SCB1603402PTA PRAKTIKUM MIKROBIOLOGI 2014/2015 Drs. IMAN SANTOSO, M.Phil. Dra. SITARESMI, M.Sc. LAPORAN PRAKTIKUM MIKROBIOLOGI PENGARUH FAKTOR LINGKUNGAN DAN GULA SEBAGAI SUMBER ENERGI NAMA: ROHMAD JONI PRANOTO NPM: 1206247240 KELOMPOK: XB TANGGAL: 12 NOVEMBER 2014 ASISTEN: NABILA IKA SARTIKA DEVI UNIVERSITAS INDONESIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM DEPARTEMEN BIOLOGI DEPOK 2014 PENGARUH FAKTOR LINGKUNGAN DAN GULA SEBAGAI SUMBER ENERGI I.TUJUAN 1.Mengetahui faktor-faktor fisika yang mempengaruhi pertumbuhan mikroorganisme. 2.Mengetahui faktor-faktor kimia yang mempengaruhi pertumbuhan mikroorganisme. 3.Mengetahui peranan gula sebagai sumber energi untuk pertumbuhan. II.HASIL PENGAMATAN Hasil pengamatan dapat dilihat di lampiran. III.PEMBAHASAN Pertumbuhan mikroorganisme dapat didefinisikan sebagai peningkatan dalam konnstituen seluler mikroorganisme yangmenyebabkan pertambahan jumlah sel ketika mikroorganisme bereproduksi melalui proses budding atau pembelahan biner. Pertumbuhan populasi mikroorganisme dapat dianalisis dengan menggunakan kurva pertumbuhan dari biakan mikroorganisme. Apabila sejumlah mikroorganisme dikultur dalam batch culture atau sistem tertutup maka akan terbentuk sebuah kurva pertumbuhan populasi mikroorganisme sebagai berikut: Gambar 1. Kurva pertumbuhan mikroorganisme [Prescott dkk 2002: 113] Kurva di atas menunjukkan secara umum empat tahapan dalam pertumbuhan mikroorganisme, yaitu tahap Lag, tahap eksponensial, tahap stasioner, dan tahap kematian. Tahap Lag merupakan tahapan dimana mikroorganisme diintroduksi ke dalam medium biakan segar. Tahapan tersebut tidak diikuti pembelahan sel mikroorganisme secara cepat sehingga tidak terjadi penambahan masa sel. Meskipun demikian, pada tahapan tersebut telah terjadi sintesis komponen mikroorganisme baru. Tahapan eksponensial merupakan tahapan dimana mikroorganisme membelah dengan laju yang pesat.Laju pertumbuhan yang bersifat pesat tersebut berjalan dengan konstan selama tahap eksponensial. Tahapan tersebut merupakan tahapan dimana sel berada dalam aktivitas metabolisme tertinggi sehingga paling susceptible terhadap kondisi lingkungan yang kurang mendukung. Tahapan stasioner merupakan tahapan dimana ukuran populasi mulai stabil. Hal tersebut dikarenakan jumlah mikroorganisme yang membelah dengan mikroorganisme yang mati adalah seimbang. Kondisi yang menyebabkan mikroorganisme berada pada tahapan ini yaitu adalah mulai terjadinya keterbatasan nutrien. Tahapan keempat yaitu tahap kematian. Tahapan tersebut ditandai dengan adanya penurunan jumlah mikroorganisme secara drastis seperti halnya ketika tahap eksponensial (Prescott dkk 2002: 114115). Pertumbuhan mikroorganisme selama hidupnya sangat tergantung dan dipengaruhi oleh keadaan lingkungan sekitarnya. Terdapat tiga macam faktor lingkungan yang dapat memengaruhi pertumbuhan mikroorganisme. Ketiga faktor tersebut, yakni: 1.Faktor fisik yaitu faktor yang berasal dari kondisi lingkungan disekitar mikroorganisme yang dapat memengaruhi pertumbuhan mikroorganisme. Contoh dari faktor fisik antara lain suhu, pH, tekanan osmotik, dan kandungan oksigen. 2.Faktor kimia yaitu faktor yang berupa bahan atau material kimiawi yang dapat memengaruhi pertumbuhan mikroorganisme, misalnya senyawa kimia berupa alkohol atau antibiotik. 3.Faktor biologi yaitu faktor yang berupa interaksi mikroorganisme terhadap mikroorganisme lainnya. (Gandjar 1992: 42). Keberadaan faktor-faktor tersebut menyebabkan mikroorganisme beradaptasi. Adaptasi merupakan mekanisme penyesuaian dalam hal biokimia atau genetik yang menyebabkan kemampuan bertahan hidup dan tumbuh dalam kondisi tertentu. Berikut akan saya bahas beberapa contoh faktor fisik dan kimia. 1.Faktor Fisik 1.Suhu Sel mikroorganisme memiliki kemampuan untuk mengontrol suhu tubuh mereka dengan suhu habitatnya. Akan tetapi, kemampuan tersebut besifat terbatas. Rentang variasi suhu dimana mikroorganisme dapat hidup dan tumbuh dapat dikategorikan menjadi tiga suhu kardinal, yaitu suhu minimal, suhu optimal, dan suhu maksimal. Suhu minimal merupakan suhu terendah yang mikroorganisme masih dapat hidup dan tumbuh. Di bawah suhu minimal mikroorganisme akan inaktif atau inhibited. Suhu optimal merupakan suhu di antara suhu minimal dan suhu maksimal yang dapat mendukung pertumbuhan dan metabolisme mikroorganisme secara optimum. Suhu maksimal merupakan suhu tertinggi yang memungkinkan mikroorganisme untuk masih dapat tumbuh. Lewat suhu tersebut maka mikroorganisme akan mati. Tiap mikroorganisme memiliki suhu kardinal yang berbeda-beda bergantung pada habitat alaminya. Sebagai contoh misalnya bakteri parasit Staphylococcus aureus yang memiliki suhu kardinal antara 6o 46o C, sedangkan bakteri Enterococcus faecalis yang ada pada usus memiliki suhu kardinal di antara 0o-44o C (Talaro & Talaro 2002: 199200). Berdasarkan suhu optimumnya, mikroorganisme dapat pula dikategorikan ke dalam tiga kelompok, yaitu: a.Psikrofil Yaitu mikroorganisme yang memiliki suhu optimum pertumbuhan di bawah 15o C dan mampu tumbuh pada suhu 0o C. Contoh: Listeria monocytogenes dan Staphylococcus aureus. b.MesofilYaitu mikroorganisme yang memiliki suhu optimum pertumbuhan berada pada kisaran 20o-40o C. Contoh: Bacillus sp. dan Clostridium sp. c.Termofil Yaitu mikroorganisme yang memiliki suhu optimum pertumbuhan di atas 45o C. Contoh: Thermus aquaticus. (Talaro& Talaro 2002: 200201). Praktikum percobaan pengaruh suhu terhadap pertumbuhan mikroorganisme, digunakan sampel bakteri Staphylococcus aureus. Sampel bakteri tersebut diinokulasi ke dalam medium cair lalu dinkubasi pada suhu yang bervariasi yaitu suhu rendah sekitar 10o C, suhu ruang sekitar 30o C, dan suhu tinggi yaitu 50o C. Berdasarkan literatur bakteri Staphylococcus aureus merupakan bakteri yang dapat tumbuh pada suhu 6o 46o C (Talaro & Talaro 2002: 200) dan memiliki suhu optimum untuk tumbuh pada kisaran 37o C (Prescott dkk 2002: 117).Hasil pengamatan diperoleh biakan bakteri Staphylococcus aureus pada suhu dingin (10o C) tidak menunjukkan adanya endapan dan kekeruhan baik pada selang waktu 24 jam maupun 48 jam. Biakan menunjukkan adanya endapan dan kekeruhan pada inkubasi dengan suhu ruang setelah 24 jam dan 48 jam. Suhu 50o C menunjukkan adanya kekeruhan tanpa timbul endapan baik pada selang 24 jam maupun 48 jam. Hasil tersebut sedikit berbeda dengan literatur yang menyatakan bahwa bakteri Staphylococcus aureus dapat tumbuh pada rentang suhu 6o 46o C (Talaro & Talaro 2002: 200). Menilik suhu dimana terbentuknya endapan dan kekeruhan yaitu pada kisaran suhu ruang, hal tersebut kurang lebih hampir sesuai dengan literatur yang menyatakan suhu optimum bakteri Staphylococcus aureus berada di kisaran 37o C (Prescott dkk 2002: 117). Endapan yang muncul pada percobaan mengindikasikan terjadinya pertambahan jumlah mikroorganisme, sedangkan adanya kekeruhan terjadi karena mikroorganisme melakukan aktivitas metabolisme (Ogunseitan 2008: 36). 2.Pegaruh pH Pertumbuhan mikroorganisme juga dipengaruhi oleh pH dari habitatnya. pH didefinisikan sebagai derajat keasaman atau kebasaan dari suatu larutan. Derajat tersebut dinyatakan dalam suatu skala pH yang berada pada rentang 0 sampai 14. Semakin kecil skala pH maka pHnya semakin asam, sedangkan semakin besar skala pH maka pHnya semakin basa. pH berperngaruh terhadap metabolisme suatu mikroorganisme. Adanya pH yang terlalu asam atau basa dapat mengakibatkan rusaknya enzim atau material seluler dari mikroorganisme. Berdasarkan toleransinya terhadap pH, mikroorganisme dibedakan menjadi tiga kelompok, yaitu: a.Asidofil Mikroorganisme asidofil adalah mikroorganisme yang mempunyai toleransi baik terhadap lingkungan asam dengan pH rendah. Contoh: Acidithiobacillus. b.Neutrofil Mikroorganisme neutrofil mencakup hampir seluruh mikroorganisme, yaitu mikroorganisme yang tumbuh maksimum dengan pH optimum berkisar antara 6--8. Contoh: Escherichia coli. c.Alkalifil Mikroorganisme alkalifilik umumnya ditemukan pada habitat yang sangat basa dengan pH tinggi. Contoh: Bacillus firmus ( Tortora dkk 2010: 159; Madigan dkk 2012: 140141). Praktikum pengaruh variasi pH terhadap pertumbuhan mikroorganisme digunakan biakan bakteri Bacillus subtilis. Prosedur dilakukan dengan menginkubasi biakan mikroorganisme pada medium berpH 3 (asam), 7 (netral), dan 9 (basa). Hasil pengamatan menunjukkan bahwa setelah dilakukan inkubasi pada pH 3 tidak terbentuk endapan dan kekeruhan, sedankan pada pH 7 dan pH 9 menunjukkan terbentuknya endapan dan kekeruhan yang nyaris sama banyaknya. Endapan terbentuk mengindikasikan terjadinya pertumbuhan mikroorganisme, sedangkan kekeruhan menunjukkan adanya aktivitas metabolisme yang dilakukan oleh mikroorganisme (Ogunseitan 2008: 36).Berdasarkan literatur kelompok bakteri Bacillus mampu hidup dalam rentang pH antara 7 hingga 11 (Madigan dkk 2012: 141). Hasil pengamatan telah sesuai dengan literatur yaitu Bacillus subtilis dapat hidup pada medium berpH 7 dan berpH 9. Hanya saja seharusnya jumlah endapan dan kekeruhan pada tiap medium berbeda. Pada medium berpH 9 seharunya lebih banyak mengandung endapan dan kekeruhan karena suhu optimus Bacillus subtilis yaitu sekitar pH 9 (Madigan dkk 2012: 141). 3.Tekanan Osmotik Mikroorganisme memeroleh sebagian besar nutrisinya dari larutan yang berasal lingkungan di sekitarnya. Mikroorganisme membutuhkan air untuk pertumbuhan dan menyusun tubuhnya sekitar 8090%. Tekanan osmotik tinggi akan menyebabkan hilangnya sebagian massa air dalam sel. Ketika sel mikroorganisme berada dalam larutan hipertonis maka air akan keluar dari dalam sel ke lingkungan dan menyebabkan sel menjadi plasmolisis atau krenasi. Fenomena tersebut menginspirasi terjadinya pengawetan makanan dengan penambahan konsentrasi garam dalam makanan sehingga menyebabkan tekanan osmotiknya meningkat dan menyebabkan mikroorganisme tidak akan tumbuh. Berdasarkan toleransinya terhadap tekanan osmotik, mikroorganisme dibagi menjadi beberapa kelompok, yaitu: a.Osmofil Osmofil adalah mikroorganisme yang membutuhkan tekanan osmotik tinggi untuk pertumbuhannya. b.Osmotoleran Mikroorganisme osmotoleran yaitu mikroorganisme yang mempunyai toleransi baik terhadap tekanan osmotik tinggi, walaupun tidak membutuhkannya untuk tumbuh. c.Halofil Mikroorganisme halofil adalah mikroorganisme yang membutuhkan garam NaCl untuk pertumbuhannya.Kebutuhan terhadap NaCl tersebut beragam. d.Xerofil Mikroorganisme xerofil mampu hidup pada kondisi lingkungan yang sangat kering dari air. (Madigan dkk 2012: 142). Praktikum pengaruh tekanan osmotik dilakukan dengan menggunakan bakteri Staphylococcus aureus dengan variasi tekanan yaitu 0%, 10%, dan 20%. Hasil praktikum menunjukkan bahwa pertumbuhan dan metabolisme bakteri dapat dilihat pada tekanan osmotik 0% dan 10%, sedangkan pada tekanan osmotik 20% tidak meunjukkan adanya endapan dan kekeruhan. Berdasarkan literatur bakteri Staphylococcus aureus tergolong ke dalam bakteri halotolerant yang mampu hidup pada tekanan osmotik 0% sampai sekitar 15% (Madigan dkk 2012: 142). Hasil praktikum telah menunjukkan kesesuaian dengan literatur.

2.Faktor Kimia Contoh bahan atau agen kimiawi yang dapat mengontrol pertumbuhan mikroorganisme yaitu agen antimikrobial. Agen antimikrobial berdasarkan efeknya terhadap biakan mikroorganisme, dapat diklasifikasikan menjadi bakteriostatik, bakteriosidal, dam bakteriolitik. Agen antimikrobial dikatakan bersifat bakteriostatik apabila mampu menghambat pertumbuhan suatu mikroorganisme dengan cara mencegah terjadinya sintesis protein. Agen antimikrobial dikatakan bersifat bakteriosidal apabila agen tersebut mampu menempel pada sel target lalu membunuhnya. Agen antimikrobial yang bersifat bakteriosidal terkadang juga bersifat bakteriolitik yang artinya bersifat membunuh dengan cara melisiskan sel sehingga konten sitoplasma sel keluar. Perbedaan kedua sifat tersebut terletak pada saat penjumlahan sel mikroba yang menunjukkan agen antimikrobial bakteriolitik akan menurunkan jumlah sel mikroba. Agen antimikrobial tersebut misalnya adalah penicilin (Madigan dkk 2012: 762763). Beberapa Agen antimikrobial yang berperan dalam pengendalian mikroorganisme, antara lain: 1.Antibiotik yang merupakan bahan kemoterapeutik, yang terjadi sebagai produk sampingan kegiatan matabolisme bakteri atau fungi, disebut juga sebagai metabolit sekunder. 2.Antiseptik, yaitu substansi kimia yang dipakai pada kulit atau selaput lendir untuk mencegah pertumbuhan mikroorganisme dengan cara menghalangi pertumbuhan tersebut atau bersifat merusak mikroorganisme tersebut. 3.Bakteriostatik, yaitu agen kimia yang bertindak dengan menghambat pertumbuhan dan tidak mematikan mikroorganisme. 4.Bakterisida, yaitu agen yang mematikan bakteri, meskipun pada prakteknya bakterisida masih kurang efektif mematikan endospora suatu bakteri. 5.Desinfektan yang pada dasarnya sama dengan antiseptik, yaitu untuk mencegah pertumbuhan mikroorganisme dengan jalan menghalangi atau merusak mikroorganisme tersebut, tetapi desinfektan biasanya digunakan untuk benda-benda mati. (Volk & Wheeler 1993: 218219). Praktikum pengaruh faktor kimia terhadap pertumbuhan mikroorganisme dilakukan dengan metode PDAM (Paper disk assay methods), yaitu metode yang menggunakan prinsip difusi. Tujuan dari metode ini adalah untuk membuktikan adanya pelarut organik yang bersifat antimikrobial baik itu bersifat bakteriosidal atau bakteriostatik. Indikasi yang digunakan adalah dengan terlihatnya clear zone pada medium yang telah ditumbuhi bakteri. Clear zone akan muncul di sekitar kertas yang berisi tetesan larutan yang diduga sebagai antimikrobial tersebut dan akan semakin membesar seiring dengan berjalannya waktu (Omura 1992: 32). Keuntungan dari metode ini adalah dapat membuktikan desinfektan, antibiotik dan antiseptik pada medium berisi bakteri yang banyak, hanya dengan menggunakan sedikit bahan dan tempat saja. Namun, kerugian yang didapatkan dengan menggunakan metode ini adalah sangat berpengaruh pada laju difusi antara pelarut yang terdapat di kertas dengan medium yang berisi bakteri. Apabila konsentrasi antara pelarut dan medium yang berisi bakteri tidak terlalu besar, maka hasil yang didapatkan akan sangat lama. Selain itu, ada kemungkinan penyatuan clear zone apabila kertas uji diletakkan terlalu dekat sehingga hasil yang didapatkan tidak jelas (Omura 1992: 33).Praktikum menggunakan dua biakan bakteri yaitu Staphylococcus aureus dan Escherichia coli. Agen yang diduga sebagai antimikrobial yang digunakan yaitu akuades steril, dettol (antiseptik), formalin (desinfektan), dan tetrasiklin (antibiotik). Hasil praktikum menunjukkan bahwa pada dettol, formalin, dan tetrasiklin positif terbentuk clear zone baik pada bakteri Staphylococcus aureus maupun E.coli, sedangkan pada akuades steril tidak terbentuk adanya clear zone. Hal tersebut sesuai dengan literaturyang menyatakan bahwa antiseptik, desinfektan, dan antibiotik dapat menghambat pertumbuhan bakteri dan mematikan sel bakteri (Madigan dkk 2012: 764). GULA SEBAGAI SUMBER ENERGI Setiap mikroorganisme selalu memerlukan sumber energi untuk kelangsungan hidupnya. Sumber energi tersebut dapat diperoleh dari berbagai gula. Jenis gula yang dapat digunakan sangat tergantung dengan enzim yang dimiliki atau mampu dihasilkan oleh masing-masing mikroorganisme (Gandjar dkk 1992: 57). Gula dapat diperoleh mikroorganisme dalam bentuk monosakarida, disakarida, maupun polisakarida. Bentuk gula utama yang dapat dimanfaatkan atau dioksidasi langsung oleh mikroorganisme yaitu glukosa. Glukosa merupakan sumber utama hidrogen dan donor elektron. Gula polisakarida dan disakarida harus dipecah dulu menjadi produk yang lebih sederhana (monosakarida) untuk dapat dioksidasi. Gula akan dioksidasi melalui proses respirasi seluler baik secara aerob maupun anaerob (Talaro & Talaro 2002: 233). Percobaan gula sebagai sumber energi dilakukan dengan melihat pertumbuhan Aspergillus niger yang ditempatkan pada medium yang mengandung jenis gula yang berbeda dengan medium dasar Czapex Dextrose Broth (CDB).Percobaan tersebut menggunakan kombinasi variasi gula glukosa, laktosa, dan pati dengan medium CDB. Hasil pengamatan menunjukan seluruh medium ditumbuhi oleh Aspergillus niger. Hal tersebut menunjukan Aspergillus niger mampu menggunakan gula sebagai sumber energi. Medium dengan jumlah endapan dan kekeruhan terbanyak yaitu medium CDB dengan gula pati. Hal tersebut tidak sesuai dengan literatur. Pati merupakan gula polisakarida yang untuk mengoksidasinya harus dipecah terlebih dahulu menjadi disakarida lalu monosakarida. Hal tersebut tentunya akan membutuhkan lebih lama terbentuknya endapan dan kekeruhan. Seharusnya endapan dan kekeruhan yang terbanyak terjadi pada medium dengan gula glukosa karena dapat langsung dioksidasi dan dimanfaatkan energinya (Scragg 2009: 117). IV.KESIMPULAN 1.Faktor-faktor fisika yang memengaruhi pertumbuhan mikroorganisme antara lain suhu, tekanan osmotik, dan pH. 2.Faktor kimia yang memengaruhi pertumbuhan mikroorganisme salah satunya yaitu bahan antimikrobial. 3.Gula dapat dijadikan sebagai sumber energi untuk pertumbuhan mikroorganisme. V.DAFTAR ACUAN Gandjar, I. , I. R. Koentjoro, W. Mangunwardoyo, & L. Soebagya. 1992. Pedoman praktikum mikrobiologi dasar. Fakultas Matematika Universitas Indonesia, Depok: 87 hlm. Madigan, M.T., J.M. Martinko, D.A. Stahl and D.P. Clark. 2012. Brock biology of microorganism. Pearson Education Inc,. California: xxviii + 1043 hlm. Ogunseitan, O. 2008. Microbial diversity: Form and function in prokaryotes. Blackwell Publishing Company, Massachussets: 299 hlm. Omura, S. 1992. The search for bioactive compounds from microorganisms. School of Pharmaceutical Science, Tokyo: 359 hlm. Prescott, L.M., J.P. Harley and D.A. Kleins. 2002. Microbiology 5th Ed. The McGraw-Hill Companies. New York: xxvi + 1025 hlm. Scragg, H. 2009. Biofuels: Production, application, and development. CAB International, Oxfordshire: vi+237 hlm. Talaro, K.P. & A. Talaro. 2002. Foundations in microbiology 4th Ed. The McGraw-Hill Companies. New York: xxix + 834 hlm. Tortora, G.J., B.R. Funke and C.L. Case. 2010. Microbiology an introduction 10th Ed. Pearson Education Inc,. California: xxxi + 812 hlm. Volk, W. A. & M. F. Wheeler. 1993. Mikrobiologi dasar. Jilid 1. Ed. ke-5. Penerbit Erlangga, Jakarta: xii + 396 hlm. LAMPIRAN 1.Tabel Tabel 1. Pengaruh variasi suhu terhadap pertumbuhan organisme. Biakan Suhu lemari pendingin (10oC) Suhu ruangSuhu tinggi (50oC) 24 jam48 jam24 jam48 jam24 jam48 jam EKEKEKEKEKEK Staphylococcus aureus ----+++++++-+-++ Keterangan: E: endapan;+: sedikit/jernih +++: banyak/keruh K: kekeruhan; ++: sedang/sedikit keruh ++++: sangat banyak/sangat keruh Tabel 2. Pengaruh variasi tekanan osmotik terhadap pertumbuhan organisme. Biakan 0%10%20% 24 jam48 jam24 jam48 jam24 jam48 jam EKEKEKEKEKEK Staphylococcus aureus ++++++-+-+++---- Keterangan: E: endapan;+: sedikit/jernih +++: banyak/keruh K: kekeruhan; ++: sedang/sedikit keruh ++++: sangat banyak/sangat keruh Tabel 3. Pengaruh variasi pH terhadap pertumbuhan mikroorganisme. Biakan pH 3pH 7pH 9 24 jam48 jam24 jam48 jam24 jam48 jam EKEKEKEKEKEK Bacillus subtilis ----++++++++++++ Keterangan: E: endapan;+: sedikit/jernih +++: banyak/keruh K: kekeruhan; ++: sedang/sedikit keruh ++++: sangat banyak/sangat keruh Tabel 4. Pengaruh faktor kimia terhadap pertumbuhan mikroorganisme. Biakan (gram+) Akuades sterilDettolFormalinTetrasiklin 24 jam 48 jam 24 jam 48 jam 28 jam 48 jam 24 jam 48 jam Staphylococcus aureus - -+ +++++ Biakan (gram-) Akuades sterilDettolFormalinTetrasiklin 24 jam 48 jam 24 jam 48 jam 28 jam 48 jam 24 jam 48 jam Escherichia coli - - (ditumbuhi kapang) ++++++ Keterangan:-: tidak terbentuk zona bening (clear zone) +: terbentuk zona bening (clear zone) disertai angka hasil pengukuran diameter clear zone. Tabel 5. Pengaruh jenis gula terhadap pertumbuhan mikroorganisme. BiakanMedium 24 jam48 jam EndapanKekeruhanEndapanKekeruhan Aspergillus niger CDB+laktosa++++++ CDB+glukosa-+-++++ CDB+pati+++++++++++ Keterangan:(*terdapat lapisan kapang di permukaan medium) E: endapan;+: sedikit/jernih +++: banyak/keruh K: kekeruhan; ++: sedang/sedikit keruh ++++: sangat banyak/sangat keruh