PENGARUH NUTRIENT DAN TEKANAN TERHADAP PERTUMBUHAN MIKROBA

PENDAHULUAN
Pertumbuhan didefenisikan sebagai pertambahan kuantitas konstituen seluler dan struktur organisme yang dapat dinyatakan dengan ukuran, diikuti pertambahan jumlah, pertambahan ukuran sel, pertambahan berat atau massa dan parameter lain. Sebagai hasil pertambahan ukuran dan pembelahan sel atau pertambahan jumlah sel maka terjadi pertumbuhan populasi, begitu juga dengan mikroba.
Mikroba akan mengalami empat tahapan dalam proses pertumbuhannya yaitu: (1) Fase lamban (lag), pada fase ini tidak ada pertambahan populasi, namun sel mengalami perubahan dalam komposisi kimiawi dan ukurannya bertambah. (2) Fase logaritma (log) atau eksponensial, pada tahap ini sel membelah dengan laju konstan, aktivitas metabolik konstan, dan keadaan pertumbuhan seimbang. (3) Fase statis, dimana penumpukan produk beracun/kehabisan nutrien. Beberapa sel mati dan yang lain hidup membelah, pada tahap ini jumlah sel hidup tetap. (4) Fase penurunan/kematian, pada tahap ini sel mati lebih banyak daripada terbentuknya sel baru. Laju kematian mengalami percepatan menjadi eksponensial (Setiawan, 2009).
Dalam pertumbuhannya setiap makhluk hidup membutuhkan nutrient yang cukup serta kondisi lingkungan yang mendukung demi proses pertumbuhan tersebut, termasuk juga mikroba. Hastuti (2007) mengatakan bahwa terdapat beberapa faktor yang dapat mempengaruhi pertumbuhan mikroba, antara lain: suhu, kelembapan, tekanan osmotik, cahaya, pH, AW dan nutrient.
Nutrient yang dibutuhkan oleh mikroba untuk bisa tumbuh adalah air, sumber karbon, aseptor elektron, nitrogen oksigen, mineral dan faktor penumbuh. Apabila faktor-faktor tersebut memenuhi syarat, sehingga optimum untuk pertumbuhan mikroba, maka mikroba dapat tumbuh dan berkembang biak (Tarigan, 1988).
Bahan pangan asal hewan selain merupakan sumber gizi bagi manusia, juga merupakan sumber pangan bagi mikroba. Karena pada bahan pangan tersebut terdapat nutrient esensial yang dibutuhkan oleh mikroba tersebut. Pertumbuhan dan aktivitas mikroba dalam bahan pangan dapat mengakibatkan perubahan fisik atau kimia yang tidak diinginkan, sehingga bahan pangan tersebut tidak layak dikomsumsi. Kejadian ini biasanya terjadi pada pembusukan bahan pangan. Namun pertumbuhan mikroba dalam bahan pangan juga dapat menyebabkan perubahan yang menguntungkan seperti perbaikan bahan pangan secara gizi, daya cerna ataupun daya simpannya (Siagian, 2002).

TINJAUAN KEPUSTAKAAN
Pengaruh Nutrient Terhadap Pertumbuhan Mikroba
Untuk keperluan hidupnya semua makhluk hidup memerlukan bahan makanan. Bahan ini diperlukan untuk sintesis bahan sel dan untuk mendapatkan energi. Demikian juga dengan mikroba, untuk kehidupannya membutuhkan bahan-bahan organik dan anorganik dari lingkungannya. Bahan-bahan tersebut disebut dengan nutrient (zat gizi), sedang proses penyerapannya disebut proses nutrisi (Suriawiria, 1985).
Bahan makanan yang dibutuhkan mikroba pada umumnya dapat dibagi menjadi tujuh golongan yaitu air, sumber energi, sumber karbon, sumber aseptor elektron, sumber mineral, faktor tumbuh, dan sumber nitrogen (Waluyo, 2005). Ketiadaan atau kekurangan sumber-sumber nutrient ini dapat mempengaruhi pertumbuhan mikroba dan dapat menyebabkan kematian. Kondisi tidak bersih dan higienis pada lingkungan adalah kondisi yang menyediakan sumber nutrient bagi pertumbuhan mikroba sehingga mikroba dapat tumbuh berkembang di lingkungan seperti ini. Menciptakan lingkungan bersih dan higienis adalah salah satu cara untuk mengeliminir dan meminimalisir sumber nutrient bagi mikroba agar pertumbuhannya terkendali (Anonimous, 2006).

Air
Air merupakan komponen utama sel mikroba dan medium. Fungsi air adalah sebagai sumber oksigen untuk bahan organik sel pada respirasi. Selain itu air berfungsi sebagai pelarut dan alat pengangkut dalam metabolisme. Air merupakan bagian terbesar dari sel, sebanyak 80-90%, dan bagian lain sebanyak 10-20% terdiri dari protoplasma, dinding sel, lipida untuk cadangan makanan, polisakarida, polifosfat, dan senyawa lain.

Sumber Energi
Ada beberapa sumber energi untuk mikroba yaitu senyawa organik atau anorganik yang dapat dioksidasi. Berdasarkan sumber energi mikroba dibedakan menjadi jasad fototrof yaitu mikroba yang menggunakan bantuan energi cahaya dan jasad kemototrof yaitu mikroba yang menggunakan energi dari reaksi kimia.

Sumber Karbon
Sumber karbon untuk mikroba dapat berbentuk senyawa organik maupun anorganik. Senyawa organik meliputi karbohidrat, lemak, protein, asam amino, asam organik, garam asam organik, polialkohol, dan sebagainya. Senyawa anorganik misalnya karbonat dan gas CO2 yang merupakan sumber karbon utama terutama untuk tumbuhan tingkat tinggi (Jawetz, 2001).
Berdasarkan sumber karbon, mikroba dibedakan menjadi mikroba autotrof dan mikroba heterotrof. Mikroba autotrof adalah mikroba yang memerlukan sumber karbon dalam bentuk anorganik, seperti CO2 dan senyawa karbonat. Sementara mikroba heterotrof adalah mikroba yang memerlukan sumber karbon dalam bentuk senyawa organik yang dibedakan lagi menjadi jasad saprofit yaitu mikroba yang dapat menggunakan bahan organik yang berasal dari sisa jasad hidup atau sisa jasad yang telah mati. Mikroba heterotrof yang kedua adalah parasit yaitu jasad yang hidup di dalam jasad hidup lain menggunakan bahan dari inangnya. Jasad ini dapat menyebabkan penyakit pada inangnya (Nugraha, 2010).

Sumber Aseptor Elektron
Proses oksidasi biologi merupakan proses pengambilan dan pemindahan elektron dari substrat. Karena elektron dalam sel tidak berada dalam bentuk bebas, maka harus ada suatu zat yang dapat menangkap elektron tersebut. Penangkap elektron ini disebut aseptor elektron. Aseptor elektron ialah agensia pengoksidasi. Pada mikroba yang dapat berfungsi sebagai aseptor elektron ialah O2, senyawa organik, NO3-, NO2-, N2O, SO4 =, CO2, dan Fe3+. Penggolongan mikroba berdasarkan sumber donor elektron yakni jasad litotrof yaitu jasad yang dapat menggunakan donor elektron dalam bentuk senyawa anorganik seperti H2, NH3, H2S, dan S. Sementara jasad organotrof adalah jasad yang menggunakan donor elektron dalam bentuk senyawa organik (Sumarsih. 2008).

Sumber Mineral
Mineral merupakan bagian dari sel. Unsur penyusun utama sel ialah C, O, N, H, dan P. unsur mineral lainnya yang diperlukan sel ialah K, Ca, Mg, Na, S, Cl. Unsur mineral yang digunakan dalam jumlah sangat sedikit ialah Fe, Mn, Co, Cu, Bo, Zn, Mo, Al, Ni, Va, Sc, Si, Tu. Unsur yang digunakan dalam jumlah besar disebut unsur makro, dalam jumlah sedang disebut unsur oligo, dan dalam jumlah sangat sedikit disebut unsur mikro. Unsur mikro sering terdapat sebagai ikutan (impurities) pada garam unsur makro, dan dapat masuk ke dalam medium lewat kontaminasi tempatnya atau lewat partikel debu. Selain berfungsi sebagai penyusun sel, unsur mineral juga berfungsi untuk mengatur tekanan osmose, kadar ion H+ (kemasaman, pH), dan potensial oksidasireduksi (redox potential) medium.

Faktor Tumbuh
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. Berdasarkan struktur dan fungsinya dalam metabolisme, faktor tumbuh digolongkan menjadi asam amino sebagai penyusun protein; base purin dan pirimidin sebagai penyusun asam nukleat; dan vitamin sebagai gugus prostetis atau bagian aktif dari enzim.

Sumber Nitrogen
Nitrogen merupakan komponen utama protein dan asam nukleat, yaitu ± 10% dari berat kering sel bakteri. Jenis senyawa nitrogen yang digunakan bakteri tergantung pada jenisnya. Sumber nitrogen yang paling utama untuk mikroorganisme adalah garam ammonium. Beberapa prokariot mampu mereduksi nitrogen molekul (N2). Mikroorganisme lain memerlukan asam-asam amino sebagai sumber nitrogen, jadi yang mengandung nitrogen organik. Tidak semua mikroorganisme mampu mereduksi sulfat, beberapa diantaranya memerlukan H2S atau sistein sebagai sumber sulfat (Setiawan, 2007).
Unsur-unsur nutrien yang dibutuhkan oleh mikroba untk bisa tumbuh tersebut banyak terdapat pada bahan pangan asal hewan. Untuk menjaga agar bahan pangan tersebut tetap layak dikonsumsi dan memiliki unsur gizi yang cukup kita membutuhkan perlakuan khusus atau pengawetan terhadap bahan pangan.

Interaksi Antar Mikroba Dalam Menggunakan Nutrien
Jika dua atau lebih mikroba yang berbeda ditumbuhkan bersama-sama dalam suatu medium, maka aktivitas metabolismenya secara kualitatif maupun kuantitatif akan berbeda jika dibandingkan dengan jumlah aktivitas masing-masing mikroba yang ditumbuhkan dalam medium yang sama tetapi terpisah. Fenomena ini merupakan hasil interaksi metabolisme atau interaksi dalam penggunaan nutrient yang dikenal sebagai sintropisme atau sinergitik. Seperti bakteri penghasil metan yang anaerob obligat tidak dapat menggunakan glukosa sebagai substrat, tetapi bakteri tersebut akan segera tumbuh oleh adanya hasil metabolisme bakteri anaerob lain yang dapat menggunakan glukosa. Contoh lain adalah biakan campuran yang terdiri atas dua jenis mikroba atau lebih sering tidak memerlukan faktor tumbuh untuk pertumbuhannya. Mikroba yang dapat mensintesis bahan selnya dari senyawa organik sederhana dalam medium, akan mengekskresikan berbagai vitamin atau asam amino yang sangat penting untuk mikroba lainnya. Adanya ekskresi tersebut memungkinkan tumbuhnya mikroba lain. Kenyataan ini dapat menimbulkan koloni satelit yang dapat dilihat pada medium padat. Koloni satelit hanya dapat tumbuh kalau ada ekskresi dari mikroba lain yang menghasilkan faktor tumbuh esensial bagi mikroba tersebut. Bentuk interaksi lain adalah cross feeding yang merupakan bentuk sederhana dari simbiose mutualistik. Dalam interaksi ini pertumbuhan jasad yang satu tergantung pada pertumbuhan jasad lainnya, karena kedua jasad tersebut saling memerlukan faktor tumbuh esensial yang diekskresikan oleh masing-masing jasad (Schlegel,1994).

Pengaruh Tekanan Hidrostatik Terhadap Pertumbuhan Mikroba
Tekanan hidrostatik mempengaruhi metabolisme dan pertumbuhan mikroba. Umumnya tekanan 1-400 atm tidak mempengaruhi atau hanya sedikit mempengaruhi metabolisme dan pertumbuhan mikroba. Tekanan hidrostatik yang lebih tinggi lagi dapat menghambat atau menghentikan pertumbuhan, oleh karena tekanan hidrostatik tinggi dapat menghambat sintesis RNA, DNA, dan protein, serta mengganggu fungsi transport membran sel maupun mengurangi aktivitas berbagai macam enzim. Tekanan diatas 100.000 pound/inchi2 menyebabkan denaturasi protein. Akan tetapi ada mikroba yang tahan hidup pada tekanan tinggi (mikroba barotoleran), dan ada mikroba yang tumbuh optimal pada tekanan tinggi sampai 16.000 pound/inchi2 (barofil). Mikroba yang hidup di laut dalam umumnya adalah barofilik atau barotoleran. Sebagai contoh adalah bakteri Spirillum (Dewangga, 2011).



Pengaruh Tekanan Osmotik Terhadap Pertumbuhan Mikroba
Tekanan osmose sangat erat hubungannya dengan kandungan air. Apabila mikroba diletakkan pada larutan hipertonis, maka selnya akan mengalami plasmolisis, yaitu terkelupasnya membran sitoplasma dari dinding sel akibat mengkerutnya sitoplasma. Apabila diletakkan pada larutan hipotonis, maka sel mikroba akan mengalami plasmoptisa, yaitu pecahnya sel karena cairan masuk ke dalam sel, sel membengkak dan akhirnya pecah (Pratiwi, 2009).
Berdasarkan tekanan osmose yang diperlukan mikroba dapat dikelompokkan menjadi: (1) mikroba osmofil, adalah mikroba yang dapat tumbuh pada kadar gula tinggi. Contohnya adalah khamir. (2) mikroba halofil, adalah mikroba yang dapat tumbuh pada kadar garam halogen yang tinggi. Contohnya yaitu Halobacterium. (3) mikroba halodurik, adalah kelompok mikroba yang dapat tahan (tidak mati) tetapi tidak dapat tumbuh pada kadar garam tinggi, kadar garamnya dapat mencapai 30 % (Hamid, 2009).

KESIMPULAN
Pertumbuhan mikroba dalam suatu medium mengalami fase-fase yang berbeda, yang berturut-turut disebut dengan fase lag, fase eksponensial, fase stasioner dan fase kematian. Mikroba memerlukan nutrient yang cukup selama pertumbuhannya. Dalam garis besarnya bahan makanan dibagi menjadi tujuh golongan yaitu air, sumber energi, sumber karbon, sumber aseptor elektron, sumber mineral, faktor tumbuh, dan sumber nitrogen. Semua unsur yang dibutuhkan tersebut banyak terdapat pada bahan pangan asal hewan. Selain nutrient, metabolisme dan pertumbuhan mikroba juga dipengaruhi oleh tekanan hidrostatik dan tekanan osmotik.

DAFTAR KEPUSTAKAAN
Anonimous. 2006. Faktor yang Mempengaruhi Pertumbuhan Mikroba. (http://rachdie.blogsome.com/2006/10/14/faktor-yang-mempengaruhi-pertumbuhan-mikroba/). (27-03-2011).

Darkuni, N. 2001. Mikrobiologi. Malang: JICA

Dewangga, A. 2011. Pengaruh Lingkungan dan Fisiologis Terhadap Pertumbuhan Mikroba. Surakarta. (Makalah).

Hamid, Z. 2009. Nutrisi Mikroba, Sebuah Esensi Dasar Untuk Kehidupan Mikroba. http://zaifbio.wordpress.com./2009/01/31/nutrisi-mikroba, sebuah-esensi-dasar-untuk-kehidupan-mikroba/. (27-03-2011).

Hastuti, U.S. 2008. Petunjuk Praktikum Mikrobiologi. Malang: Universitas Negeri Malang.

Jawetz. 2001. Mikrobiologi Kedokteran. Salemba Medika. Jakarta.

Nugraha, A. 2010. Pertumbuhan Mikroba. http://zonabiologi.blogspot.com/2010/11/per-tumbuhan-mikroba.html (27-03-2011).

Pratiwi, A. 2009. Pengaruh Faktor Fisika Dan Kimia Terhadap Mikroba Laut http://www.scribd.com/doc/50076130/Pengaruh-faktor-fisika-dan-kimia-terhadap-mikroba-laut. (27-03-2011).

Schlegel, H. 1994. Mikrobiologi Umum Edisi Keenam. Gajah Mada University Press. Yogyakarta.

Setiawan, W.A. 2009. Kultivasi Reproduksi dan Pertumbuhan Bakteri. http://blog.unila.ac.id/wasetiawan/files/2009/07/kultivasi-reproduksi-dan pertumbuhan bakteri. pdfSetiawan. (28-03-2011).

Sumarsih. 2008. Nutrisi Dan Medium Kultur Media. http://sumarsih07.files.wordpress.com/2008/11/iii-nutrisi-dan-medium-kultur-mikroba.pdf. (28-03-2011).
Suriawiria, U. 1995. Pengantar Mikrobiologi Umum. Angkasa. Bandung

Tarigan, J. 1988. Pengantar Mikrobiologi. Jakarta: Departemen Pendidikan dan Kebudayaan Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi Proyek Pengembangan Lembaga Pendidikan Tenaga Kependidikan.

Waluyo, L. 2005. Mikrobiologi Umum. Universitas Muhammadiyah Malang Prees. Malang.