PERTUMBUHAN MIKROBA DAN FAKTOR YANG MEMPENGARUHINYA

PERTUMBUHAN MIKROBA DAN
FAKTOR YANG MEMPENGARUHINYA

     Ekologi adalah ilmu yang mempelajari interaksi antar organism dengan lingkungan maupun dengan antar individu. Pembahasan ekologi tidak lepas dari pembahasan ekosistem dengan berbagai komponen penyusunnya. Ekologi juga berhubungan erat dengan tingkatan – tingkatan organisasi makhluk hidup, yaitu populasi, komunitas, dan ekosistem. Ekologi juga mempelajari perpindahan energy dan materi serta perubahan populasi pada waktu yang berbeda dengan faktor-faktor yang mempengaruhinya.

A. PERTUMBUHAN MIKROBA

      Mikroorganisma dikatakan tumbuh, bukanlah sel-selnya bertambah besar atau  bertambah panjang, akan tetapi pertambahan jumlah individu-individu sehingga membentuk suatu koloni ataupun suatu populasi yang terdiri dari berates-ratus sampai beribu-ibu individu. Populasi mikroorganisma dapat menjadi besar sekali dalam jangka waktu yang relative singkat dan pertumbuhan mikroorganisma yang tidak dapat dikendalikan, dapat menyebabkan penyakit-penyakit yang serius dan juga dapat menyebabkan kerusakan-kerusakan atau pembusukan pada bahan-bahan makanan. Contoh mikroorganisma pembusuk makanan adalah Pseudomonas cocovenenans dan Clostridium botulinium

B. FAKTOR – FAKTOR YANG MEMPENGARUHI  PERTUMBUHAN MIKROBA

            Kebutuhan mikroorganisma untuk pertumbuhan mikroorganisma dapat dibedakan menjadi 2 kategori, yaitu: kebutuhan fisik dan kebutuhan kemis. Aspek-aspek fisik dapat mencakup suhu, pH dan tekanan osmotik, sedangkan kebutuhan kemis meliputi air, sumber karbon, nitrogen, oksigen, mineral-mineral dan factor penumbuh. Aspek-aspek ini sangat berpengaruh dalam proses pertumbuhan mikroba. Apabila jumlah dari aspek-aspek ini kurang ataupun lebih maka dapat mempengaruhi bahkan menghambat pertumbuhan mikroba tersebut.

1.      Faktor fisik

a.      Suhu (temperature)

Mikroorganisma dapat tumbuh dengan baik pada suhu normal, dan tidak banyak berbeda dengan hewan-hewan yang lebih tinggi tingkatannya. Akan tetapi mikroba tertentu mampu hidup pada suhu yang rendah sekali dan ada juga yang tahan hidup pada suhu yang sangat tinggi, pada suhu tertentu, yang dapat menghambat kehidupan kebanyakan makhluk hidup yang lebih tinggi tingkatannya.

Berdasarkan atas suhu yang paling sesuai untuk pertumbuhan, mikroorganisma dapat di bagi menjadi:

1.      Mikroorganisma psikrofil, yaitu mikroorganisma yang suka hidup pada suhu yang dingin, suhu optimumnya kira-kira 15⁰C dan suhu maksimumnya kira-kira 20⁰C. Contoh mikroorganisma ini adalah Pseudomonas, flavobacterium, Gallinella, Micrococcus dan Bacillus polymix.

2.      Mikroorganisma mesofil, yaitu mikroorganismayang menyukai suhu yang sedang, mikroorganisma mesofil mempunyai suhu optimum yang berkisar antara 20-50⁰C (Atlas, 1984, hal. 128), sedangkan menurut Tortora, 1989, hal. 153, suhu optimum mikroorganisma ini berkisar antara 25-40⁰C. mikroorganisma ini merupakan kelompok mikroorganisma yang paling umum dijumpai. Contoh mikroorganisma ini adalah bakteri Escherichia coli, yang mempunyai suhu optimum 37⁰C, sama dengan suhu tubuh manusia. Selain itu Clostridium botulinum juga termasuk dalam golongan ini. Banyak dari mikroba ini yang memiliki sifat pantogen.

3.      Mikroorganisma termofil, yaitu mikroorganisma yang menyukai suhu yang tinggi, sering tumbuh pada suhu diatas 40⁰C. Banyak dari mikroorganisma ini yang mempunyai suhu optimum antara 50-60⁰C. Contoh mikroorganisma ini adalah Bacillus strearothermophilus, yang dapat tumbuh pada suhu 40⁰C. Bakteri ini menyebabkan busuk asam pada makanan kaleng berasam rendah. Bakteri termofil lainnya, yaitu Clostridium thermosacca-rolyticum yang menyebabkan penggembungan kalengkarena memproduksi CO₂ dan H₂, sedangkan kebusukan sulfide disebabkan oleh Clostridium nigridicans. Contohn lain adalahn Bacillus coagulans dan Bacillus subtilis.

b.      Derajat keasaman (pH)

Seperti halnya dengan faktor-faktor lingkungan lainnya, kebanyakan mikroorganisma mempunyai pH optimum untuk pertumbuhannya. Misalnya, mikroorganisma pathogen pada manusia akan tumbuh paling baik pada pH 7,5 (mendekati pH darah manusia). Mikroorganisma yang hidup di saluran pencernaan makanan, yang pHnya selalu berubah-ubah, juga akan menyesuaikan hidupnya pada pH lingkungan hidup ini. Kebanyakan bakteri dapat hidup paling cocok atau paling baik, pada pH antara 6,5-7,5. Kita sangat jarang sekali menjumpai adanya mikroorganisma yang dapat hidup pada pH di bawah 4. Tapi sebaliknya yeast dan jamur (mold), mempunyai pH optimum yang sedikit lebih rendah yaitu antara 4 dan 6.

c.       Tekanan osmotic
  Mikroorganisma membutuhkan air untuk pertumbuhan. Apabila ssuatu sel mikroorganisme berada dalam suatu larutan yang berkonsentrasi lebih besar dari konsentrasi cairan sel, maka air yng terdapat di dalam sel akan merembes melalui membrane sitoplasma kearah larutan yang konsentrasinya lebih tinggi. Mikroorganisme yang dapat menyesuaikan hidupnya pada lingkungan yang mempunyai konsentrasi laruta garam yang tinggi, disebut halofilik. Sedangkan mikroorganisma yang membutuhkan lingkungan dengan tekanan osmotis yang tinggi disebut mikroorganisma osmofilik. Contoh mikroorganisma yang bersifat osmofilik adalah sejenis jamur Xeromyces yang mempunyai aw optimum kira-kira 0.9.
    Ada pula bakteri yang disebut fakultatif halofilik. Mikroba ini tidak membutuhkan lingkungan yang memiliki konsentrasi garam tinggi, namun mampu hidup dan tahan akan lingkungan yang memiliki konsentrasi garam tinggi. Sedangkann mikroba obligat halofilik adalah sebutan untuk mikroba yang dapat hidup pada lingkungan dengan konsentrasi garam diatas 15%. Contoh dari mikroba ini adalah Halobacterium halobium.

Kepekaan atau sensifitas mikroorganisme terhadap konsentrasi garam berbeda-beda, bergantung jenisnya. Kebanyakan mikroba tidak mampu melakukan adaptasi fisiologis dan tidak toleran terhadap konsentrasi garam yang tinggi.

2.      Faktor Kimia

Selain kebutuhan fisik, mikroba juga membutuhkan unsur – unsur kimia dalam pertumbuhannya. Unsur-unsur tersebut antara lain :
a.       Air
Pada umumnya mikroba mengandung 90% air dalam tubuhnya. Spora – spora yang lebih resistan diperkirakan jumlah airnya lebih sedikit lagi. Air berperan sebagai bahan pelarut pada reaksi –reaksi metabolisme . Jumlah air yang diperlukan oleh setiap individu mikroba bergantung pada jenis mikrobanya. Air dalam substrat makanan yang digunakan untuk pertumbuhan mikroba umumnya dinyatakan dengan istilah water activity (aw), yaitu suatu indeks yang menyatakan perbandingan tekanan uap air dari larutan dengan tekanan uap air murni pada suhu yang sama. Setiap mikroba memiliki aw optimum , minimum dan maksimum.
b.      Karbon
Karbon merupakan penyusun senyawa – senyawa organik . Senyawa – senyawa inilah yang menyusun sel makhluk hidup. Mikroba yang tergolong kemoheterotrof, memperoleh karbon dari sumber energy berupa bahan – bahan organik seperti protein, karbohidrat dan lipid. Sumber karbon bagi mikroba dapat berbentuk senyawa organik maupun anorganik. Senyawa organik meliputi karbohidrat, lemak , protein, asam amino, asam organik, garam asam organik, polialkohol dan sebagainya. Senyawa anorganik misalnya karbonat dan gas CO₂
c.       Oksigen
Untuk menghasilkan energy mikroba melakukan respirasi, yang merupakan proses – proses reaksi kimia yang merombak molekul – molekul organik berpotensial tinggi menjadi molekul senyawa organik yang lebih sederhana dengan melepaskan energy. Zat yang digunakan dalam proses tersebut dapat berupa oksigen atau senyawa- senyawa lain, yang bergantung pada jenis mikroba.

-    Mikroba yang aerob :

Mikroba yang aerob membutuhkan adanya oksigen untuk metabolismanya. Pada mekanisme respirasi, mikroba dapat menggunakan oksigen sebagai akseptor electron atau akseptor hydrogen. Mikroba jenis ini hanya dapat hidup apabila ada oksigen untuk melangsungkan oksidasi biologis.

-    Mikroba yang anaerob :

Mikroba yang termasuk golongan anaerob, tidak dapat menggunakan O₂ bebas sebagai akseptor electron, bahkan adanya oksigen dapat menghambat pertumbuhan mikroba tersebut. Mikroba jenis ini dapat hidup dengan melakukan respirasi anaerob dimana ion- ion anorganik seperti NO₃ dan SO₄ yang berperan sebagai akseptor electron atau akseptor hydrogen. Mikroba ini dapat diracuni dengan adanya oksigen karena tidak memiliki enzim katalase dan super – super dismutase yang diperlukan untuk menguraikan senyawa hydrogen peroksida dan ion – ion superoksida yang bersifat racun.

-    Mikroba yang fakultatif anaerob :

Mikroba yang termasuk jenis ini dapat menyesuaikan hidupnyapada lingkungan yang tidak mengandung oksigen. Apabila oksigen terdapatpada lingkungan hidupnya, maka jasad ini dapat tumbuh dengan memanfaatkan oksigen tersebut. Akan tetapi bila tidak terdapat oksigen maka mikroba jenis ini dapat melangsungkan fermentasiatau respirasi anaerob.

-    Mikroba yang mikroaerofil :

Mikroba yang termasuk golongan mikroaerofil tidak dapat hidup dalam suasana aerob maupun anaerob dengan sempurna. Hal tersebut dikarenakan oksigen bebas hanya diperlukan dalam jumlah yang sangat sedikit. Beberapa mikroba yang dikenal sebagai mikroaerofil membutuhkan oksigen serta  dapat menghambat pertumbuhan maksimal pada pengurangan konsentrasi oksigen , namun konsentrasi oksigen yang lebih tinggi dapat menjadi racun bagi organism ini. Sebagai akibat dari toksisitas oksigen, pada umumnya mikroba ini memiliki sistem enzim yang dapat mengurangi pengaruh racun oksigen.

d.      Karbondioksida

Kebutuhan jumlah karbondioksida pada setiap mikrobaba berbeda – beda bergantung kepada jenis mikroba tersebut. Mikroba autotrof, membutuhkan CO₂ dalam jumlah besar karena CO₂ merupakan satu – satunya sumber karbon. Pengikatan CO₂ ini memerlukan energy dan sumber electron. Karbondioksida dibutuhkan pada sejumlah reaksi biosintesis. Peniadaan karbondioksida secara menyeluruh sering kali menangguhkan dan menghambat pertumbuhan mikroba.

e.       Nitrogen, Sulfur dan Fosfor

Nitrogen, sulfur dan fosfor dibutuhkan untuk pembentukan protein dan sintesis DNA maupun RNA. Nitrogen, Sulfur dan Fosfor terdapat dalam sel kira – kira 18% dari berat kering selnya, dimana 15% dari jumlah ini merupakan nitrogen.

Kebanyakan organisme memiliki kemampuan untuk mengasimilasi N₂ secara reduksi melalui NH₃, yang disebut fiksasi nitrogen. Proses ini membutuhkan sejumlah besar energy metabolik. Sumber nitrogen yang paling lazim untuk mikroba adalah garam-garam ammonium. Beberapa mikroba lain memerlukan asam amino sebagai sumber nitrogen

Seperti nitrogen, sulfur adalah komponen dari banyak substansi organik sel.. Belerang merupakan penyusun struktur beberapa koenzim dan rantai samping protein. Kebanyakan mikroba dapat menggunakan sulfat sebagai sumber belerang. Beberapa mikroba juga dapat mengasimilasi H₂S secara langsung dari medium pertumbuhan.

Fosfor dibutuhkan sebagai komponen ATP, asam nukleat dan sejumlah koenzim seperti NAD, NADP dan flavin. Selain itu banyak metabolit, lipid, komponen dinding sel, beberapa polisakarida kapsul dan beberapa protein yang menjadikan fosfor sebagai komponen penyusunnya. Fosfor selalu diasimilasi sebagai fosfat anorganik bebas. 

f.       Mineral – mineral

Mineral – mineral utama yang dibutuhkan oleh mikroba antara lain : N, P, C, O dan H. Unsur – unsur lain yang juga dibutuhkan antara lain : K, Ca, Mg, Na, S dan Cl. Unsur – unsure berikut ini dibutuhkan dalam jumlah kecil namunharus tetap dipenuhi adalah Fe, Cu, Mo, Zn.

Selain berfungsi sebagai penyusun sel, unsur mineral juga berfungsi untuk mengatur tekanan osmosis, kadar ion dan potensial oksidasi reduksi medium. Mineral juga dibutuhkan untuk fungsi enzim.

g.      Faktor Penumbuh

Faktor penumbuh adalah merupakan factor –faktor yang diperlukan oleh mikroba dalam pertumbuhannya. Dalam hal ini factor tersebut berupa senyawa organik. Senyawa – senyawaini dibutuhkan namun dalam jumlah yang sangat kecil. Faktor penumbuh ini antara lain vitamin dan asam amino. Berdasarkan struktur dan fungsinya dalam metabolisme, faktor tumbuh digolongkan menjadi asam amino, sebagai penyusun protein, basa nitrogen, sebagai penyusun asam nukleat dan vitamin sebagai gugus prostetis atau bagian aktif enzim. Ada beberapa mikroba yang dapat menghasilkan factor penumbuhnya sendiri, antara lain : Escherechia Coli, dapat menghasilkan asam folat, Microccus dapat menghasilkan vitamin B kompleks. Mikroba yang tidak dapat menghasilkan factor penumbuhnya sendiri mensitesis dari nutrisi yang didapatnya.

 DAFTAR PUSTAKA 

Taringan, Jeneng. 1988. Pengantar Mikrobiologi. Jakarta: Departemen Pendidikan dan Kebudayaan.

Schlegel, Hans G. & Schmidt, Karin. 1984. Mikrobiologi Umum. Yogyakarta: Gadjah Mada University Press.