KURVA PERKEMBANGBIAKAN BAKTERI

A. Lag Phase (Fase penyesuaian diri/inisiasi)Ditunjukkan oleh kurva a-b. Waktu penyesuaian ini biasanya berlangsung selama sekitar 0-5 jam. Kuman belum berkembang biak, namun aktivasi metabolismenya tinggi. Fase ini merupakan fase persiapan untuk ke fase berikutnya.

B. Exponential Phase (Fase pembelahan)Ditunjukkan oleh kurva b-c. Bakteri berkembang secara pesat, disertai dengan adaptasi oleh bakteri, peningkatan komposisi sel, serta metabolism nutrisi. Jumlah bakteri meningkat secara eksponensial. Untuk kebanyakan bakteri, fase ini berlangsung selama 5-20 jam. Pada fase ini pertumbuhan kuman sangat ideal, pembelahan terjadi secara teratur, semua bahan dalam sel berada dalam keadaan seimbang.

C. Stationary Phase (Fase Stationer)Ditunjukkan oleh kurva c-d, dengan waktu sekitar 20-80 jam. Pada tahap ini, bakteri yang tumbuh berkompetisi memperebutkan lingkungan, dan seiring dengan meningkatnya jumlah bakteri, terjadi juga peningkatan metabolism toksis. Hal ini menyebabkan beberapa bakteri mengalami kematian, dan jumlah bakteri yang hidup sama dengan yang mati, sehingga terlihat seolah-olah jumlah bakteri yang hidup statis.

D. Period of Decline (Fase Kemunduran/Kematian)Ditunjukkan oleh kurva d-e, dengan waktu sekitar 80 jam. Lingkungan menjadi sangat buruk untuk pertumbuhan bakteri, sehingga banyak bakteri yang tidak dapat bertahan lalu mengalami kematian. Hanya bakteri yang terkuat dan meghasilkan lebih banyak toksik yang dapat bertahan hidup

FAKTOR YANG MEMENGARUHI PERTUMBUHAN BAKTERI

A. Temperatur/suhuTiap bakteri mempunyai temperature optimum, yaitu kondisi dimana bakteri tersebut dapat tumbuh secara optimal. Selain itu bakteri juga mempunya batas temperature dimana pertumbuhan masih memungkinkan untuk terjadi. Berdasarkan batas-batas suhu pertumbuhan, kuman dibagi atas golongan-golongan yaitu, Psikhrofilik, Mesofilik, dan Termofilik

B. PH (Tingkat keasaman)PH pembenihan juga merupakan salah satu factor yang memengaruhi pertumbuhan bakteri. Sebagian besar bakteri yang bersifat pathogen terhadap manusia bekerja dengan optimal pada PH 7,2 hingga 7,6.

C. Tekanan Osmotik

Faktor-faktor seperti tekanan osmotic dan konsentrasi garam juga perlu diperhatikan. Bakteri-bakteri yang hidup di air laut dan bakteri-bakteri yang diadaptasikan terhadap pertumbuhan dalam larutan gula berkadar tinggi sangat dipengaruhi oleh factor ini. Bakteri-bakteri yang memerlukan kadar garam tinggi disebut halofilik, sedangan yang memerlukan tekanan osmotic tinggi disebut osmofilik.

Faktor-faktor yang Mempengaruhi Pertumbuhan Mikroba1. Tingkat keasaman (pH)Kebanyakan mikroba tumbuh baik pada pH sekitar netral dan pH 4,6 – 7,0 merupakan kondisi optimum untuk pertumbuhan bakteri, sedangkan kapang dan khamir tumbuh pada pH yang lebih rendah.2. SuhuSuhu merupakan salah satu factor lingkungan yang berpengaruh terhadap pertumbuhan mikroba. Setiap mikroba mempunyai kisaran suhu dan suhu optimum tertentu untuk pertumbuhannya. Berdasarkan kisaran suhu pertumbuhan, mikroba dibedakan atas tiga kelompok sebagai berikut:

1. Psikrofil, yaitu mikroba yang mempunyai kisaran suhu pertumbuhan pada suhu0-20o C.

1. Mesofil, yaitu mikroba yang mempunyai kisaran suhu pertumbuhan 20- 45o C.2. Termofil, yaitu mikroba yang suhu pertumbuhannya diatas 45 o C.

Kebanyakan mikroba perusak pangan merupakan mikroba mesofil, yaitu tumbuh baik pada suhu ruangan atau suhu kamar. Bakteri pathogen umumnya mempunyai suhu optimum pertumbuhan sekitar 37o C, yang juga adalah suhu tubuh manusia. Oleh karena itu suhu tubuh manusia merupakan suhu yang baik untuk pertumbuhan beberapa bakteri pathogen. Mikroba perusak dan pathogen umumnya dapat tumbuh pada kisaran suhu 4–66oC.3. NutrientMikroba 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 higinis 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 higinis adalah untuk mengeliminir dan meminimalisir sumber nutrisi bagi mikroba agar pertumbuhannya terkendali.4. OksigenMikroba mempunyai kebutuhan oksigen yang berbeda-beda untuk pertumbuhannya. Berdasarkan kebutuhannya akan oksigen, mikroba dibedakan atas 4 kelompok sebagai berikut:• Aerob, yaitu mikroba yang membutuhkan oksigen untuk pertumbuhannya.• Anaerob, yaitu mikroba yang tumbuh tanpa membutuhkan oksigen.• Anaerob fakultatif, yaitu mikroba yang dapat tumbuh dengan atau tanpa adanya oksigen.

• Mikroaerofil, yaitu mikroba yang membutuhkan oksigen pada konsentrasi yang lebih rendah daripada konsentrasi oksigen yang normal di udara. Mikroba perusak pangan sebagian besar tergolong aerob, yaitu membutuhkan oksigen untuk pertumbuhannya, kecuali bakteri yang dapat tumbuh pada saluran pencernaan manusia yang tergolong anaerob fakultatif.

Faktor-faktor yang mempengaruhi pertumbuhan bakteri adalah penyediaaan nutrien yang sesuai untuk kultivasi bakteri, faktor fisika, dan faktor kimia. Meskipun medium yang digunakan amat beragam, namun sebagai makhluk hidup bakteri mempunyai kebutuhan dasar yang sama, yaitu meliputi air, karbon, dan mineral.Perlu disediakan kondisi fisik yang memungkinkan pertumbuhan optimum. Bakteri tidak hanya amat bervariasi dalam persyaratan nutrisi, tetapi juga menunjukkan respon yang berbeda terhadap kondisi fisik dalam lingkungannya. Faktor-faktor fisik yaitu:

1. 1. SuhuSuhu selain mempengaruhi pertumbuhan, juga mempengaruhi perbanyakan, dan daya tahan. Suhu setiap jenis bakteri bervariasi. Berdasarkan suhu pertumbuhan dibedakan menjadi :

Mesofil, terdapat pada tanah, air, dan tubuh vertebrata, suhu pertumbuhan 10-470C. Suhu pertumbuhan optimum 30-400C.

Termofil, ditemukan pada habitat yang bersuhu tinggi, pembuatan kompos, susu, tanah, dan air laut. Mampu tumbuh pada suhu 45-500C, dibedakan menjadi psikrodura yang mampu hidup dibawah 00C dan termodura yang tahan hidup pada suhu diatas 500C.

1. 2. Tekanan osmosisSuatu tekanan osmose akan sangat mempengaruhi bakteri jika tekanan osmose lingkungan lebih besar (hipertonis) sel akan mengalami plasmolisis. Sebaliknya tekanan osmose lingkungan yang hipotonis akan menyebabkan sel membengkak dan juga dapat mengakibatkan rusaknya sel. Olah karena itu dalam mempertahankan hidupnya, sel bakteri harus berada pada tingkat tekanan osmose yang sesuai, walaupun sel bakteri memiliki daya adaptasi, perbedaan tekanan osmose dengan lingkugannya tidak boleh terlalu besar.

1. 3. Kadar air2. 4. Kadar oksigen

Mikroorganisme memiliki karakteristik sendiri-sendiri di dalam kebutuhannya akan oksigen. Mikroorganisme dalam hal ini digolongkan menjadi :1) Aerobik : hanya dapat tumbuh apabila ada oksigen bebas.2) Anaerob : hanya dapat tumbuh apabila tidak ada oksigen bebas.3) Anaerob fakultatif : dapat tumbuh baik dengan atau tanpa oksigen bebas.4) Mikroaerofilik : dapat tumbuh apabila ada oksigen dalam jumlah kecil.Faktor kimia yaitu pH, setiap jenis bakteri mempunyai pH lingkungan yang optimal (Neutrofil 6.0-8.0), minimal (Asidofil 2.0-5.0), dan maksimal (Alkalofil, 8.4-9.5) dalam kegiatan fisiologisnya. Kegiatan fisiologis bakteri berguna dalam mempertahankan kelangsungan hidup dan melakukan proses biokimia yang berkelanjutan. Dimana proses ini dikatalisi oleh enzim-enzim. Kemudian adanya zat kimia, dapat berupa desinfektan dan antiseptik, seperti garam-garam logam, fenol, formaldehid, alkohol, yodium, zat-zat warna, detergen/sabun, dan antibiotik. Bakteri tumbuh

pada pH mendekati netral ( pH 6,5 – 7,5 ). Pada pH dibawah 5,0 dan diatas 8,0 bakteri tidak dapat tumbuh dengan baik , kecuali bakteri asam asetat ( misalnya : Acetobakter suboxydans ) yang mampu tumbuh pada pH rendah dan bakteri Vibrio sp yang dapat tumbuh pada pH tinggi (basa ).

PEMBAHASANSuatu piaraan mikroorganisme, misalnya bakteri yang sudah cukup tua kemudian diambil sedikit bakteri untuk ditanam pada medium caior yang cocok. Dalam waktu yang sama bila kita ambil satu kolong kawat inokulasi kemudian disebarkan pada agar-agar lempengan dalam cawan petri. Jumlah koloni yang kemudian tumbuh di cawan dapat kita hitung. Biasanya jumlahnya menjadi sangat besar, maka kita ambil logaritmanya saja.Bila logaritma bentuk bakteri di tulis dalam ordinat, waktu dituliskan dalam absis, maka diperoleh kurva seperti di bawah ini.Pada gambar di atas, jika suatu bakteri mempunyai waktu generasi 20 menit, berarti 1 sel bakteri tersebut memperbanyak diri menjadi 2 dalam waktu 20 menit. Bila sel tersebut diinkubasikan pada medium pada kondisi yang optimum untuk pertumbuhannya, maka dalam waktu 48 jam sel tersebut akan pembelahan sebanyak 48(60)/20 kali atau 144 generasi. Jumlah sel setelah 48 jam secara teoritis mencapai 2144 sel. Jika setiap sel mamiliki berat 10-12gram, maka secara teoritis berat seluruh sel setelah 48 jam akan mencapai 2144 x 10-12gram atau 2,2 x 1031 gram: atau samadengan4000 kali berat bumi. Pada kenyataanya tidaklah demikian keadaanya, karena tidak semua sel yang terbentuk terus hidup.· Fase I: fase adaptasi (fase lag)Bila jasad renik dipindahkan ke dalam suatu medium, mula-mula akan mengalami fase adaptasi. Fase iniuntuk menyesuaikan diri dengan substrat dan kondisi lingkungan di sekitarnya. Fase ini belum terjadi pembelahan sel karena beberapa enzim mungkin belum disintesis. Jumlah sel pada fase ini mungkin tetap, tetapi kadang-kadang menurun. Lamanya fase ini bervariasi,dapat cepat atau lambat tergantung dari kecepatan penyesuaian dengan lingkungan di sekitarnya.Lamanya fase adaptasi dipengaruhi oleh beberapa faktor, di antaranya adalah sebagai berikut:(a) Medium dan lingkungan pertumbuhan. Sel yang ditempatkan pada medium dan lingkungan pertumbuhan sama seperti medium dan lingkungan sebelumnya, mungkintidak diperlukan waktu adaptasi. Tetapi jika nutrien yang tersedia dan kondisi lingkungan yang baru sangat berbeda dengan sebelumnya, diperlukan waktu penyesuaian untuk mensintesis enzim-enzim yang dibutuhkan untuk metabolisme.(b) Jumlah inokulum. Jumlah sel yang semakin tinggi akan mempercepat proses adaptasi. Fase adaptasi mungkin berjalan lambat karena beberapa sebab, misalnya : (1) kultur dipindahkan dari medium yang kaya nutrien ke medium yang kandungan nutriennya terbatas, (2) mutan yang baru terbentuk menyesuaikan diri dengan lingkungannya, (3) kultur yang dipindahkan dari fase statis ke medium baru dengan komposisi sama seperti sebelumnya.· Fase II: Fase Pertumbuhan Awal = Fase Permulaan PembiakanSetelah mengalami fase adaptasi, sel mulai membelah dengan kecepatanyang masih rendah karena baru selesai tahap penyesuaian diri.

· Fase III: Fase Pertumbuhan Logaritmik (Fase eksponensial atau Fase Pembiakan Cepat)Setelahmikroba menyesuaikan diri dengan lingkungannya, yakni pada fase adaptasi dan fase permulaan pembiakan, maka sel jasad renik membelah dengan cepat, dimana pertambahan jumlahnya mengikuti kurva logaritmik. Pada fase ini kecepatan pertumbuhan sangat dipengaruhi oleh medium tempat tumbuhnya seperti Ph dan kandungan nutrien, suhu dan kelembapan udara. Pad fase ini sel membutuhkan energi lebih banyak dibandingkan dengan fase lainnya, selain itu sel paling sensitif terhadap keadaan lingkungan.Bila kita ingin mengadakan piaraan yang cepat tumbuh, maka bakteir pada fase ini baik sekali untuk diadakan inokulum.· Fase IV: Fase Pertumbuhan Lambat (Fase Pembiakan Diperlambat)Pada fase ini pertumbuhan jasad renik diperlambat, karena beberapa sebab misalnya: (1) zat nutrisi di dalam medium sudah sangat berkurang, (2) adanya zat-zat hasil metabolisme yang mungkin beracun atau dapat menghambat pertumbuhan jasad renik. Pada fase ini pertumbuhan sel tidak stabil, tetapi jumlah populasi masih naik. Hal ini karena jumlah sel yang masih tumbuh lebih banyak daripada jumlah sel yang mati.· Fase V: Fase Pertumbuhan Tetap (Statis)Pada fase ini jumlah populasi sel tetap karena jumlah sel yang tumbuh sama dengan jumlah sel yang mati. Ukuran sel pada fase ini lebih kecil karena sel tetap membelah meskipun zat nutrisi sudah habis. Karena kekurangan zat nutrisi, maka kemungkinan sel tersebut mempunyai komposisi berbeda dengan sel yang tumbuh pada fase logaritma . Pada fase ini sel-sel menjadi lebih tahan terhadap keadaan ekstrem seperti panas, dingin, radiasi dan bahan kimia.· Fase VI: Fase Menuju Kematian dan Fase KematianPada fase ini sebagian populasi jasad renikmulai mengalami kematian karena sebab, yakni: (1) nutrien di dalam medium sudah habis, (2) energi cadangan di dalam sel habis. Jumlah sel yang mati semakin lama akan semakin banyak, dan kecepatan kematian dipengaruhi kondisi nutrie, lingkungan dan jenis jasad renik.Faktor-faktor yang Mempengaruhi Pertumbuhan MikrobaFaktor-faktor yang mempengaruhi pertumbuhan jasad renik yang bersifat heterotrof adalah tersedianya nutrien, air, suhu, pH, oksigen, dan potenisal oksidasi reduksi, adanya zat-zat penghambat, dan adanya jasad renik yang lain.· NutrienJasad renik heterotrof membutuhkan nutrien untuk kehidupan dan pertumbuhannya, yakni sebagai: (1) sumber karbon, (2) sumber nitrogen, (3) sumber energi, (4) dan faktor pertumbuhan, yakni mineral dan vitamin. Nutrien tersebut dibutuhkan untuk membentuk energi dan menyusun komponen-komponen sel. Setiap jasad renik bervariasi dalam kebutuhannya akan zat-zat nutrisi tersebut.Mikroba yang tumbuh, misalnya pada makanan umunya bersifat heterotrof, yakni menggunakan karbohidrat sebagai sumber energi dan karbon, walaupun komponen organik lainnya yang mengandung karbon mungkin juga dapat digunakan. Kebanyakan organisme heterotrofmenggunakan komponen organik yang mengandung protein sebagai sumber N, tetapi beberapa mikroba dapat pula menggunakan sumber nitrogen anorganik. Oleh karena itu, beberapa organisme heterotrof yang tidak dapat atau kehilangan kemampuan untuk

mensintesis berbagai komponen organik, membutuhkan komponen tersebut di dalam substrat pertumbuhannya.Escherichia coli, Enterobacter aerogenes, khamir, dan kapang dapat tumbuh dengan baik pada medium yang hanya mengandung glukosa sebagai sumber nutrien organik. Streptokoki, stapilokoki, dan berbagai organisme heterotrof lainnya mungkin membutuhkan beberapa sumber nitrogen organik lainnya dalam bentuk asam amino, purin, pirimidin, serta faktor-faktor pertumbuhan,seperti vitamin B. Vitamiin-vitamin seperti thiamin (vitamin B1), riboflavin (vitamin B2), asam nikotinat (niasin), piridoksin (vitamin B6), asam pantotenat, dan kobalamin (vitamin B12) dibutuhkan oleh organisme yang tergolong pemilih dan sukar tumbuh.Vitamin yang larut dalam lemak, yakni vitamin A, D, E, tidak dibutuhkan oleh kebanyakan jasad renik, sedangkan vitamin K hanya dibutuhkan oleh bakteri yang tergolong dalam jenisMycobacterium dan Bacterioides, yang berfungsi sebagai pengganti untuk koenzim Q(benzoquinon) dalam sistem tranpor elektron (respirasi). Vitamin C tidak berfungsi sebagai faktor pertumbuhan beberapa mikroba karena diduga dapat mengatur potensi oksidasi reduksiyang tepat terhadap medium. Asam Lemak hanya dibutuhkan oleh beberapa mikroba, terutanma jika di dak=lam medium tidak ad vitamin B, sedangkan sterol hanya dibutuhkan oleh Mycoplasma.· Tersedianya AirSel jasad renik memerlukan air untuk hidup dan berkembang biak. Pertumbuhan jasad renik di dalam suatu bahan sangat dipengaruhi oleh jumlah air yang tersedia. Selain merupakan bagian terbesar komponen sel (70-80%), air juga dibutuhkan sebagai reaktan dalam berbagai reaksi biokimia. Tidak semua air yang tersedia dapat digunakan oleh jasad renik.Beberapa keadaan dimana air tidak dapt digunakan oleh jasad renik, antara lain adalah: (1) adanyasolut dan ion yang dapat mengikat air di dalam larutan, misalnya adanya gula dan garam, (2)koloid hidrofilik (gel), sebanyak 3-4% dapat mengahambat pertumbuhan mikroba dalam medium, (3) air dalam bentuk kristal es (hidrasi) juga tidak dapt digunakan oleh jasad renik.· Nilai pHNilai pH medium sangat berpengaruh pada jenis mikroba yang tumbuh . Jasda renik pada umumnya dapat tumbuh pada kisaran pH 3-6 unit. Kebanyakan bakteri mempunyai pH optimum,yakni pH di mana pertumbuhannya optimum, sekitar pH6,5-7,5. Pada phdi bawah 5,0 dan di atas 8,5, bakteri tidak dapat tumbuh dengan baik, kecuali bakteri asam asetat (Acetobacter suboxydans) dan bakteriyang mengoksidasi sulfur. Sebaliknya, khamir menyukai pH 4-5 dan dapat tumbuh pada kisaran pH 2,5-8,5. Oleh karena itu, khamir tumbuh pada pH rendah di mana pertumbuhan bakteri terhambat. Kapang mempunyai pH optimum 5,7, tetapi seperti halnya khamir, kapang masih dapat hidup pada pH 3,0-8,5.· SuhuMasing-masing jasad reknik mempunyai suhu optimum, minimum, dan maksimum untuk pertumbuhannya. Hal ini di sebabkandi bawah suhu minimum dan di atas suhu maksimum, aktivitas enzim akan berhenti, bahkan pada suhu yang terlalu tinggi akan terjadi denaturasi enzim.

Jasad renik dapat dibedakan menjadi beberapa kelompok berdasarkan atas kemampuannya untuk dapat memulai pertumbuhan pada kisaran suhu tertentu. Penggolongan tersebut yaitu : (a) psikrofil, (b) mesofi, (c) termofil.Kapang dan khamir pada umumnya tergolong mesofil. Karena itu, dapat tumbuh dengan baik pada makanan yang disimpan pada suhu kamar, bahkanpada beberapa mikrobe dapat tumbuh pada suhu pendinginan. Makanan yang disimpandalm lemari es masih mungkin ditumbuhi oleh jasad renik tergolong psikrofil, sedangkan makanan yang disimpan dalam keadaan panas, mungkin masih dapat ditumbuhi oleh mikrobe termofil.· Tersedianya OksigenKonsentrasi oksigen di alam mempengaruhi jenis mikrobe yang dapat tumbuh. Jasadrenik dapat dibedakan menjadi 4 kelompok berdasarkan kebutuhannya akan oksigen untuk pertumbuhannya, yakni jasad renik bersifat aerob, anaerob, anaerob fakultatif, dan mikroaerofil. Kapang dan khamir pada umumnya bersifat aerob, sedangkan bakteri dapat bersifat aerob atau anaerob.