Penghantar Mikrobiologi Umum

Bagian 2

Contoh Mikrobiologi Terapan

Kelompok 4

Disusun oleh :

Farista Galuh Sandra

03121403003Ahmad Andreansyah

03121403013Cindy Putri Anggraeni

03121403039

Yogi Pratama

03121403043

Ahmad Zarkasyi

03121403051

Faddel Pinasthika

03121403065

JURUSAN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SRIWIJAYA PALEMBANG

2013/2014Bagian Dua

CONTOH MIKROBIOLOGI TERAPAN

1. MIKROBIOLOGI UDARA

1.1. Komposisi Udara

Komposisi-baku udara yang kita hisap setiap saat, sudah diketahui sejak lama. Walaupun begitu sejalan dengan semakin kompleksnya masalah pencemaran udara, maka komposisi tersebut banyak yang berubah, khususnya karena ke dalam udara masuk banyak komponen-komponen baru ataupun asing.

Dari data-data yang sudah ada, komposisi-baku udara tersebut tersusun oleh komponen-komponen sebagai berikut (Tabel 25)

Tabel 25

KOMPOSISI-BAKU UDARA SECARA

KIMIA

KomponenKomposisi (ppm)

Per volumePer berat

Nitrogen

Oksigen

Argon

Neon

Helium

Metan

Kripton

N-oksida

Hidrogen

Xenon780.900

209.500

9.300

300

18

5.2

2.2

1

1

0.5

0.008755.100

231.500

12.800

460

12.5

0.72

1.2

2.9

1.5

0.008

0.36

Ternyata kemudian bahwa di samping komponen-komponen kimia tersebut yang bersifat mati (benda) masih terdapat juga komponen lain yang bersifat hidup, yang pada umumnyaa berbentuk mikroba.1.2 Kelompok Kehidupan di Udara

Kelompok mikroba yang paling banyak berkeliaran di udara bebas adalah bakteri, jamur (termasuk di dalamnya ragi) dan juga mikroalge. Kehidupan jasad hidup tersebut di dalam udara, ada yang di dalam bentuk vegetative (tubuh jasad) ataupun dalam bentuk generative (umumnya spora).

Bagi pekerja di laboratoria ataupun tempat lain yang masalah kebersihannya sangat ketat terjaga, maka factor kebersihan udara merupakan penentu di dalam keberhasilan pekerjaan. Ini terbukti dengan cara-cara pencegahan kehadirannya baik sacara fisik ataupun kimia, yaitu :

1. Secara fisik dengan penggunaan sinar-sinat bergelombang pendek (umumnya sinar UV) sebelum dan sesudah tempat pekerjaan dipergunakan, ataupun dengan cara penyaringan udara yang dialirkan ke dalam tempat pekerjaan tersebut

2. Secara kimia dengan penggunaan senyawa-senyawa yang bersifat membunuh mikroba, baik dalam bentuk larutan alcohol (55 75%), larutan sublimat, larutan AMC ( yang diasamkan), dan sebagainya.Kelompok mikrobayang paling banyak diketemukan sebagai jasad hidup yang tidak diharapkan kehadirannya melalui udara, dan kelompok jasad tersebut umumnya disebut jasad kontaminan (hal ini mengingat kalau suatu benda.substrat yang ditumbuhinya dinyatakan sebagai substrat terkontaminasi), antara lain adalah :

1. Bakteri : Bacillus, Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas, Sarcina, dan sebagainya.

2. Jamur : Aspergillus, Mucor, Rhizopus, Penicillium, Trichoderma, dan sebagainya.

3. Ragi : Candida, Saccharomyces, Paecylomyces, dan sebagainya.

Banyak jenis dari jamur kontaminan-udara yang bersifat termofilik, yaitu bahwa mereka akan tahan pada pemanasan tinggi diatas C, missal selama suatu benda/substrat sedang disterilkan, tetapi di dalamnya setelah melewati waktu tertentu kemudian tumbuh dan berkembang pula bakteri ataupun jamur tanpa diharapkan sebelumnya.

Ruangan tempatpembedahan di rumah-rumah sakit sangat dihindari sekali kehadiran mikroba-kontaminannya. Karenanya ruangan tersebut akan dijaga kebersihannya sebelum dipergunakan untuk keperluan iperasi secara menyeluruh.

2. MIKROBIOLOGI AIR

2.1. Keadaan Air

Air adalah materi esensial di dalam kehidupan. Tidak satu pun makhluk hidup di dunia ini yang tidak memerlukan dan tidak mengandung air. Sel hidup, baik tumbuh-tumbuhan ataupun hewan, sebagian besar tersusun oleh air, seperti di dalam sel tumbuh-tumbuhan terkandung lebih dari 75% atau di dalam sel hewan terkandung lebih dari 67%.

Dari sejumlah 40 juta mil-kubik air yang berada di permukaan dan di dalam tanah, ternayata tidak lebih dari 0,5% (0,2 juta mil-kubik) yang 97% dari sumber air tersebut terdiri dari air laut 2,5% berbentuk salju abadi yang baru dalam keadaan mencair dapat tergunakan.

Kebutuhan sehari-hari terhadap air, berbeda untuk tiap tempat dan untuk tiap tingkatan kehidupan. Yang jelas, semakin tinggi taraf kehidupan, semakin meningkat jumlahnya terhadap kebutuhan air.

Di Indonesia misalnya, menurut catatan Departemen Kesehatan, rata-rata keperluan air adalah 60 liter per kapita, meliputi : 30 liter untuk keperluan mandi, 15 liter untuk keperluan umum dan sisanya untuk keperluan lainnya lagi.

Untuk negara-negara yang sudah maju, ternyata jumlah tersebut sangat meningkat, seperti : untuk kita Chicago dan Los Angeles, (Amerika Serikat) masing-masing 800 dan 640 liter, kota Paris (Perancis) 480 liter, kota Tokyo (Jepang) 530 liter dan kota Uppsala (Swedia 750 liter per kapita per hari.

Sejalan dengan kemajuan dan peningkatan taraf kehidupan, maka juga jumlah penyediaan air selalu meningkat untuk setiap saat. Akibatnya maka kegiatan untuk pengadaan sumber-sumber air baru, setiap saat terus dilakukan, anata lain :

1. Dengan mencari sumber-sumber air baru, baik bentuk air tanah, air sungai, air danau, dan sebagainya.

2. Mengelola dan menawarkan air laut.

3. Mengelola dan menyehatkan kembali sumber air kotor yang teleh tercemar, seperti dari air sungai, air danau, dan sebagainya.

Masalah yang paling pelik yang harus dihadapi dalam masalah mengelola air adalah karena semakin meningkat dan tingginya pencemaran yang memasuki badan air. Pencemaran tersebut dapat berasal dari :

1. Sumber domestic, yang terdiri dari rumah tangga.

2. Sumber non-domestik, yang terdiri dari kegiatan pabrik, industry, pertanian, dan sebagainya

Perairan alami memang merupakan habitat atau tempat yang sangat parah dikenai oleh pencemaran. Sehingga kalau sejak di SLA dulu kita mengenal rumus-kimia air adalah O, ternayata itu adalah rumus-kimia air yang hanya berlaku untuk air-air bersih seperti akuades, akua-demin, dan sebagainya. Sedang untuk air-alami yang berada di dalam sungai, kolam, danau, laut dan sumber-sumber lainnya, rumus tersebut menjadi :

O + X

di mana X berbentuk :

a. Faktor yang bersifat hidup (biotik).

b. Faktor yang bersifat tidak-hidup (abiotik)

2.2. Kelompok Kehidupan di dalam Air

Faktor-faktor biotis yang terdapat di dalam air terdiri dari :

1. Bakteria.

2. Fungi atau jamur.

3. Mikroalge atau ganggang-mikro.

4. Protozoa atau hewan bersel-tunggal.

5. Virus.

Serta sekumpulan hewan ataupun tanaman air lainnya yang tidak termasuk kelompok mikroba.

Kehadiran mikroba di dalam air, mungkin akan mendatangkan keuntungan tetapi juga mungkin akan mendatangkan kerugian.

1. Mendatangkan keuntungan

a. Banyak plankton, baik yang terdiri dari plankton-tumbuh-tumbuhan (fito-plankton) ataupun plankton-hewan (zooplankton), merupakan makanan utama ikan-ikan kecil. Sehingga kehadirannya merupakan tanda kesuburan kolam ikan misalnya, untuk perikanan.Ini misalnya untuk jenis-jenis mikroalge : Chorella, Scenedesmus, Hydrodictyon, Pinnularia, Tabellaria, Sinedra, dan sebagainya.

b. Banyak jenis bakteri atau fungi di dalam badan air berlaku sebagai jasad-dekomposer\. artinya jasad tersebut mempunyai kemampuan untuk mengurai atau merombak senyawa yang berada (masuk) ke dalam badan air. Sehingga kehadirannya telah dimanfaatkan di dalam rangka pengolahan buangan di dalam air secara biologis. c. Pada umumnya mikroalge mempunyai klorofil, sehingga dapat melakukan proses fotosintesis dengan menghasilkan oksigen. Di dalam air, kegiatan fotosintesis tersebut akan menambah jumlah (kadar) oksigen di dalamnya, sehingga nilai kelarutan-oksigen (umumnya disebut DO atau dissolved oxygen) akan naik atau bertambah.d. Kehadiran hasil urain senyawa hasil rombakan bakteri atau fungi, ternyata digunakan atau dimanfaatkan oleh jasad-jasad lain, antara lain oleh mikroalge, oleh bakteri atau fungi sendiri. Sehingga dalam masalah ini jasad-jasad pengguna tersebut dinamakan Konsumer atau jasad pemakai. Tanpa adanya jasad pemakai, kemungkinan besar penimbunan (akumulasi) hasil urain tersebut dapat mengakibatkan keracunan terhadap jasad lain, khususnya ikan.2. Mendatangkan kerugian

a. Yang paling dikhawatirkan adalah kalau di dalam badan air terdapat jasad-jasad mikro penyebab penyakit, seperti :a) Salmonella penyebab penyakit tifus.paratifus,b) Shigella penyebab penyakit disentri-basiler,c) Vibrio penyebab penyakit kolera,d) Entamoeba penyebab penyakit disentri-amuba,Dan banyak contoh-contoh lainnya.

b. Juga di dalam air banyak ditemuka mikroba penghasil toksin (racun) yang sangat berbahaya, seperti :

a) Yang hidup anaerobic seperti Clostridium.b) Yang hidup aerobic seperti Pseudomonas, Salmonella, Staphyloccus, dan sebagainya.

c) Toksin juga dihasilkan oleh beberapa jenis mikroalge seperti Anabaena dan Microcystis.c. Kira sering mendapatkan warna air kalau disimpan cepat berubah, padahal air tersebut berasa dari air-pompa, missal di daerah pemukiman baru yang tadinya pesawahan. Ini disebabkan oleh adanya bakteri-besi missal Crenothrix yang mempunyai kemampuan untuk mengoksidasi senyawa ferro () menjadi ferri Proses oksidasi

S Crenothrix/Sphaerotilus

d. Juga masih dipermukiman baru yang asalnya pesawahan, kalau air pompa disimpan, menjadi berbau (bau masuk). Ini disebabkan oleh adanya bakteri belerang missal Thiobacillus yang mempunyai kemampuan mereduksi senyawa sulfat menjadi S :

Proses reduksi

S

S

Crenothrix/Sphaerotilus

e. Badan dan warna air dapat berubah menjadi berwarna : hijau, biru-hijau atau warna-warna lain yang sesuai dengan warna yang dimiliki oleh mikroalge. Bahkan suatu proses yang seiring terjadi pada danau atau kolam besar yang seluruh permukaan airnya ditumbuhi oleh pertumbuhan massa-alge yang sangat banyak, dinamakan blooming. Biasanya jenis mikroalge yang berperan di dalamnya adalah : Anabaena flos-aquea dan Microcystis aerugynosa.Dalam keadaan blooming (sering pula dinamakan bunga air) maka sering terjadi kasus-kasus :

a) Ikan, terutama yang masih kecil, mati, ini disebabkan karena jenis-jenis mikroalge tersebut dapat menghasilkan toksin yang dapat meracuni ikan,

b) Korosi atau pengkaratan terhadap logam (yang mengandung senyawa Fe atau S), karena di dalam massa-mikroalge penyebab blooming didapatkan pula bakteri Fe atau S penghasil asam yang korosif.

Ada pernyataan bahwa air jernih belum tentu bersih. Ini mungkin dihubungkan dengan keadaan bahwa air, sejak keluar dari sumur, pompa ataupun mata air, ternyata sudah mengandung mikroba, khususnya bakteri atau mikroalge. Sehingga, berdasarkan kepada kenyataan ini maka :

1. Pada air yang jernih, missal yang berasal dari sumur pompa, sumur, mata air, akan mengandung bakteri besi, bakteri belerang ataupun mikroalge. Untuk membuktikannya, Anda dapat menyimpan air yang berasal dari air pompa/mata air atau air sumur di kawasan pemukiman baru, yang kemudian akan berubah warnanya atau tercium bau busuk. Atau, Anda simpan air tersebut pada botol jernih di panas matahari beberapa lama, maka akan Nampak adanya bintik-bintik berwarna hijau atau warna-warna lainnya, yang makin lama makin membesar kehidupan mikroalge.

2. Pada air yang kotor atau sudah tercemar, missal air sungai, air kolam, air ddanau dan sumber-sumber lainnya, di samping akan kita dapati mikroba seperti pada air jernih, juga kelompok mikroba lainnya yang tergolang :

a) Penyebab penyakit,

b) Penghasil toksin,

c) Penyebab blooming,

d) Penyebab korosi pada benda-benda logam,

e) Penyebab deteriorasi (penguraian) benda-benda lainnya (cat, karet, kayu, dan sebagainya),

f) Penyebab pencemaran, ini khususnya yang disebabkan oleh kelompok banteri Coli.

2.3. Kualitas Air

Pengadaan air bersih untuk kepentingan rumah tangga : Untuk air minum, air mandi, dan sebagainya, harus memenuhi persayaratan yang sudah ditentukan sesuai peraturan internasional (WHO dan APHA) ataupun peraturan nasional atau setempat. Dalam hal ini kualitas air bersih di Indonesia harus memnuhi persyaratan yang tertuang di dalan Peraturan Menteri Kesehatan RI No. 173/Men. Kes/Per/VIII/77 di mana setiap komponen yang diperkenankan berada di dalamnya harus sesuai (Tabel 26).

Kualitas tersebut menyangkut :

a) Kualitas Fisik, yang meliputi kekeruhan, temperature, warna, bau, dan rasa.Kekeruhan air dapat ditimbulkan oleh adanya bahan-bahan organic dan anorganik yang terkandung di dalam air seperti lumpur dan bahan-bahan yang berasal dari buangan.

Dari segi estetika, kekeruhan di dalam air dihubungkan dengan kemungkinan pencemaran oleh air buangan.

b) Kualitas kimia, yang berhubungan dengan adanya ion-ion senyawa ataupun logam yang membahayakan, di samping residu dari senyawa lainnya yang bersifat racun, seperti antara lain residu pestisida. Dengan adanya senyawa-senyawa ini kemungkinan besar bau, rasa dan warna air akan berubah, seperti yang umum disebabkan oleh adanya perubahan pH air.

Pada saat ini sekelompok logam berat, seperti Hg, Ag, Pb, Cu, Zn, tidak diharapkan kehadirannya di dalam air. Terutama Hg yang telah menimbulkan malapetaka besar di Jepang, terutama terhadap penduduk di sekitar teluk Minamata, sehingga penyakit yang ditimbulkannya lebih dikenal dengan penyakit Minamata. Penyakit ini disebabkan oleh adanya pabrik-pabrik pterokimia sekitar teluk Minatama yang menggunakan senyawa Hg di dalam prosesnya. Buangan pabrik tersebut ternyatakan langsung disalurkan ke teluk tanpa pengotrolan. Hingga pada setiap plankton yang terdapat di Seperti diketahui, plankton adalah makan utama ikan, sehingga langsung pula pada otot-otot ikan yang hidup di teluk Minamata, ion juga didapatkan melebihi batas. Sebelumnya, karena tidak tahu, ikan-ikan yang sudah tercemar oleh unsur Hg ini langsung dimakan oleh penduduk, sehingga mereka menderita penyakit yang sekarang dinamakan penyakit Minamata.

c) Kualitas biologis, berhubungan dengan kehadiran mikroba pathogen (penyebab penyakit, terutama penyakit perut), pencemar (terutama Coli) dan penghasil toksin.

Bakteri Coli

Kehadiran bakteri Coli yang merupakan parameter ada tidaknya materi fekal di dalam suatu habitat (di sini air) sangat diharuskan untuk penentuan kualitas air yang aman. Sehingga minimal ada tidaknya kelompok bakteri tersebut berdasarkan perhitungan perkiraan dengan menggunakan table JPT, sudah umum dilakukan di mana-mana. Sesuai dengan Gambar.55 terlampir, pemeriksaan kehadiran bakteri Coli dari ditempatkan di dalam tabung reaksi tabung Durham (tabung kecil yang letaknya terbalik, digunakan untuk menangkap gas yang terjadi akibat fermentasi laktosa menjadi asam dan gas). Tergantung kepada kepentingan, ada yang menggunakan sistem 3-3-3 (maksudnya : 3 tabung untuk 10 ml, tabung untuk 1,0 ml dan 3 tabung untuk 0,1 ml) atau 5-5-5, dan seterusnya.

Khusus untuk kelompok bakteri Coli, kehadirannya di dalam benda (air, bahan-makanan, dan sebagainya) yang berhubungan dengan kepentingan manusia, sangat tidak diharapkan. Karena kehadiran kelompok bakteri ini pada suatu benda menandakan bahwa benda tersebut telah tercemar (dikenai) oleh materi fekal, yaitu materi yang berada bersama tinja atau feses atau kotoran manusia. Ini disebabkan oleh asal dari kelompok bakteri ini adalah di dalam tinja manusia dan hewan berdarah panas lainnya.

Escherichia (missal Escherichia coli) merupakan salah satu jenis kelompok bakteri ini yang sangat dihindari kehadirannya di dalam suatu benda yang berhubungan dengan kepentingan manusia. Walaupun bakteri ini asalnya justru dari tinja manusia.

Jenis-jenis lainnya dari kelompok ini, antara lain adalah yang termasuk Aerobacter dan Klebsiella. Sehingga berdasarkan kepada asal dan sifatnya, kelompok bakteri Coli dibagi menjadi dua golongan, yaitu :

a. Coli-fekal, seperti Escherichia yang betul-betul berasal dari tinja manusia.

b. Coli-nion-fekal, seperti Aerobacter dan Klebsiella yang bukan berasal dari tinja manusia, tetapi mungkin berasal dari sumber lain.

Bahwa kehadiran bakteri Coli besar pengaruhnya terhadap kehidupan manusia, terbukti dengan kualitas-air-minum, secara bakteriologis tingkatannya ditentukan oleh kehadiran bakteri tersebut, yaitu (Tabel 27) :

Tabel 27

KUALITAS AIR DAN BERDASARKAN JUMLAH COLI per 100 ml

Kualitas AirJumlah bakteri Coli per 100 ml

Sangat memuaskanKurang dari 1 (tidak ada)

Memuaskan1 2

Diragukan3 10

JelekLeboih dari 10

Nilai Indeks Pencemaran Biologis (IPB)

Ketentuan nilai atau kualitas air, dapat juga dilakukan berdasarkan nilai Indeks Pencemaran Biologis (IPB) atau BIP (Biological Indices of Pollution). Perhitungan ini didasarkan kepada perbandingan kehadiran mikroba berkhlorofil (missal mikroalge) dan tanpa-khlorofil (missal bacteria dan jamur), sehingga hasilnya berbentuk nilai indek tersebut sesuai dengan rumus :

Nilai IPB = 100

Dimana A : Kandungan mikroba berkhlorofil

B : Kandungan mikroba tanpa-berkhlorofil

Dari nilai IPB yang didapatkan, akan diketahui sampai berada jauh kealitas air tersebut, yaitu (Tabel 28) :

Tabel 28

KUALITAS AIR BERDASARKAN NILAI IPB

Nilai IPBKualitas Air

0 - 8

9 - 20

21 - 60

60 - 100Bersih, jernih

Tercemar ringan

Tercemar sedang

Tercemar berat

Perhitungan mikroba untuk keperluan nilai IPB harus dilakukan secara langsung, missal dengan menggunakan ruang perhitungan (counting chamber), jadi tidak melalui cara tidak langsung (biakan).

Di lingkungan laboratorium analisis, pemeriksaan air secara mikrobiologis/nakteriologis untuk Coli, dilakukan secara tiga tahap yaitu Tes presumtif (tes perkiraan), Tes konfirmatif (tes penentuan) dan Tes lengkap.

Berdasarkan kepada hasil ters perkiraan, maka jumlah bakteri Coli sudah dapat ditentukan berdasarkan table JPT (jumlah perkiraan terdekat) atau MPN (most probable number) per 100 ml.

Gejolak kehidupan

Yang penting untuk diketahui adalah bahwa kalau suatu perairan aalami (missal sungai) dikenai oleh pencemaran domestic (missal dalam bentuk air buangan rumah tangga), di dalamnya akan terjadi gejolak dan perumahan kehidupan seperti terlihat pada gambar 56. Yaitu pada perairan yang belum dikenai keadaan kehidupan akan ditandai oleh hadir-

Gambar 56Hubungan antara pencemar dengan kadar dan kehidupan di dalam airnya berbagai jenis ikan yang umum serta hewan-hewa air lainnya. Tetapi pada perairan yang mulai dikenai buangan, kehidupan ikan mulai terbatas, artinya yang mampu hidup pada air kotor. Makin ke hilir, kehidupan dan plankton, serta beberapa jenis hewan air lainnya. Kalau keadaan air mulai ada perbaikan, artinya kekeruhan sudah mulai berkurang, maka ikan akan muncul lagi, serta akhirnya kehidupan akan kembali seperti asalnya. Berdasaran kepada keadaan ini, maka daerah aliran air terbagai meniadi :

a. Daerah jernih atau bersih.

b. Daerah kotor dan keruh.

c. Daerah septic, berwarna dan berbau.

d. Daerah perbaikan.

e. Daerah jernih dan bersih kembali.

Keadaan di atas dapat diterangkan pula dengan gambar 57 selanjutnya, yaitu :

1. Buangan organic (dari buangan rumah tangga) yang memasuki badan air, oleh bakteri (atau fungi) akan diuraikan menjadi komponen-komponen kimia berbentuk ion, yaitu :

a. Organik-N akan diuraikan menjadi ion-nitrat ().

b. Organik-P akan diuraikan menjadi ion-fosfat ().

c. Organik-S akan diuraikan menjadi ion-sulfat ().

d. Organik-C akan diuraikan menjadi , (ini semuanya dilakukan oleh jasad decomposer)

Gambar 57Simbiosis antara mikroba di dalam air yang di kenai oleh pencemar2. Hasil uraian di atas sebagaian akan digunakan oleh bakteri untuk membentuk sel-baru (biomassa-sel baru dan sebagian lagi digunakan oleh mikroalge untuk tumbuh dan berkembang juga membentuk biomassa-sel baru. (Ini semuanya dilakukan oleh jasad consumer).

3. Mikroalge karena mempunyai khlorofil, dengan bantuan enerji dari cahaya matahri, dapat melakukan proses fotosintesis, sehingga oksigen dihasilkan. Akibatnya ke dalam air akan terlarutkan oksigen baru, hingga kadarnya meningkat. (Ini semua dilakukan oleh jasad produser).

4. Oksigen yang dihasilkan oleh proses fotosintesis mikroalge akan digunakan oleh bakteri untuk mengoksidasi/menguraikan senyawa organic yang terkandung di dalam air, sehingga menghasilkan ion-ion. (Dalam hal ini, bakteri dikenal sebagai jasad usr/pengguna).

Kalau dikaji lebih lanjut, suatu badan air, disini misalnya kolam ikan, dimasuki buangan organic, missal yang berasal dari manusia dan kegiatan di dalam rumahnya, akan menyebabkan terjadinya gejolak kehidupan berbentuk siklus yang dinamakan siklus biologis dinamis (Gambar 58). Yaitu :

a. Manusia menghasilkan buangan berbentuk urin, tinja, dan sampah kedalam perairan (kolam ikan misalnya).

b. Oleh bakteri buangan tersebut akan diuraikan menjadi ion-ion tertentu yang sesuai dengan benda asalnya.

c. Hasil uraian akan digunakan oleh bakteri sendiri dan mikroalge untuk pertumbuhan biomassa-sel, juga akan merupakan sumber nutrient untuk tanaman air (missal kangkung, eceng, genjer, dan sebagainya).d. Akibat adanya biomassa-mikroalge, proses fotosintesis akan terjadi dengan menghasilkan oksigen yang dibutuhkan oleh bakteri untuk mengurai/mengoksidasi buangan.

e. Juga biomassa mikroalge meruapakan makanan utama zooplankton, zooplankton merupakan sumber makanan utama ikan.hewan kecil, besar, serta akhirnya ikan merupakan sumber protein, lemak dan karbohidrat bagi manusia.

f. Juga tanaman air, akhirnya akan merupakan sumber karbohidrat, lemak, vitamin dan protein bagi manusia.

Secara umum pengukuran coli hanya dilakukan sampai Tes Presumtif (perkiraan) saja, yang hasilnya dicocokkan dengan tabel JPT.

Tetapi nilai di dalam table tersebut tidak sebenernya, artinya hanya merupakan nilai perkiraan. Seandainya ingin diketahui nilai yang sebenernya, maka dapat dihitung kembali berdasarkan contoh terlampir.

Juga seandainya kita tidak memiliki Tabel JPT, maka perhitungan JPT dapat dilakukan sesuai dengan contoh sebagai berikut :

Penentuan jumlah sel yang sebenarnya dari hasil nilai JPT/100 mlRumus : Nilai JPT (dati tabel) Contoh : Hasil pemeriksaan terhadap contoh air dengan sistem 5 - 5 5

Telah memberikan angka-bangka sebagai berikut :

5 buah tabung positif untuk voluma 0,1 ml

2 buah tabung positif untuk voluma 0,01 ml

(tidak ada tabung positif untuk volume 0,001 ml)

Penyelesaian :

Sesuai dengan ketentuan JPT maka hasil menurut Tabel 5 - 2 0 adalah 49

Perhitungan :

49 = 49 = 4,9 Jadi junlah sel Coli per 100 ml yang sebenernya sesuai dengan Tabel tersebut adalah : 4,9 Penentuan Nilai JPT/100 ml bahan tanpa menggunakan Tabel JPT

Rumus :

Contoh : Hasil pemeriksaan terhadap contoh air dengan sistem 5 - 5 5,

Telah memberikan angka-angka sebagai berikut :

5 buah tabung positif untuk voluma 10,0 ml

2 buah tabung positif untuk volume 1,0 ml

(tidak ada tabung positif untuk volume 0,1 ml)

Penyelesaian :

Sesuai dengan ketentuan perhitungan JPT, maka nilai analisis di atas mempunyai JPT : 5 2 0

Perhitungan sesuai rumus di atas :

3. MIKROBIOLOGI TANAH

3.1 Komposisi Tanah

Bila suatu tanah dianalisi, akan merupakan campuran yang terdiri dari bahan organic, bahan anorganik, air, udara yang kesemuanya tercampur menjadi satu dalam keadaan yang sedemikian sempurnanya sehingga bahan- bahan penyusun itu sukaar dipisahkan antara satu dengan lainnya. Susunan rata- rata atas dasar volume yang dianggap optimal untuk keperluan pertanian, adalah :

45 % senyawa anorganik

25% air

25% udara

5% senyawa organic

Senyawa organic merupakan akumulasi sisa- sisa tanaman yang sebangian telah diuraikan, dan bahan organic ini merupakan bagian yang mudah diserang oleh jasad hidup di dalam tanah yang sebaian besar tersusun oleh mikroba : bacteria, jamur, ragi, mikroalge dan protozoa. Karenanya mikroba merupakan bagian dari tanah yang memegang peranan yang menentukan di dalam bentuk, sifat dan tekstur tanah.

Diketaahui kemudian bahwa susunan mikroflora (mikroba) di dalam tanah sebagian besar tersusun oleh bakteri dan jamur, kemudian mikroalge. Ini berhubungan juga dengan peranan yang sangat besar dari bakteri tanah, sehingga rata- rata didapatkan antara 320.000- 500.000 sel bakteri per gram tanah pasir, 3600.000- 600.000 sel bakteri per gram tanah lempung, dan antara 2.000.000 200.000.000 sel bakteri per gram tanah subur yang mengandung banyak senyawa organic.

3.2 Mikroba Tanah

Populasi mikroba di dalam tanah terbagi menjadi tiga golongan besar, yaitu :

1) Golongan autohtonus, yaitu golongan mikroba yang selalu tetap didapatkan di dalam tanah dan tidak tergantung kepada pengaruh- pengaruh lingkungan luar seperti iklim, temperature dan kelembaban.

2) Golongan zimogenik, yaitu golongan mikroba yang kehadirannya di dalam tanah diakibatkan oleh adanya pengaruh- pengaruh luar yang baru. Misalnya dengan adanya penambahan senyawa organic.

3) Golongan transien, yaitu golongan mikroba yang kehadirannya bersamaan dengan adanya penambahan secara buatan, missal dalam bentuk iokulum (preparat hidup mikroba) Rhizobium atau Azotobacter dan sebagainya ke dalam tanah.

3.3 Peranan mikroba tanah

Peranan penting, baik di bidang ilmu tanah, ilmu pertanian dan bidang- bidang lain dari mikroba tanah adalah di dalam siklus mineral, yang terdiri dari : siklus nitrogen, siklus nitrogen, siklus fosfor, siklus siulfur dan siklus karbon.

1) Siklus Nitrogen (Gambar 59)

Udara yang kita hisap setiap saat, 80% lebih tersusun oleh unsure Nitrogen. Tetapi walaupun udara di atas sebidang tanah sangat kaya akan unsure tersebut, tidak ada seper- sekian persen pun yang secara langsung dapat digunakan oleh tanaman. Sehingga setiap saat para petani harus menambahkan sumber nitrogen, seperti urea, ZA, NPK, dan sebagainya.

hujan, dalam bentuk hasil penambatan nitrogen bebas atau dalam penambahan pupuk sintesis.

Tetapi kenaikan kandungan nitrogen tanah yang cukup tinggi, lebih banyak disebabkan oleh adanya kemampuan beberapa mikroba untuk memfiksasi (menambat atau mengikatnya). Nitrogen organic yang terkarena ammonia dapat secara Nitrogen memasuki tanah dalam bentuk ammonia dan nitrat bersama air langsung diasimilasikan oleh mikroba atau diubah terbaik dahulu menjadi senyawa nitrat secara nitrifikasi.

Nitrifikasi merupakan proses aerob yang terjadi pada tanah dengan pH netral dan akan terhambat prosesnya dalam keadaan anaerob atau keadaan tanah menjadi asam.

Proses nitrifikasi ini terjadi dalam beberapa tingkat, yaitu :

a) Oksidasi ammonia menjadi nitrit :

2NH3 + 3O2 Nitrosomanas 2HNO2 + 2H2o + 156.8 kal

Nitrosococcus

b) Oksidasi senyawa nitrit menjadi nitrat :

2HNO2 + O2 Nitrobacter 2HNO3 + 44 kal

Tetapi proses dapat terjadi sebaliknya, yaitu senyawa nitrat diubah menjadi nitrit, kemudian menjadi ammonia. Proses ini dinamakan proses denitrifikasi.

NO3- Escherichia coli NO2- PseudomonasNH3

Denitrificans

Proses nitrifikasi dan denitrifikasi dapat menguntungkan dan dapat pula merugikan. Untuk bidang pertanian, karena pada akhirnya yang diperlukan oleh tanaman adalah senyawa nitrat, maka proses nitrifikasi sangat menguntungkan. Sebaliknya di dalam badan air untuk pengadaan air minum, misalhnya, kelebihan kandungan nitrat sangat tidak diharapkan. Karena kelebihan nitrat akan menyebabkan blooming, eurofikasi ataupun proses- proses yang merugikan lainnnya. Sehingga denitrifikasi sangat menguntungkan didalam keadaan ini.

Siklus nitrogen merupakan proses berantai yang sangat kompleks, dimana semua jasad , sejak mikroba, tanaman dan hewan ikut berperan didalamnya (Gambar 59), yaitu :

Gambar 59

Siklus Nitrogen

a) Nitrogen udara ditambat secara fisik (loncatan bunga api listrik), secara kimia (pabrik pupuk) dan secara biologis (fiksasi), kemudian jatuh ke dalam tanah, dan dimanfaatkan oleh tanaman.

b) Tanaman yang hidup subur kemudian dijadikan bahan makanan oleh hewan dengan menghasilkan protein hewani dan kotoran.

c) Kalau kemudian kotoran dan tanaman (hewan) mati jatuh di tanah, oleh bakteri pembusuk akan diuraikan menjadi NH3 yang selanjutnya menjadi nitrit dan nitrat.

d) Nitrat merupakan pupuk untuk tanaman, sedangkan sebagian lagi melalui proses denitrifikasi akan diubah menjadi nitrit, ammonia dan kemudian nitrogen yang langsung terkumpul di udara.

Yang penting untuk ditenaghkan adalah kemampuan dari sekelompok mikroba, baik yang hidup secara simbolis ataupun hjidup bebas, mempunyai kemampuan untuk memfikasasi nitrogen udara. Sehingga akibatnya, peranan kedua kelompok mikroba tersebut untuk memfiksasi nitrogen udara, besar pengaruhnya terhadap nilai ekonomi tanah pertanian.

Table 29

Miroorganisme penambat n-udara

Kelompok dimaksud (tabel 29), adalah ;

a) Hidup bebas

Paling dikenal adalah Azobacter dan Beijerinckia yang berada di lingkungan perladangan ataupun pesawahan tadah hujan dan sejumlah alge- biru- hijau yang berada di habitat perairan termasuk pesawahan.

b) Hidup bersimbiosis

Paling dikenal adalah bakteri Rhizobium yang bersimbiosis dengan akar tanaman kacang- kacangan dengqan membentuk nodula atau nintil akar. Disamping Rhizobium juga dikenal beberapa alge biru- hijau seperti Anabaena azollae pada rongga udara daun paku air Azzolla pinnta, Anabae cicadae pada akar Cycas (pakis) dan Notroc spp. Pada akar karang cemara- laut (Cassuarina equisetifolia).

Simbiosis di antara bakteri Rhizobium dengan akar kacang- kacangan dibaas dalam ilmu tersendiri yang dinamakan Rhizobiologi. Karena simbiosis ini sudah merupakan bisnis sendiri. Sehingga berbagai inikulan (preparat hidup bakteri Rhizobium) banyak diperdangankan terutama hasil industry- bioteknologi di Amerika Serikat.

a) Disekitar bulu- bulu akar kacang- kacangan terkumpul sejumlah besaar bakteri Rhizobium, baik secara alami (missal pada lading kacang- kacangan) ataupun secara buatan (adanya penambahan inokulan)

b) Akibat terkumpulnya bakteri tersebut, bulu akar akan mengeluarkan (mengeskskresikan) triftofan, yang oleh bakteri diubah menjadi indol asetat.

c) Kehadiran indol- asetat menyebabkan bulu akar menjadi berkerut, dan bakteri juga menghasilkan enzsim yang dapat melarutkan senyawa pekat yang terdapat di dalam fibril (sellulosa) kulit bulu akar sehingga terikat.

d) Bakteri Rhizobium akibat adanya kelarutan pekat kemudian berubah menjadi bulat dan kecil- kecil serta dapat bergerak.

e) Akibat senyawa pekat mengikuti sellulosa, maka dinding bulu akar menjadi tipis hinggadapat ditembus oleh bakteri Rhizobium.

f) Di dalam bulu akar bakteri memperbanyak diri, kemudian memasuki bagian akar dengan membentuk benang- infeksi hingga koloni bakteri didapatkan pada setiap sek akar.

g) Terbentuklah kemudia nodula atau bintil akar.

Gambar 60

Mekanisme pembentukkan nodula (bintik) pada akar kacang- kacanganTable 30

Nilai Penambatan udara oleh beberapa jenis tanaman.

Sistem

PenambatanRata- rata N tertambat/Kg/ Ha tahun

Non- polong- polongan dengan nodula

Alnus spp

Acacia sp

Casuarinas equisetifolia

Myrica gale

Hippophae rhamnoides

Polong- pongan dengan nodula

Clover (trifolium spp)

Lupin (Lupinus sp)

Lucerne (Medicago sativa)

Kacang kedele (Clycine max)

Campuran polong- polongan

Non- simbiotik

Bermacam- macam tanah pertanian

Tanah hutan

Kerutan padang pasir

Danau (temperate)

Danau (tropic)56- 156

270

58

9

15- 179

105- 220

150- 169

128- 300

57 - 94

1 - 900 - 502 - 41

0.4 - 8

44

Penambatan nitrogen udara oleh bakteri Rhizobium cupuk penting didalam bidang pertanian. Dari table 30 terlampir terlihat bahwa rata- rata nitrogen yang dapat terikat (Kg) per hectare luas pertahun, cukup tinggi teerutama untuk tanaman seperti clover (trifolium spp), lupin (lupines sp), Lucerne (Medicago spp) dan kacang kedele (Glycine max).

Sehingga tidak mengherankan kalau di dalam system pertanian modern yang banyak dilakukan di benua eropa dan amerika, penggunaan kacang- kacnagan pupuk- hijau banyak dilakukan mengingat hasilnya yang cukup banyak :

a) Penambahan nitrogen ke dalam tanah secara biologis

b) Mempertahankan sifat fisik tanah akibat banyaknya jatuhan daun dan batang kacang- kacangan yang ditanamkan.

c) Bebrapa jenis Rhizobium mempunyai kemampuan pula untuk mengurai residu (sisa) pestisida sehingga menjadi senyawa yang tidak bahaya, sehingga ini dapat digunakan sebagai cara biologis didalam pengontrolan pencemaran tanah pertanian.

d) Daun kacang- kacangan selain untuk pupuk hijau juga merupakan hijauan (makanan) ternak dengan kualitas tinggi, terutama untuk kandungan protein dan vitamin.

e) Buah kacang- kacangan tertentu, dapat dijadikan sumber protein.

2) Siklus belerang

Belerang tersedia di dalam jumlah yang banyak berbentuk sulfat (batu- batuan) atau gas SO2 di udara. Tumbuh- tumbuhan dan mikroba dapat langsung mengasimilasi senyawa sulfat dan mereduksinya menjadi senyawa- senyawa lain (sulfidril). Organic sulfur dari tanaman akan dikembalikan lagi kedalam tanah melalui senyawa protein dengan menghasilkan H2S di dalam proses dekomposisi oleh bakteri. Kemudian H2S akan dioksidasi oleh bakteri- S missal Thiobacillus berbentuk sulfat. Dalam keadaan anaerobic, maka bakteri pereduksi sulfat (missal Spirillum) mereduksi senyawa menjadi H2S kembali, yang terjadi di dalam tanah atau kawasan yang tergenang air.

Siklus belerang yang terjadi secra alami dimana- mana, terutama di dalam tanah dan pada daerah tergenang air, merupakan proses berantai yang melibatkan banyak jenis bacteria (Gambar 61).

3) Siklus karbon

Sisa tanaman mengandung banyak senyawa kimia yang larut dalam air seperti gula dan asam amino, serta senyawa lainnya yang tidak larut seperti sellulosa, lignin dan hemisellulosa.

Sisa tanaman bukan merupakan media yang baik untuk pertumbuhan mikroba tanah karena di dalamnya sangat kekurangan vitamin, asam amino dan zat penumbuh juga bentuk

fisiknya sukar dihancurkan. (siklus karbon).

Selama proses pertama dekomposisi beberapa mikroba dapat tumbuh sehingga bentuk fisik sisa tanaman tersebut lebih terbuka bagi mikroba lainnya. Lebih lama lagi oleh hewan tanah permukaan bahan tersebut dihancurkan, hingga mempermudah mikroba hidup dan berkembang di dalamnya. Proses yang kemudian timbul adalah humifikasi, yaitu proses yang tidak berlangsung sempurna dari perombakan sisa- sisa tanaman sehingga sebagian bahan organic masih tertinggal di dalam tubuh tanah, membentuk benda amorf berwarna tua yang disebut humus.

Humus memang senyawa kimia yang tidak diketahui susunannya, berwarna coklat kuning hingga coklat tua, mempunyai daya gabung besar dengan air. Dari dalamnya selain akan dihasilkan CO2, juga senyawa- senyawa lain seperti fosfat, ammonium, nitrit, nitrat dan sebagainya (gambar 62)

4) Siklus fosfor

Fosfor merupakan elemen yan sangat penting di dalam kehidupan dan berada dalam bentuk fosfolipida, asam nukleat dan ATP (adenosine trifosfat). Kehadirannya tidak sebesar karbon dan nitrogen tetapi sangat menentukan sebagai factor pembatas di dalam nutrient. Fosfor akan didapatkan di dalam tanah dengan kadar 400- 1200 mg/ kg dan kurang dari 5% didapatkan dalam bentuk fosfat inorganic, khususnya dengan Ca dan Fe.

Didalam jaringan tanaman, elemen fosfor didapatkan dalam bentuk fitin, fosfolipida, asam nukleat, koensim dan sebagainya. Siklus fosfor di alam dapat digambarkan secara singkat (gambar 63) dibawah ini : (gambar 63 : siklus fosfor)

5) Mikroba rizosfir

Ada satu keunikan terhadap sekelompok mikroba yang hidup di daerah sekitar akar tanaman. Ini berhubungan dengan system akar tanaman tinggi tidak hanya berossosiasi dengan senyawa- senyawa organic dan anorganik yang berada disekeliling tetapi juga dengan sekelompok mikroba tananh yang sangat aktif.

Bentuk dan sifat dari mikroba sekeliling akar in jauh berbeda dengan misalnya kelompok mikroba yang beberapa cm jauhnya dari permukaan akar. Kehadirannya tidak secara tiba- tiba, tetapi sudah merupakan sifat alami sejak biji tanaman tersebut berkecambah. Sehari- hari kelompok mikroba tersebut dipengaruhi oleh akar, juga sebaliknya akar sangat dipengaruhi oleh kelompok mikroba tersebut. Oleh hiltner tahun 1904, daerah unik sekitar akar ini dinamakan rizosfir. Berdasarkan kepada letaknya, daerah rizosfir terbagi ke dalam dua bagian , yaitu :

a) Rizofir dalam, daerah populasi mikroba yang letaknya sanat dekat dengan permukaan akar

b) Rizosfir luar, daerah populasi mikroba yang letaknya beberapa mm di luar permukaan akar.

Bagian tanah yang langsung menempel kepada permukaan akar disebut pula rizoplan. Daerah rizosfir selain untuk dalam bentuk dan sifat mikrobanya, juga merupakan daerah yang subur dan kaya akan jenis- jenisnya. Kalau dibandingkan dengan daerah beberapa cm jaraknya dari permukaan akar, kepadatan dan kesuburan mikroba di daerah rizosfir sangat tinggi.

Mikroba di daerah rizosfir pada umumnya bersifat saprofit, walau kadang- kadang timbul kontaminasi yang bersifat saprofit, walau sifat antagonistic, makan umumnya kontaminasi tersebut dapat ditekan dan dihilangkan. Perbedaan yang nyata dalam jumlah dan kesuburan populasi mikroba di daerah rizosfir dan bukan, disebabkan karena adanya :

a) Akumulasi sumber nutrient yang dihasilkan dari sekresi akar,

b) Akumulasi sumber nutrient yang dihasilkan dari perombakan kulit/ pengelupasan kulit akar.

6) Mikroba yang merugikan

Berbagai jenis penyakit yang disebabkan oleh bacteria dan jamur, ternyata banyak yang disebabkan oleh mikroba tanah. Karenanya, mikroba tanah bukan hanya sumber populasi mikroba yang menguntungkan juga banyak merugikan. Sehingga kalau tanah mau digunakan untuk percobaan makan sebelumnya harus disterilkan terlebih dahulu agar mikroba patogennya dapat dihilangkan.4. MIKROBIOLOGI RUMEN

Ruminansia (hewan pemamah biak) mencernakan bahan makanannya yang mengandung selulosa dan polisakharida melalui suatu system lambung dengan bantuan mikroba. Karena di dalam system lambung hewan tersebut tidak tersedia ensim pemecah selulosa menyebabkan terjadinya jalinan kehidupan seperti simbiosis antara mikroba penghasil selulase dengan system lambung hewan tersebut.

Makanan hewan berbentuk hijauan yang terjadi dari rumput- rumputan dan jenis daun- daunan lainnya. Bahan tersebut sebagian besar tersusun oleh polisakharida tanaman dan selulosa yang tidak larut di dalam air, tetapi dengan bantuan ensim yang dihasilkan ole h sekelompok mikroba- lambungnya makan bahan- bahan tersebut dapat dicernakan dan dimanfaatkan proses- proses metabolism tubuh hewan.

Kalau diketahui bahwa volume lambung sapi adalah 100 liter dan lambung kambing adalah 6 liter, maka sebenarnya dengan terjadinya proses ensimatis di dalam makan lambung tersebut adalah bejana fermentasi (fermentor) alami yang menakjubkan dengan temperature konstan 39O C.

Bahan makanan yang memasuki bejana tersebut akan tercampur dengan mikroba fermentative selama lebih kurang 9 jam. Selama itu bakteri selulotik dan protozoa akan menghidrolisis selulosa menjadi sdisakharida- selubiose dan moinosakharida- glukosa. Kedua gula tersebut merupakan bahan baku untuk proses fermentasi yang kemudian terjadi dengan menghasilkan asam- organic seperti asetat, propionat dan butiran serta gas CO2 dan CH4.

Asam- asam dimaksud kemudia terserap ke dalam dinding lambung kemudian ke dalam aliran darah dan dioksidasi oleh hewan yang bersangkutan menjadi energy- utama. Sebagai tambahan, mikroba rumen juga mensintesis asam amino vitamin untuk kepentingan hewannya.

Gambaran yang jelas tentang proses-prose yang terjadi di dalam lambung hewan diterangkan berdasarkan hasil penelitian Hungate dari CSIRO Division of Tropical Pasture di Australia, 1966 ( gambar 64 dan 65).

Gambar 64 Proses biokimia di dalam sistem lambung hewan Ruminansia

Gambar 65

Balans energi di dalam proses

fermentasi sellulosa

5. MIKROBIOLOGI UMUM

5.1. Bahan Makanan

Makanan merupakan kebutuhan pokok bagi kehidupan manusia, karena di dalamnya terkandung senyawa-senyawa yang diperlukan, antara lain untuk:

a. Pertumbuhan

b. Memelihara dan memperbaiki jaringan tubuh yang telah aus atau rusak

c. Mengatur proses di dalam tubuh

d. Perkembang-biakan

e. Menghasilkan energi untuk kepentingan kegiatan.

Ditinjau dari segi kandungan bahan/senyawa di dalamnya, makanan terbagi ke dalam tiga kelompok besar yaitu:

a. Makanan yang mempunyai kandungan protein tinggi

b. Makanan yang mempunyai kandungan lemak tinggi

c. Makanan yang mempunyai kandungan karbohidrat tinggi (Tabel 31)

Ditinjau dari sumbernya, maka makanan berasal dari:

a. Tumbuh-tumbuhan (termasuk juga di dalamya dari Mikroba)

b. Hewan

Tabel 31

KOMPOSISI UMUM PADA BAHAN MAKANAN

Jenis bahan makananKandungan Organik (%)

ProteinKarbohidratLemak

Buah-buahan2-885-970-3

Sayuran15-3050-850-5

Ikan70-9605-30

Telur51346

Daging35-50050-65

Susu304030

Tabel 32

DEGRADASI BIOLOGIS SENYAWA ORGANIK

SenyawaEnzimHasil Akhir

Proses AnaerobikProses Aerobik

ProteinProteinaseAsam amino, ammonia, H2S, metan, CO2, H2, Alkohol, Asam Organik, Fenol, IndokAmmonia, Nitrit, Nitrat, H2S, H2SO4, Alkohol, Asam Organik, CO2, H2O

KarbohidratKarbohidraseCO2, H2, Alkohol, Asam LemakAlkohol, asam lemak, CO2, H2O

Lemak/LipidaLipaseAsam Lemak, CO2, H2, AlkoholAsam lemak, Gliserol, Alkohol, CO2, H2O

Ini berhubungan dengan peranan mikroba di alam untuk melakukan proses pengekalan diri dengan jalan:

Senyawa Organik (Karbohidrat, Protein, Lipida, dan sebagainya) -----> Energi + Senyawa Anorganik (Nitrat, Sulfat, dan sebagainya)

5.2 Mikroba pada Bahan Makanan

Senyawa utama yang menyusun bahan makanan terdiri dari protein, karbohidrat dan lemak, sangat cepat diuraikan oleh kegiatan mikroba yang terkandung di dalamnya (melalu proses ensimatik). Dalam proses penguraian itu dihasilkan senyawa-senyawa baru yang berhubungan dengan proses yang terjadi. Proses ensimatik ini dapat berlangsung dengan dua cara :

(a) Secara anaerobik (tanpa kehadiran oksigen)

(b) Secara aerobik (dengan kehadiaran oksigen)

Kehadiran mikroba di dalam bahan makanan, dapat mendatangkan keuntungan, dapat pula mendatangkan kerugian.(1) Mendatangkan keuntungan

Yang dimaksud dengan mendatangkan keuntungan kalau akibat kehadirannyabaik secara langsung ataupun secara tidak langsung, mikroba tersebut akan mendatangkan keuntungan dalam bentuk :

(a) Berperan dalam proses,

(b) Berperan dalam peningkatannilai gizi/nutrisi makanan,

(c) Berperan dalam pengadaan baud an rasa yang diperlukan,

(d) Berperan dalam perubahan warna yang dikehendaki,

(e) Secara langsung berperan di dalam pengadaan sumber protein, vitamin, lemak atau karbohidrat baru.

(a) Berperan di dalam proses

Berbagai jenis makanan dan minuman hasil fermentasi, seperti tempe, kecap, oncom, bekacem, susis, keju, bier, brem, tuak, anggur, dan sebagainya telah sejak lama dikenal dan melengkapi menu makanan atau minuman sehari-hari. Makanan dan minuman tersebut diolah secara fermentasi (umum pula disebut: peragian) dengan menggunakan kemampuan mikroba.

Proses fermentasi yang melibatkan kemampuan mikroba sesuai dengan kondisi proses dan hasilnya, terbagi ke dalam dua bentuk :

1. Proses fermentasi secara alkoholis, kalau hasilnya didapatkan alcohol, seperti misalnya di dalam pembuatan beberapa jenis minuman : bier, tuak, brem, sider, dan sebagainya.

2. Proses fermentasi secara non-alkoholis, kalau hasilnya tidak didapatkan senyawa alcohol, tetapi berbentuk asam organik, vitamin, asam amino, dan sebagainya seperti misalnya di dalam pembuatan tempe, kecap, tauco, oncom, bekacem, terasi, susis, yoghurt, dan sebagainya.

Proses fermentasi, baik secara alkoholis ataupun non-alkoholis, merupakan proses yang unik yang dilakukan oleh mikroba :cepat, murah, aman, hemat energy dan nilai organoleptiknya (nilai yang dapat dirasakan oleh lidah) rata-rata sesuai dengan selera.

Di dalam proses pembuatan tempe misalnya, tercatat dua jenis mikrba (disini jamur) yang berperan, yaitu Rhizopus oligosporusdan Rhizopus stoloniferus. Kedua jamur ini mempunyai kemampuan untuk merubah kedele menjadi tempe, serta lebih jauhnya lagi merubah protein kedele menjadi asam amino dan protein lain yang cepat larut kalau memasuki perut pemakannya. Sehingga secara ilmiah sudah dibuktikan bahwa kandungan protein yang dapat diserap oleh pemakan jumlahnya akan lebih tinggi kalau kedele tersebut sudah berubah menjadi tempe kalau dibandingkan hanya kedele tersebut direbus atau dimasak biasa saja.

Juga di dalam pembuatan tape, baik dari beras ketan ataupun dari singkong. Disini tercatat pula ada dua jenis jamur yang berperan, yaitu : Endomycopsis fibuligera yang mempunyai kemampuan merubah tepung/pati menjadi pula (sehingga tape berasa manis), dan Saccharomyces cerevisiaeatau Rhyzopus oryzaeyang mempunyai kemampuan merubah gula menjadi alcohol (sehingga tape berasa alcohol). Kadang-kadang proses ini terus berlangsung kalau tidak diatur, sehingga dari gula ada yang langsung berubah menjadi asam organik, sehingga tape akan berasa manis beralkohol dan sedikit rasa asam (missal tape yang di simpan lama atau pada brem).

(b) Berperan dalam penigkatan nilai gizi (nutrisi) makanan

Ini terjadi seperti di dalam pembuatan tempe dari kedele, ataupun pembuatan bahan makanan seperti oncom, terasi, dan sebagainya, yang di samping akan menghasilkan nilai gizi (nutrisi) yang jauh lebih baik dan lengkap, juga nilai organoleptic makanan hasilnya akan lebih baik dan meningkat.

(c) Berperan dalam pengadaan baud dan rasa

Bau dan rasa kacang kedele yang langsung direbus, rata-rata kurang menarik kalau dibandingkan dengan kacang kedele tersebut setelah diproses fermentasi misalnya. Juga bau dan rasa susu segar misalnya, banyak yang tidak menyukai kalau dibandingkan dengan susu tersebut setelah diproses secara fermentasi menjadi bahan makanan lain, antara lain yoghurt.(d) Berperan di dalam perubahan warna

Warna, seperti juga bau dan rasa, mempunyai arti yang sangat penting untuk bahan makanan. Warna makanan yang menarik, akan lebih banyak mendapatkan peminat kalau dibandingkan makanan tersebut tidak mempunyai warna tertentu.

Penggunaan warna pada bahan makanan yang akhir-akhir ini banyak ditentang karena berbentuk warna buatan secara kimia (bahkan ada pula yang menggunakan warna untuk bahan celup tekstil).Dari beberapa hasil penelitian pada batas tertentu warna buatan tersebut dapat bersifat karsinogenik (menyebabkan terjadinya kanker, terutama pada hati).Karena itu sekarang orang mulai beralih pada warna yang dihasilkan oleh mikroba. Warna hasil proses mikroba selain sesuai untuk tubuh, stabil, juga aman (tidak ada kecenderungan bersifat karsinogenik).

(e) Secara langsung berperan

Banyak jenis mikroba, terutama jamur, sudah sejak lama dibudidayakan (ditanam dan dipelihara), misalnya jamur merang, jamur kuping, jamur kompos, dan sebagainya. Beberapa di antara jenis jamur tersebut ada yang sudah bernilai ekonomi tinggi sehingga peranannya sangat luas .

Dan ini belum termasuk jenis-jenis jamur yang masih liar, artinya belum ditanam dan dipelihara sebagaimana mestinya, tetapi kalau musimnya telah tiba banyak diperdagangkan di pasar dalam jumlah besar misalnya jamur kuping (Auricularia auricular judae).

Nama daerah/setempatNama latinNegara penghasil

Mushroom, champignon, field mush rooms, common mushroomsAgaricus campestris

A bisporusAustralia, Amerika Serikat, Taiwan, Skandinavia, dan banyak eropa lainnya.

Eruza

MoulehLactarius scrobiculatus

Auricularia polytricaRusia, Chekoslovakia, RRC, Taiwan, Vietnam, Korea

Hedbua

CepeVolvariella esculenta

Boletus edulisRRC, Taiwan, Muangthai. Inggris dan banyak Negara Eropa lainnya.

ShiitakeLentinus edodesJepang

CantharelleCantherellus eibariusSwiss, Jerman, Perancis, Italia

Jamur merang, jamur padi, jamur padi, lembar.Volvariella volvacea

Auricularia auriculajudaeIndonesia, Malaysia, Pilipina

(2) Mendatangkan Kerugian

Yang dimasksud dengan mendatangkan kerugian, kalau kehadiran mikroba tersebut di dalam bahan makanan, justru akan :

(a) Merubah bau, rasa dan warna yang tidak dikehendaki,

(b) Menurunkan berat atau volume,

(c) Menurunkan nilai gizi atau nutrisi,

(d) Merubah bentuk dan susunan senyawa,

(e) Menghasilkan toksin (senyawa racun) yang membahayakan.

Kelompok mikroba seperti bakteri, jamur dan ragi (yang masih termasuk jamur) merupakan penyebab terjadinya kerugian pada bahan-bahan baku, selama proses, selama pengelolaan dan penyimpanan, selalu diusahakan untuk tidak dikenai dan ditumbuhi mikroba tersebut.

Kerusakan yang paling umum terjadi pada bahan makanan adalah pembusukan, dan ini dapat disebabkan oleh bakteria ataupun jamur. Pada umumnya bahan makanan seperti telur, daging, sayuran dan buah-buahan akan sangat cepat membusuk kalau dibiarkan atau disimpan tanpa aturan Karena lingkungan dimana bahan makanan tersebut berada, merupakan gudang mikroba pembusuk bagi bahan makanan tersebut. Telur misalnya, maka lingkungan berbentuk udara, air dan benda-benda lain merupakan penyebab utama pembusuk, juga untuk bahan makanan lainnnya.Jenis MakananAsalJenis Umum

TelurLingkungan (terutama udara dan air) waktu pengelolaan, pengangkutan dan penyimpanan. Melalui ovary dari batangAchromobacter

Pseudomonas

Alcaligenes

Flauvobacterium

Sayuran, buah-buahan dan umbi-umbianLingkungan (terutama udara, air dan tanah) waktu pengelolaan, pengangkutan dan penyimpananRhizopus

Aspergillus

Penicillium

Ragi

Daging dan ikanLingkungan (terutama udara dan air) waktu pengolahan, pengangkutan dan penyimpanan. Berasal dari isi perut binatang.Micrococcus

Bacillus

Staphylococus

Flavobacterium

Akibat adanya mikroba tersebut yang menyebabkan pembusukan, maka dengan mudah tercium bau yang khas atau spesifik. Bagi seorang ahli yang biasa berkecimpung di dalam mikrobiologi bahan makanan, maka berdasarkan kepada bau yang tercium selama pembusukan, minimal akan dapat diketahui kelompok jasad penyebabnya seperti yang tertera pada table 35.

Jenis gas/senyawaGolongan MikroorganismeContoh jenis Mikroorganisme

AmmoniakBakteri proteolitikAchromobacter

Flavobacterium

IndolBakteri IndolSarcina

Pseudomonas

TrimetrilaminEnterobacteriaceae dan ErwinaShigella

Asam LaktatBakteri laktatDiplococcus

Streptococcus

Leuconostoc

Lactobacillus

Bahwa makanan, baik yang berasal dari tumbuhan ataupun dari hewan, dalam bentuk dan sifat apapun masih tetap merupakan benda hidup. Walaupun sudah dikerat-kerat, diiris maupun digiling menjadi bagian-bagian yang lebih kecil, mereka akan tetap merupakan kumpujlan substansi biologis yang kompleks, sehingga perubahan biologis yang terjadi di dalamnya akan tetap berlangsung.

Lebih jauhnya lagi, bahan makanan adalah substrat (tempat) yang rata-rata cocok untuk pertumbuhan dan perkembangbiakan mikroba. Sehingga begitu mikroba mengadakan kontak dengan bahan tersebut, kalau kondisi lingkungannya (antara lain kadar air dan temperature) memungkinkan, maka pertumbuhan yang kemudian dilanjutkan dengan perkembangbiakan akan terjadi.

Masalah kadar air bahan makanan, missal untuk beras, memgang peranan yang sangat menentukan untuk kualitas dan masa penyimpanan. Sesuai dengan hasil penenlitian dan data-data dari lingkungan FAO (Badan Pangan Sedunia) kadar air beras yang paling baik adalah maksimum 14%. Dengan nilai kadar air tesebut, maka kemungkinan untuk mikroba yang mengenai dapat tumbuh dan berkembangbiak, sangat kecil atau dihindari sama sekali.Karena kadar air pada suatu bahan erat hubungannya dengan nilai RH (humiditas relative), sedang nilai RH ada;ah 100 x nilai aw, atau kapasitas kebutuhan air untuk mikroba dapat hidup, tumbuh dan berkembang.

Harga aw minimum (kebutuhan air) untuk perumbuhanmikroorganisme

Kelompok/Jenis mikroorganismeHarga aw

Bakteria pembusuk0,91

Ragi pembusuk0,88

Jamur pembusuk0,80

Bakteria halofilik0,75

Jamur aerofilik0,65

Ragi osmofilik0,60

Achromobacter0,96

Aerobacter aerogenes0,95

Bacillus subtilisO,95

Penentuan kadar air maksimum 14% di dalam beras atau gabah untuk disimpan dihitung pula berdasarkan nilai aw dari rata-rata mikroba yang umum dapat tumbuh pada beras. Karena dengan membuat kadar air suatu bahan di bawah nilai minimal yang dibutuhkanoleh mikroba untuk pertumbuhan dan perkembang biakannya, maka mikroba tersebut tidak mempunyai kesempatan untuk tumbuh, atau kalaupun tumbuh tidak dapat berkembang sebagaimana mestinya.

Pengaturan secara fisik ataupun secara kimia agar pada suatu bahan tidak ditumbuhi oleh mikroba, selain dengan kadar air atau nilai aw juga dilakukan berdasarkan nilai keasaman bahan. Ini pun menyangkut pola kehidupan mikroba yang mempunyai nilai maksimum dan minimum pH untuk pertumbuhan dan perkembangannya.

Harga pH minimum dan maksimuum untuk pertumbuhan mikroorganisme

Jenis mikroorganisme

MaksimumMinimum

Escherichia coli9,04,4

Salmonella Typhi8,04,5

Streptoccocus lactis8,04,3-4,8

Lactobacillus spp7,23,8-4,4

Thiobacillus thiooxidans9,81,0

Ragi11,01,5-2,0

Jamur8,0-8,52,5

5.3 Pengawet Bahan Makanan

Akhirnya, agar bahan makanan yang disimpan (kalau mungkin dalam jangka waktu yang lama) tidak rusak, maka terhadapnya di lakukan pengawetan atau preservasi.

Cara pengawetan yang paling umum terhadap bahan-bahan dapat dilakukan secara fisik, secara kimia, secara radiasi ataupun secara biologis (tabel 40)

a. Pengawetan secara fisik

Yang paling umum dilakukan dengan pengawetan secara fisik adalah:

Pengeringan (desikasi), yaitu dengan mengurangi/menurunkan kandungan air di dalam bahan makanan sehingga air yang tersisa tidak dapat dipergunakan untuk hidup dan pertumbuhan mikroba. Cara ini banyak di lakukan terhadap buah-buahan (anggur, kismis, kesemek, pisang, dan sebagainya)

Temperature redah, umunmnya dibawah 10 C, tetapi dengan temperatur rendah bukan bersifat mengawetkan, karena mikroba hanya dihambat pertumbuhannya. Cara ini banyak digunakan untuk menyimpan daging, telur, sayuran sebelum dipasarkan ataupun selama pemasaran.

Temperatur tinggi, umumnya di atas 650C, cara ini banyak di gunakan untuk pengawetan bahan-bahan berbentuk tepung dan sebangsanya.b. Pengawetan secara radiasi

Walaupun belum umum karna masih di anggap terlalu mahal, cara pengawetan ini sudah banyak di lakukan di Negara-negara eropa dan di amerika serikat. Pelaksanaan nny menggunakan sinar bergelombang pendek, seperti sinar UV, sinar gamma, sinar X, dan sebagainny, untuk bahan makanan.c. Pengawetan secara biologis

Di banyak Negara eropa, sejak lama di kenal cara ensiling untuk membuat silaj ( silage) atau silase. Mula-mula cara ini dilakukan terhadap hijauan untuk makanan ternak (rumput) dengan penambahan asam kuat, tetapi kemudian asamnya diganti dengan asam laktat yang dihasilkan secara proses fermentasi laktat.d. Pengawetan secara kimia

Sistem pengawtan yang paling banyak di lakukan, karna di anggap yang paling murah dan mudah, yaitu:

Dengan nilai PH rendah ( umumnya di bawah nilai 5,5) dengan penambahan asam organic atau pun asam-asam lainnya, misal terhadap serealia (jagung,beras,kacang,dan sebagainnya).

Dengan larutan garam, missal dalam pembuatan ikan asin.

Dengan larutan gula, missal dalam pembuatan kue-kue, wajit, dodol, manisan dan lainnya.

Dengan fimigasi, missal etilen oksida, propolin oksida, dan sebagainnya.

Dengan larutan antibiotika, yang umum di kenal larutan tetrasiklin, oksiterasiklis dan khlortetrasiklis dengan kadar 7 ppm.

6. MIKROBIOLOGI OASCA PANEN (kasus pada beras)

Beras sebagai bahan jenis makanan, merupakan substrat yang paling parah di tumbuhi mikroba, terutama oleh jamur dan ragi.

Bebagai jenis jamur dan ragi telah sejak lama di ketahui dapat tumbuh di dalam beras, terutama yang termasuk jenis Aspergillus, Penicillium dan Fusarium.

Kehadiaran jamur dan ragi berhubungan erat denga lingkungan tempat sal bahan tersebut, yaitu:

1. Lapangan tempat padi tumbuh dan dipelihara,

2. Kontaminsi selama pengangkutan, pengolahan dan penyimpangan, udara,

3. Benda- benda asing seperti bagian dari tanaman lain, debu, kotoran hewan dan sebagainnya yang terbawa bersama beras.Banyak jenis jemur dan ragi yang tumbuh dalam beras kemudian di sebut jamur gudang. Ini berhubungan erat dengan kehadirannya pada setiap tempat penyimpanan beras di mana pun berada, terutam pada kondisi tempat tersebut kurang/tidak dikelola sebagai mana mestinnya.

Akibat adannya pertumbuhan jamur dan ragi pada beras, bukan saja akan menyebabkan keadaan yang dengan cepat diketahui seperti:

1. Penurunan volume atau berat

2. Perubahan warna

3. Kadang-kadang tercium bau asam, tetapi juga ada masalah yang sangat penting yang berhubungan dengan kasus keracunan dan terjadinya gejala penyakit kanker, yaitu produksi dan kemudian akumulasi mikotoksin, atau toksin yang di hsilkan oleh jamur.Bahkan sudah diketahui kalau jenis-jenis jamur tersebut menyerang gabah/bibit padi, maka adannya penurunan nilai kecambah akan terjadi, besar kecilnya tergantung pada kerusakan yang terjadi akibat adannya pertumbuhan jamur tersebut. Berbagai jenis jamur telah sejak lama diketahui mampu menghasilkan mikotoksin. Pada beras jenis-jenis yang sudah diketahui kemampuannnya untuk menghsilkan mikotoksin (table 41)Table 41

JENIS JAMUR PENGHASIL MIKOTOKSIN YANG TUMBUH PADA BERAS

Jenis JamurPenghasil mikotoksin (jenis)%- se didapatkan pada beras

Aspergillus34 3432 32

Penicillum45 4541 41

Fusarium6 617 17

lainya-10 10