MAKALAH FERMENTASI

KURVA PERTUMBUHAN BAKTERI DAN SISTEM

KULTUR

Disusun Oleh :

Sri Ayu Wulandari (125090201111008)

JURUSAN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS BRAWIJAYA

2015

1

KATA PENGANTAR

Dengan mengucap puji syukur atas kehadirat Allah SWT atas karunia-Nya sehingga

penyusun dapat menyelesaikan makalah kimia unsur dengan judul “Kurva Pertumbuhan

Bakteri dan Sistem Kultur” dengan baik dan lancar. Dalam penyusunan makalah ini tidak

terlepas dari bantuan berbagai pihak. Oleh karena itu kami mengucapkan terima kasih kepada

seluruh pihak terkait yang telah mendukung terselesaikannya makalah ini.

Selanjutnya kami sebagai penulis berharap agar penulisan makalah ini bermanfaat dan

menambah wawasan bagi mahasiswa Universitas Brawijaya Malang khususnya mahasiswa

Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam jurusan Kimia.

Kami menyadari bahwa masih ada kekurangan dalam penyusunan makalah ini.Oleh

karena itu, kritik dan saran yang membangun selalu kami harapkan sehingga makalah ini

dapat bermanfaat bagi pembaca.

Malang, 11 Oktober 2015

Penulis

2

DAFTAR ISI

1. Cover……………………………………………………………………………… 12. Kata pengantar……………………………………………………………………. 23. Daftar Isi………………………………………………………………………….. 34. Pendahuluan

- Latar Belakang……………………………………………………………….. 4- Rumusan Masalah……………………………………………………………. 4- Tujuan………………………………………………………………………… 5

5. Pembahasan- Pengertian pertumbuhan mikroba...................................................................... 7

- Kinetika pertumbuhan mikroba atau bakteri...................................................... 7

- Kurva pertumbuhan mikroba tau bakteri............................................................ 7

- Fase- fase pada kurva penumbuhan mikroba atau bakteri................................ 8

- Sistem atau metode kultur mikroba atau bakteri............................................... 11

- Teknik mengukur pertumbuhan populasi mikroba atau bakteri........................ 15

- Faktor –faktor yang mempengaruhi pertumbuhan mikroba atau bakteri.......... 16

6. Penutup- Kesimpulan…………………………………………………………………….. 21

7. Daftar Pustaka ......................................................................................................... 22

3

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Kehidupan makhluk hidup sangat tergantung pada keadaan sekitar, terlebih

mikroorganisme. Salah satunya yaitu menyesuaikan dengan lingkungan sekelilingnya.

Perubahan faktor lingkungan terhadap pertumbuhan mikroba seperti pada fungi dapat

mengakibatkan terjadinya perubahan sifat morfologi dan fisiologi. Hal ini dikarenakan,

mikroba menyediakan nutrient yang sesuai untuk kultivasinya, dan untuk menunjang

pertumbuhan optimumnya. Mikroba tidak hanya bervariasi dalam persyaratan nutrisinya,

tetapi juga menunjukkan respon yang berbeda-beda. Untuk berhasilnya kultivasi berbagai

tipe mikroba khususnya bakteri, tentunya diperlukan suatu kombinasi nutrient serta faktor

lingkungan yang sesuai.  Salah satu faktor lingkungan yang yang dapat mempengaruhi

pertumbuhan mikroba yaitu faktor suhu, temperatur  dan faktor kimia. Bakteri termasuk

jasad renik yang mempunyai kemampuan sangat baik untuk bertahan hidup. Bakteri

merupakan mikroba yang mengalami pertumbuhan yang cepat ditandai dengan

pertumbuhan dengan membentuk semacam koloni. Waktu generasi pada setiap bakteri

tidak sama, ada yang hanya memerlukan 20 menit bahkan ada yang memerlukan sampai

berjam-jam atau berhari-hari. Pertumbuhan bakteri dalam suatu medium mengalami fase-

fase yang berbeda, yang berturut-turut disebut dengan fase lag, fase eksponensial, fase

stasioner dan fase kematian.

1.2. Rumusan Masalah

1) Jelaskan pengertian pertumbuhan mikroba?

2) Bagaimana kinetika pertumbuhan mikroba atau bakteri ?

3) Bagaimana kurva pertumbuhan mikroba tau bakteri ?

4) Jelaskan fase fase pada kurva penumbuhan mikroba atau bakteri ?

5) Bagaimana sistem atau metode kultur mikroba atau bakteri ?

6) Bagaimana teknik mengukur pertumbuhan populasi mikroba atau bakteri?

7) Faktor –faktor yang mempengaruhi pertumbuhan mikroba atau bakteri ?

4

1.3. Tujuan

Tujuan dari pembuatan makalah ini adalah untuk mengetahui pengertian,

kinetika, kurva, fase-fase pada kurva pertumbuhan mikroba, sistem atau metode kultur

bakteri atau mikroba, teknik mengukur pertumbuhan populasi mikroba, dan faktor-faktor

yang mempengaruhi pertumbuhan mikroba.

5

BAB II

PEMBAHASAN

2.1. PERTUMBUHAN MIKROBA

Pertumbuhan secara umum dapat didefisinikan sebagai pertambahan secara teratur

semua komponen didalam sel hidup. Dengan demikian pertambahan ukuran yang

diakibatkanoleh bertambahnya air atau karena penumpukan lemak, bukan merupakan

pertumbuhan. Pertumbuhan makhluk hidup dapat juga ditinjau dari 2 sudut, yakni

pertumbuhan individu (sel) dan pertumbuhan kelompok sebagai satu populasi (Purwoko,

2007).     

Pertumbuhan sel diartikan sebagai adanya penambahan volume sel serta bagian-

bagian lainnya, dapat juga diartikan sebagai penambahan kuantitas isi dan kandungan di

dalam sel. Sedangkan pertumbuhan populasi merupakan akibat pertumbuhan individu.

Misalnya, dari satu sel menjadi dua, dari dua sel menjadi empat, dari sempat sel menjadi

delapan sel (Purwoko, 2007). 

Pada mikroorganisme, pertumbuhan individu (sel) dapat berubah langsung menjadi

pertumbuhan populasi. Sehingga batas antara pertumbuhan sel dan pertumbuhan populasi,

serta sebagai satu kesatuan populasi yang kemudian terjadi. Pertumbuhan dalam keadaaan

kesetimbangan bila terjadi secara teraturpada kondisi konstan, sehingga jumlah

pertambahan komponen kimia juga konstan (Purwoko, 2007).

 Istilah pertumbuhan yang di gunakan pada bakteri adalah perubahan dalam

pertambahan total masa sel dan bukan pertumbuhan dalam suatu individu organisme saja.

Karena massa sel relatif sama pada siklus sel, maka pertumbuhan dapat juga didefinisikan

sebagai pertambahan jumlah sel. Kondisi pertumbuhan seimbang pada suatu pertumbuhan

pertambahan semua komponen selular secara teratur. Akibatnya pertumbuhan dapat

ditentukan tidak hanya dengan cara mengukur jumlah sel tetapi juga dengan mengukur

jumlah berbagai komponen selular ( RNA, DNA dan Protein) dan juga produk-produk

metabolisme tertentu (Pelczar, 2005).

2.2. KINETIKA PERTUMBUHAN BAKTERI

Kinetika pertumbuhan mikroba digunakan untuk menggambarkan sifat-sifat

pertumbuhan mikroorganisme. Sifat pertumbuhan mikrobia dapat digambarkan dalam

6

bentuk kurva pertumbuhan populasi mikroba yang ditumbuhkan dalam batch culture atau

continuous culture (Suriawiria, 2005).

A. Penumbuhan mikroba dalam sistem batch culture

Penumbuhan mikroba dalam sistem batch culture merupakan sistem kultur

tertutup (menggunakan tabung reaksi atau flask) tanpa adanya penambahan medium

baru ke dalam kultur. Mikrobia dalam sistem tertutup mengalami 4 fase pertumbuhan,

secara berurutan meliputi fase lag, fase eksponensial, fase stasioner dan fase kematian.

Pertumbuhan mikrobia dalam sistem tertutup menyebabkan fase eksponensial mikrobia

sangat terbatas (Suriawiria, 2005).Tipe pertumbuhan mikrobia dalam batch culture

dapat dilihat pada Gambar 1.

Gambar 1. Kurva Pertumbuhan Populasi Mikroba dalam Batch Culture.

Pada Gambar 1 menggambarkan jumlah berat kering sel mikroba (dalam bentuk log)

yang ditumbuhkan dalam periode inkubasi (waktu) tertentu. Mikroba akan mengalami

fase pertumbuhan populasi berdasarkan laju peningkatan jumlah individu mikroba

selama waktu tertentu (Suriawiria, 2005).

a.  Fase Lag

Fase lag merupakan waktu yang dibutuhkan mikrobia untuk tumbuh beradaptasi

di dalam medium baru. Adaptasi mikrobia dilakukan untuk mensintesis enzim-enzim

yang dibutuhkan untuk pertumbuhan lebih lanjut. Pada fase lag terjadi pertambahan

7

massa dan volume sel mikrobia. Panjang atau pendeknya interval fase lag tergantung

pada jenis inokulum mikrobia, medium yang sedikit nutrisi dan kondisi pertumbuhan

mikrobia saat diinokulasikan (Schlegel, 1994).

Ada 3 alasan mikrobia kembali ke fase lag, yaitu (Schlegel, 1994):

1. Inokulum hidup yang digunakan berasal dari kultur medium lama (saat mikrobia

dalam fase stasioner) dipindahkan ke dalam komposisi medium baru yang sama.

Keadaan mikrobia kembali ke fase lag karena mikrobia sudah tidak memiliki

metabolit penting untuk menunjang kehidupannya. Oleh karena itu, mikrobia

membutuhkan rentang waktu untuk melakukan biosintesis kembali. Mikrobia

yang diinokulasikan mengalami kerusakan sel (tidak mati) akibat perubahan suhu,

radiasi atau bahan kimia toxic. Fase lag dibutuhkan mikrobia untuk memperbaiki

kerusakan sel nya.

2. Populasi mikrobia yang diinokulasikan berasal dari medium kaya nutrisi

dipindahkan ke dalam medium yang sedikit nutrisinya. Mikrobia membutuhkan

waktu untuk menghasilkan enzim baru yang digunakan untuk mensintesis

metabolit essensial.

3. Populasi mikrobia tidak akan mengalami fase lag jika inokulum yang digunakan

berasal dari populasi mikrobia yang mengalami pertumbuhan fase eksponensial

dan ditumbuhakan pada kondisi medium yang sama.

b. Fase Eksponensial

Pada fase eksponensial, populasi mikrobia mengalami pembelahan paling

tinggi dan konstan dalam waktu generasi yang pendek. Waktu generasi mikrobia

merupakan waktu yang dibutuhkan sel mikrobia untuk membelah menjadi 2 sel.

Setiap sel mikrobia akan membelah 2x lipat sehingga peningkatan jumlah populasi

selalu 2n, n adalah jumlah generasi. Pertambahan jumlah sel dalam populasi disebut

sebagai pertumbuhan mikrobia (Schlegel, 1994).

Berikut contoh pertambahan populasi mikrobia yang dapat di lihat pada Gambar 2.

8

Gambar 2. Pertumbuhan Eksponensial Populasi Mikrobia, A. contoh penggandaan

sel mikrobia yang membelah setiap 20 menit, B. grafik penggandaan sel mikrobia,

garis merah dalam skala Aritmetik dan garis biru dalam skala Logaritmik.

(Dikutip dari Prescott, 1999: 115)

Skala logaritmik menunjukkan jumlah sel dan skala aritmetik menunjukkan

waktu inkubasi. Titik perpotongan antara skala logaritmik dengan skala aritmetik

menunjukkan adanya pertumbuhan eksponensial dan populasi mengalami

penggandaan dalam interval waktu konstan. (waktu generasi berbanding terbalik

dengan kecepatan pertumbuhan rerata) (Prescott, 1999).

Rata-rata kecepatan pertumbuhan pada fase eksponensial sangat dipengaruhi

oleh kondisi lingkungan (seperti nutrisi, kondisi inkubasi), seperti halnya karakteristik

genetik suatu mikrobia. Pada umumnya, prokariot lebih cepat tumbuh daripada

eukariot dan eukariot yang berukuran kecil lebih cepat tumbuh daripada yang

ukurannya lebih besar. Hal ini karena sel yang berukuran kecil memiliki kapasitas

penyerapan nutrisi dan pembuangan sisa metabolisme lebih besar daripada sel yang

berukuran besar. Kondisi tersebut mempercepat proses metabolisme yang akan

mempengaruhi kecepatan pertumbuhan mikrobia. Pertumbuhan yang lebih cepat pada

prokariot (bakteri) menyebabkan waktu generasinya lebih pendek dibandingkan

eukariot (Brock, 2012).

9

c. Fase Stasioner

Mikrobia mengalami pertumbuhan yang terbatas dan konstan selama fase

stasioner. Pada fase stasioner, pembelahan sel yang terjadi sangat lambat. Jumlah

pembelahan sel dengan sel yang mati seimbang, sehingga jumlah sel relatif konstan

(pertumbuhan 0). Pertambahan jumlah sel yang sebanding dengan kematian sel

disebut dengan fenomena pertumbuhan kriptik (Brock, 2012 dan  Prescott, 1999).

Pada fase ini, sel mikroba tetap aktif melakukan metabolisme energi dan

proses biosintesis lainnya. Metabolit sekunder banyak dihasilkan mikrobia pada

fase ini. Fase stasioner terjadi karena beberapa alasan yaitu (Brock, 2012 dan

Prescott, 1999):

1. Terbatasnya nutrisi essensial dalam kultur yang mulai berkurang,

2. Bagi organisme aerobik, ketersediaan O2 dalam medium mulai berkurang,

3. Banyaknya sisa metabolisme yang tertimbun dalam medium kultur sehingga

pertumbuhan mikroba terhambat

d. Fase Kematian

Fase kematian terjadi jika terjadi perubahan lingkungan menjadi tidak

menguntungkan, seperti berkurangnya nutrisi essensial dalam medium dan

meningkatnya akumulasi zat toksik dalam medium. Grafik fase kematian seperti

grafik fase eksponensial yaitu logaritmik (kematian sel tiap jam adalah konstan).

Sel mikrobia yang mati akan mengalami lisis (Prescott, 1999).

B. Kinetika Pertumbuhan Mikroba dalam Continuous Culture

Dalam kultivasi mikroba menggunakan teknik continuous culture, mikroba

ditumbuhkan secara terus menerus pada fase paling optimum untuk fase pertumbuhan

yaitu fase eksponensial dimana sel membelah diri dengan laju yang konstan, massa

menjadi dua kali lipat mengikuti kurva logaritmik. Hal ini dilakukan dengan memberi

nutrisi secara terus menerus sehingga mikroba tidak pernah kekurangan nutrisi.

Penambahan nutrisi/media segar ke dalam bioreaktor dilakukan secara kontinyu,

dimana dalam waktu yang sama larutan yang berisi sel dan hasil produk hasil

metabolisme dikeluarkan dari media dengan volume yang sama dengan substrat yang

diberikan. Kondisi tersebut menghasilkan keadaan yang stedy state dimana

pembentukan sel-sel baru sama dengan sel-sel yang dikeluarkan dari fermentor. Pada

kondisi steady state konsentrasi nutrisi, konsentrasi sel, laju pertumbuhan dan

10

konsentrasi produk tidak berubah walaupun waktu fermentasi makin lama. Laju

pertumbuhan spesifik dipengaruhi oleh perbandingan antara laju aliran medium dan

volume kultur disebut dengan “Laju Dilusi (D)” (Pratiwi, 2006).

Dengan menggunakan continuous culture, sel mikroba atau produk

metabolitnya dapat dipanen secara kontinyu. Continuous culture cocok untuk

diterapkan pada sistem produksi metabolit sel mikroba yang tidak berpengaruh pada

pertumbuhan selnya itu sendiri. Untuk industri bioteknologi berkapasitas besar,

continuous culture menghasilkan efisiensi produksi yang lebih tinggi dibandingkan

dengan batch culture asalkan produk yang dihasilkan tidak berpengaruh negatif

terhadap mikroba penghasilnya (Pratiwi, 2006).

 

Gambar 3. Teknik continuous culture.

Continuous culture memiliki beberapa kelebihan sebagai berikut (Pratiwi, 2006):

1. Produktivitas lebih tinggi, disebabkan lebih sedikit waktu persiapan bioreaktor

persatuan produk yang dihasilkan, laju pertumbuhan & konsentrasi sel dapat

dikontrol, pemasokan oksigen dan pembuangan panas dapat diatur, dengan

demikian hanya butuh pabrik lebih kecil (pengurangan biaya  modal untuk

fasilitas baru). 

11

2. Dapat dijalankan pada waktu yang lama. 

3. Cocok untuk proses yang kontaminasinya rendah dan produk yang berasosiasi

dengan pertumbuhan. 

4. Pemantauan dan pengendalian proses lebih sederhana. 

5. Tidak ada akumulasi produk yang menghambat.

Kekurangannnya antara lain: aliran umpan yang lama, resiko kontaminasi besar

(operasi harus hati-hati & desain peralatan lebih baik), peralatan untuk operasi dan

pengendalian proses harus biasa tetap bekerja baik untuk waktu yang lama,

memerlukan mikroba dengan kestabilan genetik tinggi, karena akan digunakan pada

waktu yang lama (Irianto, 2007).

Pemberian nutrient secara kontinyu dan untuk mempertahankan keadaan

steady state dalam teknik kultivasi ini dapat dilakukan dengan dua macam cara, yaitu:

khemostat dan turbidostat (Mangunwidjaja, 2006):

a. Khemostat

Teknik continuous culture dengan menggunakan kemostat dilakukan dengan

menambahkan nutrien melalui sebuah tangki sedemikian rupa sehingga komposisi

nutrient di dalam fermentor tempat kultivasi mikrobia selalu dalam keadaan tetap. Hal

ini dapat dicapai dengan mengatur kecepatan aliran medium baru ke dalam fermentor

disesuaikan dengan aliran medium keluar fermentor untuk di panen.

Di dalam sistem ini sel dapat dipertahankan terus menerus pada fase pertumbuhan

eksponensial atau fase pertumbuhan logaritma. Continuous culture mempunyai ciri

ukuran populasi dan kecepatan pertumbuhan dapat diatur pada nilai konstan

menggunakan khemostat. Untuk mengatur proses di dalam khemostat, diatur

kecepatan aliran medium dan kadar substrat (nutrien pembatas). Sebagai nutrien

pembatas dapat menggunakan sumber C (karbon), sumber N atau faktor tumbuh. Pada

sistem ini , ada aliran keluar untuk mempertahankan volume biakan dalam kemostat

sehingga tetap konstan (Scragg, 1988):

1. Hubungan laju dilusi dengan konsentrasi sel

Sifat-sifat kemostat dan  pertumbuhan steady-state dapat ditunjukkan dengan

sejumlah rumus yang berhubungan dengan jumlah sel dan konsentrasi nutrien

pembatas terhadap laju alir suplai medium sebagai faktor yang beroperasi secara

12

independen. Hal ini dilakukan dengan menjaga keseimbangan materi dan pembatasan

substrat dalam bioreaktor (Scragg, 1988).

2. Hubungan antara konsentrasi substrat dan laju pertumbuhan

Monod adalah orang pertama yang mengkaji pengaruh konsentrasi substrat

tehadap laju pertumbuhan.  Beliau menemukan bahwa ketika medium segar, yang

mengandung glukosa sebagai sumber karbon sekaligus sebagai sumber energi dan

dengan semua nutrien yang terkandung di dalamnya, diinokulasikan, siklus

pertumbuhan kembali berjalan (Mangunwidjaja, 2006).

Gambar 4. Pengaruh konsentrasi substrat terhadap kecepatan pertumbuhan spesifik.

3. Hubungan antara kecepatan pertumbuhan dan kecepatan penghasilan produk

dengan kecepatan penggunaan substrat

Biomassa dan hasil produk merupakan parameter yang penting selama

keduanya menunjukkan efesiensi penggunaan substrat dalam biomassa dan produk.

Keduanya ditetapkan sebagai berat biomassa dan berat produk yang dibentuk per

unit dari substrat yang digunakan (Mangunwidjaja, 2006).

b. Turbidostat

Teknik kultivasi dengan sistem turbidostat dilakukan dengan menambahkan

nutrient secara kontinyu sehingga kerapatan sel selalu dalam keadaan tetap. Dalam

teknik turbidostat, aliran medium diatur berdasarkan atas kerapatan optik kultur

mikrobia. Pertumbuhan konsentrasi sel dipertahankan konstan dengan cara

memonitor kekeruhan kultur (Mangunwidjaja, 2006).

13

Sistem ini didasarkan pada kerapatan bakteri tertentu atau kekeruhan

tertentu yang dipertahankan konstan. Ada perbedaan mendasar antara biak statik

klasik dengan biak sinambung dalam kemostat biak static arus dilihat sebagai

sistem tertutup (boleh disamakan dengan organisme sial, tahap stationer dan tahap

kematian. Kalau pada biak sinambung merupakan sistem terbuka yang

mengupayakan keseimbangan aliran untuk organisme selalu terdapat kondisi

lingkungan yang sama (Mangunwidjaja, 2006).

Dalam pertumbuhan sinkron akan terjadi sinkronisasi pembelahan sel. Hal

ini dimaksudkan agar proses metabolisme siklus pembelahan bakteri dapat

dipelajari diperlukan suspensi sel yang mengalami pembelahan sel dalam waktu

sama yaitu sinkron. Sinkronisasi populasi sel dapat dicapai dengan berbagai

tindakan buatan antara lain dengan merubah suhu rangsangan cahaya, pembatasan

nutrien atau menyaring untuk memperoleh sel-sel yang sama. Penggunaan Kultur

Kontinyu Pada Industri adalah sebagai berikut (Mangunwidjaja, 2006):

1. Digunakan untuk penelitian fisiologi dan biokimia mikroba, dikarenakan

kondisinya mantap, laju pertumbuhan dapat diatur oleh laju air dan laju

pertumbuhan dibatasi oleh konsentrasi substrat pembatas, dapat digunakan

untuk penelitian pengaruh substrat pembatas terhadap kinerja mikroba.

2. Untuk isolasi dan seleksi mikroba penghasil enzim menggunakan media

diperkaya.

3. Untuk produksi biomassa, contoh ICI (Imperial Chemical Industries, kapasitas

bioreaktor 3000 m3, substrat metanol).

4. Untuk produksi bir

2.3. TEKNIK MENGUKUR PERTUMBUHAN POPULASI MIKROBA

a. Berdasarkan jumlah sel

1. Metode langsung secara mikroskopis (Total count)

Ada beberapa cara perhitungan secara langsung, antara lain adalah dengan

membuat preparat dari suatu bahan (preparat sederhana diwarnai atau tidak diwarnai)

dan penggunaan ruang hitung (counting chamber). Enumerasi mikroba dapat

dilakukan secara langsung yaitu dengan menghitung jumlahnya tanpa ditumbuhkan

terlebih dahulu dalam suatu medium, dalam teknik ini semua sel mikroba baik yang

14

hidup maupun yang mati akan terhitung. Untuk melakukan renumerasi mikroba dalam

suatu bahan seringkali diperlukan pengenceran bertingkat (Jawetz, 2001).

a). Breed slide method

Pada metode ini tidak dibedakan sel yang hidup dan sel mati. Penghitungan

dilakukan secara langsung pada setiap bidang pandang mikroskop. Sampel berupa

cairan disebar (kira-kira 0,01 mL) pada microscope slide. Setelah dilakukan

pewarnaan kemudian dilakukan penghitungan pada setiap bidang pandang

mikroskop (Jawetz, 2001).

Gambar 5. Penghitungan melalui Breed slide method.

b). Petroff-Hauser chamber atau Haemositometer

Penghitungan secara langsung dapat dilakukan secara mikroskopis yaitu

dengan menghitung jumlah bakteri dalam satuan isi yang sangat kecil. Alat yang

digunakan adalah Petroff-Hauser Chamber atau Haemocytometer. Jumlah cairan

yang terdapat antara coverglass dan alat ini mempunyai volume tertentu sehingga

satuan isi yang terdapat dalam satu bujur sangkar juga tertentu (Jawetz, 2001).

2. Metode tidak langsung (viable count)

Metode perhitungan secara tidak langsung yang didasarkan pada anggapan

bahwa setiap sel yang dapat hidup akan berkembang menjadi satu koloni yang

merupakan suatu indeks bagi jumlah organisme yang dapat hidup yang terdapat pada

sampel. Cara ini adalah cara yang paling umum digunakan untuk menentukan jumlah

mikroba yang masih hidup, berdasarkan jumlah koloni yang tumbuh (Hadioetomo,

1993).

15

a). Spread plate method

Metode sebar (spread plate) merupakan metode penghitungan mikrobia

pada medium padat. Dalam metode spread plate ini, volume kultur yang disebar

tidak lebih dari 0,1 ml pada agar plate dan diratakan menggunakan alat yang

disebut glass spreader. Kemudian plate diinkubasi sampai terlihat koloni sehingga

jumlah koloni mikrobia dapat dihitung.  Walaupun mikrobia tertanam dalam agar

plate, namun hasilnya sama dengan metode pour plate (Hadioetomo, 1993).

b). Pour plate method

Metode pour plate adalah metode agar cair yang digunakan untuk inokulasi

dalam petri dish. Volume kultur yang biasa digunakan 0,1-1,0 ml. Kultur mikrobia

dimasukkan ke dalam petri dish menggunakan pipet steril, kemudian medium agar

yang telah dilelehkan (± 45 oC  dituangkan ke dalam petri dish yang telah berisi

kultur mikrobia. Selanjutnya dilakukan pemutaran petri dish agar kultur mikrobia

dan medium agar bercampur dengan rata. Koloni mikrobia akan tumbuh dan

tertanam di dalam medium, baik di permukaan atas maupun di bawah. Sehingga

metode pour plate ini cocok untuk menumbuhkan mikrobia anaerob (Hadioetomo,

1993).

c). MPN method

MPN adalah suatu metode enumerasi mikroorganisme yang menggunakan

data dari hasil pertumbuhan mikroorganisme pada medium cair spesifik dalam seri

tabung yang ditanam dari sampel padat atau cair yang ditanam berdasarkan jumlah

sampel atau diencerkan menurut tingkat seri tabungnya sehingga dihasilkan kisaran

jumlah mikroorganisme yang diuji dalam nilai MPN/satuan volume atau massa

sampel (Hadioetomo, 1993).

2.4. FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI PERTUMBUHAN MIKROBA

Pertumbuhan dan aktivitas mikrobia dipengaruhi oleh beberapa faktor lingkungan.

Faktor-faktor tersebut dapat menjadi pembatas bagi kebutuhan hidup mikrobia. Jika

mikrobia berada di lingkungan yang sesuai, maka pertumbuhannya juga optimum.

Beberapa golongan mikrobia sangat sensitif terhadap perubahan lingkungan, sedangkan

yang lain resisten terhadap perubahan tersebut.

16

Faktor-faktor yang mempengaruhi aktivitas mikrobia antara lain sebagai berikut

(Dwidjoseputro,1998):

a. Suhu

1. Suhu pertumbuhan mikroba

Pertumbuhan mikrobia memerlukan kisaran suhu tertentu. Kisaran suhu

pertumbuhan dibagi menjadi suhu minimum, suhu optimum, dan suhu maksimum.

Suhu minimum adalah suhu terendah tetapi mikrobia masih dapat hidup. Suhu

optimum adalah suhu paling baik untuk pertumbuhan mikrobia. Suhu maksimum

adalah suhu tertinggi untuk kehidupan mikrobia (Dwidjoseputro,1998).

Gambar 7. Suhu pertumbuhan berbagai jenis mikroba.

Apabila mikroba dihadapkan pada suhu tinggi diatas suhu maksimum, akan

memberikan beberapa macam reaksi (Dwidjoseputro,1998).

1. Titik kematian thermal, adalah suhu yang dapat memetikan spesies mikrobia

dalam waktu 10 menit pada kondisi tertentu. 

2. Waktu kematian thermal, adalah waktu yang diperlukan untuk membunuh suatu

spesies mikrobia pada suatu suhu yang tetap. Faktor-faktor yang mempengaruhi

titik kematian thermal ialah waktu, suhu, kelembaban, spora, umur mikrobia, pH

dan komposisi medium.

17

2. Suhu rendah

Apabila mikrobia dihadapkan pada suhu rendah dapat menyebabkan gangguan

metabolisme. Skibat-akibatnya adalah (Dwidjoseputro, 1998):

1. Cold shock, adalah penurunan suhu yang tiba-tiba menyebabkan kematian bakteri,

terutama pada bakteri muda atau pada fase logaritmik, 

2. Pembekuan (freezing), adalah rusaknya sel dengan adanya kristal es di dalam air

intraseluler, 

3. Lyofilisasi, adalah proses pendinginan dibawah titik beku dalam keadaan vakum

secara bertingkat. Proses ini dapat digunakan untuk mengawetkan mikrobia karena

air protoplasma langsung diuapkan tanpa melalui fase cair (sublimasi).

b. Kandungan air (pengeringan)

Setiap mikrobia memerlukan kandungan air bebas tertentu untuk hidupnya,

biasanya diukur dengan parameter aw (water activity) atau kelembaban relatif. Mikrobia

umumnya dapat tumbuh pada aw 0,998-0,6. bakteri umumnya memerlukan aw 0,90-0,999.

Mikrobia yang osmotoleran dapat hidup pada aw terendah (0,6) misalnya khamir

Saccharomyces rouxii. Aspergillus glaucus dan jamur benang lain dapat tumbuh pada aw

0,8. Bakteri umumnya memerlukan aw atau kelembaban tinggi lebih dari 0,98, tetapi

bakteri halofil hanya memerlukan aw 0,75. Mikrobia yang tahan kekeringan adalah yang

dapat membentuk spora, konidia atau dapat membentuk kista (Darneti, 2006). 

c. Tekanan Osmosis

Tekanan osmosis sangat erat hubungannya dengan kandungan air. Apabila

mikrobia 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 mikrobia akan mengalami

plasmoptisa, yaitu pecahnya sel karena cairan masuk ke dalam sel, sel membengkak dan

akhirnya pecah. Berdasarkan tekanan osmosis yang diperlukan mikrobia dapat

dikelompokkan menjadi (Darneti, 2006):

1. Mikrobia Osmofil : tumbuh pada kadar gula tinggi, contoh beberapa jenis khamir,

mampu tumbuh pada larutan gula dengan konsentrasi lebih dari 65 % wt/wt (aw =

0,94).

2. Mikrobia Halodurik : tahan (tidak mati) tetapi tidak dapat tumbuh pada kadar garam

tinggi (30 %).

18

3. Mikrobia Halofil : dapat tumbuh pada kadar garam yang tinggi, contoh: bakteri yang

termasuk Archaebacterium, misalnya Halobacterium.

d. Buffer

Buffer merupakan campuran garam monobasik dan dibasik, contoh adalah buffer

fosfat anorganik dapat mempertahankan pH diatas 7,2. Cara kerja buffer adalah garam

dibasik akan mengabsorbsi ion H+ dan garam monobasik akan bereaksi dengan ion OH.

Untuk menumbuhkan mikrobia pada media, memerlukan pH yang konstan, terutama pada

mikrobia yang dapat menghasilkan asam oleh karena itu buffer diperlukan untuk

mempertahankan pH pada kisaran tertentu yang diperlukan untuk pertumbuhan mikroba

(Darneti, 2006).

e. Ion-ion lain

Logam berat seperti Hg, Ag, Cu, Au, dan Pb pada kadar rendah dapat bersifat

meracuni (toksis) karena mempunyai daya oligodinamik, yaitu daya bunuh logam berat

pada kadar rendah. Ion-ion lain seperti ion sulfat, tartrat, klorida, nitrat, dan benzoat dapat

mengurangi pertumbuhan mikrobia tertentu dan sering digunakan dalam pengawetan

makanan, senyawa lain misalnya asam benzoat, asam asetat, dan asam sorbat (Budiyanto,

2005).

f. Listrik

Bila aliran listrik diberikan pada medium tumbuh mikroba akan menyebabkan

(Budiyanto, 2005) :

1. Terjadinya elektrolisis pada medium pertumbuhan.

2. Menghasilkan panas yang dapat mempengaruhi pertumbuhan mikroba, sel

mikroba dalam suspensi akan mengalami elektroforesis.

3. Menyebabkan terjadinya shock karena tekanan hidrolik listrik, kematian mikroba

akibat shock terutama disebabkan oleh oksidasi.

4. Adanya radikal ion dari ionisasi radiasi dan terbentuknya ion logam dari elektroda

juga menyebabkan kematian mikroba.

g. Radiasi

Bila mikrobia menerima paparan radiasi tertentu (Budiyanto, 2005) :

1. Menyebabkan ionisasi molekul-molekul di dalam protoplasma.

2. Merusak mikrobia yang tidak mempunyai pigmen fotosintesis.

19

3. Cahaya mempunyai pengaruh germisida.

4. Sinar X (0,005-1,0 Å , sinar ultra violet (4000-2950 Å , dan sinar radiasi lainnya

dapat membunuh mikroba.

5. Apabila tingkat iradiasi yang diterima sel mikrobia rendah, maka dapat

h . Getaran

Getaran mekanik dapat merusak dinding sel dan membran sel mikroba, dipakai

untuk memperoleh ekstrak sel mikroba dengan cara menggerus sel-sel dengan

menggunakan abrasif atau dengan cara pembekuan kemudian dicairkan berulang kali

atau dengan getaran suara 100-10.000 kali/detik juga dapat digunakan untuk memecah

sel mikroba (Adams, 2000).

20

BAB III

PENUTUP

3.1. KESIMPULAN

Pertumbuhan bakteri adalah perubahan dalam pertambahan total masa sel dan bukan

pertumbuhan dalam suatu individu organisme saja. Kinetika pertumbuhan mikroba digunakan

untuk menggambarkan sifat-sifat pertumbuhan mikroorganisme. Sifat pertumbuhan mikrobia

dapat digambarkan dalam bentuk kurva pertumbuhan populasi mikroba yang ditumbuhkan

dalam batch culture atau continuous culture. Penumbuhan mikroba dalam sistem batch

culture merupakan sistem kultur tertutup (menggunakan tabung reaksi atau flask) tanpa

adanya penambahan medium baru ke dalam kultur. Mikrobia dalam sistem tertutup

mengalami 4 fase pertumbuhan, secara berurutan meliputi fase lag, fase eksponensial, fase

stasioner dan fase kematian. Dalam kultivasi mikroba menggunakan teknik continuous

culture, mikroba ditumbuhkan secara terus menerus pada fase paling optimum untuk fase

pertumbuhan yaitu fase eksponensial dimana sel membelah diri dengan laju yang konstan,

massa menjadi dua kali lipat mengikuti kurva logaritmik. Pemberian nutrient secara kontinyu

dan untuk mempertahankan keadaan steady state dalam teknik kultivasi ini dapat dilakukan

dengan dua macam cara, yaitu: khemostat dan turbidostat. Ada beberapa cara perhitungan

secara langsung, dan metode tidak langsung. Faktor-faktor yang mempengaruhi pertumbuhan

mikroba adalah suhu, kandungan air, tekanan osmosis, buffer, ion-ion lain, listrik, radiasi,

dan getaran.

21

DAFTAR PUSTAKA

Adams, M.R. 2000. Food Microbiology. New York : University of Surrey Guildford

Budiyanto, MAK. 2005. Mikrobiologi Umum. Malang: Universitas Muhammadiyah Malang

Press

Darneti. 2006. Pengantar Mikrobiologi. Padang :  Andalas University Press

Dwidjoseputro.1998. Dasar-Dasar Mikrobiologi. Jakarta : Djambatan

Hadioetomo, Sri Ratna. 1993. Mikrobiologi Dasar Dalam Praktek. Jakarta : PT.Gramedia

Irianto, Koes. 2007. Mikrobiologi. Bandung : Yrama Widya

Jawetz. 2001. Mikrobiologi Kedokteran. Jakarta: Salemba Medika

Mangunwidjaja, Djumali. 2006. Rekayasa Bioproses. Bandung: IPB Press

Pelczar, Michael. 2005. Dasar-Dasar Mikrobiologi. UI-Press : Jakarta

Pratiwi, Slyvia T. 2006. Mikrobiologi Farmasi. Erlagga : Jakarta

Purwoko,Tjahjadi. 2007. Fisologi Mikroba. Bumi Aksara : Jakarta

Schlegel, Hans. 1994. Mikrobiologi Umum Edisi Keenam. Yogyakarta : Gajah Mada

University Press

Suriawiria, U. 2005. Mikrobiologi Dasar. Jakarta : Papas Sinar Sinanti

22