PERTUMBUHAN DAN PENGENDALIAN MIKROORGANISME

  A. FAKTOR-FAKTOR LINGKUNGAN PERTUMBUHAN MIKROORGANISME   

 
 

Setiap mikroorganisme mempunyai respons yang berbeda terhadap faktor lingkungan (suhu, pH, O, salinitas, dsb.). 
Tinggi rendahnya suhu mempengaruhi pertumbuhan mikroorganisme. Bakteri dapat tumbuh dalam rentang suhu minus 5⁰C - 80⁰C, tetapi bagaimanapun juga setiap species mempunyai rentang suhu yang pendek yang ditentukan oleh sensitifitas sistem enzimnya terhadap panas.

Bakteri dapat dikelompokkan berdasarkan pada kisaran suhu pertumbuhannya, yaitu :

1.Psikrofil adalah bakteri yang dapat tumbuh pada suhu 0⁰C - 20⁰C. Suhu optimumnya sekitar 15⁰C. Karakteristik istimewa dari semua bakteri psikrofil adalah akan tumbuh pada suhu 0–5⁰C.

2.Mesofil adalah bakteri yang dapat tumbuh pada suhu 20⁰C -45⁰C.karakteristik istimewa dari semua bakteri mesofil adalah kemampuannya untuk tumbuh pada suhu tubuh (37⁰C) dan tidak dapat tumbuh pada suhu di atas 45⁰C.

Bakteri mesofil dapat dibedakan menjadi dua kelompok, yaitu:

a.Yang mempunyai suhu pertumbuhan optimum 20–30⁰C, termasuk tumbuhan saprofit.

b.Yang mempunyai suhu pertumbuhan optimum 35–40⁰C, termasuk organisme yang tumbuh baik pada tubuh inang berdarah panas.

          3.Termofil adalah bakteri yang dapat tumbuh pada suhu 35⁰C atau lebih.

Bakteri termofil dapat dibedakan menjadi dua kelompok :

a. Fakultatif termofil adalah organisme yang dapat tumbuh pada suhu 37⁰C,dengan suhu pertumbuhan optimum 45–60⁰C.

b. Obligat termofil adalah organisme yang dapat tumbuh pada suhu di atas suhu 50⁰C, dengan suhu pertumbuhan optimum di atas 60⁰C.

Perubahan suhu dapat mempengaruhi :

1.Pertumbuhan : miskin, banyak,atau mati

2.Perubahan karakteristik :pembentukan pigmen, misalnya Serratia marcescens, pada suhu kamar merah, suhu lebih tinggi atau rendah dari suhu kamar, pigmen merah hilang. Produksi selulosa Acetobacter xylinum pada suhu lebih tinggi dari suhu kamar akan menurun.

            Derajat keasaman (pH),pengaruh pH terhadap pertumbuhan tidak kalah pentingnya dari pengaruh temperatur. Rentang pH bagi pertumbuhan bakteri antara 4–9 dengan pH optimum 6,5–7,5.

Selama pertumbuhan pH dapat berubah, naik atau turun,bergantung kepada komposisi medium yang diuraikan. Bila ingin pH konstan selama pertumbuhan harus diberikan larutan penyangga atau buffer yang sesuai dengan media dan jenis mikroorganisme.

        Kebutuhan oksigen,oksigen tidak mutlak diperlukan mikroorganisme karena ada juga kelompok yang tidak memerlukan oksigen bahkan oksigen merupakan racun bagi pertumbuhan.

Mikroorganisme terbagi atas empat kelompok berdasarkan kebutuhan akan organisme, yaitu :

ü Mikroorganisme aerob yang memerlukan oksigen sebagai akseptor elektron dalam proses respirasi.

ü Mikroorganisme anaerob adalah mikroorganisme yang tidak memerlukan O2 karena oksigen akan membentuk H2O2 yang bersifat toksik dan meyebabkan kematian. Mikroorganisme anaerob tidak memiliki enzim katalase yang dapat menguraikan H2O2 menjadi air dan oksigen.

ü Mikroorganisme fakultatif anaerob adalah mikroorganisme yang tetap tumbuh dalam lingkungan kelompok fakultatif anaerob. Mikroorganisme mikroaerofilik adalah mikroorganisme yang memerlukan oksigen dalam jumlah terbatas karena jumlah oksigen yang berlebih akan menghambat kerja enzim oksidatif dan menimbulkan kematian.

      Salinitas ( kadar garam ), berdasarkan kebutuhan garam (NaCl) mikroorganisme dapat dikelompokkan menjadi :

1.Non halofil

2.Halotoleran

3.Halofil (NaCl 10-15%)

4.Halofil ekstrim

B.   KONTROL TERHADAP PERTUMBUHAN MIKROORGANISME

Kontrol terhadap pertumbuhan mikroorganisme dapat dilakukan dengan cara membasmi mikroorganisme, atau menghambat pertumbuhannya.

C. SYARAT IDEAL MEMILIH SENYAWA ANTIMIKROBA DAN FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI KERJA ANTIMIKROBA

Beberapa hal yang harus diperhatikan dalam memilih bahan kimia sebagai senyawa antimikroba adalah sebagai berikut :

1.Memiliki kemampuan untuk mematikan mikroorganisme dalam konsentrasi rendah pada spektrum luas, sehingga dapat membunuh berbagai mikroorganisme.

2.Bisa larut dalam air atau pelarut lain sampai taraf yang diperlukan secara efektif.

3.Memiliki stabilitas tinggi, jika dibiarkan dalam waktu relatif lama tidak kehilangan sifat antimikrobanya.

4.Bersifat letal bagi mikroorganisme, tetapi aman bagi manusia maupun hewan.

5.Bersifat homogen, sehingga komposisi selalu sama untuk setiap aplikasi dosis takaran.

6.Senyawa tersedia dalam jumlah besar dengan harga yang pantas.

7.Sifat bahan harus serasi.

8.Dapat menentukan tipe mikroorganisme yang akan dibasmi.

9.Aman terhadap lingkungan.

Faktor-faktor yang mempengaruhi kerja antimikroba adalah sebagai berikut :

1.Konsentrasi bahan, setiap mikroorganisme memerlukan konsentrasi yang berbeda untuk senyawa antimikroba yang sama dalam menghambat atau membunuh.

2.Waktu, setiap mikroorganisme memerlukan waktu yang berbeda-beda ketikadipaparkan terhadap suatu senyawa antimikroba untuk dapat menghambat atau mematikan.

3.pH. Konsentrasi ion hydrogen mempengaruhi peranan bakterisida dengan cara mempengaruhi organisme dan bahan kimia dalam bakterisida tersebut.

4.Temperatur. Pembunuhan bakteri oleh bahan kimia akan meningkat dengan suatu peningkatan temperatur.

5.Sifat organisme. Kemampuan suatu bahan tertentu bergantung pada komponen organisme yang diuji dengan bahan tersebut.

6.Usia mikroorganisme. Tingkat kerentanan mikroorganisme sangat ditentukan oleh umur biakan mikroorganisme.

7.Bahan ekstra. Adanya bahan organik seperti serum, darah atau nanah mempengaruhi aktivitas beberapa senyawa antimikroba

Pertumbuhan Mikroba

PERTUMBUHAN MIKROBA 


 Pertumbuhan adalah penambahan secara teratur semua komponen sel suatu jasad. Pembelahan sel adalah hasil dari pembelahan sel. Pada jasad bersel tunggal (uniseluler), pembelahan atau perbanyakan sel merupakan pertambahan jumlah individu. Misalnya pembelahan sel pada bakteri akan menghasilkan pertambahan jumlah sel bakteri itu sendiri. Pada jasad bersel banyak (multiseluler), pembelahan sel tidak menghasilkan pertambahan jumlah individunya, tetapi hanya merupakan pembentukan jaringan atau bertambah besar jasadnya. Dalam membahas pertumbuhan mikrobia harus dibedakan antara pertumbuhan masing-masing individu sel dan pertumbuhan kelompok sel atau pertumbuhan populasi. 

Video : Pertumbuhan bakteri
sumber : https://www.youtube.com/watch?v=7_KNXbMPO_w

 A. Pertumbuhan Populasi Pertumbuhan dapat diamati dari meningkatnya jumlah sel atau massa sel (berat kering sel). 
Pada umumnya bakteri dapat memperbanyak diri dengan pembelahan biner, yaitu dari satu sel membelah menjadi 2 sel baru, maka pertumbuhan dapat diukur dari bertambahnya jumlah sel. 
Waktu yang diperlukan untuk membelah diri dari satu sel menjadi dua sel sempurna disebut waktu generasi. Waktu yang diperlukan oleh sejumlah sel atau massa sel menjadi dua kali jumlah/massa sel semula disebut doubling time atau waktu penggandaan. 
Waktu penggandaan tidak sama antara berbagai mikrobia, dari beberapa menit, beberapa jam sampai beberapa hari tergantung kecepatan pertumbuhannya. Kecepatan pertumbuhan merupakan perubahan jumlah atau massa sel per unit waktu.  

B. Penghitungan Waktu Generasi Dari hasil pembelahan sel secara biner:  
1 sel menjadi 2 sel 
2 sel menjadi 4 sel 
2 menjadi 22 atau 2x2 4 sel menjadi 8 sel 2 menjadi 23 atau 2x2x2  
Dari hal tersebut dapat dirumuskan menjadi: N = N0 2n 
      N:  jumlah sel akhir, 
      N0: jumlah sel awal, 
      n:   jumlah generasi

Waktu generasi = t / n , 
       t: waktu pertumbuhan eksponensial, 
       n: jumlah generasi 

 Grafik pertumbuhan dan jumlah generasi 

   

   
Dalam bentuk logaritma, rumus N = N0 2n menjadi: log N = log N0 + n log 2 log N – log N0 = n log 2 n = log N – log N0 = log N – log N0 log 2 0,301  

Contoh 1: N = 108 , N0 = 5x107 , t = 2  
Dengan rumus dalam bentuk logaritma: n = log 108 – log (5x 107) = 8 – 7,6 =1 0,301 0,301  
Jadi waktu generasi = t/n = 2/1 = 2 jam 
Waktu generasi juga dapat dihitung dari slope garis dalam plot semilogaritma kurva pertumbuhan eksponensial, yaitu dengan rumus, slope = 0,301/ waktu generasi. 
Dari grafik pertumbuhan tersebut diketahui bahwa slope = 0,15, sehingga juga diperoleh waktu generasi = 2 jam  

Contoh 2: Jika 100 sel setelah ditumbuhkan selama 5 jam menghasilkan 1.720.320 sel, maka jumlah generasi dapat dihitung sebagai berikut: n = Log N – Log N0 = Log 1.720.320 – Log 100 = 14 Log 2 0,301 Waktu Generasi: t/n = 60 menit x 5 = 21 menit/generasi 14 C. P

Pembahasan pertumbuhan bakteri

sumber : https://www.youtube.com/watch?v=LwQQz9WWMfs
  
C. Pertumbuhan Populasi Mikroba  

Suatu bakteri yang dimasukkan ke dalam medium baru yang sesuai akan tumbuh memperbanyak diri. Jika pada waktu-waktu tertentu jumlah bakteri dihitung dan dibuat grafik hubungan antara jumlah bakteri dengan waktu maka akan diperoleh suatu grafik atau kurva pertumbuhan. 
Pertumbuhan populasi mikrobia dibedakan menjadi dua yaitu biakan sistem tertutup (batch culture) dan biakan sistem terbuka (continous culture). 
Pada biakan sistem tertutup, pengamatan jumlah sel dalam waktu yang cukup lama akan memberikan gambaran berdasarkan kurva pertumbuhan bahwa terdapat fase-fase pertumbuhan. 

Fase pertumbuhan dimulai pada fase permulaan, fasepertumbuhan yang dipercepat, fase pertumbuhan logaritma (eksponensial), fase pertumbuhan yang mulai dihambat, fase stasioner maksimum, fase kematian dipercepat, dan fase kematian logaritma.  
Pada fase permulaan, bakteri baru menyesuaikan diri dengan lingkungan yang baru, sehingga sel belum membelah diri. Sel mikrobia mulai membelah diri pada fase pertumbuhan yang dipercepat, tetapi waktu generasinya masih panjang. Fase permulaan sampai fase pertumbuhan dipercepat sering disebut lag phase. Kecepatan sel membelah diri paling cepat terdapat pada fase pertumbuhan logaritma atau pertumbuhan eksponensial, dengan waktu generasi pendek dan konstan. Selama fase logaritma, metabolisme sel paling aktif, sintesis bahan sel sangat cepat dengan jumlah konstan sampai nutrien habis atau terjadinya penimbunan hasil metabolisme yang menyebabkan terhambatnya pertumbuhan. Selanjutnya pada fase pertumbuhan yang mulai terhambat, kecepatan pembelahan sel berkurang dan jumlah sel yang mati mulai bertambah. 
Pada fase stasioner maksimum jumlah sel yang mati semakin meningkat sampai terjadi jumlah sel hidup hasil pembelahan sama dengan jumlah sel yang mati, sehingga jumlah sel hidup konstan, seolah-olah tidak terjadi pertumbuhan (pertumbuhan nol). 
Pada fase kematian yang dipercepat kecepatan kematian sel terus meningkat sedang kecepatan pembelahan sel nol, sampai pada fase kematian logaritma maka kecepatan kematian sel mencapai maksimal, sehingga jumlah sel hidup menurun dengan cepat seperti deret ukur. 
Walaupun demikian penurunan jumlah sel hidup tidak mencapai nol, dalam jumlah minimum tertentu sel mikrobia akan tetap bertahan sangat lama dalam medium tersebut.