BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Dasar makanan yang paling baik untuk pertumbuhan bakteri ialah medium yang mengandung zat-zat organik seperti rebusan daging, sayur-sayuran, sisa-sisa makanan atau ramuan-ramuan yang dibuat oleh manusia (Dwidjoseputro, 1987). Medium yang dibahas dalam uraian di atas adalah medium untuk pertumbuhan dan perkembangbiakan mikroorganisme. Jadi, medium atau media adalah substansi yang terdiri atascampuran zat-zat makanan (nutrisi) untuk pertumbuhan dan perkembangbiakan mikroorganisme. Dalam cabang ilmu biologi yaitu mikrobiologi, kultur media sangat penting untuk menumbuhkan mikroba, isolasi, perhitungan jumlah mikroba, dan pengujian sifat-sifat fisik bakteri sehingga suatu bakteri dapat diidentifikasi. Pembiakan mikrobia dalam laboratorium memerlukan media yang berisi zat-zat hara atau nutrienserta lingkungan pertumbuhan sesuai dengan mikroorganisme (Rahayu dkk, 2014). Nutrisi yang diperlukan mikroorganisme seperti bakteri dan jamur biasanya berupa senyawa sederhana yang tersedia secara langsung atau berasal dari senyawa kompleks yang kemudian dipecah oleh mikroorganisme menjadi senyawa yang sederhana melalui proses enzimatik. MenurutRadji (2011),nutrisi yang dibutuhkan mikroorganisme untuk pertumbuhannya meliputi karbon, nitrogen, unsur non logam seperti sulfur dan fosfor, unsur logam seperti Ca, Zn, Na, K, Cu, Mn, Mg, dan Fe, serta vitamin, air, dan energi. Untuk itu, media pertumbuhan mikroorganisme seperti bakteri harus memenuhi syarat nutrisi yang dibutuhkan. Media biakan dapat berupa cairan, padatan, dan setengah padat (semi solid) tergantung bakteri yang akan ditumbuhkan.

Nutrient Agar (NA) adalah salah satu contoh media yang sering digunakan untuk menumbuhkan dan mengembangbiakkan bakteri. Sementara itu, Potato Dextrose Agar (PDA) merupakan media yang sering digunakan untuk menumbuhkan dan mengembangbiakkan yeast dan kapang. Nutrient Agar(NA) merupakan media biakan yang dibuat dari ekstrak beef, pepton, dan agar,sedangkan Potato Dextrose Agar (PDA) dibuat dari kentangdan agar. Menurut Radji (2011), karbohidrat sangat dibutuhkan oleh bakteri karena karbohidrat merupakan substrat utama untuk metabolisme bakteri. Hampir setengah berat kering suatu bakteri merupakan unsur karbon. Karbon dapat ditemukan dalam senyawa karbohidrat, sehingga karbohidrat sangat berperan penting untuk mendukung pertumbuhan bakteri. Berbagai media alternatif untuk pertumbuhan bakteri sudah cukup banyak diteliti. Seperti halnya penelitian yang dilakukan oleh Arulanantham et al(2012) yang telah berhasil menumbuhkan bakteri Escherichia coli, Bassilussp, Klebsiellasp, Staphylococcus aureus, dan Pseudomonassp pada media yang bersumber darikacang tunggak, kacang hijau, dan kacang kedelai hitam. Potensi yang besar dapat juga ditemukan pada beberapa jenis umbi-umbian yang mengandung karbohidrat cukup tinggi yang baik untuk pertumbuhan bakteri.

1.2 Rumusan Masalah

1. Apa saja nutrisi yang diperlukan mikroba?

2. Bagaimana prinsip Media pertumbuhan Mikroba?

3. Bagaiman metoda kultivasi dan karakteristik biakan bakteri?

1.3 Tujuan

1. Untuk mengetahui nutrisi yang diperlukan mikroba

2. Untuk mengetahui prinsip Media pertumbuhan Mikroba

3. Untuk mengetahui metoda kultivasi dan karakteristik biakan bakteri

BAB II

PEMBAHASAN

2.1 KEBUTUHAN DASAR NUTRISI MIKROBA

2.1.1 Pengertian Nutrisi

Nutrisi adalah substansi organik yang dibutuhkan organisme untuk fungsi normal dari sistem tubuh, pertumbuhan, pemeliharaan kesehatan. Nutrisi didapatkan dari makanan dan cairan yang selanjutnya diasimilasi oleh tubuh. Untuk keperluan hidupnya, semua makhluk hidup memerlukan bahan makanan. Bahan makanan ini diperlukan untuk sintesis bahan sel dan untuk mendapatkan energi. Demikian juga dengan mikroorganisme, untuk kehidupannya membutuhkan bahan-bahan organik dan anorganik dari lingkungannya. Bahan-bahan tersebut disebut dengan nutrient (zat gizi), sedang proses penyerapanya disebut proses nutrisi (Suriawiria, 1985).

Mikroba sama dengan makhluk hidup lainnya, memerlukan suplai nutrisi sebagai sumber energi dan pertumbuhan selnya. Unsur-unsur dasar tersebut adalah : karbon, nitrogen, hidrogen, oksigen, sulfur, fosfor, zat besi dan sejumlah kecil logam lainnya. Ketiadaan atau kekurangan sumber-sumber nutrisi ini dapat mempengaruhi pertumbuhan mikroba hingga pada akhirnya dapat menyebabkan kematian. Kondisi tidak bersih dan higienis pada lingkungan adalah kondisi yang menyediakan sumber nutrisi bagi pertumbuhan mikroba sehingga mikroba dapat tumbuh berkembang di lingkungan seperti ini. Oleh karena itu, prinsip daripada menciptakan lingkungan bersih dan higienis adalah untuk mengeliminir dan meminimalisir sumber nutrisi bagi mikroba agar pertumbuhannya terkendali (Anonymous, 2006).

2.1.2 Peran Nutrien Bagi Mikroorganisme

Peran utama nutrient adalah sebagai sumber energy, bahan pembangun sel, dan sebagai aseptor electron dalam reaksi bioenergetik (reaksi yang menghasilkan energy). Oleh karenanya bahan makanan yang diperlukan terdiri dari air, sumber energy, sumber karbon, sumber aseptor electron, sumber mineral, factor pertumbuhan dan nitrogen.

Makhluk hidup menggunakan sumber-sumber nutrient dapat dalam bentuk padat yang disebut dengan holozoik, tetapi ada juga yang hanya dapat menggunakan sumber nutrient dalam bentuk cair (larutan) yang disebut dengan holofitik, namun ada holozoik yang menggunakan sumber nutrient dalam bentuk padat, tetapi bahan tersebut dicerna dahulu diluar sel dengan bantuan enzim ekstraseluler.

Mayoritas komponen seluler adalah karbon, oksigen, hidrogen, nitrogen, fosfor dan elemen ini merupakan penyusun utama membran, protein, asam nukleat dan struktur seluler lainnya. Elemen ini diperlukan paling banyak oleh mikroba untuk menyusun komponen selulernya. Oleh karena itu disebut makronutrien. Elemen lainnya yang sedikit diperlukan oleh mikroba untuk menyusun komponen selulernya disebut mikronutrien. Elemen lainnya yang sangat sedikit (bahkan tidak terukur) diperlukan sel untuk menyusun komponen seluler, tetapi harus hadir dalam nutrisinya disebut trace elemen. Semua elemen yang diperlukan oleh mikroba dipaparkan dalam bab selanjutnya. Faktor pertumbuhan merupakan molekul organik yang penting bagi pertumbuhan tetapi tidak mampu disintesis oleh mikroba sendiri seperti vitamin dan asam amino. ( Arudewangga, 2010)

Semua organisme memerlukan karbon, energi dan elektron untuk aktivitas metabolismenya, dan bakteri telah dikelompokkan berdasarkan metode memperoleh dan mengunakan ketiga komponen tersebut. Karbon merupakan komponen utama dan penting bagi sistem hidup khususnya sebagai kerangka makromolekul seluler. Mikroba yang memperoleh karbon dari karbon dioksida disebut autotrof, sedangkan mikroba yang memperoleh karbon dari molekul organik disebut heterotrof. Energi untuk keberlangsungan reaksi seluler dapat berasal dari konversi cahaya atau reaksi oksidasi senyawa organik maupun anorganik. Mikroba fototrofik mampu mengkonversi cahaya menjadi energi kimia, sedangkan kemotrofik memperoleh energi dari oksidasi kimiawi baik organik maupun anorganik. Dalam memperoleh energi diperlukan sumber elektron. Mikroba yang memperoleh elektron dari senyawa organik, disebut organotrof, sedangkan yang memperoleh elektron dari senyawa anorganik disebut litotrof. ( Arudewangga, 2010)

2.1.3 Pola Nutrisi Mikroorganisme

Persyaratan nutrisi dalam bentuk zat-zat kimia diperlukan untuk pertumbuhan dan fungsi normal. Berikut adalah persyaratan nutrisi bagi mikroorganisme:

1. Organisme Hidup Membutuhkan Sumber Energi

Energy dibutuhkan untuk melangsungkan metabolisme, aktivitas metabolism tersebut terjadi dalam sel yang hidup jika ada pasokan energy yang berlanjut ke dalam sel. Ada dua jenis energy bioenergi mikroorganisme yang berkembang, yaitu :

a. Fototrof : hanya menggunakan energy matahari sebagai sumber energinya.

b. Kemotrof : mikroorganime ini bergantung pada oksidasi senyawa organic untuk mendapatkan energinya, seperti glukosa atau dari senyawa anorganik.

2. Organisme Hidup Membutuhkan Karbon

Karbon adalah unsure yang paling penting bagi semua struktur dan fungsi sel. Dalam kehidupan sel-sel mikroorganisme dikenal dua jenis ketergantungan terhadap kebutuhan zat karbon, yaitu :

a. Autotrof : yang memerlukan sumber karbon di dalam bentuk senyawa anorganik seperti CO2 atau karbonat.

b. Heterotrof : yang memerlukan senyawa karbon dalam bentuk senyawa organic.

Berdasar terhadap sumber karbon untuk kelompok heterotrof , kelompok tersebut harus hidup:

· Saprofit, yaitu hidup dengan jasad lain yang sudah mati ( sisa-sisa buangan tanaman/hewan yang sudah mati)

· Parasitic, hidup dengan jasad lain yang masih hidup ( sebagai jasad penyakit dan sebagainya).

3. Organisme Hidup Membutuhkan Nitrogen

Nitrogen adalah unsure yang penting dalam sel makromolekul, terutama protein dan asam nukleat. Protein berperan sebagai struktur molekul yang membentuk struktur yang disebut pabrik dalam sel suatu struktur fungsional sebagai enzim yang bertanggung jawab dalam aktivitas metabolism sel. Asam nukleat meliputi DNA yang merupakan basis genetic dari sel makhluk hisup. Dan RNA yang memainkan peran dalam sintesis protein dalam sel. Tumbuhan menggunakan nitrogen dalam b entuk garam nitrogen anorganik seperti kalium nitrat, sedangkan hewan membutuhkan senyawa nitrogen organic, seperti protein dan produk hasil peruraiannya, yakni peptide dan asam-asam amino tertentu.

Nitrogen dipergunakan sebagai sumber nutrient mikroba dalam bentuk ammonium, nitrat, asam amino dan protein. Beberapa jenis mikroba dapat langsung menggunakan nitrogen bebas berbentuk gas (N2) didalam proses penambatan/fiksasi N2-udara.

4. Organisme Hidup Membutuhkan Belerang (Sulfur) Dan Fosfor

Belerang adalah bagian integral dari beberapa asam amino dan dengan demikian merupakan bagian structural dan fungsional dari protein. Belerang diperoleh dari senyawa-senyawa organic, seperti dari asam amino yang mendukung belerang, dari senyawa anorganik seperti sulfat dan unsure belerang. Fosfor, unsure ini diperlukan untuk pembentukan makromolekul esensial seperti asam nukleat, DNA dan RNA dan juga diperlukan untuk sintesis senyawa organic yang mengandung energy tinggi seperti ATP (adenosine triphosfat). Fosfor diperoleh dalam bentuk garam fosfat dan digunakan oleh seluruh sel mikroorganisme.

5. Organism Hidup Membutuhkan Unsure Logam Seperti : Natrium, Kalium, Mangan, Besi, Seng, Tembaga Dan Kobalt

Unsure-unsur logam tersebut adalah beberapa yang diperlukan untuk kelangsungan aktivitas sel yang efisien. Aktivitas sel tersebut, diantaranya adalah pengaturan penyerapan hara, pengaturan aktivitas enzim, dan transfortasi electron selama biooksidasi. Ion-ion ini termasuk unsure hara mikro yang diperlukan dalam jumlah sedikit saja. Unsure-unsur ini berasal dari garam-garam.

Berbagai unsure tersebut digunakan untuk pertumbuhan yang normal, tidak terkecuali kuman. Jumlah yang dibutuhkan biasanya amat kecil dan diukur dalam satuan ppm ( part per million = persejuta).

6. Organisme Hidup Membutuhkan Vitamin

Vitamin adalah senyawa organic khusus yang penting untuk pertumbuhan. Kebanyakan vitamin berfungsi membentuk substansi yang mengaktifkan enzim. Dalam aspek nutrisi akan vitamin pada bakteri menujukkan pola yang beragam. Beberapa jenis mikroorganisme memiliki jalur sintesis vitamin yang besar, sedangkan beberapa jenis yang lainnya hanya dapat menyintesis vitamin dalam jumlah yang terbatas yang diperoleh dari medium tumbuhnya.

7. Organisme Membutuhkan Air

Semua sel memerlukan air yang diambil dari medium tumbuhnya sehingga unsure nutrisi yang mempunyai bobot molekul rendah itu dapat melintasi menerobos membrane sel. Air berfungsi juga sebagai bahan pelarut zat terlarut mineral dan organic. Air sebagai alat transfortasi substansi terlarut berupa ion-ion haramelintasi dan mencapai jaringan dan organ. Air berperan juga menjadi penjagadan penstabilisasi temperature sehingga fungsi seluruh organ serta metabolisme akan berlangsung normal apabila temperature dalam keadaan normal sesuai dengan yang diperlukan oleh masing-masing jenis atau spesies. Air sebagai sarana ekskresi pembuangan zat yang tidak diperlukan. Air pada organisme berfungsi untuk membantu fungsi-fungsi metabolic dan pertumbuhannya. Untuk mikroorganisme, semua nutrient harus dalam bentuk larutan sebelum dapat memasuki selnya.

Air merupakan komponen utama dalam sel dan media, baik sebagai sumber oksigen untuk bahan organic sel dan respirasi maupun sebagai pelarut dan sebagai alat pengangkut dalam metabolism.

8. Hydrogen Dan Oksigen

Unsure-unsur ini biasanya digunakan sebagai air untuk keperluan seperti pelarutan, hidrolisis, ionisasi, osmosis, dan sebagainya. Dalam bentuk molekul unsure-unsur ini mempunyai fungsi lain.

a. Hydrogen molekuler

Digunakan oleh beberapa spesies bakteri sebagai sumber energy (misalnya, hidrogemonas). Organism ini dapat dalam larutan yang seluruhnya mengandung mineral, dengan menggunakan menggunakan CO2 dari udara sebagai sumber karbon dan mengoksidasi H2 menjadi H2O sebagai sumber energy.

b. Oksigen molekuler

Peranan oksigen molekuler sangat penting terutama Dalam mekanisme dalam memperoleh energy pada sel dan mempunyai hubungan lain terhadap kehidupan sel, sumber dan pemakaian oksigen berbeda-beda pada berbagai spesies.

Sehubungan dengan penggunaan oksigen molekuler dikenal sekurang-kurangnya lima kelompok organism, yaitu sebagai berikut:

1) Obligat aerob, membutuhkan O2 yang sangat banyak sebagai aseptor akhir dalam oksidasi biologis atau respirasi aerob.

2) Obligat anaerob, mikroorganisme yang termasuk golongan ini tidak membutuhkan oksigen bebas, bahkan jika kontak dengan oksigen akan mengakibatkan penghambatan atau mematikan organism tersebut. Karena tidak dapat menggunakan oksigen dalam proses metabolism untuk memperoleh energy, maka energy itu diperoleh dengan menggunakan sebagian dari molekul suatu zat (misalnya glukosa) sebagai donor electron dan memindahkannya ke bagian lain dari molekul tersebut, yang dengan demikian bertindak juga sebagai aseptor electron dengan hasil kelurnya energy untuk sel itu. Proses ini dinamakan fermentasi. Bagi genus clostridium, oksigen adalah toksit, karena digunakan sebagai H-aseptor untuk membentuk H2O2 dan karena organism ini tidak dapat menguraikannya, sehingga persenyawaan ini menumpuk dan mematikan organism itu.

3) Fakultatif aerob atau fakultatif anaerob dapat menggunakan oksigen sebagai aseptor electron. Atau sebagai pengganinya, diambil dari garam-ggaram seperti NaNO3, NaSO4 atau karbonat. Penggunaan pengganti ini kadang-kadang disebut juga respirasi anaerob.

4) Mikroaerofil, organism dari golongan ini mati atau terhambat pertumbuhannya oleh tegangan oksigen penuh. Pertumbuhan terbaik bagi organism ini ialah pada konsentrasi oksigen terbatas.

5) Indiferen, ialah organisme yang tidak membutuhkan O2 bebas ataupun terhambat olehnya, kecuali dalam keadaan tertentu.

2.1.4 Pengelompokan Mikroorganisme Berdasarkan Zat Gizi

Klasifikasi mikroorganisme berdasarkan zat gizi didasarkan atas dua parameter, yaitu : sifat energy dan sifat sumber karbon yang utama. Selanjutnya mengenai sumber energy, terdapat dikotomi, yakni fototrof merupakan organism yang menggunakan cahaya sebagai sumber energy dan kemotrof yang merupakan organism yang menggunakan oksidasi senyawa anorganik sederhana sebagai sumber energy. Sedangkan pembagian organism berdasarkan sifat sumber karbon utama, yaitu organism autotrof yang merupakan organism yang menggunakan karbondioksida sebagai sumber karbon utama atau untuk pertumbuhan; dan organism heterotrof, merupakan organism bergantung pada sumber karbon organic. Secara lebih sederhana pembagian organism berdasarkan zat gizi dapat dilihat pada table dibawah ini:

Tipe

Sifat Sumber Energy Untuk Pertumbuhan

Sifat sumber karbon utama untuk pertumbuhan

Contoh

Fototrof

1. Fotoototrof

1. Fotoheterotrof

Cahaya

Cahaya

CO2

senyawa organic

Chromatium, alga,bakteri fotosintetik, rhodo-spirillium rubrum bakteri hijau, bakteri ungu rhodopseudomonas

Kemotrof

1. kemoototrof

1. kemoheterotrof

Oksidasi senyawa anorganik

Oksidasi senyawa organic

CO2

Senyawa organic

Thiobacillus, nitrosomonas, nitrosocystis, nitrosospira, nitrosococcus, Escherichia, protozoa, cendawan, sebagian besar bakteri

Pada tipe mikroba heterotrof, baik yang fotoheterotrof dan kemoheterotrof terdapat perbedaan antara mikroba saprofit dengan bakteri parasit. Bakteri saprofit disebut juga saprobakteri atau saprobe (sapros=sampah), yakni kelompok mikroba yang hidup dari zat-zat organic yang telah berupa sisa-sisa atau sampah; sedangkan mikroba parasit yang dapat dipelihara diluar hospes, dinamakan mikroba parasit fakultatif. Dan mikroba yang tidak dapat hidup kecuali pada hospesnya disebut dengan parasit obligat. Sedangkan mikroba yang menyebabkan penyakit yang dapat mengganggu hospes disebut mikroba pathogen.

Berkaitan dengan masalah pembagian mikroba berdasarkan zat gizi, ada beberapa istilah yang menyatakan keadaan fisis pada waktu zat organic memasuki sel, yaiyu:

· Osmotrof, yakni organism yang mengambil semua zat gizi dalam bentuk larutan. Misalnya, bakteri dan cendawan.

· Fagotrof, yaitu organism yang dapat mengambil partikel makanan padat dengan mekanisme yang dinamakan fagositosis. Misalnya protozoa.

· Auksotrof, yakni organism yang disamping memerlukan sumber karbon utama, juga tambahan satu atau lebih zat gizi organic (factor tumbuh). Misalnya, pada banyak alga dan bakteri fotootorof.

2.2 MEDIUM PERTUMBUHAN MIKROBA

Medium pertumbuhan (disingkat medium) adalah tempat untuk menumbuhkan mikroba. Mikroba memerlukan nutrisi untuk memenuhi kebutuhan energi dan untuk bahan pembangun sel, untuk sintesa protoplasma dan bagian-bagian sel lain. Setiap mikroba mempunyai sifat fisiologi tertentu, sehingga memerlukan nutrisi tertentu pula. Setiap unsur nutrisi mempunyai peran tersendiri dalam fisiologi sel. Unsur tersebut diberikan ke dalam medium sebagai kation garam anorganik yang jumlahnya berbeda-beda tergantung pada keperluannya. Beberapa golongan mikroba misalnya diatomae dan alga tertentu memerlukan silika (Si) yang biasanya diberikan dalam bentuk silikat untuk menyusun dinding sel. Fungsi dan kebutuhan natrium (Na) untuk beberapa jasad belum diketahui jumlahnya. Natrium dalam kadar yang agak tinggi diperlukan oleh bakteri tertentu yang hidup di laut, algae hijau biru, dan bakteri fotosintetik. Natrium tersebut tidak dapat digantikan oleh kation monovalen yang lain (Sumarsih, 2003).

Jasad hidup dapat menggunakan makanannya dalam bentuk padat maupun cair (larutan). Jasad yang dapat menggunakan makanan dalam bentuk padat tergolong tipe holozoik, sedangkan yang menggunakan makanan dalam bentuk cair tergolong tipe holofitik. Jasad holofitik dapat pula menggunakan makanan dalam bentuk padat, tetapi makanan tersebut harus dicernakan lebih dulu di luar sel dengan pertolongan enzim ekstraseluler. Pencernaan di luar sel ini dikenal sebagai extracorporeal digestion. Pertumbuhan mikroba sangat dipengaruhi oleh faktor media tumbuh dan nutrisi untuk pertumbuhannya. Media tumbuh yang baik dan sesuai dengan sifat dan fisiologis dari mikroba tersebut akan menghasilkan biakan mikroba yang baik.

Bahan Dasar dari media pertumbuhan mikroba yaitu Air (H2O) sebagai pelarut, Agar (dari rumput laut) yang berfungsi sebagai pemadat media. Gelatin, merupakan polimer asam amino yang diproduksi dari kolagen Silica gel, yaitu bahan yang megandung natrium silikat. Fungsinya juga sebagai pemadat media.silica gel khusus digunakan untuk memadatkan media bagi mikroorganisme autotrof obligat.

Agar mikroba dapat tumbuh dengan baik dalam suatu medium, maka harus dipenuhi syarat –syarat antara lain (Singleton dan Sainsbury, 2006):

1. Medium harus megandung semua nurtisi yang mudah digunakan oleh mikroba.

2. Medium harus mempunyai tekanan osmose dan pH yang sesuai.

3. Medium tidak mengandung zat- zat penghambat.

4. Medium harus steril.

Medium pertumbuhan mikroba dapat diklasifikasi berdasarkan komposisi/susunan kimianya menjadi 4 jenis, yaitu (anonym, 2008):

1. Medium organic, yaitu medium yang tersusun dari bahan – bahan organic.

2. Medium anorganik yaitu medium yang terdiri dari bahan – bahani anorganic.

3. Medium sintetis yaitu medium yang komposisi zat kimianya diketahui jenis dan takarannya secara pasti, misalnya glucose agar, mac conkey agar.

4. Medium semi sintetis yaitu medium yang sebagian komposisinya diketahui secara pasti, misalnya Potato Dextrose Agar (PDA) yang mengandung dekstrosa dan ekstrak kentang.

5. Medium non sintetis yaitu medium yang dibuat dengan komposisi yang tidak pasti dan biasanya langsung diekstrak dari bahan dasarnya, misalnyatomato juice agar, brain heart infusion agar, dan pancreatic extract.

Sifat fisik/konsistensinya, medium diklasifikasikan menjadi:

1. Medium padat (solid medium), yaitu medium yang mengandung agar 15%. Medium ini dapat berupa medium organic atau medium anorganik.

2. Medium setengah padat (semi solid medium) yaitu medium yang mengandung agar 0,3-0,4%. Berdasarkan atas keperluan penggunaannya, medium ini dapat dibuat tegak atau miring dalam tabung reaksi.

3. Medium cair (liquid medium) yaitume dium yang berbentuk cair dan tidak mengandung agar, contohnya medium Tauge Cair.

2.3 METODA KULTIVASI DAN KARAKTERISTIK BIAKAN BAKTERI

2.3.1 Pengertian dan Fungsi Media Kultivasi

Media kultivasi mikroorganisme adalah suatu bahan yang terdiri dari campuran zat-zat makanan (nutrisi) yang diperlukan mikroorganisme untuk pertumbuhannya. Mikroorganisme memanfaatkan nutrisi media berupa molekul-molekul kecil yang dirakit untuk menyusun komponen sel. Dengan media pertumbuhan maka dapat dilakukan isolat mikroorganisme menjadi kultur murni dan juga memanipulasi komposisi media pertumbuhannya (Hidayat dkk: 2006). Menurut Unus Surawiria (1986) media adalah susunan bahan baik bahn alami (seperti tauge, kentang, daging, telur, wortel dan sebagainya) ataupun bahan buatan (berbentuk senyawa kimia, organik ataupun anorganik) yang dipergunakan untuk pertumbuhan dan perkembangbiakan mikroba. Medium penumbuhan merupakan substrat yang kaya akan nutrien yang selanjutnya digunakan untuk membiakkan mikrobia. Nutrient dapat diartikan sebagai bahan-bahan organik dan atau bahan anorganik yang berfungsi sebagai sumber energi atau penerima elektron bagi organisme (Suriawiria: 1986)

Agar mikroba dapat tumbuh dan berkembang dengan baik di dalam media diperlukan persyaratan tertentu yakni bahwa: (a) Di dalam media harus terkandung semua unsur hara yang diperlukan untuk pertumbuhan dan perkembangbiakan mikroba (b) Media harus memiliki tekanan osmosis, tegangan permukaan, dan pH yang sesuai dengan kebutuhan mikroba (c) Media harus dalam keadaan steril.

Fungsi-fungsi medium adalah sebagai berikut :

1. Media basal dapat mendukung pertumbuhan berbagai jenis spesies tanpa syarat nutrisi

2. Media penghambat merupakan medium yang memuat unsur pokok tertentu yang menghambat pertumbuhan dari jenis mikroorganisme tertentu.

3. Medium pemeliharaan digunakan untuk pertumbuhan awal dan penyimpanan selanjutnya, mempersiapkan kultur organisme yang disimpan baik pada suhu ruang atau suhu dingin (Singleton, dkk, 2001).

2.3.2 Bahan-Bahan Media Kultivasi

Medium yang paling banyak digunakan dalam pembiakan mikroba adalah kaldu cair dan kaldu agar. Menurut Kusnadi dkk (2003) bahan-bahan media pertumbuhan mikrobia meliputi:

· Bahan dasar

1. Air (H2O) sebagai pelarut

2. Agar (dari rumput laut) yang berfungsi untuk pemadat media. Agar sulit didegradasi oleh mikroorganisme pada umumnya dan mencair pada suhu 45oC.

3. Gelatin juga memiliki fungsi yang sama seperti agar. Gelatin adalah polimer asam amino yang diproduksi dari kolagen. Kekurangannnya adalah lebih banyak jenis mikroba yang mampu menguraikannya dibanding agar.

4. Silika gel, yaitu bahan yang mengandung natrium silikat. Fungsinya juga sebagai pemadat media. Silika gel khusus digunakan untuk memadatkan media bagi mikroorganisme autotrof obligat.

· Nutrisi atau zat makanan

Media harus mengandung unsur-unsur yang diperlukan untuk metabolisme sel yaitu berupa unsur makro seperti Carbon (C), Hidrogen (H), Oksigen (O), Nitrogen (N), Phospor (P), dan unsur mikro seperti Fe, Mg dan unsur pelikan/trace element. Sumber karbon dan energi yang dapat diperoleh berupa senyawa organik atau anorganik sesuai dengan sifat mikrobanya. Jasad heterotrof memerlukan sumber karbon organik antara lain dari karbohidrat, lemak, protein, dan asam organik. Sumber nitrogen mencakup asam amino, protein atau senyawa bernitrogen lain. Sejumlah mikroba dapat menggunakan sumber N anorganik seperti urea.

· Bahan tambahan

Bahan-bahan tambahan yaitu bahan yang ditambahkan ke medium dengan tujuan tertentu, misalnya phenol red (indikator asam basa) ditambahkan untuk indikator perubahan pH akibat produksi asam organik hasil metabolisme. Antibiotik ditambahkan untuk menghambat pertumbuhan mikroba non-target/kontaminan.

Bahan yang sering digunakan dalam pembuatan media, antara lain:

1. Agar dapat diperoleh dalam bentuk batangan, granula atau bubuk dan terbuat dari beberapa jenis rumput laut. Kegunaannya adalah sebagai pemadat (gelling) yang pertama kali digunakan oleh Fraw & Walther Hesse untuk membuat media. Jika dicampur dengan air dingin, agar tidak akan larut. Untuk melarutkannya harus diaduk dan dipanasi, pencairan dan pemadatan berkali-kali atau sterilisasi yang terlalu lama dapat menurunkan kekuatan agar, terutama pada pH yang asam.

2. Peptone adalah produk hidrolisis protein hewani atau nabati seperti otot, liver, darah, susu, casein, lactalbumin, gelatin, dan kedelai. Komposisinya tergantung pada bahan asalnya dan bagaimana cara memperolehnya.

3. Meat extract. Meat extract mengandung basa organik terbuat dari otak, limpa, plasenta, dan daging sapi.

4. Yeast extract. Yeast extract terbuat dari ragi pengembang roti atau pembuat alkohol. Yeast extract mengandung asam amino yang lengkap & vitamin (B kompleks).

5. Karbohidrat. Karbohidrat ditambahkan untuk memperkaya pembentukan asam amino dan gas dari karbohidrat. Jenis karbohidrat yang umumnya digunakan dalam amilum, glukosa, fruktosa, galaktosa, sukrosa, manitol, dan lain-lain. Konsentrasi yang ditambahkan untuk analisis fermentasi adalah 0,5-1%.

2.3.3 Macam-Macam Media Kultivasi

Menurut Jawet dkk (1996) media kultivasi mikrobia meliputi:

1) Medium berdasarkan sifat fisiknya dibagi menjadi :

a. Medium padat, yaitu media yang mengandung agar 15% sehingga setelah dingin media menjadi padat.

b. Medium setengah padat, yaitu media yang mengandung agar 0,3-0,4% sehingga menjadi sedikit kenyal, tidak padat, tidak begitu cair. Media semisolid dibuat dengan tujuan supaya pertumbuhan mikroba dapat menyebar ke seluruh media, tetapi tidak mengalami percampuran sempurna jika tergoyang. Misalnya bakteri yang tumbuh pada media NfB (Nitrogen free Bromthymol Blue) semisolid akan membentuk cincin hijau kebiruan di bawah permukaan media, jika media ini cair maka cincin ini dapat dengan mudah hancur. Semisolid juga bertujuan untuk mencegah/menekan difusi oksigen, misalnya pada media Nitrate Broth, kondisi anaerob atau sedikit oksigen meningkatkan metabolisme nitrat, tetapi bakteri ini juga diharuskan tumbuh merata di seluruh media.

c. Medium cair yaitu media yang tidak mengandung agar, contohnya adalah NB (Nutrient Broth), dan LB (Lactose Broth).

2) Medium berdasarkan komposisi

a. Medium sintesis yaitu media yang komposisi zat kimianya diketahui jenis dan takarannya secara pasti, misalnya Glucose Agar, Mac Conkey Agar.

b. Medium semisintesis yaitu media yang sebagian komposisinya diketahui secara pasti, misanya PDA (Potato Dextrose Agar) yang mengandung agar, dekstrosa dan ekstrak kentang. Untuk bahan ekstrak kentang, secara detail tidak dapat mengetahui tentang komposisi senyawa penyusunnya.

b. Medium non sintesis yaitu media yang dibuat dengan komposisi yang tidak dapat diketahui secara pasti dan biasanya langsung diekstrak dari bahan dasarnya, misalnya Tomato Juice Agar, Brain Heart Infusion Agar, Pancreatic Extract.

3) Medium berdasarkan tujuan

a. Media untuk isolasi Media ini mengandung semua senyawa esensial untuk pertumbuhan mikroba, misalnya Nutrient Broth, Blood Agar.

b. Media selektif/penghambat Media yang selain mengandung nutrisi juga ditambah suatu zat tertentu sehingga media tersebut dapat menekan pertumbuhan mikroba lain dan merangsang pertumbuhan mikroba yang diinginkan. Contohnya adalah Luria Bertani medium yang ditambah Amphisilin untuk merangsang E.coli resisten antibotik dan menghambat kontaminan yang peka, Ampiciline. Salt broth yang ditambah NaCl 4% untuk membunuh Streptococcus agalactiae yang toleran terhadap garam.

c. Media diperkaya (enrichment) Media diperkaya adalah media yang mengandung komponen dasar untuk pertumbuhan mikroba dan ditambah komponen kompleks seperti darah, serum, dan kuning telur. Media diperkaya juga bersifat selektif untuk mikroba tertentu. Bakteri yang ditumbuhkan dalam media ini tidak hanya membutuhkan nutrisi sederhana untuk berkembang biak, tetapi membutuhkan komponen kompleks, misalnya Blood Tellurite Agar, Bile Agar, Serum Agar, dan lain-lain.

d. Media untuk peremajaan kultur. Media umum atau spesifik yang digunakan untuk peremajaan kultur.

e. Media untuk menentukan kebutuhan nutrisi spesifik Media ini digunakan untuk mendiagnosis atau menganalisis metabolisme suatu mikroba. Contohnya adalah Koser’s Citrate medium, yang digunakan untuk menguji kemampuan menggunakan asam sitrat sebagai sumber karbon.

f. Media untuk karakterisasi bakteri Media yang digunakan untuk mengetahui kemempuan spesifik suatu mikroba. Kadang-kadang indikator ditambahkan untuk menunjukkan adanya perubahan kimia. Contohnya adalah Nitrate Broth, Lactose Broth, Arginine Agar.

g. Media diferensial. Media ini bertujuan untuk mengidentifikasi mikroba dari campurannya berdasar karakter spesifik yang ditunjukkan pada media diferensial, misalnya TSIA (Triple Sugar Iron Agar) yang mampu memilih Enterobacteria berdasarkan bentuk, warna, ukuran koloni dan perubahan warna media di sekeliling koloni.

4) Medium TA dan TC

Medium (Taoge Agar) berdasarkan susunannya merupakan medium organik semi alamiah atau semi sintetis sebab terdiri dari bahan alamiah yang ditambah dengan senyawa kimia; berdasarkan konsistensinya merupakan medium padat karena mengandung agar yang memadatkan medium; berdasarkan kegunaannya merupakan medium umum yang dapat ditumbuhi oleh mikroorganisme secara umum yang berfungsi untuk pertumbuhan bakteri dan jamur serta memiliki warna cream.

Medium TA terdiri dari tauge yang berfungsi sebagai sumber energi, nitrogen organik, karbon dan vitamin, sukrosa sebagai sumber karbon, agar sebagai bahan pemadat medium dan aquadest sebagai pelarut untuk menghomogenkan medium dan sumber O2. Medium TA digunakan untuk menumbuhkan jamur (khamir dan kapang). Medium TA ini, berdasarkan konsistensinya termasuk dalam medium (solid medium). Berdasarkan fungsinya, TA termasuk medium penguji (assay medium), karena dapat digunakan untuk pengujian vitamin, asam-asam amino, dan lain-lain. Melalui medium ini dapat diamati bentuk-bentuk koloni dan bentuk pertumbuhan jamur.

Medium TC (Taoge Cair) berdasarkan susunannya merupakan medium organik semi alamiah atau semi sintetis sebab terdiri dari bahan alamiah yang ditambah dengan senyawa kimia; berdasarkan konsistensinya merupakan medium cair karena mengandung agar konsistensi cair; berdasarkan kegunaannya merupakan medium umum yang dapat ditumbuhi oleh mikroorganisme secara umum yang berfungsi untuk pertumbuhan bakteri dan jamur serta memiliki warna cream.

Medium TC terdiri dari tauge yang berfungsi sebagai sumber energi, nitrogen organik, karbon dan vitamin, sukrosa sebagai sumber karbon, agar sebagai bahan pemadat medium dan aquadest sebagai pelarut untuk menghomogenkan medium dan sumber O2. Medium TC digunakan untuk mengembangbiakkan mikroorganisme dalam jumlah besar. Bahan-bahan yang digunakan untuk membuat medium TA dan TC, antara lain:

1. Tauge, berfungsi sebagai sumber energi dan bahan mineral bagi mikroba, pemberi vitamin E yang diperlukan oleh mikroba, juga sebagai sumber nitrogen.

2. Sukrosa, sebagai sumber karbohidrat, sumber karbon organik, sebagai sumber energi bagi mikroba.

3. Agar, sebagai bahan pemadat medium. (TC tidak memakai agar)

4. Aquadest, sebagai bahan pelarut untuk menghomogenkan larutan. Pada akhir percobaan sebelum digunakan untuk menumbuhkan mikroba medium harus disterilkan dalam autoklaf pada suhu 1210C dan tekanan 2 atmosfer dengan tujuan agar medium tersebut bebas dari pengaruh mikroba yang ada di udara luar.

2.3.4 Teknik Kultivasi Mikroba

Setelah semua bahan dan alat yang akan digunakan dalam proses kultivasi disterilkan, maka dimulailah proses isolasi untuk mendapatkan biakan murni.Bahan yang diinokulasikan pada medium disebut inokulum. Di bawah ini ada beberapa teknik inokulasi yang umum dilakukan di laboratorium mikrobiologi.

a. Teknik Penyebaran (The Spread-Plate Technique)

Teknik penyebaran yang lebih sering disebut dengan Spread-Plate adalah teknik langsung dan mudah untuk mendapatkan suatu biakan murni. Di bawah ini adalah gambar saat menginokulasi mikroba dengan menggunakan teknik Spread-Plate.

Campuran dari beberapa spesies bakteri disebarkan di permukaan medium agar, sehingga setiap sel akan tumbuh menjadi koloni yang terpisah sempurna dan dapat dilihat secara makroskopis berupa kumpulan mikroba di atas medium padat. Setiap koloni yang terbentuk merupakan biakan murni.

b. Teknik Goresan (The Streak-Plate Technique)

Biakan murni juga dapat diperoleh dengan teknik goresan ( Streak-Plate Technique ). Inokulum digoreskan di atas medium dengan memakai ose menurut pola tertentu, yaitu :

1. Goresan T

Untuk membuat biakan murni dangan teknik goresan T, ada beberapa langkah yang harus diikuti, yaitu :

· Lempengan dibagi menjadi 3 bagian dengan hutuf T pada bagian luar dasar cawan petri.

· Inokulasi daerah I sebanyak mungkin dengan gerakan sinambung.

· Panaskan ose dan biarkan dingin kembali

· Gores ulang daerah I sebanyak 3-4 kali dan teruskan goresan di daerah II.

· Pijarkan kembali ose dan biarkan dingin kembali.

· Prosedur diatas diulang untuk daerah III

2. Goresan Kuadran

Teknik ini sama dengan goresan T, hanya lempengan agar dibagi menjadi 4

3. Goresan Radian

· Goresan dimulai dari bagian pinggir lempengan.

· Pijarkan ose dan dinginkan kembali.

· Putar lempengan agar 90o dan buat goresan terputus dimulai dari bagian pinggir lempengan.

· Putar lempengan agar 900 dan buat goresan terputus di atas goresan sebelumnya.

· Pijarkan ose.

4. Goresan Sinambung

· Ambil satu mata ose suspensi dan goreskan setengah permukaan lempengan agar.

· Jangan pijarkan ose, putar lempengan 1800, gunakan sisi mata ose yang sama dan gores pada sisa permukaan lempengan agar.

Setelah inkubasi, sel-sel mikroba memperbanyak diri dan dalam waktu 18-24 jam akan terbentuk suatu massa sel yang disebut koloni. Koloni yang terbentuk ini adalah biakan murni.

c. Teknik lempeng tuang (Pour Plate Technique )

Teknik pour-plate (lempeng tuang) adalah suatu teknik di dalam menumbuhkan mikroorganisme di dalam media agar dengan cara mencampurkan media agar yang masih cair dengan stok kultur bakteri. Teknik ini biasa digunakan pada uji TPC (Total Plate Count). Kelebihan teknik ini adalah mikroorganisme yang tumbuh dapat tersebar merata pada media agar. Kultivasi mikroba dengan teknik ini dimulai dengan mengencerkan kultur bakteri yang telah ada dengan aquades. Selanjutnya, diaduk hingga rata dengan cara memutar tabung reaksi dengan telapak tangan selama beberapa kali. Larutan dilusi tadi sebanyak + 1 ml dituang ke dalam cawan petri. Cawan petri diputar secara perlahan-lahan di atas meja horizontal untuk mengaduk campuran media agar dengan dilusi kultur mikroba. Terakhir, inkubasi kultur ini pada kondisi yang sesuai. Tahapan di atas diilustrasikan pada gambar 5 di bawah ini.

Biakan murni yang dihasilkan, jika disimpan dalam jangka waktu yang lama akan mudah sekali mengalami mutasi. Ini berarti, biakan murni yang disimpan terlalu lama bukan lagi biakan murni yang semula. Oleh karena itu, ada beberapa hal yang harus dilakukan untuk mencegah atau setidaknya mengurangi kemungkinan terjadinya mutasi, yaitu :

· Secara periodik, biakan harus dipindahkan ke medium baru, sebaiknya pemindahan dilakukan pada fase log.

· Biakan harus disimpan pada suhu rendah dan terhindar dari radiasi.

· Mikroba diliofilisasikan, yaitu dimasukkan dalam ampul berisis susu kering bercampur CO2 kemudian disimpan pada tempat bersuhu rendah.

BAB III

PENUTUP

3.1 Kesimpulan

nutrisi yang dibutuhkan mikroorganisme untuk pertumbuhannya meliputi karbon, nitrogen, unsur non logam seperti sulfur dan fosfor, unsur logam seperti Ca, Zn, Na, K, Cu, Mn, Mg, dan Fe, serta vitamin, air, dan energi.

Media pertumbuhan mikroorganisme seperti bakteri harus memenuhi syarat nutrisi yang dibutuhkan. Media biakan dapat berupa cairan, padatan, dan setengah padat (semi solid) tergantung bakteri yang akan ditumbuhkan.

Media kultivasi mikroorganisme adalah suatu bahan yang terdiri dari campuran zat-zat makanan (nutrisi) yang diperlukan mikroorganisme untuk pertumbuhannya.

3.2 Saran

Penulis menyadari bahwa makalah ini masih jauh dari kesempurnaan. Maka dari itu penulis sangat mengharapkan kritik dan saran dari seluruh pihak demi sempurnanya makalah ini dan sebagai perbaikan dalam pembuatan makalah-makalah berikutnya.

2