi dari diet manusia. Konsentrasi nitrat mungkin akan menurun ketika sayuran disiapkan sebelum memasak (misalnya dicuci atau dikupas terlebih dahulu) serta selanjutnya pada proses pemanasan. Selain sebagai sumber nitrat, sayur juga merupakan sumber utama asam askorbat (vitamin C). Asam askorbat dapat menghambat sintesis nitrosamin dan menurunkan resiko methaemoglobinemia (Raczuk, et al., 2014).


Bayam

Tanaman Amaranthaceae atau bayam-bayaman memiliki ciri-ciri berdaun tunggal, ujungnya meruncing, lunak dan lebar. Batangnya lunak dan berwarna hijau keputih-putihan, putih kemerahan, atau hijau. Bunga Amaranthaceae ukurannya kecil muncul dari ketiak daun dan ujung batang pada rangkaian tandan. Buahnya tidak berdaging, tetapi bijinya banyak, sangat kecil, bulat dan mudah pecah. Tanaman ini berakar tunggang dan berakar samping. Akar sampingnya kuat dan dalam (Sunarjono, 2004).Bayam   dapat tumbuh sepanjang tahun, baik didataran rendah maupun dataran tinggi. Oleh karena itu, tanaman ini dapat ditanam di kebun dan perkarangan rumah. Bayam yang biasanya ditanam di pekarangan rumah ialah jenis Amaranthus hybridus(Sunarjono, 2004).


Bayam akan tumbuh baik bila ditanam di tanah dengan derajat keasaman atau pH tanah 6-7. Bila pH kurang dari 6, tanaman bayam akan merana, sementara pada pH  diatas  7,  tanaman  bayam  akan  mengalami  klorosis,  yaitu  timbulnya warna   putih   kekuning-kuningan,   terutama   pada   daun   yang   masih   muda (Sunarjono, 2004). Bayamyang berumur 3 minggu (berdaun kurang lebih empat helai), sebaiknya diberikan pupuk urea sebanyak 100 kg tiap ha yang ditebarkan diantara  dua  baris  tanaman  (Sunarjono,  2004).  Bayam  organik  adalah  bayam yang menggunakan pupuk kimia pada tingkat minimum dan dikombinasikan dengan penggunaan pupuk organik dan bahan-bahan alami (Hong, 1994).Bayam siap  dipanen  pertama  pada  umur  21  hari  setelah  tanam,  pada  saat  itu  tinggi tanaman telah mencapai 15-20 cm (Bandini dan Aziz, 2001).


Bayam ada yang dibudidayakan, ada juga yang tidak. Bayam yang liar dan tidak dibudidayakan ada 2 jenis, yaitu bayam tanah (Amaranthus blitum L.) dan bayam   berduri   (Amaranthus   spinosus   L.).   Bayam   tersebut   enak   dimakan walaupun agak keras dan kasap. Warna batangnya kemerah-merahan. Sementara bayam  yang  biasa  dibudidayakan  umumnya  berbiji  hitam,  diantaranya  bayam cabut(Amaranthus tricolor L.) dan bayam tahun(Amaranthus hybridus L.) (Sunarjono, 2004).Taksonomi Bayam menurut Herbanese Medan (2015) adalah sebagai berikut:

  • Kingdom : Plantae
  • Divisi       : Spermatophyta
  • Kelas       : Dicotyledonese
  • Ordo        : Amaranthales
  • Famili     : Amaranthaceae
  • Genus     : Amaranthus
  • Species   : Amaranthus hybridus L.

Komposisi Gizi dan Manfaat Bayam

Pada Tabel 2.2 dapat dilihat bahwa bayam sangat lengkap, mulai dari gizi makro, karbohidrat, protein sampai dengan zat gizi mikro. Meski begitu yang harus diperhatikan, dalam bayam juga terdapat kandungan senyawa kimia yang bersifat negatif, yaitu asam oksalat. Kandungan ini dapat menurunkan penyerapan beberapa kandungan zat gizi yang ada pada bayam seperti Fe, sehingga Fe hanya dapat diserap sebanyak 53% dan kalsium sebanyak 5% . Kandungan oksalat yang terlalu  banyak  dalam  tubuh  dapat  menyebabkan  gangguan  ginjal.  Meskipun bayam merupakan sumber kalsium yang baik, namun kalsium tersebut tidak dapat diserap  dengan  baik  karena  oksalat  dapat  berikatan  ikatan  dengan  kalsium. Oksalat didalam tubuh dapat mengikat kalsium dan ini bisa mengakibatkan terganggunya kerja elektrik jantung, otot-otot dan syaraf.  Selain itu, kandungan zat  besi  yang sangat  tinggi  pada bayam  tidak  boleh  terlalu  lama berinteraksi dengan  udara.  Ketika  zat  besi  (ferro)  yang  bermanfaat  tersebut  berinteraksi dengan  udara,  akan  berubah  menjadi  zat  besi yang bersifat  racun  bagi  tubuh (Ferri). Kandungan pada bayam lainnya yang perlu diperhatikan adalah nitrat dan nitrit. Nitrat akan menjadi nitrit pada kondisi tertentu. Nitrit ini bersifat racun dalam tubuh (Suwardi, 2011).


Air

Berdasarkan  Permenkes  No.  492/Menkes/Per/IV/2010,  persyaratan kualitas air minum, kadar nitrit dan nitrat maksimal adalah 3 mg/l dam 50 mg/l. Air minum yang berasal dari perusahaan air minum untuk umum selalu dievaluasi kandungan senyawa kimianya, termasuk nitrit dan nitrat secara rutin agar mutu air yang sehat diperoleh. Akan tetapi, penduduk di pedesaan memperoleh air minum yang berasal dari air sumur tradisional dan pesyaratan kimiawi jarang atau tidak pernah di evaluasi. Kadar nitrit dan nitrat dalam air sumur sangat dipengaruhi oleh kondisi lingkungan serta pertanian disekitarnya (Silalahi, dkk., 2007) .


Daging Awetan

Nitrit,  terkadang juga dikombinasi  dengan  nitrat  ditambahkan  kedalam daging awetan seperti kornet untuk mencegah keracunanClostridium botulinum, memberi warna cerah pada daging dan menambah cita rasa (Massey, 1996). Berdasarkan Permenkes No. 722/Menkes/Per/IX/1988, batas maksimum penggunaan nitrit dan nitrat sebagai bahan tambahan pangan pada daging olahan dan daging awetan yaitu 125 mg/kg dan 50 mg/kg (Matondang, 2015).


Baca Juga Artikel Yang Mungkin Berhubungan : Pengertian Stoikiometri dan Jenis Stoikiometri

Efek Nitrit dan Nitrat Manusia

Efek positif

Nitrit  merupakan  suatu  senyawa  yang  reaktif.  Nitrit  dapat  direduksi menjadi senyawa NO (nitrogen monoksida) (Lundberg, 2009). Nitrit juga digunakan sebagai obat yang berkhasiat sebagai vasodilator, misalnya pada penyakit jantung koroner (Silalahi, 2005). Penelitian yang dilakukan oleh EFSA, pada sukarelawan yang sehat, setelah 3 jam mengkonsumsi 500 ml jus bit yang mengandung nitrat 2,9 g/L, dapat mengurangi tekanan darah (-10 mmHg) dan efek ini mempunyai korelasi dengan kenaikan kadar nitrit dalam plasma (Anonim,

2010). Dosis terapi oral natrium nitrit berkisar 0,03-0,12 gram sebagai vasodilator (Silalahi, 2005). Sistem penghantaran sistemik nitrit pada dosis kecil dapat melindungi jalannya aliran darah ke beberapa organ seperti hati, otak, ginjal. Efek lain dari nitrat dan nitrit adalah sebagai antiinflamasi (Lundberg, 2009).


Efek Negatif

Mengkonsumsi natrium nitrit oral yang berlebihan akan berakibat fatal, dosis letal natrium nitrit 2-9 g sedangkan mengkonsumsi amonium nitrat secara oral dengan dosis 10 g tidak menunjukkan gejala yang besar (Walters, 1996).

Efek toksis nitrit adalah methaemoglobinemia, yakni kondisi darah yang tidak mampu mengangkut oksigen, terutama pada bayi.


Methaemoglobin adalah hemoglobin yang didalamnya ion ferro telah diubah menjadi ferri sehingga kemampuannya untuk  mengangkut oksigen telah berkurang dan menyebabkan warna darah menjadi coklat. Methaemoglobin dapat terjadi jika hemoglobin terpapar terhadap oksidator, termasuk nitrit. Sebenarnya, darah manusia darah manusia  secara  normal  mengandung  methaemoglobin  pada  konsentrasi  tidak melebihi 2%.Tetapi, jika kadarnya meningkat menjadi 20% dapat menyebabkan gangguan pada pengangkutan oksigen yang nyata, namun masih dapat ditoleransi. Darah yang mengandung methaemoglobin yang tinggi disebut methaemoglobinemia, terjadi gejala kulit biru (sianosis), sesak napas, mual dan muntah, serta shock. Kematian dapat terjadi jika kadar methaemoglobin mencapai 70% (Silalahi, 2005).


Nitrat yang berada dalam rongga mulut dapat direduksi menjadi nitrit oleh mikroba rongga mulut dan kemudian tertelan. Sebanyak 25% dari asupan nitrat dikeluarkan melalui kelenjar ludah. Sekitar 20% dari nitrat dalam kelenjar ludah direduksi menjadi nitrit, dengan demikian sekitar 5% dari seluruh asupan nitrat akan direduksi menjadi nitrit dalam ludah dan tertelan kembali. Sintesa nitrit dan nitrat juga terjadi didalam jaringan tubuh mamalia oleh bakteri heterotrop. Jika pH lambung meningkat, bakteri akan berkembang yang kemudian dapat mereduksi nitrat menjadi nitrit. Pada kondisi tertentu, nitrit bereaksi dengan senyawa aina, khususnya amina sekunder, membentuk senyawa nitroso yang bersifat karsinogenik. Tingginya kasus kanker hati dan lambung di Jepang serta China diduga   karena   mereka   banyak   mengkonsumsi   cumi-cumi   yang   banyak mengandung dimetilamin (Silalahi, 2005). Oleh karena itu, tidak dianjurkan mengkonsumsi sayur bayam yang banyak mengandung nitrat bersama-sama dengan cumi-cumi (Silalahi, 2006).


Baca Juga Artikel Yang Mungkin Berhubungan : Atmosfer Bumi Terdiri Dari Beberapa Lapisan Yaitu

Fungsi Dan Manfaat Nitrogen Ekologi

Nitrogen sangatlah penting untuk berbagai proses kehidupan di Bumi. Nitrogen adalah komponen utama dalam semua asam amino, yang nantina dimasukkan kedalam protein, protein adalah zat yang sangat dibutuhkan dalam pertumbuhan. Nitrogen juga hadir di basis pembentuk asam nukleat, seperti DNA dan RNA yang nantinya membawa hereditas.


Pada tumbuhan, banyak dari nitrogen digunakan dalam molekul klorofil, yang penting untuk fotosintesis dan pertumbuhan lebih lanjut. Meskipun atmosfer bumi merupakan sumber berlimpah nitrogen, sebagian besar relatif tidak dapat digunakan oleh tanaman. Pengolahan kimia atau fiksasi alami (melalui proses konversi seperti yang dilakukan bakteri rhizobium), diperlukan untuk mengkonversi gas nitrogen menjadi bentuk yang dapat digunakan oleh organisme hidup, oleh karena itu nitrogen menjadi komponen penting dari produksi pangan. Kelimpahan atau kelangkaan dari bentuk “tetap” nitrogen, (juga dikenal sebagai nitrogen reaktif), menentukan berapa banyak makanan yang dapat tumbuh pada sebidang tanah.


Fungsi Dan Manfaat Nitrogen antara lain :

  1. Siklus nitrogen yang berlangsung dialam bertujuan untuk mengubah nitrogen dari satu bentuk ke bentuk kimia lain yang melibatkan serangkaian proses kimia yang dilakukan oleh mikroba baik untuk menghasilkan energi atau menumpuk nitrogen dalam bentuk yang dibutuhkan untuk pertumbuhan.
  2. Nitrogen memasuki ekosistem melalui 2 jalur alami yaitu melalui hujan dan debu nitrogen dan melalui fiksasi nitrogen, yang dilakukan oleh mikroba prokariotik dengan kemampuan mengubah N2 menjadi senyawa yang dapat digunakan untuk mensintesis senyawa organik bernitrogen seperti asam amino
  3. Secara umum ada 6 bentuk reaksi kimia yang berlangsung pada siklus nitrogen yang berguna untuk mengkonversikan unsur nitrogen di atmosfer menjadi bentuk yang lebih reaktif, diantara nya adalah Fiksasi nitrogen, Asimilasi, Amonifikasi, Nitrifikasi Denitrifikasi, dan Oksidasi Amonia Anaerobik.

Baca Juga Artikel Yang Mungkin Berhubungan : Pengertian Atmosfer dan Manfaat Atmosfer Terlengkap

Contoh Siklus Nirogen

Adapun contoh siklus nitrogen yang diantaranya seperti:

  • Sebuah tanaman membutuhkan nitrogen dari tanah dengan menyerap melalui akar-akarnya. Nitrogen datang dalam bentuk ion nitrogen. Ketika nitrogen diserap oleh tanaman, direduksi menjadi ion nitrit. Selanjutnya menjadi amonium ion yang dapat dimasukkan ke dalam asam amino atau nukleat dan ke klorofil.

  • Ketika tanaman mati atau hewan mati atau ketika sebuah pabrik atau limbah mengeluarkan hewan, nitrogen organik kemudian dilepaskan. Bakteri dapat mengkonversi nitrogen organik ini menjadi amonium. Ini dilakukan melalui proses yang disebut dengan mineralisasi.

  • Nitrogen masuk ke lautan akibat limpasan dari air tanah atau saat hujan. Nitrogen juga dapat masuk ke laut yang melalui presipitasi “hujan”, nitrogen dalam air mengalami fiksasi yang umumnya difasilitasi oleh bakteri yang disebut cynobacteria. Setelah fiksasi, nitrogen dalam bentuk biologis yang tersedia fitoplankton di laut bisa digunakan.

  • Plankton mengeluarkan zat baik urea dan amonia ke dalam air. Fitoplanktorn dan limbah produk dapat tenggelam ke bawah, memasukkan amonia pada kedalaman pada zona euophotic. Amonia dari produk limbah ini kemudian dikeluarkan dari zona eufotik dan bakteri yang hidup di bawah zona eufotik dapat mengkonversi amonia menjadi nitrat. Konversi ini hanya dapat terjadi di bawah zona eufotik dimana tidak ada cahaya karena bakteri yang melakukan konversi tersebut dihambat oleh cahaya. Proses konversi ini disebut dengan ammonification atau mineralisasi.

  • Setelah amonia diubah, nitrifikasi terjadi dan amonia menjadi nitrit dan nitrat, pencampuran partikal dan upwelling dapat membawa nitrat ke atas dan kemudian dapat digunakan oleh photoplankton untuk melanjutkan siklus.