4

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

A. Nutrisi bakteri

Seperti halnya jasad hidup pada umumnya, bakteri memerlukan energi

dan bahan – bahan untuk membangun selnya (untuk sintesis protoplasmanya

dan bagian – bagian sel lainnya). Bahan – bahan tersebut dinamakan nutrient.

Untuk dapat menggunakan energi dari bahan – bahan tadi, sel

melakukan kegiatan yang menyebabkan terjadinya perubahan – perubahan

kimia di dalam sel. Semua reaksi terarah yang berlangsung di dalam sel itu

disebut metabolisme.

Jasad hidup atau organisme sangat bergantung pada suplay zat – zat

ekogen (yang berasal dari luar tubuhnya) untuk tumbuh, berkembang dan

mempertahankan hidup, maka nutrien harus mengandung unsur sumber

energi, karbon, nitrogen dan unsur anorganik lainnya, molekul organik,

kompleks, asam – asam lemak, asam – asam amino, dan vitamin – vitamin.

Makanan (nutrien) yang diperlukan oleh jasad dapat berfungsi sebagai

sumber energi, bahan pembangun sel, juga sebagai aseptor dan donor elektron.

Jasad dalam menggunakan nutrisi dibagi menjadi 3 tahap, yaitu:

Ingesti: proses pemasukam makanan ke dalam tubuh jasad

lewat saluran pencernaan makanan.

Digesti: proses pencernaan makanan dari molekul –molekul

5

besar menjadi molekul – molekul yang lebih kecil

agar dapat diserap oleh sel.

Absorbsi: proses penyerapan molekul – molekul nutrien oleh

sel lewat protein celah pada selaput sel, transport

aktif yang memerlukam tenaga (ATP) ataupun

secara pinositosis.

Nutrien atau makanan harus menyediakan cukup energi untuk

mempertahankan fungsi tubuh, aktivitas dan pertumbuhan bagi jasad hidup.

(Haribi, Ratih, 2008)

1. Nutrisi yang diperlukan oleh mikroorganisme dan Fungsinya

a. Air

Semua jasad khemosintetik memerlukan suatu sumber energi

dalam bentuk donor H yaitu berupa substrat yang dapat dioksidasi. Air

merupakan komponen utama di dalam sel mikrobia dan medium. Fungsi

air sebagai sumber oksigen untuk bahan organik sel pada respirasi. Selain

itu air berfungsi sebagai pelarut dan alat pengangkut dalam metabolisme.

(Moat, dkk, 2002)

b. Sumber energi

Ada beberapa macam sumber energi untuk mikrobia, yaitu

senyawa – senyawa organik dan atau senyawa – senyawa anorganik yang

dapat dioksidasi serta cahaya matahari. (Sumarsih, 2003)

6

c. Sumber karbon

Organisme yang berfotosintesis dan bakteri yang memperoleh

energi dari oksidasi senyawa organik menggunakan secara khas bentuk

karbon yang paling teroksidasi, CO2, sebagai satu-satunya sumber utama

karbon selular. Perubahan CO2, menjadi unsur pokok sel organik adalah

proses reduktif yang memerlukan pemasukan bersih energi.

(Sumarsih, 2003)

d. Sumber nitrogen

Nitrogen adalah salah satu unsur yang diperlukan oleh semua jasad

hidup untuk sintesis protein asam nukleat dan senyawa–senayawa lain

yang mengandung nitrogen. Atmosfer bumi mengandung hampir 80% N2

Atmosfer diatas setiap hektar tanah–tanah subur diperkirakan mengandung

lebih dari 30000-ton nitrogen. Selama adanya pertumbuhan,

mikroorganisme membebaskan enzim–enzim proteolitik–proteolitik yang

dapat merombak senyawa–senyawa protein menjadi asam amino.

Sejumlah nitrogen sangat dibutuhkan dalam pertumbuhan, karena nitrogen

tersebut terkandung di dalam protein dan asam nukleat. Dalam hal

memperoleh nitrogen setiap organisme berbeda-beda, ada yang dengan

cara menggunakan gas nitrogen dari udara dan ada juga yang

menggunakan sumber nitrogen anorganik, seperti garam-garam

ammonium. Tapi ada juga yang menggunakan sumber nitrogen organik,

seperti glutamik dan asparagin. (Linda, 2008)

7

e. Sumber Belerang

Belerang adalah komponen dari banyak substansi organik sel.

Belerang membentuk bagian struktur beberapa koenzim dan ditemukan

dalam rantai samping cisteinil dan merionil protein. Belerang dalam

bentuk asalnya tidak dapat digunakan oleh tumbuhan atau hewan. (Jawetz,

Melnick, Adelberg, 2005)

f. Sumber phospor

Fosfat (PO43-

) dibutuhkan sebagai komponen ATP, asam nukleat

dan sejumlah koenzim seperti NAD, NADP dan flavin. Selain itu, banyak

metabolit, lipid (fosfolipid, lipid A), komponen dinding sel (teichoic acid),

beberapa polisakarida kapsul dan beberapa protein adalah bergugus fosfat.

Fosfat selalu diasimilasi sebagai fosfat anorganik bebas (Pi). (Jawetz,

Melnick, Adelberg, 2005)

g. Sumber oksigen

Untuk sel, oksigen tersedia dalam bentuk air. Selanjutnya oksigen

juga terdapat dalam CO2 dan dalam bentuk senyawa organik. Selain itu

masih banyak organisme yang tergantung dari oksigen molekul (O2 atau

dioksigen). Oksigen yang berasal dari molekul oksigen hanya akan

diinkorporasi ke dalam substansi sel kalau sebagai sumber karbon

digunakan metana atau hidrokarbon aromatik yang berantai panjang.

(Sumarsih, 2003)

8

h. Sumber aseptor elektron

Proses oksidasi biologi merupakan proses pengambilan dan

pemindahan elektron dari substrat. Oleh karena elektron di dalam sel tidak

dapat berada dalam bentuk bebas, maka harus ada sesuatu yang dapat

segera menangkap elektron tersebut. Penangkap elektron ini disebut

aseptor elektron.

Aseptor elektron adalah suatu agensia pengoksidasi, pada mikrobia

yang dapat berfungsi sebagai aseptor elektron adalah O2, senyawa –

senyawa organik, NO3-, NO2

--, N2O, SO4

-, CO2

--, dan Fe

+++ . (Haribi, Ratih,

2008)

i. Sumber mineral penting

Mineral merupakan bagian dari sel, unsur penyusun utama sel

adalah karbon, oksigen, nitrogen, hidrogen, fosfor, dan unsur mineral

lainnya yang diperlukan oleh mikrobia adalah K, Ca, Mg, Na, S, Cl.

Sedangkan yang diperlukan dalam jumlah yang sangat sedikit adalah Fe,

Mn, Co, Cu, Bo, Zn, Mo dan Al.

Selain berfungsi sebagai penyusun sel, unsur mineral juga

berfungsi sebagai pengatur tekanan osmose, kadar ion hidrogen,

permeabilitas, potensial oksidasi reduksi suatu medium.(Sumarsih, 2003)

j. Faktor pertumbuhan ( growth factor)

Faktor tumbuh ialah senyawa organik yang sangat diperlukan

untuk pertumbuhan (sebagai prekursor, atau penyusun bahan sel) dan

senyawa ini tidak dapat disintesis dari sumber karbon yang sederhana.

9

Faktor tumbuh sering juga disebut zat tumbuh dan hanya diperlukan dalam

jumlah sangat sedikit.

Berdasarkan struktur dan fungsinya dalam metabolisme, faktor

tumbuh digolongkan menjadi asam amino, sebagai penyusun protein; basa

purin dan pirimidin, sebagai penyusun asam nukleat; dan vitamin sebagai

gugus prostetis atau bagian aktif dari enzim. (Jawetz, Melnick, Adelberg,

2005)

2. Karbon dan Sumber Energi untuk Pertumbuhan Bakteri

Proses nutrisi donor hidrogen dan sumber karbon dibagi menjadi dua

jenis metabolisme, yaitu:

a. Mikroorganisme autotrof

Suatu mikroorganisme dikatakan autotrof apabila mikroorganisme

tersebut mampu memperoleh sebagian besar dari jumlah karbon sel

dengan cara fiksasi CO2. Jasad autotrof dapat mensintesis sendiri

kebutuhan hidup dari senyawa-senyawa anorganik dan ini merupakan

karakteristik bagi tumbuhan yang mempunyai klorofil. (Moat, dkk, 2002)

b. Mikroorganisme heterotrof

Suatu mikroorganisme dikatakan heterotrof apabila

mikroorganisme tersebut mampu memperoleh sebagian besar dari jumlah

karbon selnya dari senyawa - senyawa organik. Jasad yang heterotrof

tidak mampu mensintesis makanannya sendiri sehingga hidupnya dapat

sebagai saprofit atau parasit. Berdasarkan penggolongan pola tersebut di

atas mikroorganisme sebagian besar termasuk dalam heterotrof dan yang

10

lainnya termasuk autotrof. Perbedaan kedua golongan tersebut di atas

menjadi kabur setelah diketahui bahwa growth faktor yang khas

diperlukan pula oleh jasad - jasad yang menggunakan bahan-bahan

organik sebagai makanan pokoknya jika kebutuhan faktor penumbuh kita

pertimbangkan maka jasad-jasad hidup dapat digolongkan berdasarkan

sumber energi yang digunakan jasad tersebut menjadi jasad yang

fotoautotrof dan kemoautotrof. (Dwidoseputro, 2007)

Jasad fotoautotrof menggunakan sinar matahari sebagai sumber

energi untuk pertumbuhannya, sedangkan jasad kemototrof memperoleh

energi dari hasil oksidasi reduksi tanpa adanya sinar matahari sebagai

contoh dapat dikemukakan disini adalah proses nitrifikasi pada amoniak

atau garamnya yang terjadi di dalam tanah sehingga terbentuklah senyawa

nitrit yang dilakukan oleh bakteri nitrit. (Dwidoseputro, 2007))

Jadi, atas dasar dan energi sumber karbon untuk pertumbuhan

empat jenis nutrisi utama mikroorganisme dapat didefinisikan (Tabel 1).

Tabel 1. Nutrisi utama mikroorganisme

Jenis Gizi

Sumber

Energi

Sumber

Karbon

Contoh Bakteri

Fotoaoutotrof

Cahaya

CO 2

Chromatium

Fotoheterotrof

Cahaya

Senyawa

organik

Rhodopseumdomonas

Kemoautotrof

atau Litotrof

(Litoautotrof)

Senyawa

anorganik

CO 2

Thiobacillus

Kemoheterotrof

atau heterotrof

Senyawa

organik

Senyawa

organik

Esherichia

11

3. Penggolongan jasad berdasarkan kebutuhan oksigen

Kebutuhan oksigen untuk oksidasi biologis yang terjadi dalam sel

mikroorganisme dapat menggunakan senyawa–senyawa lain yang tergantung

kepada jenis mikroorganismenya. Oksigen yang terdapat dalam senyawa–

senyawa penyusun protoplasma, tidak berasal dari O2 udara, akan tetapi

berasal dari senyaw–senyawa organik yang mengandung atom – atom oksigen

dari air. Unsur oksigen tersedia dalam bentuk air. Selanjutnya oksigen juga

terdapat dalam CO2 dan dalam banyak senyawa organik. (Moat, 2007)

Fungsi utama oksigen adalah sebagai akselator elektron terminal pada

respirasi aerob, pada peristiwa ini oksigen direduksi menjadi air. Oksigen

yang berasal dari molekul oksigen hanya akan diinkorporasi kedalam

substansi sel. Sedangkan sebagai sumber karbon menggunakan metana atau

hirokarbon aromatik. Berdasarkan kebutuhan akan oksigen, mikroorganisme

dapat dikelompokkan dalam 4 golongan, yaitu:

a. Mikroorganisme Aerob

Mikroorganisme yang aerob ini membutuhkan adanya oksigen

untuk metabolismenya. Pada mekanisme respirasi, mikroorganisme dapat

menggunakan oksigen sebagai akseptor elektron atau akseptor hydrogen.

Mikroorganisme yang termasuk dalam golongan ini hanya dapat hidup

apabila ada oksigen untuk melangsungkan oksidasi biologis. Hal ini

merupakan keuntungan luar biasa bagi organisme itu karena banyaknya

energi yang tersedia dari oksidasi sempurna molekul glukosa lebih besar

dari pada energi yang diperoleh dari fermentasi glukosa. (Sumarsih, 2003)

12

b. Mikroorganisme Anaerob

Mikroorganisme yang termasuk dalam golongan anaerob tidak

dapat menggunakan O2 bebas sebagai akseptor hydrogen, bahkan adanya

oksigen dapat menghambat pertumbuhannya karena oksigen dapat bersifat

sebagai racun. Jasad-jasad hidup ini dapat hidup dengan melakukan

fermentasi atau respirasi anaerob, dimana ion-ion anorganik seperti NO3

dan SO4 yang berperan sebagai akseptor hydrogen atau akseptor elektron.

Mikroorganisme yang anaerob ini dapat diracuni oleh adanya oksigen,

karena jasad ini tidak mempunyai enzim katalase dan super-super

dismutase yang diperlukan untuk menguraikan senyawa hydrogen

peroksida yang bersifat racun dan ion-ion superioksida (O2), O2 dan CO2

merupakan bentuk racun bagi mikroorganisme tertentu. Ada kelompok

organisme terakhir yang terpisah karena organisme ini bukan aerob dan

bukan pula fermentatif. Bakteri ini adalah anaerob obligat tetapi bukannya

menggunakan hasil antara metabolisme tersebut menggunakan ion–ion

anorganik sebagai penerima elektron terakhir. (Linda 2008). Organisme ini

dapat dibagi lagi menjadi tiga tipe:

1) Pereduksi sulfat

Pereduksi sulfat menyusun organisme yang menggunakan

sulfat sebagai penerima elektron terakhir dengan mereduksinya

sampai ketahap sulfida. Organisme ini memerlukan bahan organik

karbon dan olehkarena itu bersifat heterotrof. (Mokosuli, 2009)

13

2) Pereduksi nitrit

Pereduksi nitrit kebanyakan organisme yang menggunakan

nitrit sebagai penerima elektron terakhir dapat dipandang sebagai

anaerob fakultatif. Jadi organisme ini dapat menggunakan nitrat

jika bahan itu tersedia, jika tidak organisme ini Akan melakukan

metabolisme aerob atau metabolisme fermentasi. (Sumarsih, 2003)

3) Bakteri metan

Ada beberapa bakteri yang dapat menggunakan

karbondioksida sebagai penerima elektron dan dengan itu dapat

mereduksinya menjadi metan. (Sumarsih, 2003)

c. Mikroorganisme Fakultatif Anaerob

Mikroorganisme yang yang termasuk dalam golongan fakultatif

anaerob, dapat menyesuaikan hidupnya pada lingkungan yang tidak

mengandung oksigen. Apabila oksigen terdapat dalam lingkungan

hidupnya, maka jasad ini dapat tumbuh dengan memanfaatkan oksigen

tersebut sebagai akseptor elektron akhir. Akan tetapi kalau tidak ada

oksigen, jasad ini dapat melangsungkan fermentasi atau respirasi anaerob

(Minasari, Lisna, 2009).

d. Mikroorganisme yang Mikroaerofil

Mikroorganisme yang termasuk golongan mikroaerofil, tidak dapat

hidup dalam suasana yang aerob ataupun anaerob dengan sempurna,

karena oksigen bebas hanya diperlukan dalam jumlah yang sangat sedikit

sekali atau hanya kira-kira 20% dalam atmosfer atau kurang dari

14

persentasi oksigen dalam atmosfer. Pada media makanan padat didalam

tabung reaksi, mikroorganisme ini dapat tumbuh pada suatu kedalaman

dimana oksigen dapat masuk secara difusi kedalam medium. (Lud, 2006)

4. Interaksi antara jasad dalam penggunaan nutrien

Jika dua atau lebih jasad yang berbeda ditumbuhkan bersama – sama

dalam satu medium, maka aktivitas metabolismenya secara kualitatif maupun

kuantitatif akan berbeda jika dibandingkan dengan jumlah aktivitas

metabolisme masing – masing jasad yang ditumbuhkan dalam medium sama,

tetapi terpisah – pisah.

Fenomena tersebut merupakan hasil interaksi metabolisme atau

interaksi dalam penggunaan nutrisi yang dikenal dengan nama sintropik atau

sinergistik, sebagai contoh adalah bakteri penghasil metan yang obligat

anaerob tidak dapat menggunakan glukosa sebagai substrat, tetapi bakteri

tersebut akan segera tumbuh dengan adanya hasil metabolisme bakteri lain

yang anaerob atau fakulatif anaerob yang dapat memfermentasi glukosa.

Contoh lain adalah biakan campuran mikrobia yang terdiri dari satu

atau lebih. Biakan sering tidak memerlukan faktor tumbuh untuk

perkembangannya. Mikrobia dapat mensintesis bahan selnya dari bahan

organik sederhana atau dari medium akan mengeksresikan sejumlah kecil

vitamin – vitamin atau asam – asam amino penting (esensial) untuk mikrobia

yang lain. Adanya kenyataan ini akan menimbulkan koloni satelit (satelite

colony) yang dapat dilihat pada medium padat. Kolon satelit ini hanya dapat

15

tumbuh kalau ada eksresi dari mikroba lain yang merupakan faktor tumbuh

esensia dari mikrobia tersebut.

Disamping sintropisme dikenal juga interaksi mikrobia yang disebut

“cross feeding” yang merupakan bentuk sederhana dari simbiose mutualisme.

Dalam cross feeding, pertumbuhan jasad yang satu tergantung pada

pertumbuhan jasad yang lain karena kedua jasad tersebut saling memerlukan

faktor tumbuh esensial yang dieksresikan masing – masing jasad. (Haribi,

Ratih, 2008)

B. Faktor – Faktor Lingkungan Yang Mempengaruhi Pertumbuhan

Suatu perbenihan untuk pertumbuhan kuman yang sesuai harus

mengandung semua zat makanan yang diperlukan organisme tersebut agar

dapat dibiak, dan faktor-faktor sepeti pH, suhu, dan penganginan harus

dikuasai dengan baik. Suatu perbenihan cair biasa dipakai, perbenihan tersebut

dapat diperkeras untuk tujuan-tujuan khusus dengan menambahkan agar-agar

atau silika-gel. Agar-agar, suatu ekstrak polisakarida dari suatu alga

(ganggang) laut, sangat cocok untuk pembiakan kuman karena resisten

terhadap aksi kuman dan karena dapat larut pada 1000 C dan tidak menjadi

padat sebelum suhu turun dibawah 450 C, sel-sel dapat disuspensi dalam

perbenihan pada 450

C kemudian perbenihan didinginkan dengan cepat

sehingga menjadi padat tanpa merusak sel-sel tersebut.(Haribi, 2008)

1. Konsentrasi Ion Hidrogen (pH)

Sebagian besar organisme memiliki jarak pH optimal yang cukup

sempit. Penentuan pH optimal untuk tiap spesies harus ditentukan secara

16

empirik. Sebagian besar organisme (neutrofil) tumbuh baik pada pH 6,0-

8,0, meskipun ada pula (asidofil) yang memiliki pH optimal 3,0 dan yang

lain (alkalofil) memiliki pH optimal 10,5.

Jasad-jasad renik mengatur pH internalnya melalui suatu deretan

nilai pH eksternal yang cukup luas. Organisme asidofil mempertahankan

pH internal kira-kira 6,5, dengan pH eksternalnya berkisar antara 1,0 - 5,0

organisme neutrofil mempertahankan pH internal kira-kira 7,5, dengan pH

eksternalnya sekitar 5,5 - 8,5 dan organisme alkalofil mempertahankan pH

internal kira-kira 9,5 dengan pH eksternal yang berkisar 9,0 - 11,0. pH

internal diatur oleh suatu set system pengangkutan proton dalam selaput

sitoplasma , meliputi suatu pompa ATF-penggerak proton yang primer dan

pertukaran Na+/H

+. (Sumarsih, 2003)

2. Suhu atau Temperatur

Spesies jasad renik yang berbeda sangat bervariasi suhu

optimalnya untuk pertumbuhan: bentuk psikhofilik tumbuh paling baik

pada suhu rendah (15º C - 20º C). bentuk mesofilik tumbuh baik pada 30

0 -

370C; dan bentuk termofilik tumbuh paling baik pada 50º C

- 60º C.

Sebagia besar organism bersifat mesofilik. 30º C adalah suhu optimal

untuk banyak bentuk yang hidup bebas dan suhu tubuh tuan rumah adalah

optimal untuk bentuk yang bersimbiosa dengan binatang berdarah panas.

Hubungan antara suhu dan laju pertumbuhan untuk setiap jasad

renik terlihat sebagai bagian Arrhenius yang khas. Arrhenius

memperhatikan bahwa logaritma kecepatan suatu reaksi kimia adalah

17

fungsi linier yang berbanding terbalik dengan suhu; karena pertumbuhan

sel merupakan akibat suatu reaksi kimia, maka juga akan memperlihatkan

hubungan tersebut. memperlihatkan kasus suatu spesies dengan hubungan

pertumbuhan dan suhu: log K menurun sebanding dengan 1/T. Namun di

atas dan di bawah batas normal, log K turun dengan cepat, sehingga suhu

maksimum dan minimum dapat ditetapkan.

Disamping pengaruhnya pada laju pertumbuhan, suhu yang

ekstrem akan membunuh jasad renik. Panas yang ekstrem digunakan untuk

mensterilkan preparat. Dingin yang ekstrem juga membunuh sel-sel

kuman, meskipun suhu yang dingin tidak dapat digunakan secara aman

untuk sterilisasi. (Endang, dkk, 2008)

3. Oksigen

Peranan oksigen sebagai penerima hidrogen, banyak jasad renik

bersifat aerobobligat, memerlukan secara khusus oksigen sebagai penerima

hydrogen. Beberapa bersifat fakultatif, sanggup hidup secara aerob, atau

anaerob dan yang lain lagi bersifat anaerob obligat yang memerlukan suatu

zat yang lain dari oksigen sebagai penerima hydrogen dan sangat peka

terhadap hambatan oleh oksigen.

Toksisitas O2 adalah toksisitas yang terjadi akibat reduksi oleh

enzim dalam sel (seperti misalnya flavoprotein) menjadi hidrogen

peroksida (H2O2) dan radikal bebas yang lebih beracun lagi, superoksida

(O2-). Kuman-kuman aerob dan anerob aerotoleran terlindung dari zat-zat

18

ini karena adanya superoksidasa dismutase, suatu enzim yang

mengkatalisa reaksi:

2O2-

+ 2H+ O2 + H2O2

Dan adanya katalase, suatu enzim yang mengkatalisa reaksi:

2H2O2 \

2H2O + O2

Satu kekecualian yang tersebut diatas ialah kuman asam laktat,

kuman anerob yang aerotoleran dan tidak mengandung katalase.

Kelompok ini malah mengandalkan peroksidase yang mereduksi H2O

menjadi 2H2O dengan mengorbankan zat-zat organik yang dapat

dioksidasi. Semua kuman yang anerob obligat tidak memiliki

superoksidase dismutase dan katalase; enzim yang pertama perlu untuk

dapat bertahan dalam suasana ada O2. (Minasari, Lisma, 2009)

4. Tekanan osmotik

Faktor – faktor seperti tekanan osmotik dan kosentrasi garam harus

dapat dikendalikan. Untuk sebagian besar dari sifat – sifat organisme

dalam pembiakan sudah memuaskan. Akan tetapi, untuk kuman – kuman

dari laut dan organisme yang sudah beradaptasi dan hidup didalam larutan

gula yang pekat misalanya, faktor – faktor ini sangatlah perlu diperhatikan.

Organisme yang membutuhkan kosentrasi garam tinggi yaitu halofilik dan

organisme yang membutuhkan tekanan osmotik yang tinggi yaitu

osmofilik.

19

Sebagian besar kuman sanggup menahan tekanan osmotik luar dan

kekuatan ion yang bervariasi karena kesanggupannya untuk mengatur

osmolalitas dalam dan kosentrasi ion. (Jawetsz, Melnick, Adelberg, 2005 )

5. Salinitas

Salinitas berdasarkan kebutuhan garam (NaCl) mikroorganisme

dapat dikelompokkan menjadi (Sumarsih, 2003) :

a. Non halofil

b. Halotoleran

c. Halofil (NaCl 10-15%)

d. Halofil ekstrim

C. Pertumbuhan Bakteri

1. Kurva Pertumbuhan Bakteri

Pertumbuhan dapat didefinisikan sebagai pertambahan jumlah atau

volume serta ukuran sel. Pada organisme prokariot seperti bakteri,

pertumbuhan merupakan pertambahan volume dan ukuran sel dan juga

sebagai pertambahan jumlah sel. Pertumbuhan sel bakteri biasanya

mengikuti suatu pola pertumbuhan tertentu berupa kurva pertumbuhan

sigmoid. (Sumarsih, 2003)

Perubahan kemiringan pada kurva tersebut menunjukkan transisi

dari satu fase perkembangan ke fase lainnya. Nilai logaritmik jumlah sel

biasanya lebih sering dipetakan daripada nilai aritmatik. Logaritma dengan

dasar 2 sering digunakan, karena setiap unit pada ordinat menampilkan

20

suatu kelipatan-dua dari populasi. Kurva pertumbuhan bakteri dapat

dipisahkan menjadi tujuh fase (Purnomo, 2004) :

a) Fase Lag

Fase lag disebut juga fase persiapan, fase permulaan, fase

adaptasi atau fase penyesuaian yang merupakan fase pengaturan

suatu aktivitas dalam lingkungan baru. Oleh karena itu selama fase

ini pertambahan massa atau pertambahan jumlah sel belum begitu

terjadi, sehingga kurve fase ini umumnya mendatar. Selang waktu

fase lag tergantung kepada kesesuaian pengaturan aktivitas dan

lingkungannya. Semakin sesuai maka selang waktu yang dibutuhkan

semakin cepat.(Sumarsih, 2003)

b) Fase Akselerasi

Fase Akselerasi merupakan fase setelah adaptasi, sehingga

sudah mulai aktivitas perubahan bentuk maupun pertambahan jumlah

dengan kecepatan yang masih rendah.(Purnomo, 2004)

c) Fase Eksponensial

Fase Eksponensial atau logaritmik merupakan fase peningkatan

aktivitas perubahan bentuk maupun pertambahan jumlah mencapai

kecepatan maksimum sehingga kurvenya dalam bentuk eksponensial.

Peningkatan aktivitas ini harus diimbangi oleh banyak faktor, antara

lain : faktor biologis, misalnya : bentuk dan sifat mikroorganisme

terhadap lingkungan yang ada, asosiasi kehidupan diantara

organisme yang bersangkutan dan faktor non-biologis, misalnya :

21

kandungan hara di dalam medium kultur, suhu, kadar oksigen,

cahaya, bahan kimia dan lain-lain. Jika faktor-faktor di atas optimal,

maka peningkatan kurve akan tampak tajam atau semakin

membentuk sudut tumpul terhadap garis horizontal

(waktu).(Sumarsih, 2003)

d) Fase Retardasi

Fase Retardasi atau pengurangan merupakan fase dimana

penambahan aktivitas sudah mulai berkurang atau menurun yang

diakibatkan karena beberapa faktor, misalnya : berkurangnya sumber

hara, terbentuknya senyawa penghambat, dan lain

sebagainya.(Purnomo, 2004)

e) Fase Stasioner

Fase Stasioner merupakan fase terjadinya keseimbangan

penambahan aktivitas dan penurunan aktivitas atau dalam

pertumbuhan koloni terjadi keseimbangan antara yang mati dengan

penambahan individu. Oleh karena itu fase ini membentuk kurve

datar. Fase ini juga diakibatkan karena sumber hara yang semakin

berkurang, terbentuknya senyawa penghambat, dan faktor

lingkungan yang mulai tidak menguntungkan.(Sumarsih, 2003)

f) Fase Kematian

Fase Kematian merupakan fase mulai terhentinya aktivitas atau

dalam pertumbuhan koloni terjadi kematian yang mulai melebihi

bertambahnya individu.(Lud, 2006)

22

g) Fase kematian logaritmik

Fase kematian logaritmik merupakan fase peningkatan

kematian yang semakin meningkat sehingga kurve menunjukan garis

menurun. (Purnomo, 2004)

Pada kenyataannya bahwa gambaran kurve pertumbuhan

mikroorganisme tidak linear seperti yang dijelaskan di atas jika faktor-

faktor lingkungan yang menyertainya tidak memenuhi persyaratan.

Beberapa penyimpangan yang sering terjadi, misalnya : fase lag yang

terlalu lama karena faktor lingkungan kurang mendukung, tanpa fase lag

karena pemindahan ke lingkungan yang identik, fase eksponensial

berulang-ulang karena medium kultur kontinyu, dan lain sebagainya.

Pertumbuhan mikroorganisme dipengaruhi oleh banyak faktor,

baik faktor biotik maupun faktor abiotik. Faktor biotik ada yang dari

dalam dan ada faktor biotik dari lingkungan. Faktor biotik dari dalam

menyangkut : bentuk mikroorganisme, sifat mikroorganisme terutama di

dalam kehidupannya apakah mempunyai respon yang tinggi atau rendah

terhadap perubahan lingkungan, kemampuan menyesuaikan diri (adaptasi).

Faktor lingkungan biotik berhubungan dengan keberadaan organisme lain

didalam lingkungan hidup mikroorganisme yang bersangkutan. Faktor

abiotik meliputi susunan dan jumlah senyawa yang dibutuhkan di dalam

medium kultur, lingkungan fisik (suhu, kelembaban, cahaya), keberadaan

senyawa-senyawa lain yang dapat bersifat toksik, penghambat, atau

23

pemacu, baik yang berasal dari lingkungaan maupun yang dihasilkan

sendiri.(Purnomo, 2004)

D. Media kultur

Untuk menumbuhkan dan mengembangbiakkan mikroorganisme

(bakteri) diperlukan suatu substrat yang disebut media. Dikarenakan dengan

media yang cocok, maka pertumbuhan mikroorganisme akan maksimal, subur

dan cepat. Media biak (larutan biak) dapat di buat dari senyawa-senyawa

tertentu. (Utami, 2004)

Media kultur adalah suatu medium yang terdiri atas campuran nutrisi

atau zat = zat hara (nutrien) yang digunakan untuk menumbuhkan

mikroorganisme diatas maupun didalamnya. Selain itu, media daapat

digunakan untuk isolasi, perbanyakan, pengujian sifat – sifat fisiologis, dan

perhitungan jumlah mikroorganisme. Hal ini erat kaitannya dengan postulat

koch. Untuk menetapkan suatu jenis mikroba sebagai penyebab penyakit harus

terlebih dahulu mendapatkan mikroba dalam keadaan murni untuk diselidiki

sifat – sifatnya. Untuk tujuan tersebut sangat diperlukan suatu media sebagai

tempat tumbuh dan isolasi mikroorganisme. (Lud, 2008)

1. Persyaratan media

Pembiakan didalam laboratorium memerlukan media yang berisi

zat hara serta lingkungan pertumbuhan yang sesuai dengan

mikroorganisme. Zat hara yang digunakan oleh mikroorganisme untuk

pertumbuhan, sistesis sel, keperluan energi dalam metabolisme, dan

pergerakan lazimnya, media biakan berisi air, sumber energi, zat hara

24

sebagai sumber karbon, nitrogen, sulfur, fosfat, oksigen, hidorgen dan

trace element. Dalam bahan dasar media dapat pula ditambahakan faktor

pertumbuhan berupa asam amino, vitamin atau nukleotida. (Sumarsih,

2003)

Media biakan yang digunakan untuk menumbuhkan

mikroorganisme dalam bentuk padat, semi padat dan cair. Pertumbuhan

mikroorganisme dalam media dapat tumbuh jika memenuhi persyaratan ,

anatara lain:

a. Media harus memenuhi semua nutrien yang mudah digunakan

oleh mikroorganisme

b. Media harus mempunyai tekanan osmosis, pH, dan tegangan

permukaan yang sesuai dengan pertumbuhan mikroorganisme

c. Media tidak mengandung zat – zat yang dapat menghambat

pertumbuhan mikroorganisme

d. Media harus steril sebelum digunakan agar mikroorganisme dapat

tumbuh dengan baik. (Utami, 2004)

2. Penggolongan Media Biakan

Perbedaan sifat – sifat mikroba terhadap hospesnya akan

berpengaruh pada media apa yang akan dipakai. Sifat mikroorganisme

terhadap hospesnya dapat sebagai parasit obligat, parasit fakultatif,

komensalis, saprofitis, dan lain sebagainya. (Utami, 2004)

Berdasarkan sumber karbon yang digunakan, mikroba terbagi

menjadi 2 kelompok. Mikroba yang mensintesa semua komponen dari sel

25

karbon dioksida dinamakan ototrof. Sedangkan mikroba yang memerlukan

satu atau lebih senyawa organik sebagai sumber karbon disebut heterotrof.

Namun disamping sumber karbon organik, heterotrof juga memerlukan

sumber karbon dioksida. (Sumarsih, 2003)

Berdasrkan sifat keheterotrofannya, mikroba dapat dibagi menjadi

beberapa kelompok besar medium, yaitu :

a. Media hidup

Media hidup umumnya dipakai dalam laboratorium virologi

untuk pembiakan berbagai virus, sedangkan pada laboratorium

bakteriologi hanya beberapa kuman tertentu dan terutama pada

hewan percobaan.

b. Media mati

Pada media mati dikenal adanya media sintetis. Media

sintetis merupakan media yang mempunyai kandungan dan isi

bahan yang telah diketahui secara terperinci. Media ini sering

digunakan untuk mempelajari sifat dan genetika

mikroorganisme.senyawa – senyawa anorganik dan organik yang

ditambah dalam media ini harus murni. Contoh media sintetik

yaitu: cairan hanks, locke, thyrode, eagle. (Mokosuli, 2009)

1) Penggolongan media mati berdasarkan konsistensinya

Media mati berdasarkan konsistensinnya terbagi atas beberapa

macam, yakni:

26

a) Media padat

Media padat merupakan media yang diperoleh dengan

menambahkan agar – agar sebagai bahan pemadat. Media agar

terbagi menjadi media agar miring dan media deep. Selain agar –

agar, media padat juga dapat dibuat dengan menggunakan bahan

organik alamiah dan anorganik. Media padat biasa digunakan

untuk mengamati penampilan atau morfologi koloni dan sebagai

media untuk mengisolasi mikroorganisme tertentu. (Jawetz,

Melnick, Adelberg, 2005)

b) Media setengah padat (semi solid medium)

Media setengah padat atau meia semi solid dibuat dengan

bahan yang sama dengan media padat, akan tetapi yang berbeda

adalah komposisinya bahan pemadatnya. Media ini biasa

digunakan untuk melihat pergerakan kuman secara mikroskopik

dan kemampuan fermentasinya. Media ini dalam keadaan dipanasi

akan berbentuk cair dan padat dalam keadaan dingin. Berdasarkan

keperluannya, media ini dapat dibuat tegak ataupun miring.

(Jawetz, Melnick, Adelberg, 2005)

c) Media cair

Secara umum media cair adalah media yang berbentuk cair.

Media cair digunkan untuk bebagai tujuan seperti pembiakan

mikroba dalam jumlah besar, penelahan fermentasi, dan berbagai

macam uji. (Jawetz, Melnick, Adelberg, 2005)

27

2) Penggolongan media mati berdasarkan fungsinya

Media mati berdasarkan fungsinya dapat dibagi menjadi

beberapa bagian, yaitu:

a) Media selektif elektif

Media ini dibuat dengan menambahkan zat kimia tertentu

yang bersifat selektif untuk mencegah pertumbuhan mikroba

lainnya. Contohnya yaitu pemeberian zat kimia kristal violet pada

kosentrasi tertentu dapat mencegah pertumbuhan bakteri gram

positif tanpa mempengaruhi pertumbuhan bakteri gram negatif.

Contoh lain yaitu media endo agar yang menyababkan bakteri E.

coli akan berwarna merah sedangkan koloni salmonella tidak

berwarna.(Lud, 2008)

b) Media differensial

Media ini mengadung zat – zat kimia yang memungkinkan

membedakan berbagai macam tipe mikroba. Media ini ditambah

reagensia atau zat kimia tertentu yang menyebabkan suatu mikroba

membentuk pertumbuhan atau mengadakan perubahan tertentu

sehingga dapat untuk membedakan tipe – tipenya. Contohnya yaitu

media agar darah (Blood Agar Plate) yang dapat membedakan

bakteri hemolitik dengan bakteri non hemolitik.(Lud, 2008)

c) Media eksklusif

Media eksklusif yaitu media yang hanya memungkinkan

tumbuhnya satu jenis mikroba tertentu sedangkan mikroba lainnya

28

dihambat atau dimatikan. Contohnya yaitu media air pepton alkali

yang dapat mematikan kuman lainnya, kecuali bakteri Vibrio sp.

Hal ini karena media tersebut memiliki pH yang sangat tinggi.

(Sumarsih, 2003)

d) Media diperkaya (enriched medium)

Media ini merupakan media yang ditambah zat – zat

tertentu untuk menumbuhkan mikroorganisme heterotrof tertentu.

Zat – zat yang ditambahkan misalnya serum, darah, esktrak

tumbuh – tumbuhan dan lain sebagainya.

e) Media khusus

Media ini merupakan media untuk menentukan tipe

pertumbuhan mikroorganisme dan kemampuannya untuk

mengadakan perubahan – perubahan kimia tertentu.

f) Media persemaian (nutrient medium)

Media ini merupakan media yang sangat kaya akan zat

makanan dan mempunyai susunan bahan sedemikian rupa sehingga

hanya menyuburkan satu jenis mikroba yang dicari saja. Misalnya,

media kauffmann untuk kuman Salmonella thypi.

g) Media universal

Media ini merupakan media yang paling umum digunakan

dalam laboratorium mikrobiologi. Media ini dapat munumbuhkan

pertumbuhan sebagian besar mikroba. Contohnya yaitu media

kaldu nutrien.

29

E. Pati Sagu

Pati sagu merupakan hasil ekstraksi empulur pohon sagu (Metroxylon sp)

yang sudah tua (berumur 8-16) tahun. Komponen terbesar yang terkandung dalam

sagu adalah pati. Pati sagu tersusun atas dua fraksi penting yaitu amilosa yang

merupakan fraksi linier dan amilopektin yang merupakan fraksi cabang. (McClatchey

dkk, 2006) Pati adalah karbohidrat yang dihasilkan oleh tumbuhan untuk

persediaan bahan makanan. Komposisi kimia dalam 100 gram pati sagu yaitu :

Tabel 2. Komponen dari pati sagu

Komponen Pati Sagu

Kalori (kal) 353

Protein ( g ) 0,7

Lemak ( g ) 0,2

Karbohihrat ( g ) 84,7

Air ( g ) 14,0

Fosfor (mg ) 13

Kalsium (mg ) 11

Besi (mg ) 1,5

(Sumber : Haryanto, 2004)

Karbohidrat merupakan polimer alami yang dihasilkan oleh tumbuhan

dan sangat dibutuhkan oleh manusia dan hewan. Karbohidrat dikenal juga

dengan nama sakarida, yang berarti gula.Karbohitrat dapat digolongkan

berdasarkan jumlah sakarida yang dikandungnya, yaitu monosakarida,

oligosakarida, dan polisakarida.

Polisakarida adalah karbohidrat yang terdiri atas banyak

monosakarida. Polisakarida merupakan senyawa polimer alam dengan

monosakarida sebagai monomernya. (Haryanto, 2004)

30

Pati merupakan butiran atau ganula berwarna putih mengkilat, tidak

berbau dan tidak mempunyai rasa. Ganula pati mempunyai bentuk dan ukuran

yang beranekaragam, tetapi pada umumya berbentuk elips atau bola. Pati sagu

berbentuk elips (prolate ellipsoidal), mirip pati kentang dengan ukuran 5 – 80

mm dan relatif lebih besar dari pati serealia. Pada dasarnya pati merupakan

polimer glukosa dengan ikatan 1,4 glukosa. Berbagai macam pati tidak sama

sifatnya, tergantung dari panjang rantai C-nya. Pati terdapat dalam dua fraksi

yang dapat dipisahkan dengan air panas. Fraksi yang larut dalam air disebut

amilosa dan fraksi yang tidak larut disebut amilopektin. Struktur dari amilosa

dan amilopektin adalah sebagai berikut:

Gambar 1. Amilosa (atas), amilopektin (bawah)

Perbandingan jumlah amilosa dan amilopektin ber beda- beda

dalam setiap jenis pati. Pati sagu mengandung sekitar 27% amilosa dan

sekitar 73% amilopektin rasio amilosa dan amilopektin akan mempengaruhi

sifat-sifat pati itu sendiri. Apabila kadar amilosa tinggi maka pati akan bersifat

kering, kurang lekat dan cenderung meresap air lebih banyak.(Suryana, 2004)

31

Hidrolisis amilum (Pati) dapat menghasilkan oligosakarida yang

dinamakan dekstri. Jika Dekstrin ini dihidrolisis, akan memperoleh maltosa

(disakarida). Hidrolisis lebih lanjut disakarida ini akan menghasilkan D –

glukosa (monosakarida)

Amilum H

2O Dekstrin

H2

O Maltosa

H2

O Glukosa

(Polisakarida) (Oligosakarida) (Disakarida) (Monosakarida)

Sifat pati tidak larut dalam air, namun bila suspensi pati

dipanaskan akan terjadi gelatinasi setelah mencapai suhu tertentu (suhu

gelatinasi). Hal ini disebabkan oleh pemanasan energi kinetik molekul-

molekul air yang menjadi lebih kuat dari pada daya tarik- menarik antara

molekul pati dalam ganula, sehingga air dapat masuk kedalam pati

tersebut dan pati akan membengkak (mengembang). Ganula pati dapat

membengkak luar biasa dan pecah sehingga tidak dapat kembali pada kondisi

semula. Perubahan sifat inilah yang disebut Gelatinasi. Suhu pada saat butir

pati pecah disebut suhu gelatinitasi.

Peningkatan suhu menyebabkan pemutusan ikatan lemah

antar rantai polisakarida, termasuk ikatan glikosida dalam polisakarida

serat pangan pun akan rusak. Oleh sebab itu terjadinya peningkatan

viskositas selama gelatinitas disebabkan oleh yang sebelumnya berada

diluar granula dan bebas bergerak sebelum suspensi dipanaskan, kini

sebagian sudah berada dalam butir -butir pati dan tidak bergerak bebas

lagi karena terikat gugus hidroksil dalam molekul pati. Apabila suhu

dinaikkan, maka viskositas pasta/gel berkurang. suhu gelatinasi pati sagu

32

sekitar 60 - 72º C tetapi menurut tetapi menurut sumber yang lain mengatakan,

suhu gelatinasi pati sagu sekitar 72- 90º C. (Suryana, 2004)

Sifat pati sagu tersebut ditunjukkan pada Tabel 3. Sifat amilografi pati

sagu dapat dilihat pada Tabel 4, sedangkan komposisi kimia pati sagu

ditunjukkan pada Tabel 5.

Tabel 3. Sifat Pati Sagu

Jenis Pati

Bentuk

Granula

Ukuran

Granula

(µm)

Kandungan

Amilosa/

Amilopektin

Range

Suhu

Gelatinisasi

( C)

Sagu

Elips

20 – 60

27/73

60 – 72

(Sumber : Suryana, 2004)

Tabel 4. Sifat Amilografi Pati Sagu

Gelatinisasi Granula Pecah Viskositas (BU)

Suhu

(0C)

Waktu

(menit)

Suhu

(0C)

Waktu

(menit)

Puncak 50º C Balik

67,50 25,00 73,50 29,00 520 480 -40

(Sumber : Suryana, 2004)

33

Tabel 5. Komposisi Kimia Pati Sagu

Komponen Jumlah (%)

Protein

Abu

Serat

Pati

Amilosa

Amilopektin

0,62

0,32

0,15

75,88

23,94

76,06

(Sumber : Suryana, 2004)

F. Kerangka Teori

Syarat media

pertumbuhan

Nutrisi (protein)

pH

Temperatur

Steril

Tekanan

osmolaritas

Tepung

Sagu

Media

Kultur

Pertumbuhan

Bakteri