Mikroorganisme
Mikroorganisme merupakan jasad hidup yang mempunyai ukuran sangat kecil (Kusnadi, dkk, 2003). Setiap sel tunggal mikroorganisme memiliki kemampuan untuk melangsungkan aktivitas kehidupan antara lain dapat mengalami pertumbuhan, menghasilkan energi dan bereproduksi dengan sendirinya. Mikroorganisme memiliki fleksibilitas metabolisme yang tinggi karena mikroorganisme ini harus mempunyai kemampuan menyesuaikan diri yang besar sehingga apabila ada interaksi yang tinggi dengan lingkungan menyebabkan terjadinya konversi zat yang tinggi pula. Akan tetapi karena ukurannya yang kecil, maka tidak ada tempat untuk menyimpan enzim-enzim yang telah dihasilkan. Dengan demikian enzim yang tidak diperlukan tidak akan disimpan dalam bentuk persediaan. Enzim-enzim tertentu yang diperlukan untuk pengolahan bahan makanan akan diproduksi bila bahan makanan tersebut sudah ada. Mikroorganisme ini juga tidak memerlukan tempat yang besar, mudah ditumbuhkan dalam media buatan dan tingkat pembiakannya relatif cepat (Darkuni, 2001). Oleh karena aktivitasnya tersebut, maka setiap mikroorganisme memiliki peranan dalam kehidupan, baik yang merugikan maupun yang menguntungkan.
Dunia mikroorganisme terdiri dari berbagai kelompok jasad renik (makhluk halus). Kebanyakan bersel satu atau uni seluler. Ciri utama yang membedakan kelompok organisme tertentu dari mikroba yang lain adalah organisasi bahan selulernya. Dunia mikroba terdiri dari monera (virus dan sianobakteri), protista dan fungi. Mikroorganisme tersebut diantaranya adalah bakteri, jamur, dan virus. Secara umum, bakteri, jamur dan virus mempunyai morfologi dan struktur anatomi yang berbeda.
Dalam kehidupannya beberapa mikroorganisme seperti bakteri, jamur dan virus selalu dipengaruhi oleh lingkungannya dan untuk mempertahankan hidupnya mikroorganisme melakukan adaptasi dengan lingkungannya. Adaptasi ini dapat terjadi secara cepat serta bersifat sementara waktu dan dapat pula perubahan itu bersifat permanen sehingga mempengaruhi bentuk morfologi serta struktur anatomi dari bakteri, jamur dan virus. Untuk mengidentifikasikan suatu mikroorganime dapat dilakukan dengan mengetahui morfologi dan struktur anatominya. Oleh karena itu perlu diketahui bentuk morfologi dan struktur anatomi dari bakteri, jamur, dan virus.
Proses biologis (bio-proses) secara alamiah berlangsung setiap saat dan merupakan bagian dari siklus kehidupan. Efektif mikroorganisme merupakan sekelompok mikroba yang aktif dalam bio-proses. Pemanfaatan efektif mikroorganisme dalam proses sehari-hari sangat luas, meliputi dekomposisi bahan organik, proses fermentasi, pengendalian hama dan penyakit pada budi daya, industri farmasi, pengolahan limbah dan lain sebagainya.
Di alam terdapat berbagai jenis mikroba yang termasuk dalam kelompok bakteri, fungi, protozoa dan virus, masing-masing memiliki sifat-sifat spesifik dan dapat tumbuh pada media yang spesifik pula. Oleh sebab itu bio-proses dapat berlangsung bukan oleh satu jenis mikroba, melainkan oleh beberapa jenis mikroba yang berkerja secara simbiosis. Dalam produksi starter efektif mikroorganisme biasa ditempuh dengan memadukan beberapa jenis mikroba untuk menaikan efektifitas kinerjanya, tentunya dengan melihat terlebih dahulu apakah mikroba-mikroba tersebut bersifat sinergis (saling memperkuat) atau bersifat antagonis (saling melemahkan).
Pemanfaatan mikroorganisme dalam proses sehari-hari sangat luas, meliputi dekomposisi bahan organik, proses fermentasi, pengendalian hama dan penyakit pada budidaya, industri farmasi, pengolahan limbah dan sebagainya.
1) Jenis mikroba
Secara umum jenis bakteri lebih cepat pertumbuhannya dibanding dengan jenis mikroba yang lain, namun bakteri bukan merupakan pioneer dalam dekomposisi bahan organik. Bakteri tidak dapat memecah senyawa kompleks, bakteri baru aktif jika senyawa kompleks telah terdekomposisi oleh jenis fungi menjadi bentuk yang lebih sederhana. Kelompok fungi yang terdiri dari kapang dan khamir (yeast) merupakan jenis dekomposer pioneer yang dapat memecah senyawa- senyawa kompleks menjadi senyawa yang lebih sederhana. Jenis-jenis fungi bersel banyak (mushroom) termasuk jenis pioneer dalam proses dekomposisi bahan organik.
Berdasarkan proses dekomposisi, dekomposer dapat dibedakan menjadi 3 (tiga) kelompok mikroba. Pertama, mikroba aerob merupakan jenis yang membutuhkan oksigen untuk aktivitas hidupnya. Jenis-jenis ini akan berkembang dengan baik pada kondisi cukup tersedia oksigen. Kedua, kelompok mikroba yang dalam hidupnya tidak memerlukan oksigen disebut kelompok anaerob. Kelompok ini pertumbuhannya akan optimum pada kondisi tanpa oksigen. Ketiga, jenis kelompok di antara dua jenis tersebut yaitu jenis mikroba yang dalam perkembang-biakannya membutuhkan jumlah oksigen yang terbatas, jenis ini disebut aerob fakultatif.
a) Kapang
Kapang adalah mikroba bersel tunggal berupa benang- benang halus yang disebut hifa, kumpulan hifa disebut miselium, dan berkembang biak dengan spora atau membelah diri.
Kapang mempunyai kisaran pH pertumbuhan yang luas, yaitu 1,5- 11,0. Sebagian besar kapang dapat hidup pada aw> 0.70 serta tidak tahan panas, kapang memerlukan oksigen untuk tumbuh dan lebih tahan asam. Spora kapang dapat tahan sampai 920 C selama 1 menit dalam kondisi asam. Akan tetapi untuk mencapai konsistensi yang seperti itu, kapang tersebut memerlukan waktu untuk membentuk spora.
b) Khamir
Khamir disebut juga ragi adalah mikroba bersel tunggal berbentuk bulat lonjong dan memperbanyak diri melalui pembentukan tunas atau askospora, tetapi tidak membentuk benang–benang miselium Khamir mempunyai kisaran pH pertumbuhan 1,5-8,5. Namun kebanyakan khamir lebih cocok tumbuh pada kondisi asam, yaitu pada pH 4-4,5, sehingga kerusakan oleh khamir lebih mungkin terjadi pada produk-produk asam. Kebanyakan khamir dapat hidup pada aw>0.80. Suhu lingkungan yang optimum untuk pertumbuhan
khamir adalah 25-30oC dan suhu maksimum 35-47oC. Beberapa khamir dapat tumbuh pada suhu 0oC atau lebih rendah. Khamir tumbuh baik pada kondisi aerobik, tetapi khamir fermentatif dapat tumbuh secara anaerobik meskipun lambat.
Khamir hanya sedikit resisten terhadap pemanasan, dimana kebanyakan khamir dapat terbunuh pada suhu 77oC. Oleh karena itu, khamir dapat dengan mudah dibunuh dengan suhu pasteurisasi.
Pada umumnya pertumbuhan khamir ditandai dengan pembentukan alkohol dan gas CO. Seperti halnya kapang, khamir yang tumbuh pada makanan yang diolah dengan pemanasan tidak menyebabkan penyakit pada manusia.
Saccharomyces
c) Bakteri
Bakteri adalah mikroba bersel tunggal yang memiliki dinding sel, berkembang biak dengan membelah diri dan mempunyai empat bentuk utama yaitu kokus (bulat), basil (seperi batang), koma dan spiral.
Kebanyakan bakteri dapat hidup pada aw>0.90, sehingga kerusakan oleh bakteri terutama terjadi pada produk-produk yang berkadar air tinggi. Beberapa bakteri memerlukan oksigen untuk pertumbuhannya yang disebut bakteri aerobik. Untuk beberapa bakteri lainnya, oksigen bersifat racun. Bakteri ini dinamakan anaerob. Contoh bakteri yang bersifat anaerobik adalah clostridium. Ada juga bakteri yang dapat tumbuh pada kondisi tanpa dan dengan adanya oksigen. Kelompok ini disebut fakultatif anaerobik, contohnya Bacillus. Tabel 2 memperlihatkan beberapa jenis bakteri pembentuk spora yang dapat menyebabkan kerusakan makanan berdasarkan suhu pertumbuhan dan tingkat keasaman bahan pangan.
Suhu merupakan salah satu faktor lingkungan terpenting yang mempengaruhi pertumbuhan dan kehidupan bakteri. Berdasarkan suhu optimum pertumbuhannya, bakteri dapat dibedakan atas tiga grup, yaitu:
- Psikrotropik: suhu optimum 14-20oC, tetapi dapat tumbuh lambat pada suhu refrigerator (4oC). Kelompok bakteri psikotropik yang penting pada makanan kaleng adalah Clostridium botulinum tipe E dan strain non-proteolitik tipe B dan F.
- Mesofilik: suhu optimum 30-37oC. Suhu ini merupakan suhu normal gudang. Clostridium botulinum merupakan salah satu contoh mikroorganisme kelompok ini.
- Termofilik: suhu optimum kebanyakan termofilik adalah 45- 60oC. Jika spora bakteri tidak dapat bergerminasi dan tidak tumbuh di bawah suhu 50oC, bakteri tersebut disebut obligat termofil. Jika tumbuh pada kisaran suhu 50-66oC atau pada suhu yang lebih rendah (38oC), bakteri ini disebut fakultatif termofilik. Beberapa obligat termofil dapat tumbuh pada suhu 77oC dan bakteri ini sangat resisten terhadap pemanasan (121oC selama 60 menit). Bakteri termofilik tidak memproduksi toksin selama pertumbuhannya pada makanan. Contoh bakteri dari kelompok ini adalah Bacillus stearothermophilus. Pertumbuhan bakteri ditentukan oleh kondisi pH lingkungannya. Bakteri mempunyai kisaran pH pertumbuhan lebih sempit dibandingkan dengan kapang dan khamir, yaitu antara 4,0-8,0. Kebanyakan bakteri tidak dapat tumbuh pada pH di bawah 4,0 dan di atas 8,0. Makanan yang mempunyai pH <4.0 akan semakin awet karena praktis bakteri tidak dapat tumbuh.
Nilai pH atau keasaman makanan dipengaruhi oleh asam yang terdapat pada makanan tersebut. Keasaman ada dalam makanan dapat terjadi secara alamiah, misalnya pada buah-buahan asam; atau terbentuk selama fermentasi, misalnya yoghurt, pikel, sayur asin dan sebagainya. Nilai pH minimum untuk pertumbuhan mikroorganisme kadang-kadang dipengaruhi oleh jenis asam yang terdapat dalam makanan tersebut. Sebagai contoh, beberapa Laktobasili dapat tumbuh pada pH yang lebih rendah jika asam yang terdapat pada makanan tersebut berupa asam asetat atau asam laktat.
Bakteri dapat berbentuk sel vegetatif atau sel sporanya. Pada umumnya sel vegetatif bakteri lebih sensitif terhadap panas dibanding sel sporanya, sehingga sel vegetatif bakteri lebih mudah dihancurkan dibandingkan sel sporanya. Sel vegetatif bakteri dapat dihancurkan dengan proses pasteurisasi, sedangkan sel spora umumnya dapat dihancurkan dengan proses sterilisasi. Pembentukan spora bakteri adalah salah satu tahap istirahat dalam siklus kehidupan bakteri. Spora bakteri adalah struktur tahan terhadap keadaan lingkungan yang ekstrim, misalnya keadaan kering, pemanasan, keadaan asam da sebagainya. Beberapa spora bakteri tahan pada suhu air mendidih (100oC) selama 16 jam. Spora yang tahan panas juga tahan terhadap perlakuan kimia. Beberapa spora bakteri tahan lebih dari tiga jam dalam larutan disinfektan yang biasa digunakan di industri pangan. Bakteri yang tidak membentuk spora atau sel vegetatif dengan mudah dapat di-inaktivasi dengan sanitiser.
2) Pertumbuhan mikroba
Jumlah mikroba per miligram bahan yang semakin besar akan mempercepat proses dekomposisi bahan organik, namun semua proses biologis memiliki kurun waktu minimal yang tidak dapat diperpendek lagi. Pertumbuhan mikroba selama proses dekomposisi mengikuti kurva pertumbuhan logaritmik mikroba sebagai berikut:
Pertumbuhan mikroba sangat dipengaruhi oleh faktor-faktor lingkungan hidupnya. Faktor-faktor lingkungan yang mempengaruhi pertumbuhan diantaranya sebagai berikut:
a) Ketersediaan nutrisi
Bahan organik mengandung berbagai senyawa yang di antaranya terdapat senyawa-senyawa yang tergolong sulit untuk didegradasi bahkan mungkin terdapat senyawa yang tidak dapat didegradasi secara biologis. Senyawa-senyawa yang termasuk sukar didegradasi diantaranya: lignin, selulosa dan hemiselulosa untuk bahan nabati, sedangkan untuk bahan hewani colagen dan khitin. Kandungan senyawa-senyawa tersebut semakin tinggi akan semakin lambat proses dekomposisinya.
Jumlah senyawa kompleks seperti karbohidrat, protein dan lemak yang terdapat di dalam bahan juga akan berpengaruh terhadap proses dekomposisi. Senyawa kompleks akan lebih lambat mengalami proses dekomposisi dibanding dengan senyawa yang lebih sederhana seperti glukosa, asam amino dan gliserin. Terdapatnya bahan yang bersifat desinfektan akan menghambat pertumbuhan mikroorganisme. Sebaliknya terdapatnya zat nutrisi akan memacu pertumbuhan mikroba dekomposter.
b) Keasaman atau pH
Mikroorganisme pada umumnya tumbuh dengan baik pada sekitar pH netral, hanya jenis-jenis osmofilik yang dapat tumbuh pada pH rendah (asam). Jenis fungi lebih toleran terhadap pH rendah dibanding dengan bakteri.
c) Kelembaban atau kadar air
Ketersediaan air menjadi syarat mutlak bagi pertumbuhan mikroorganisme, namun jumlah air yang berlebihan akan menghambat pertumbuhan bagi mikroba yang bersifat aerob. Jenis fungi lebih toleran terhadap kondisi kadar air rendah.
d) Suhu
Secara umum mikroba tumbuh baik pada suhu di atas 200C dan di bawah 600C. Bakteri memiliki toleransi rendah terhadap suhu tinggi kecuali jenis termofilic, sedangkan kelompok fungi masih dapat bertahan pada temperatur di atas 700C.
e) Penyinaran
Sinar ultra violet dapat menghambat pertumbuhan mikroba, bahkan pada intensitas tertentu dapat membunuh mikroba. Jenis bakteri memiliki toleransi lebih tinggi terhadap sinar. Sedangkan jenis jamur lebih peka terhadap sinar.
f) Ketersediaan Oksigen
Pada pembahasan jenis mikroba telah diuraikan 3 golongan mikroba yakni aerob, anaerob dan aerob fakultatif. Pada proses dekomposisi bahan organik ketersediaan oksigen akan mempengaruhi produk akhir yang diperoleh. Hal ini disebabkan oleh jenis mikroba yang dominan aktif pada proses tersebut.
3) Ciri-Ciri Umum Koloni Mikroba
Sifat–sifat yang perlu dipahami/diperhatikan pada koloni yang tumbuh pada medium adalah :
1) Besar kecilnya koloni, ada koloni yang hanya serupa satu titik, ada pula yang melebar sampai menutup permukaan medium
2) Bentuk, ada koloni yang berbentuk bulat, ada yang memanjang, ada yang tepinya rata, ada yang tepinya tidak rata
3) Kenaikan permukaan, ada koloni yang rata saja dengan permukaan medium, ada pula yang timbul, yaitu menjulang tebal di atas permukaan medium
4) Halus–kasarnya permukaan, ada koloni yang permukaanya halus saja, ada yang permukaanya kasar, tidak rata
5) Wajah permukaan, ada koloni yang permukaannya mengkilat, ada permukaanya yang suram
6) Warna, Kebanyakan koloni bakteri berwarna keputihan atau kekuning- kuningan, akan tetapi ada juga koloni yang kemerah- merahan , coklat, jingga, biru, hijau dan ungu
7) Kepekatan, ada koloni yang lunak seperti lendir, ada yang lunak seperti mentega, ada yang keras dan kering
4) Ciri- Ciri Khusus Suatu Koloni dalam Medium
Pada kesempatan ini yang anda pahami sifat- sifat koloni yang tumbuh pada agar – agar lempengan, pada agar– agar miring dan pada tusukan gelatin
1) Sifat- sifat koloni pada agar- agar lempengan mengenai bentuk , permukaan dan tepi.
Bentuk koloni dilukiskan sebagai titik–titik, bulat, berbenang, tidak teratur, serupa akar, serupa kumparan. Permukaan koloni dapat datar, timbul mendatar, timbul melengkung, timbul mencembung, timbul membukit, timbul berkawah.
Tepi koloni ada yang utuh, ada yang berombak, ada yang berbelah- belah, ada yang bergerigi, ada yang berbenang- benang, ada yang keriting
2) Sifat- sifat koloni pada agar- agar miring.
Sifat –sifat ini berkisar pada bentuk dan tepi koloni, sifat- sifat itu dinyatakan dengan kata-kata seperti: serupa pedang, serupa duri, serupa tasbih, serupa titik- titik, serupa batang dan serupa akar.
3) Sifat- sifat koloni tusukan dalam gelatin
Ada bakteri yang dapat mengencerkan gelatin , ada pula bakteri yang tidak mampu mengencerkan gelatin. Karena itu maka bentuk–bentuk koloninya juga berbeda- beda. Lagi pula bentuk koloni bakteri yang tidak dapat mengencerkan gelatin juga berbeda satu sama lain, demikian pula yang dapat mengencerkan gelatin. Bila dilihat dari samping, maka bentuk-bentuk koloni yang tidak mengencerkan gelatin, dapat berupa pedang, bertonjol-tonjol, serupa batang.
Jika bakteri yang mampu mengencerkan gelatin, bentuk koloninya dapat berupa kawah, serupa mangkuk, serupa corong, serupa pundi- pundi, berlapis
