LAPORAN PRAKTIKUM MIKROBIOLOGI DASARACARA VIIIPERTUMBUHAN MIKROBIA

Disusun oleh :Kelompok XXVIIskandar Zulkarnaen Bukit PT/06629Citra IndriastutiPT/06743Kinasih SekarlangitPT/06756Risang Raditya AbisatyaPT/06785Setyawan Wahyu PradanaPT/06822Asisten: Lena Putriana

LABORATORIUM BIOKIMIA NUTRISIBAGIAN NUTRISI DAN MAKANAN TERNAKFAKULTAS PETERNAKANUNIVERSITAS GADJAH MADAYOGYAKARTA2015

ACARA VIIIPERTUMBUHAN MIKROBIA

TujuanPraktikum pertumbuhan mikrobia bertujuan untuk mengetahui fase pertumbuhan mikrobia dan metode pengukuran pertumbuhan mikrobia.

Tinjauan PustakaPertumbuhan merupakan proses perubahan bentuk yang semula kecil kemudian menjadi besar. Pertumbuhan menyangkut pertambahan volume dari individu itu sendiri. Pertumbuhan pada umumnya tergantung pada kondisi bahan makanan dan juga lingkungan. Apabila kondisi makanan dan lingkungan cocok untuk mikroorganisme tersebut, maka mikroorganisme akan tumbuh dengan waktu yang relatif singkat dan sempurna (Black, 2002).Pertumbuhan mikroorganisme yang bersel satu berbeda dengan mikroorganisme yang bersel banyak (multiseluler). Pada mikroorganisme yang bersel satu (uniseluler) pertumbuhan ditandai dengan bertambahnya sel tersebut. Setiap sel tunggal setelah mencapai ukuran tertentu akan membelah menjadi mikroorganisme yang lengkap, mempunyai bentuk dansifat fisiologis yang sama. Pertumbuhan jasad hidup, dapat ditinjau dari dua segi, yaitu pertumbuhan sei secara individu dan pertumbuhan kelompok sebagai satu populasi (Kusnadi, 2003).Pertumbuhan sel diartikan sebagai adanya penambahan volume serta bagian-bagian sel lainnya, yang diartikan pula sebagai penambahan kuantiatas isi dan kandungan didalam selnya. Pertumbuhan populasi merupakan akibat dari adanya pertumbuhan individu, misal dari satu sel menjadi dua, dari dua menjadi empat ,empat menjadi delapan, dan seterusnya hingga berjumlah banyak (Sumarsih, 2003).Pertumbuhan individu (sel) pada mikroorganisme dapat berubah langsung menjadi pertumbuhan populasi. Sehingga batas antara pertumbuhan sel sebagai individu serta satu kesatuan populasi yang kemudian terjadi kadang-kadang karena terlalu cepat perubahannya, sulit untuk diamati dan dibedakan. Pada pertumbuhan populasi bakteri misalnya, merupakan penggambaran jumlah sel atau massa sel yang terjadi pada saat tertentu. Kadang-kadang didapatkan bahwa konsentrasi sel sesuai dengan jumlah sel perunit volume, sedang kerapatan sel adalah jumlah materi perunit volume. Penambahan dan pertumbuhan jumlah sel mikroorganisme pada umumnya dapat digambarkan dalam bentuk kurva pertumbuhan (Nicklin et al., 1999). Pertumbuhan mikrobia memiliki empat fase. Fase lag (fase masa persiapan, fase adaptasi, adaptation phase). Fase ini laju pertumbuhan belum memperlihatkan pertumbuhan ekponensial, tetapi dalam tahap masa persiapan. Fase tumbuh dipercepat (fase logaritme, fase eksponensial, logaritma phase). Setiap akhir persiapan sel mikroorganisme akan membelahdiri. Masaini disebut masa pertumbuhan, yang setiap selnya tidak sama dalam waktu masa persiapan. Fase stasioner, pengurangan sumber nutrien serta faktor-faktor yang terkandung di dalam jasadnya sendiri, maka sampailah puncak aktivitas pertumbuhan kepada titik yang tidak bisa dilampaui lagi, sehingga selama fase ini, gambaran grafik seakan mendatar. Fase kematian, fase ini diawali setelah jumlah mikroorganisme yang di hasilkan mencapai jumlah yang konstan, sehingga jumlah akhir mikroorganisme tetap maksimum pada masa tertentu (Agus, 2010).

Materi dan Metode

MateriAlat. Alat-alat yang digunakan pada praktikum pertumbuhan mikrobia adalah laminar, mikropipet, bluetip, spektrofotometer, hungate tube, magetic stirrer, inkubator, autoklaf, erlenmeyer, dan Optical Density.Bahan. Bahan yang digunakan pada praktikum pertumbuhan mikrobia adalah biakan mikrobia Lactobacillus plantarum, dan medium dengan komposisi, (NH4)2SO4 , MgSO4, NaCl, K2HPO4, yeast extract, aquades, serta glukosa.

MetodeKomponen medium aerob ditimbang sesuai dengan tabel komposisi medium. Komponen penyusun medium (kecuali glukosa) dimasukkan ke dalam erlenmeyer dan dilarutkan dengan 9 mL aquades. Glukosa dilarutkan dengan 1 mL aquades ke dalam hungate tube. Larutan medium dipanaskan dan dihomogenkan dengan menggunakan pemanas magnetic stirrer sampai mulai mendidih. Semua alat alat dan bahan yang akan disterilkan ditutup dengan kapas dan kertas payung. Medium dan larutan glukosa disterilkan dengan menggunakan autoklaf pada 15 atm 121 selama 15 menit. Medium dicampur dengan larutan glukosa. Campuran tersebut dituang ke dalam tabung kultur steril (setiap tabung kultur berisi 10 mL medium), kemudian inokulum bakteri asam laktat (Lactobacilluc plantarum) sebanyak 10% dari volume laruta medium (1mL) dimasukkan ke hungate tube. Pengujian pertumbuhan mikrobia dilakukan dengan mengggunakan optical density (OD). Optical density digunakan untuk mengetahui pertumbuhan mikrobia selama proses fermentasi. Sampel 3,5 mL dari fermenter diambi setiap 1 jam kemudian ditera absorbsinya dengan menggunakan spektrofotometer pada 600 nm.

Hasil dan Pembahasan

Praktikum pertumbuhan mikrobia bertujuan untuk mengetahui fase pertumbuhan dan metode pengukuran pertumbuhan mikrobia. Setiap mikroba mempunyai sifat fisiologis tertentu, sehingga memerlukan nutrisi tertentu pula. Winarni (1997) mengatakan bahwa susunan kimia sel mikroba relative tetap, baik unsur kimia maupun senyawa yang terkandung di dalam sel. Penyusun utama sel adalah C, H, O, N, dan P, yamg jumlahnya sekitar 95% dari berat kering sel, sedangkan sisanya tersusun dari unsur-unsur lain yaitu air 80-90% dan bagian-bagian lain 10-20% terdiri dari protoplasma, dinding sel, lipida untuk cadangan makanan, polisakarida, polifosfat, dan senyawa lain.Campuran bahan-bahan (nutrient) yang digunakan untuk menumbuhkan, mengisolasi, menguji sifat-sifat fisiologis dan menghitung jumlah mikrobia tersebut. Pelczar (1996) mengakan bahwa media yang digunakan untuk menumbuhkan mikrobia dibagi atas 2 golongan berdasarkan komposisi bahan penyusunnya yaitu media sintetik dan media non sintetik. Media sintesis adalah media yang tersusun atas senyawa yang diketahui komposisi kimianya secara tepat. Media tersebut berisi garam anorganik misalnya asam-asam amino, asam lemak, alkihol, karbohidrat atau senyawa organik serta vitamin-vitamin. Media non-sintetik adalah media yang tidak di ketahui komposisi kimiawinya secara pasti. Beberapa dari komposisi yang ditambahkan misalnya ekstrak beef, ekstrak yeast, peptone, darah, serum, dan kasein hidrolisat. Contoh media nonsintetik NA, NB, PDA.Berdasarkan sifat media dibagi menjadi Media umum, Media diperkaya (enrichment media), Media selektif, dan Media diferensial. Berdasarkan komposisi dan sifatnya tersebut jenis media yang digunakan dalam praktikum pertumbuhan mikrobia ini adalah media sintetik dan media selektif karena komposisi mdiumnya diketahui dan di dalam komposisi medium ini terdiri dari garam garam mineral yaitu, (NH4)2SO4 , MgSO4, NaCl, K2HPO4 yang digunakan sebagai penghambat pertumbuhan mikrobia selain Lactobacillus plantarum. Yeast extract, aquades, dan glukosa sebagai nutrien yang dibutuhkan bakteri Lactobacillus plantarum untuk pertumbuhan.Biakan mikrobia yang digunakan adalah Lactobacillus plantarum. Zuraida (2010) Lactobacillus plantarum tergolong bakteri asam laktat homofermentatif yang tumbuh pada suhu 15 - 37C, masih dapat tumbuh pada pH 3.0-4.6, dengan ciri-ciri sel berbentuk batang pendek, warna koloni putih susu sampai abu-abu, serta mempunyai viabilitas tinggi untuk digunakan sebagai starter. Elida (2002) juga mengatakan bahwa Lactobacillus plantarum yang diisolasi dari makanan fermentasi mampu memproduksi bakteriosin dan mampu menghambat aktivitas beberapa bakteri patogen. Bakteriosin yang diproduksi dari L. plantarum dihasilkan pada suhu 20 - 30C. Rofiq dan Bambang (2012) menambahkan bahwa Lactobacillus plantarum terbukti memiliki karakteristik yang unggul dan memenuhi kriteria sebagai agent probiotik yang mampu bertahan hidup dalam kondisi asam sampai dengan pH 2, dan adanya garam empedu (bile salt) pada konsentrasi 0,5% (b/v) seperti halnya kondisi dalam lambung dan saluran pencernaan, serta memiliki daya hambat terhadap beberapa bakteri Gram-positif dan Gram-negatif.Alat yang digunakan untuk mengetahui pertumbuhan mikrobia adalah OD. Optical density digunakan untuk mengetahui pertumbuhan mikrobia. Turbiditas dapat diukur menggunakan alat photometer (penerusan cahaya), semakin pekat atau semakin banyak populasi mikrobia maka cahaya yang diteruskan semakin sedikit. Turbiditas juga dapat diukur menggunakan spektrofotometer (optical density atau OD), yang sebelumnya dibuat kurva standar berdasarkan pengukuran jumlah sel baik secara total maupun yang hidup saja atau berdasarkan berat kering sel. Unit fotometer atau OD proporsional dengan massa sel dan juga jumlah sel, sehingga cara ini dapat digunakan untuk memperkirakan jumlah atau massa sel secara tidak langsung. Sampel 3,5 mL dari fermenter diambil setiap 1 jam kemudian ditera absorbsinya dengan menggunakan spektrofotometer pada 600 nm. Neti (2008) mengatakan bahwa pengukuran OD dilakukan dengan metode langsung berdasarkan turbiditas dengan cara sebanyak 1 mL sampel diencerkan hingga 10 kali (1 mL sampel dimasukkan dalam 9 mL aquades) kemudian diamati nilai ODnya pada spektrofotometer pada panjang gelombang 441 nm. Prinsip kerja OD ini mirip dengn Spektrofotometer yaitu menghitung keketuhan suatu cairan, akan tetapi dalam praktikum pertumbuhan mikrobia ini menggunakan OD karena lebih akurat dan lebih mendekati daripada spektrofotometer. Bakteri juga bisa mati akibat penembakan cahaya UV dan bakteri-bakteri yang sudah mati tidak dapat ditembus oleh sinar yang ditembakkan oleh spektrofotometer.Berdasarkan hasil praktikum diperoleh grafik sebagai berikut.

ODJamGrafik 1. Pertumbuhan Mikrobia dengan glukosa 0,01% dan 0,05%Pengamatan jumlah sel dalam waktu yang cukup lama akan memberikan gambaran berdasarkan kurva pertumbuhan bahwa terdapatfase-fase pertumbuhan. Umumnya fase pertumbuhan dimulai pada fase adaptasi (lag phase), fase pertumbuhan logaritma (eksponensial), fase stasioner, dan fase kematian(death phase).Fase adaptasi (lag phase), bakteri baru menyesuaikan diri dengan lingkungan yang baru, sehingga sel belum membelah diri. Sel mikrobia mulai membelah diri pada fase pertumbuhan yang dipercepat, tetapi waktu generasinya masih panjang. Grafik 1. menunjukkan bahwa konsentrasi glukosa 0,01% maupun glukosa 0,05%, pertumbuhan Lactobacillus plantarum tidak mengalami fase lag. Tidak adanya fase lag yang teramati pada pola pertumbuhan Lactobacillus plantarum dikarenakan bakteri ini sangat mudah beradaptasi. Nguyen (2007). Mengatakan bahwa Lactobacillus plantarum mudah beradaptasi pada media yang baru selama media tersebut masih mengandung unsur gula di dalamnya. Tidak ada perbedaan yang signifikan antara glukosa 0,01% dengan 0,05% yang terlihat pada grafik, akan tetapi dari hasil data yang diperoleh pertumbuhan lebih cepat pada glukosa 0,05% yaitu 0,028 sedangkan glukosa 0,01% 0,024. Hal itu dikarenakan konsentrasi glukosa yang lebih besar sehingga lebih cepat.Kecepatan sel membelah diri paling cepat terdapat pada fase pertumbuhan logaritma atau pertumbuhan eksponensial, dengan waktu generasi pendek dan konstan. Selama fase logaritma, metabolisme sel paling aktif, sintesis bahan sel sangat cepat dengan jumlah konstan sampai nutrien habis atau terjadinya penimbunan hasil metabolisme yang menyebabkan terhambatnya pertumbuhan. Berdasarkan grafik OD yang diperoleh terlihat bahwa ada perbedaan antara glukosa dengan konsentrasi 0,01% dan glukosa dengan konsentrasi 0,05%. Fase log pada glukosa 0,05% lebih lama dari pada glukosa 0,01%. Middelbeek et al. (1995) mengatakan bahwa fase logaritmik mikroba membelah dengan cepat dan konstan dan pada fase ini kecepatan pertumbuhan sangat dipengaruhi oleh media tempat tumbuhnya seperti pH dan kandungan nutrien, juga kondisi lingkungan termasuk suhu dan kelembaban udara. Daulay (1995) mengatakan bahwa setelah fase logaritmik pertama dapat saja terjadi akumulasi produk yang tidak diharapkan yang keberadaanya dapat menghambat pertumbuhan sel. Asam organik yang dihasilkan oleh BAL seperti asam laktat, asam asetat, atau asam piruvat mengakibatkan akumulasi produk akhir asam dan turunnya pH yang menyebabkan penghambatan pertumbuhan. Produk-produk yang mungkin dapat menghambat pertumbuhan selain asam laktat, dapat pula berupa karbondioksida, dan komponen-komponen netral lainnya.Fase stasioner maksimum jumlah sel yang mati semakin meningkat sampai terjadi jumlah sel hidup hasil pembelahan sama dengan jumlah sel yang mati, sehingga jumlah sel hidup konstan, seolah-olah tidak terjadi pertumbuhan (pertumbuhan nol). Fase stasioner yang terjadi pada Lactobacillus plantarum berbeda pada setiap konsentrasi karena kandungan nutrisi yang tersedia pada masing-masing konsentrasi juga berbeda. Umumnya fase stasioner ini terjadi karena penumpukan racun akibat metabolisme sel dan kandungan nutrisi mulai habis sehingga terjadi kompetisi akibatnya beberapa sel akan mati dan jumlah sel bakteri cenderung konstan. Hal ini sesuai dengan pernyataan Suriawiria (1995). Akumulasi asam organik padasaat fase logaritmik yang mengakibatkan turunnya pH medium. Fardiaz (1992) mengatakan bahwa lingkungan sel yang asam berakibat proton-proton akan masuk kedalam sitoplasma dan menurunkan pH internal sel sehingga dapat mendenaturasi komponen-komponen sel berprotein termasuk enzim-enzim dan selanjutnya pertumbuhan mikroba terhambat. Sebagian mikroba dapat mengeluarkan sejumlah proton-proton yang masuk ke dalam sitoplasma dengan menggunakan energi, tetapi lama-kelamaan energi yang tersedia sangat berkurang dan tidak cukup untuk aktivitas dan sintesis komponen-komponen sel sehingga pertumbuhan sel mikrob dapat terhambat bahkan berhenti.Fase kematian, kecepatan kematian sel terus meningkat sedang kecepatan pembelahan sel nol, sampai pada fase kematian logaritma maka kecepatan kematian sel mencapai maksimal, sehingga jumlah sel hidup menurun dengan cepat seperti deret ukur. Walaupun demikian penurunan jumlah sel hidup tidak mencapai nol, dalam jumlah minimum tertentu sel mikrobia akan tetap bertahan sangat lama dalam medium tersebut karena berdasarkan grafik OD tidak terlihat penurunan grafik dari fase stasioner. Waluyo (2004) mengatakan bahwa fase kematian terjadi karena penumpukan racun yang semakin banyak sedangkan nutrisi yang tersedia semakin habis menyebabkan jumlah sel bakteri yang mati semakin banyak dibandingkan dengan jumlah sel bakteri yang hidup sehingga jumlah sel bakteri menurun secara eksponensial. Suriawiria (1995) menambahkan bahwa tinggi rendahnya kandungan glukosa sisa dalam media dipengaruhi oleh kemampuan mikrobia untuk mengkonversi sumber karbon yang terdapat dalam substrat menjadi biomassa dan produk. Namun glukosa yang berfungsi sebagai substrat dapat juga menjadi salah satu faktor penghambat pertumbuhan bila keberadaannya berlebih atau lebih besar dari nilai kritisnya.

Kesimpulan

Berdasarkan praktikum pertumbuhan mikrobia yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa pertumbuhan mikrobia Lactobacillus plantarum memiliki empat fase yaitu fase lag, fase log, fase stasioner, dan fase kematian. Perbedaan konsentrasi glukosa berpengaruh terhadap laju pertumbuhan mikrobia. Metode yang digunakan untuk mengukur pertumbuhan mikrobia adalah menggunakan metode pengukuran Optical Density.

Daftar Pustaka

Agus, K. Budiyanto. 2010. Pertumbuhan Mikroorganisme. Pendidikan Biologi Umum. UMM. Malang. Black, Jacquelyn G. 2002. Microbiology. John Wiley & Sons. Inc.Daulay, D. 1991. Fermentasi Asam Laktat Dalam Pengolahan Pangan. PAU Pangan dan Gizi. IPB. Bogor.Elida, M., 2002. Profil bakteri asam laktat dari dadih yang difermentasi dalam berbagai jenis bambu dan potensinya sebagai probiotik [Tesis].Bogor. Program Pascasarjana, Institut Pertanian Bogor.Hanum, Zuraida. 2010. Kemampuan susu fermentasi lactobacillus plantarum menghambat salmonella typhymurium secara in vitro. Agripet. Vol 10(2).Kusnadi. 2003. Mikrobiologi (Common Teksbook). Biologi FPMIPA UPI. IMSTEP. Jakarta.Middlebeek, E.J., R.O. Jenkins and J.S. Drijver-de Haas. 1995. Growth in batch culture. In Vitro Cultivation of Micro-organisms. Biotechnology by Open Learning.Nguyen, T.D.T. Characterization of Lactobacillus plantarum PH04, a potential probiotic bacterium with cholesterol-lowering effects. International Journal of Food Microbiology. Vol 113. Pages 358-361.Nicklin. J.K. Graeme-Cook. T. Paget & R. Killington. 1999. Instans Notes in Microbiology. Springer Verlag. Singapore Pte, Ltd.Pelczar. 1996. Dasar-Dasar Mikrobiologi. Universitas Indonesia. Jakarta.Sumarsih, S. 2003. Mikrobiologi Dasar. Jurusan Ilmu Tanah Fakultas Pertanian. UPN, Veteran. Yogyakarta.Sunaryanto, Rofiq dan Bambang, Marwoto. 2012. Isolasi, identifikasi, dan karakterisasi bakteri asam laktat dari dadih susu kerbau. Jurnal Sains dan Teknologi Indonesia. Vol. 14(3): 228-233.Suriawiria, Unus. 1995. Pengantar Mikrobiologi Umum. Angkasa. Bandung.Waluyo, Lud. 2004. Mikrobiologi Umum. Universitas Muhammadiyah Press. Malang.Winarni, D. 1997. Teknik Fermentasi. Program Studi D3 Teknik Kimia FTI. ITS. Surabaya. Yuliana, Neti. 2008. Kinetika pertumbuhan bakteri asam laktat isolat t5 yang berasal dari tempoyak. Jurnal Teknologi Industri dan Hasil Pertanian Vol 13(2) : 109.Lampiran 1

Perhitungan presentase glukosa1. Glukosa 0,1%Aquades 9 mL ditambah dengan glukosa 0,1% sebanyak 1 mL. Konsentrasi glukosa dapat dihitung dengan cara sebagai berikut:M1.V1 = M2.V20,1%.1 mL = M2. (9 mL + 1 mL)0,1% mL = M2. 10 mLM2 = 0,01%Sehingga konsentrasi glukosa menjadi 0,01%

2. Glukosa 0,5%Aquades 9 mL ditambah dengan glukosa 0,1% sebanyak 1 mL. Konsentrasi glukosa dapat dihitung dengan cara sebagai berikut:M1.V1 = M2.V20,5%.1 mL = M2. (9 mL + 1 mL)0,5% mL = M2. 10 mLM2 = 0,05%Sehingga konsentrasi glukosa menjadi 0,05%

Lampiran 2

Data OD, data blankoTabel 1. Data hasil pengamatan OD dan BlankoJam keBlanko 0,01%Blanko 0,05%OD Konsentrasi 0,01%OD Konsentrasi 0,05%

00,0210,0240,5550,566

10,020,020,5850,601

20,0210,0190,6890,716

30,0220,0220,7580,779

40,0190,020,7450,866

50,0230,0230,7530,855

60,0230,020,7420,855

70,0180,0190,7450,862

80,0220,020,7490,859

Lampiran 3

Tabel 2. Data hasil pengamatan OD dikurangi blankoJam keOD Konsentrasi 0,01%OD Konsentrasi 0,05%

00,5340,546

10,5650,582

20,6680,694

30,7360,759

40,7260,843

50,730,835

60,7190,836

70,7270,842

80,7270,859

Lampiran 4

Data yang dibuat grafikTabel 3. Data pertumbuhan Lactobacillus plantarumJam kekonsentrasi 0,01%konsentrasi 0,05%

00,0000,000

10,0240,028

20,0970,104

30,1390,143

40,1330,189

50,1350,185

60,1290,185

70,1340,188

80,1340,197