1

FAKTOR FAKTOR YANG BERPENGARUH TERHADAP PERTUMBUHAN MIKROBA

MAHRENI

2

TIK

• Mempelajari pengaruh biotik dan abiotik pertumbuhan mikroba.

• Mempelajari proses pengawetan makanan menggunakan prinsip prinsip pola pertumbuhan mikroba

3

4

FAKTOR FAKTOR YANG MEMPENGARUHI PERTUMBUHAN MIKROBA

1. Nutrisi2. Air3. Suhu4. pH5. Oksigen 6. Potensial oksidasi redusksi7. Zat penghambat8. Mikroba lain

5

1. Nutrisi

• Nutrisi diperlukan oleh mikroba untuk: sumber karbon, nitrogen, sumber energi, faktor pertumbuhan (mineral dan vitamin).

• Komponen tersebut dibutuhkan untuk menghasilkan energi dan membentuk komponen-komponen sel.

• Setiap spesies mikroba kebutuhan akan nutrien bervariasi.

6

Jenis senyawa kimia yang diperlukan oleh mikroba

• Sumber karbon adalah gula (monosakarida) seperti glukosa, fruktosa, galaktosa, manosa, xylosa, laktosa, arabinosa dll.

• Sumber nitrogen diambil dari protein tetapi ada pula mikroba yang mampu menggunakan nitrogen anorganik seperti ion nitrat dan nitrit sebagai sumber nitrogen sebagai contoh: Nitrosomonas dan Nitrobacter.

• Beberapa spesies bakteri seperti streptokoki, Stapilokoki, membutuhkan nitrogen dari asam amino seperti (purin, pirimidin) dan faktor pertumbuhan seperti vitamin B1, B2, B6, B12, niasin diperlukan oleh mikroba tertentu yang sukar tumbuh pada media biasa.

• Vitamin larut dalam lemak (A, D dan E) tidak diperlukan oleh mikroba. Bakteri Mycobacterium dan Bacterioides membutuhkan vitamin K. Vitamin C tidak berfungsi sebagai faktor pertumbuhan mikroba.

7

2. Air

• Air merupakan komponen terbesar dari sel mikroba (70-80) %.

• Air adalah pelarut yang universal sehingga dapat melarutkan senyawa kimia yang diperlukan oleh mikroba, dan melalui membran sel larutan masuk ke dalam sel.

8

3. pH

• Mikroba kebanyakan bisa tumbuh pada pH di antara 3-6.• Bakteri kebanyakan mempunyai pH optimum di mana

pertumbuhannya optimum sekitar 6,5-7,5. • Pada pH <5 dan >8 bakteri tidak dapat tumbuh dengan baik

kecuali bakteri asam asetat (Acetobacter suboxydans) dan bakteri yang mengoksidasi sulfur.

• Khamir dapat tumbuh pada daerah pH yang luas 2,5-8,5. Oleh karena itu khamir dapat tumbuh di mana bakteri sudah terhambat pertumbuhannya.

• pH optimum kapang 5,7. Tetapi masih bisa hidup pada pH 3-8,5.

9

4. Suhu

• Setiap mikroba mempunyai suhu pertumbuhan minimal, optimal dan maksimal.

• Pada suhu di bawah suhu minimal dan di atas suhu maksimal, enzim di dalam sel mikroba akan terdenaturasi sehingga proses metabolisme terhenti.

• Mikroba terbadi menjadi tiga golongan didasarkan kepada suhu pertumbuhannya iaitu mikroba psikrofil, mesofil dan termofil.

10

Penggolongan mikroba berdasarkan suhu pertumbuhan

20 40 50 80

11

• Kapang dan jamur termasuk ke dalam mesofil. Maka dari itu dapat tumbuh dengan baik pada makanan yang disimpan pada suhu ruangan.

• Di dalam kulkas masih mungkin dapat ditumbuhi oleh mikroba psikrofil.

• Makanan yang diismpan pada suhu di atas suhu kamar masih mungkin ditumbuhi oleh mikroba termofil.

12

Kelompok mikroba Suuhu pertumbuhan

Minimum Optimum Maksimum

Psikrofil 0-5 5-15 15-20

Mesofil

Termofil

10-20

25-45

20-40

45-60

40-45

60-80

13

5. Oksigen

• Berdasarkan kebutuhan oksigen bebas, mikroba dapat dibedakan menjadi 4 macam iaitu: aerob, anaerob, anaerob fakultatif dan mikroaerofil.

• Kapang dan khamir pada umumnya aerob.• Bakteri bisa aerob dan anaerob.

14

6. Komponen antimikroba

• Komponen antimikroba di dalam substrat (bahan makanan) dapat menghambat pertumbuhan mikroba. Komponen antimikroba yang terkandung di dalam bahan makanan alamiah adalah laktenin dan lisozim di dalam telur.

• Bahan antimikroba ditambahkan ke dalam makanan secara sengaja misalnya asam benzoat di dalam sari buah, asam propionat di dalam roti, asam sorbat di dalam keju.

• Komponen anti mikroba juga merupakan salah satu produk metabolit sekunder yang dihasilkan oleh metabolisme sel mikroba misalnya alkohol, asam, peroksida, antibiotika dll.

• Contohnya asam propionat yang dihasilkan oleh bakteri Propionibakteri pada keju menghambat pertumbuhan kapang. Alkohol yang dihasilkan oleh S. cerevisiae dapat menghambat pertumbuhan bakteri. Antibiotik nisin dihasilkan oleh Stretococcus laktis dapat menghambat pertumbuhan bakteri Clostridium selama pengeraman keju.

15

Variasi dan modifikasi pertumbuhan

• Faktor-faktor luas seperti keadaan medium, temperatur, pH, radiasi mempunyai pengaruh yang besar terhadap variasi mikroba.

• Variasi mikroba adalah perbedaan fenotif dan genotif mikroba pada spesies yang sama.• Sebagai contoh Proteus yang ditempatkan pada suhu 37 C bergerak lemah sekali dan

bahkan tidak bergerak tetapi apabila suhunya dirubah pada 25 C akan bergerak aktif. E coli selnya memanjang apabila ditempatkan di dalam medium yang mengandung asam ricioleat kristal ungu atau penicilin. Beberapa Bacillus tidak dapat mengadakan sporulasi apabila ditempatkan di dalam media yang pH nyarendah. Serratia marcescens warna merah akan berubah menjadi putih apabila medianya dirubah.

• Mikroba ini akan kembali pada sepert semula apabila jika keadaan luar kembali seperti semula.

• Perubahan sementara akibat perubahan atau pengaruh luar yang berlainan disebut modifikasi.

• Untuk menyesuaikan diri dengan keadaan laur. Mikroba dapat membentuk enzim adaftif . Di dalam sel mikroba juga ada enzim konstitutif adalah enzim yang selalu ada dan tidak terpengaruh oleh perubahan kondisi di luar sel.

16

Mutasi

• Mikroba dapat mengalami mutasi dengan probabilitas 1 di antara 10.000- 10.000.000.

• Mikroba yang mengalami mutasi sifatnya tetap karena yang berubah adalah faktor genetikanya (genotif) dan disebut mutan.

• Mutan ini merupakan klon baru.• Sebab dari perubahan genetikan: Sinar UV, Radiasi

sinar X, gas gas tertentu dll disebut mutagen. Mutagen dapat menyebabkan kematian atau mutasi.

17

Jenis Mutasi Mikroba

• Berhubungan dengan perubahan bentuk koloni.

• Berhubungan dengan kemampuan fermentasi atau dengan persyaratan pertumbuhan.

• Berhubungan dengan kekebalan terhadap antibiotik, bakteriofage atau bakterioside.

18

1. Perubahan bentuk koloni

• Contoh Shigella disentriae dapat berupa koloni besar atau koloni halus. Kadang kadang juga berbentuk diantata koloni banyak dan halus. Kondisi ini disbut pleomorfisme atau polimorfisme.

• Istilah perubahan koloni mikroba: S (Smooth) adalah koloni halus dan bundar. R (Rough) adalah koloni yang kasar dan tidak bundar. M (Mucoid) koloni yang berlendir. Lendir adalah kapsula yang dimiliki oleh bakteri tertentu. I (Intermediate) di antara S dan R. G (Gonidial) adalah koloni yang kecil-kecil berbentuk titik. Mikroba dapat berubah dari S ke R atau M dan sebaliknya, dan perubahan tersebut bukan disebabkan oleh faktor luar tetapi karena perubahan genetika.

• Contoh perubahan terjadi pada bakteri penyebab pneumonia, bakteri ini koloninya berlendir dan sangat ganas, tetapi setelah beberapa kali dipindahkan di medium padat, lendirnya hilang.

19

2.Mutasi berhubungan dengan kemampuan fermentasi

• Perubahan genetika (mutasi) pada mikroba dapat menyebabkan hilangnya kemampuan fermentasi atau menyebabkan timbulnya kemampuan fermentasi dari suatu mikroba tertentu.

• Contoh Eschericia coli. Strain I mempunyai kemampuan untuk mencerna makalan A+, B+, C-, D-. Strain yang lain iaitu strain II dapat mencerna makanan A-, B-, C+, D+. Jika kedua jenis strain dipelihara bersama akan menghasilkan strain baru yang dapat mencerna A+, B+, C+ dan D+.

• Perubahan kemampuan ini disebabkan ole karena terjadi konyugasi di antara dua strain tersebut. Kejadian ini terjadi karena (penggabungan gen-gen) disebut Rekombinasi

20

3. Mutasi yang berhubungan dengan kekebalan

• Penisilin dengan dosis tinggi dapat membunuh mikroba. Dosis yang terlalu rendah dapat menyebabkan mutasi dan menghasilkan mutan yang kebal terhadap penilisilin walaupun diberikan penisilin dengan dosis yang tinggi, mutan ini tetap kebal. Akhirnya dicari jenis antibiotika yang lain.

• Kebal terhadap satu jenis antibiotik tertentu belum tentu kebal terhadap jenis antibiotik lain sehingga pemberian antibiotik kepada seseorang perlu ditambahkan streptomisin dengan tujuan untuk membunuh mikroba yang kebal terhadap penisilin.

21

Faktor – faktor lingkungan yang mempengaruhi mikroba

• Mikroba mempunyai kemampuan untuk beradaptasi dengan lingkungannya dan juga dapat merubah kondisi lingkungan.

• Bakteri termogenesis dapat meningkatkan suhu lingkungannya dan bakteri asam asetat dapat merubah pH lingkungan.

• Faktor yang berpengaruh terhadap mikroba ada dua macam iaitu faktor abiotik (alam dan kimia) dan faktor biotik (biologi).

• Tujuan mempelajari faktor-faktor ini adalah untuk sterilisasi dan proses pemisahan produk hasil metabolisme intraseluler. Di mana pemisahan produk metabolit misalnya enzim intraseluler harus memecahkan dinding sel agar enzim keluar dari dalam sel.

22

1. Pengaruh temperatur terhadap ketahanan hidup mikroba

• Temperatur minimal adalah temperatur terendah di mana kegiatan metabolieme masih berlangsung.

• Temperatur optimum adalah temperatur terbaik metabolisme sel.• Temperatur maksimal adalah suhu tertinggi di mana aktivitas masih

dapat berlangsung. Ini berkaitan dengan aktivitas enzim. • Enzim adalah katalisator dalam serangkaia reaksi yang terjadi di

dalam sel. Makin aktif enzim metabolime semakin cepat dan sebaliknya.

• Daya tahan mikroba terhadap suhu berbeda-beza. Ada spesies yang mati setelah dipanaskan pada suhu 60C selama beberaa menit. Clostridium tetap hidup setelah dipanasi dengan uap paa suhu 100 C selama 30 menit.

• Oleh karena itu apabila kita akan membunuh semua jenis mikroba (psikrofil, mesofil dan termofil) harus memanasi pada suhu 121 C dengan uap air yang tekananya 2 bar selama 15-20 menit menggunakan dandang bertekanan.

23

Efesiensi sterilisasi

• Efesiensi sterilisasi ditentukan oleh: Suhu, lama waktu, kondisi kering atau basah dan pH.

• Dikenal temperatur maut yaitu temperatur kematian termal adalah suhu terendah yang dapat membunuh mikroba yang berada di dalam media standar selama 10 menit pada kondisi tertentu.

• Laju kematian termal: Kecepatan kematian mikroba pada suhu tertentu.• Waktu kematian termal yaitu waktu yang dibutuhkan untuk membunuh satu

jenis mikro ba pada suatu temperatur tetap.• Pada umumnya bakteri lebih tahan pada suhu rendah dibandingkan dengan

suhu tinggi.• Pembekuan juga dapat merusak fisik bakteri.• Pembekuan di dalam campuran es dan garam pada suhu -16 C lebih efektif

dibandingkan di dalam udara beku pada suhu -190C. Pembekuan secara terputus putus lebih efektif dibandingkan dengan pembekuan secara terus menerus.

24

Pengertian istilah istilah

• Sterilisasi : 121 C, uqp qir tekanan 2 bar, 15-20 menit• Pasterurisasi : 70 C, 2 jam dalam air panas. • Aseptis : • Bacteriocide• Fungicide• Sporulasi• Dormansi (tidur)

25

2. Pengaruh aktivitas air (kebasahan dan kekeringan)

• Mikroba memerlukan kelembaban tertentu untuk hidup dan berkembang biak:• Ragi dan bakteri memerlukan kelembaban >85 % dan jamur dan aktinomicetes

<80 %. • Kelembaban air di dalam media ditentukan oleh nilai aktivitas air (aw) di mana

aw adalah perbandingan tekanan uap larutan dibagi dengan tekanan uap air murni pada suhu media. Untuk bakteri memerlukan aw 0,9-0,99.

• Bakteri halofil dapat hidup pada aw= 0,7.

• Bakteri lebih tahan terhadap kondisi basah dibandingkan dengan kondisi kering.• Dalam bentuk spora mikroba dapat bertahan sampai beberapa tahun dalam

kondisi kering.• Keadaan kekeringan dapat mengeringkan protoplasma dan akan menghentikan

kegiatan metabolisme.

26

3. Pengaruh tekanan osmosis

• Hipertonik, isotonik, hipotonik, osmofil (ragi), haloduric dapat hidup sampai kadar garam 30%), dan plamolisis.• Pada umumnya larutan hipertonik menghambat pertumbuhan

mikroba karena menyebabkan plasmolisis.• Medium yang paling cocok adalah medium isotonik.• Larutan garam atau gula yang pekat mudah menyebabkan dinding

sel (plasmolisis) tetapi apabila mo disimpan di dalam air suling, dinding sel akan mengembang dan membran sel akan lisis juga (plasmoptisis).

• Beberapa mikroba dapat menyesuaikan diri dengan lingkungan yang ekstrem misalnya ragi osmofil dapat hidup pada lingkungan larutan garam sampai 30% golongan ini disebut holoduric.

27

Kenapa mikroba hanya dapat hidup dengan baik pada daerah pH tertentu?

• Karena enzim sebagai katalis di dalam proses metabolisme sel mkroba mempunyai daerah pH tertentu untuk dapat aktif dan bekerja dengan baik.

• Dikenal ada pH minimum, pH optimum dan pH maksimum.

• Bakteri memerlukan pH 6,5-7,5, ragi 4-4,5 sedangkan jamur dan aktinomicetes pH lebih luas.

• Berdasarkan daerah pH mo dapat dibagi menjadi 3 golongan iaitu: mo asidofilik hidup dengan baik pada pH (2-5), mesofilik (5,5-8) dan alkaifilik (8,4-9,5).

28

Pengaruh sinar• Sinar yang dapat mempengaruhi pertumbuhan mo adalah sinar

gelombang pendek seperti sinar ultra violet, sinar X dan sinar gama. • Sinar gelombang pendek dapat mengionisasi komponen yang ada di dalam

protoplasma sehingga dapat menyebabkan kematian, perubahan genetik atau dapat menghambat pertumbuhan sel mo.

• Sehingga ketiga jenis sinar tersebut dapat digunkan untuk sterilisasi peralatan dll.

• Kebanyakan bakteri tidak dapat mengadakan fotosintesis maka setiap radiasi membahayakan kehidupan bakteri.

• Sinar yang berbahaya adalah sinar dengan panjang gelombang 200-390 nm.

• Spora dan virus lebih tahan terhadap sinar gelombang pendek dibandingkan dengan jenis mo lain.

• Sinar UV biasanya digunakan untuk sterilisasi udara, air, plasma darah dll.

29

Penghancuran secara mekanik

• Untuk menghentikan pembiakan bakteri diperlukan tekanan 60 atm.

• Untuk mematikan diperlukan tekanan 6000 atm.

• Untuk membunuh sporanya diperlukan tekanan 12.000 atm.

• Untuk memecahkan dinding sel mo di dalam pelepasan enzim endo diperlukan pemutaran dengan kecepatan 9.000 rpm.

30

FAKTOR FAKTOR KIMIA

• Zat antiseptik adalah zat kimia yang dapat menghambat pertumbuhan mikroorganisme tetapi tidak cukup kuat untuk membunuhnya.

• Istilah disinfektan adalah zat antiseptik untuk bahan bahan tidak hidup misalnya di dalam pengolhan air minum.

• Beberapa contoh disinfektan: logam berat: bersifat mengendapkan protein enzim mo misalnya Hg, Ag, As dan Zn, Cu. Dalam konsentrasi rendah dapat membunuh mo tetapi bersifat racun juga terhadap manusia dan mahal.

• Fenol dan senyawa sejenis digunakan di dalam ruang bedah oleh Lister untuk mencegah timbulnya infeksi paska bedah. Kadar 2-4 % dapat mengendapkan enzim mo dan dapat merusak membran sel dengan cara menurunkan tegangan permukaan dinding sel. Selain fenol dan kresol: alkohol (70%) , aldehid, yodium, klor, peroksida, zat warna, detergen, sulfonamid, antibiotika,

31

FAKTOR FAKTOR BIOTIK

• Di alam bebas (tanah, udara, air) mo hidup bersama dengan mo lainnya melalui suatu hubungan yang unik:

• Bentuk hubungan antar mo: Netralisme, kompetisi, antagonisme, komesalisme, mutualisme, sinergisme, parasitisme, predatorisme, sintropisme.

32

No Nama asosiasi Tak ada reaksi A & B

Ada reaksi A & B Keterangan

1 Netralisme 0 dan 0 0 dan 0

2 Kompetisi 0 dan 0 0 dan - B kalah dan mati

3 Antagonisme 0 dan 0 0 dan - B kalah

4 Komensalisme 0 dan - 0 dan + A hospes dan B komensal

5 Mutualisme - Dan - + dan + Kedua belah pihak beruntung jika ada antaraksi

6 Sinergisme 0 dan - 0 dan + Efek sama dengan komensalisme

7 Parasitisme 0 dan - - Dan + Jika A hospes dan B parasit

8 Predatorisme 0 dan - - Dan + Jika A mangsa dan B pemangsa

9 Sintropisme Hubungan berkesinambungan antara banyak spesies.

33

Pengertian

34

35

36

37

38

39

40

41

42

43

44

45

46

47

48

49

50

51

52

53

54

55

56

57

58