Senin, 06 Februari 2012

microbiologi industry

KULIAH MICROBIOLOGI INDUSTRI

I. ALAT-ALAT PRAKTIKUM

Otoklaf.  Dipergunakan untuk sterilisasi larutan, peralatan gelas, dan untuk membunuh mikroorganisma yang telah selesai dipergunakan atau dibuang.
Refrigerator dan Freezer.  Dipergunakan untuk menyimpan sampel serta bahan pada suhu 4°C, -20°C dan -70°C.  Kebutuhan akan freezer bersuhu -70°C dapat digantikan dengan pendingin menggunakan nitrogen cair.
Instalasi pemurnian air.  Untuk menghasilkan air murni yang dipergunakan untuk pembuatan regen yang dibutuhkan seperti yang tercantum dalam protokol.  Terkadang untuk regen tertentu dibutuhkan air dari hasil destilasi 2 kali dan dideionisasi. 
Orbital Shaker.  Untuk menumbuhkan bakteri atau mikroorganisma lainnya.  Sebaiknya dapat dipergunakan untuk erlenmeyer dari yang berukuran 100 ml hingga 500 ml. 
Blok Inkubator/Penangas Air.  Menjaga suhu tabung yang mengandung agar agar tetap panas (cair) sebelum dituangkan ke petri dish sebagai top agar.
Pembakar Bunsen, Loop inokulasi, Batang gelas penyebar.  Dipergunakan pada berbagai manipulasi yang berhubungan dengan bakteri dan media.
loop inokulasi/jarum ose.  Loop inokulasi digunakan untuk memindahkan sejumlah bakteri atau phage ke cawan petri atau ke suatu wadah dari medium cair.  Alat tersebut dapat dibeli di toko penyalur peralatan laboratorium.   Bahannya terbuat dari kawat platinum dan sebelum digunakan harus dipanaskan terlebih dahulu hingga membara kemudian didinginkan dengan menyentuhkan bagian yang membara ke permukaan agar.
Gelas penyebar.  Gelas penyebar digunakan untuk mendistribusikan sel-sel bakteri secara merata pada permukaan cawan petri (media padat).  Alat ini dibuat dari batang gelas yang dibengkokan.  Sebelum dipergunakan gelas penyebar disterilisasi dengan jalan mencelupkannya pada alkohol dan membakarnya hingga apinya padam.  Gelas penyebar kemudian sebelum digunakan didinginkan dengan cara menyentuhkan pada permukaan media padat.
Tusuk gigi steril.  Bagian yang tajam dari tusuk gigi dapat dipergunakan untuk menginokulasi bakteri pada media padat dengan cara menusuk atau menggores.  Kadang bagian tumpulnya dipergunakan untuk mengambil satu koloni atau plaque dari phage.  Sebelum digunakan, alat ini harus disterilisasi dengan cara meletakkannya di gelas piala 100 ml dalam keadaan bagian yang tajam menghadap ke atas dan ditutup dengan alumunium foil.  Alat ini dapat dipergunakan berkali-kali dengan cara mesterilisasinya terlebih dahulu.

Labu Erlenmeyer dan Tabung reaksi 15-50 ml.  Labu Erlenmeyer berukuran 100, 250 dan 500 ml diperlukan pada saat menumbuhkan mikroorganisma, juga sebagai wadah saat mempersiapkan media agar.  Tabung reaksi diperlukan saat menumbuhkan bakteri dalam volume kecil. 
Petri dish.  Steril petri dish berukuran 90´15mm dan 150´15mm dipergunakan untuk menyeleksi, menghitung bakteri atau dari suatu library secara rutin
UV/visible Spectrophotometer.  Pengukuran dengan cuvett kaca atau plastik dilakukan saat mengamati pertumbuhan dari sel bakteri (660nm) sedangkan dengan menggunakan cuvett quart dipergunakan dalam menentukan konsentrasi asam nukleat (260nm).
Vortex mixer.  Berfungsi untuk melarutkan pelet yang terbentuk pada microcentriguge tube atau mengaduk larutan pada tabung reaksi.


III.  MEDIA DAN LARUTAN PENGENCER
 
Tujuan
Mengetahui beberapa medium (media) kultur dan larutan pengencer yang dipergunakan  dalam pekerjaan-pekerjaan mikrobiologi serta dapat membuatnya secara aseptik.

PENDAHULUAN
Medium adalah suatu bahan yang terdiri dari campuran nutrisi (zat makanan) yang dipakai untuk menumbuhkan mikroba, mengisolasi, memperbanyak, pengujian sifat-sifat fisiologis dan perhitungn jumlah mikroba.

Bersadarkan konsistensinya medium dibedakan menjadi 3 macam:
1. Medium cair (liquid medium)
Adalah medium berbentuk cair yang dapat digunakan untuk menumbuhkan atau membiakkan mikroba, pengamatan, fermentasi dan uji-uji lainnya.  Contoh: Nutrient Broth (NB), Laktose Broth dan sebagainya.
2. Medium Padat (Solid medium)
Adalah medium berbentuk padat yang digunakan untuk menumbuhkan koloni di permukaan sehingga dapat diamati, dihitung atau diisolasi.  Contohnya berbagai macam agar, gelatin, silikagel dan berbagai limbah pertanian berbentuk padat.
3. Medium Semi Padat (semi Solid Medium)
Medium ini digunakan untuk uji motilitas (pergerakan) mikroorganisma dan kemampuan fermentasi.  Contohnya : agar dengan konsentrasi rendah (0,5%), gelatin.

Berdasarkan Susunan Kimianya medium dibedakan atas:
1. Medium Sintetik
Adalah medium yang susunan kimiawinya dapat diketahui secara pasti, dan dapat digunakan untuk mempelajari nutrisi mikroba, contohnya berbagai agar yang telah ditambah sejumlah nutrien tertentu.
2. Medium non-Sintetik (Komplek)
Adalah medium yang susunan kimiawinya tidak dapat ditentuka dengan pasti, dan dapat digunakan untuk menumbuhkan dan mempelajari taksonomi mikroba.  Contohnya ekstrak daging, pepton, darah, limbah pertanian, kaldu nutrien dsb.

Berdasarkan fungsinya, medium dibedakan atas beberapa jenis:
1. Medium diperkaya (enriched medium)
Adalah medium yang ditambahkan zat-zat tertentu (serum, darah, ekstrak tumbuhan, dll) medium ini digunakan untuk menumbuhkan mikroba heterotrof.
2. Medium Selektif (selective medium)
Medium yang mengandung zat-zat kimia tertentu yang dapat menghambat pertumbuhan organisma yang diinginkan.
3. Medium dierensial (diferential medium)
Medium yang mengandung zat-zat kimia tertentu yang memungkinkan sii pengamat membedakan berbagai tipe bakteri.

Agar digunakan sebagai bahan pemadat berasal dari gang-gang laut yang diperdagangkan dalam bentuk murni dan kering.  Agar mencair pada suhu 97-100°C, kemudian setelah didinginkan sampai 40°C agar mulai memadat.  Konsentrasi agar yang digunakan pada media padat biasanya 1,5% sampai 2,0%.


TEKNIK PEMINDAHAN BIAKAN MIKROBA SECARA ASEPTIK

Tujuan
Menguasai teknik pemindahan bakteri dari satu wadah ke wadah lain secara aseptik.

Pendahuluan
        Mikroorganisma pada prinsipnya terdapat dimana-mana dan dapat masuk melalui kontak langsung dengan permukaan tangan yang tercemar, bersentuhan dengan benda lain yang tidak steril ataupun melalui aliran udara.  Untuk mencegah terjadinya kontaminasi oleh mikroorganisma pada saat membuat media atau biakan murni, kegiatan tersebut harus dilakukan secara aseptik.  
        Dalam kegiatan ini akan dipelajari cara memindahkan biakan murni dengan teknik aseptik.  Bila teknik tersebut berhasil maka biakan yang tumbuh hanya berasal dari organisma yang diinokulasi ke media tersebut.
        Teknik ini harus dapat dikuasai sebaik mungkin karena sangat menentukan keberhasilan pada kegiatan yang berhubungan dengan mikroba.

Pemindahan antar tabung
1. Siapkan jarum ose yang terbuat dari kawat platina atau kawat nikrom dimana pada bagian ujungnya dibuat lingkaran berdiameter 2 hingga 4 mm.
2. Sebelum melakukan pemindahan antar tabung, latihlah tangan anda seperti pada gambar berikut.
3. Panaskan jarum ose di atas pembakar bunsen/spiritus hingga seluruh kawat pijar.  Biasakan untuk memanaskan ujung jarum ose di dalam kerucut api sebelah dalam yang berwarna biru, kemudian biarkan jarum ose tersebut mendingin selama ± 30 detik sebelum dipakai atau dapat dipercepat dengan menyentuhkannya ke media. 
4. Angkatlah sumbat kedua tabung tersebut satu demi satu and mulailah dengan sumbat tabung yang terdekat dengan tangan anda dengan cara memutar untuk memudahkan lepas dari mulut tabung.
5. Panaskan mulut kedua tabung yang tidak tersumbat dengan cara melalukan bolak-balik di atas api dan jagalah agar tabung letaknya tidak terlalu miring.
6. Masukkan jarum ose ke dalam tabung yang berisi biakan dan pindahkan ke tabung lainnya.  Pengerjaannya harus selalu dekat dengan api untuk mencegah kontaminasi.
7. Panaskan kembali mulut kedua tabung tersebut seperi tadi.
8. Kembalikan masing-masing tabung seperti sediakala dan pijarkan kembali jarum ose sebelum diletakkan kembali ke tempat semula.
9. Berikan label pada tabung yang baru diinokulasi dengan jelas dengan mencantumkan nama an tanggal inokulasi.

Pemindahan ke cawan petri
1. Tuliskan nama anda dan tanggal kegiatan pada tutup cawan petri anda.
2. Letakkan cawan petri anda di atas meja dengan tutupnya terletak ddi sebelah atas atau pada tangan kiri dengan disangga oleh tiga jari (kelingking, manis dan tengah).  Jari telunjuk dan ibu jari berfungsi untuk membuka dan menutup cawan petri.
3. Dengan menggunakan jarum ose pindahkan secara aseptik satu loop biakan dan goreskan pada cawan petri dengan model goresan seperti pada gambar di bawah ini.
4. Pijarkan jarum ose untuk mematikan sisa-sisa bakteri yang tertinggal.
5. Letakkan cawan-cawan tersebut dalam posisi terbalik dan inkubasikan pada temperatur yang sesuai dan amati pada hari berikutnya.

VI. PENGHITUNGAN MIKROBA

Tujuan
-Mengenal beberapa metode yang dilakukan dalam penghitungan mikroorganisma seperti menggunakan hemasitometer, metode hitungan cawan dan spektrofotometer.
-Belajar melakukan pengenceran seri dalam hubungannya menghitung mikroba atau isolasi.


Pendahuluan
        Ada berbagai macam cara mengukur jumlah sel, antara lain dengan hitungan cawan (plate count), hitungan mikroskopis langsung (direct microskopic count) dan lain-lain.         Pada metode hitungan mikroskopis langsung, sampel ditaruh di suatu ruang hitung (hemasitometer) dan jumlah sel dapat ditentukan secara langsung dengan bantuan mikroskop. 
Keuntungannya adalah
-pelaksanaan penghitungan dapat dilakukan secara cepat dan
-tidak memerlukan banyak peralatan.  
Kelemahannya adalah
-Tidak dapat membedakan sel hidup dengan sel mati.
-Sulit menghitung sel yang berukuran sangat kecil seperti bakteri karena ketebalan hemasitometer tidak memungkinkan digunakan lensa obyektif minyak immersi.
-Kadang sel-sel bergerombol sehingga sulit untuk dibedakan secara individu.
       Pada metode hitungan cawan diasumsikan bahwa setiap sel yang hidup dapat berkembang menjadi satu koloni, sehingga jumlah koloni yang muncul pada cawan merupakan suatu indeks bagi jumlah organisma yang dapat hidup yang terkandung dalam sampel.  Cawan yang dipilih untuk penghitungan adalah yang berjumlah antara 30 hingga 300 koloni.  Karena jumlah mikroorganisma dalam sampel tidak diketahui sebelumnya maka untuk mendapatkan cawan yang disyaratkan dilakukan sederetan pengenceran.  Jumlah organisme yang terdapat dalam sampel asal ditentukan dengan mengalikan jumlah koloni yang terbentuk dengan faktor pengenceran pada cawan bersangkutan.

Alat dan Bahan
Suspensi mikroorganisma
Agar
Air destilasi
Hemasitometer
Cawan petri
Tabung reaksi
Vortex
Colony counter

PROSEDUR
A. Hitungan langsung
1.  Bersihkan permukaan hitung hemasitometer dan tutup denganethanol dan air serta keringkan dengan kertas saring/tissue.
2.  Letakkan kaca tutup hemasitometer di atas permukaan hitung hemasitometer.
3.  Dengan menggunakan pipet ambilah suspensi sebanyak 0,1 saampai 0,5 ml.
4.  Dengan hati-hati taruhlah ujung pipet pada lekukan berbentuk V pada tepi kaca tutup hemasitometer dan biarkan ruang hemasitometer terpenuhi secara suspensi secara kapiler (usahakan agar tidak ada cairan masuk antara kaca tutup dengan penyangga kaca tutup karena hal tersebut akan menambah kedalaman cairan).
5.  Amati hemasitometer dengan mikroskopdan hitunglah jumlah sel yang terdapat pada 80 buah kotak kecil yang terletak d dalam kotak bagian tengahyang berukuran 1 mm2.
6. Cara penghitungan: Hemasitometer dibagi menjadi 9 area masing-masing berukuran 1mm2.  Kotak yang ditengah (sisinya dibatasi garis ganda) dibagi menjadi 25  kotak besar.  Setiap kotak besar dibagi lagi menjadi 16 kotak kecil sehingga di dalam kotak tengah terdapat 400 kotak kecil (25 ´ 16).

Contoh perhitungan :
Hasil pengamatan terdapat 500 sel khamir di dalam 80 kotak kecil
Luas 80 kotak kecil 80 ´ (1/400mm2) = 0,2 mm2
maka 500 sel ´ (1/0,2)mm2 = 2500 sel
Kedalaman cairan 0,1 mm maka jumlah sel per mm3 adalah :
2500 sel/mm2 ´ (1/0,1) mm = 25.000 sel /mm3
1 ml = 1 cm3 atau 1000 mm3 maka jumlah sel per ml-nya adalah :
25.000 sel/mm3 ´ 1000 = 2,5 ´ 107 sel/ml

a.
Kaca tutup
 
                          kaca
 






                 Pengangga kaca tutup       Tempat menaruh sampel
b.
                                      Kedalaman sampel 0,1 mm
                                                                                 kaca tutup
 


Gambar   . a. Tampak atas hemasitometer memperlihatkan tempat menaruh sampel
                  b. Tampak samping hemasitometer memperlihatkan jarak antara kaca
                                                penutup dengan hemasitometer



B. Metode Hitungan cawan
1.  Siapkan pengenceran serial seperti pada gambar di bawah ini.
2.  Siapkan keempat botol berisi larutan pengencer dan susunlah seperti yang tergambar dan beri label sesuai dengan jumlah pengeceran.
3. Kocoklah suspensi bakteri hingga kekeruhannya merata lalu secara aseptik pipetlah  1ml sampel dan masukkan ke dalam blanko pengencer dan aduk dengan vortex. 
4.  Lakukan pengambilan suspensi yang telah diencerkan sesuai dengan petunjuk gambar yang ada.
5.  Sterilkan batang kaca penyebar dengan mencelupkan ke dalam alkohol dan bakarlah di atas api hingga ethanol yang menempel pada batang habis terbakar.
6.  Pipetlah suspensi hasil pengenceran sesuai dengan jumlahnya dan letakkan di atas media cawan yang tersedia dan segera sebarkan dengan menggunakan batang gelas penyebar secara merata.
9.  Inkubasikan cawan tersebut pada suhu yang telah ditentukan selama jangka waktu tertentu dan hitung jumlah koloni yang ada.

                            9 ml                       9 ml                           9 ml                         9 ml

 




                             9
 

                  1,0 ml             1,0 ml                    1,0 ml                        1,0 ml
 



                             1:10                      1:100                     1:1000                    1:10.000
 


                                                                  0,5 ml                    0,5 ml
 




                                                 1:200                                            1:2000


                                                             0,1 ml                          0,1 ml




      
                                               1:1000                                           1:100.000















































IV. PEWARNAAN


Preparat untuk pemeriksaan mikroskop cahaya
Dua teknik umum yang digunakan untuk mempersiapkan preparat adalah :
1. suspensi organisma dalam suatu cairan
2. Lapisan tipis atau olesan sampel yang dikeringkan, difiksasi dan diwarnai

ad1.     Preparat basah atau preparat tetes gantung memungkinkan pemeriksaan organisma hidup yang tersuspensi dalam zat cair.  Diperoleh dengan cara menaruh setetes zat cair yang mengandung organisma pada kaca obyek dan menutupnya dengan kaca sangat tipis (cover glass).  Untuk mengurangi laju penguapan dan meniadakan aliran udara, tetesan itu biasanya dilingkari dengan “jeli petroleum” atau bahan serupa sehingga antara kaca obyek dan kaca tutup terkatup rapat. 
Penggunaan
a. morfologi mikroorganisma mudah rusak akibat perlakuan bahan panas atau sukar diwarnai.
b. Untuk mengamati proses-proses kehidupan tertentu misalnya motilitas dan reproduksi.

ad 2.    Dimanfaatkan untuk pengamatan :
a. Mengamati dengan lebih baik tampilan morfologi mikroorganisma secara kasar.
b. Mengidentifikasi bagian-bagian struktural sel mikroorganisma
c. Mengidentifikasi dan membedakan organisma serupa.

            Secara ringkas langkah-langkah persiapan dalam metode pewarnaan adalah sebagai berikut :
a. Penempatan sampel olesan atau lapisan tipis spesimen pada kaca obyek.
b. Fiksasi olesan pada kaca obyek, misalnya dengan pemanasan yang menyebabkan mikroorganisma melekat pada kaca obyek.
c. Aplikasi pewarna tunggal (pewarnaan sederhana) atau serangkaian larutan pewarna atau reagen (pewarnaan diferensial)

Pewarnaan sederhana
Pemberian warna pada bakteri atau jasad renik dengan menggunakan suatu pewarnapada lapisan tipis, atau olesan yang sudah difiksasi

lapisan -----®digenangi dalam larutan----®dicuci dengan air----®dikeringkan
                      pewarna selama jangka                                                    dengan kertas penghisap
                      waktu tertentu

Pewarnaan diferensial
Prosedur pewarnaan yang menampilkan perbedaan di antara sel-sel mikroba atau bagian-bagian sel mikroba.  Biasanya digunakan lebih dari satu larutan zat pewarna.


Tujuan
·Mengenal dan memahami teknik preparasi oles
·Mempelajari kegunaan pewarnaan untuk mempertinggi kontras antara sel dan sekelilingnya dan mengamati ciri-ciri tertentu mikroba.

Pendahuluan
        Sel-sel mikroba yang tidak diwarnai umumnya tampak hampir tembus pandang (transparan) bila diamati dengan mikroskop cahaya biasa sehingga sukar dilihat karena sitoplasma selnya mempunyai indeks bias yang hampir sama dengan indeks bias lingkungannya ayng bersifat cair.  Kontras antara sel dengan latar belakangnya dapat dipertajam dengan cara mewarnai sel-sel tersebut dengan zat warna.
        Pada perawnaan sederhana hanya digunakan satu jenis zat warna untuk mewarnai organisma tersebut.  Kebanyakan bakteri mudah bereaksi dengan pewarna-pewarna sederhana karena sitoplasmanya bersifat basofilik.  Zat-zat warna yang digunakan untuk pewarnaan sederhaan umumnya bersifat alkalin (komponen kromoforiknya bermuatan positif).
        Pewarnaan sederhana ini memungkinkan dibedakannya bakteri dengan bermacam-macam tipe morfologi (kokus, basilus, vibrio dll) dari bahan-bahan lainnya yang ad pada olesan yang diwarnai.  disamping itu dapat pula diamati struktur-struktur tertentu seperti endospora.  Berbeda dengan sampel hidup, sel-sel yang diwarnai terfiksasi pada kaca obyek sehingga dapat disimpan sebagai dokumentasi untuk jangka waktu lama.

Bahan
Biakan bakteri,Alkohol 75%, Jarum ose, Pembakar bunsen, Zat warna biru metilen, Air destilasi, Minyak immersi

Alat
Mikroskop, Jarum ose, Gelas preparat, Gelas penutup (cover glass), Kertas serap, Bak pewarna

Tujuan
Belajar melakukan prosedur pewarnaan Gram, memahami pentingnya setiap langkah dalam prosedur tersebut, dan secara umum memahami reaksi-reaksi kimiawi yang terlibat di dalam prosedur tersebut.

PENDAHULUAN
        Pewarnaan diferensial memerlukan sekurang-kurangnya 3 pereaksi kimia.  Pertama adalah zat pewarna primer (primary stain), berfungsi untuk mewarnai seluruh sel.  Pereaksi kedua adalah penghilang warna (decolorizing agen), berfungsi untuk menghilangkan zat warna primer yang tidak terabsiorbsi dan pewarna tandingan (counter stain) berfungsi untuk mewarnai sel/bagian yang tidak terwarnai oleh zat warna primer sehingga terlihat perbedaan yang jelas (perbedaan warna).
        Pewarnaan Gram membagi sel-sel bakteri ke dalam dua kelompok utama, yakni Gram positif dan  Gram negatif.  Sel-sel gram positif akan mengikat zat warna primer sedangkan sel-sel gram negatif akan mengikat zat warna tandinga (counterstain).  Pewarnaan gram menggunakan 4 pereaksi kimia yaitu crystal violet (zat warna primer), Gram’s Iodine (mordant), alkohol 95% (decolorizing agent), dan safranin (counter stain).

Bahan
Preparat oles, Zat warna crystal violet, Larutan Yodium Gram, Alkohol 95%, Zat warna Safranin, Air destilasi , Kertas serap, Minyak immersi

Alat
Mikroskop, Jarum ose, Gelas preparat, Gelas penutup (cover glass), Kertas serap, Bak pewarna

Pewarnaan gram
            Ditemukan oleh seorang bakteriologi Denmark, Cristian Gram (1884). Teknik pewarnaan diferensial yang paling luas digunakan untuk bakteri.  Larutan-larutan yang digunakan adalah ugu kristal, larutan yodium, alkohol (bahan pemucat),  dan safranin atau beberapa pewarna pengganti lain yang sesuai.  Hasil pewarnaanny a menghasilkan dua tipe bakteri yaitu gram positif dan gram negatif.
Gram positif----®tampak ungu tua (akibat zat warna ungu kristal)
Gram negatif-----®warna merah (merah safranin, ungu kristal hilang ketika dicuci alkohol)


TEKNIK BIAKAN MURNI

            Adalah teknik untuk memisahkan populasi campuran yang rumit (biakan campuran) menjadi spesies-spesies yang berbeda-beda sebagai biakan murni.  Biakan murni terdiri dari suatu populasi sel yang semuanya berasal dari satu sel induk.
            Mikroorganisma dibiakkan di laboratorium pada bahan nutrien yang disebut medium.  sedangkan bahan yang diinokulasikan pada medium disebut dengan inokulum.  Ada beberapa  metode dalam mengisolasi biakan murni menggunakan medium agar nutrien (nutrient agar) yaitu dengan metode cawan gores, cawan tebar dan metode cawan tuang.

Metode cawan gores
            Metode ini banyak digunakan karena tidak begitu memakan waktu, hanya sayang dengan metode ini bakteri anaerobik tidak dapat tumbuh.  Cara yang dilakukan adalah ujung kaawat inokulasi ddibengkokkan, kemudian ujung itu disentuhkan pada suatu koloni lalu digesekkan pada permukaan medium padat, maka beberapa waktu kemudian (kurang lebih 12 jam) akan tampak koloni yang letaknya tersebar di permukaan medium.  Jika dilakukan pemindahan sampel dari suatu koloni yang letaknya terpencil, maka akan diperoleh biakan murni.

Metode cawan tebar (dengan pengenceran)
            Cara ini pertama-tama dilakukan oleh Lister (1865) dan berhsil mendapat biakan murni Streptococcus lactis yang diisolasi dari susu yang sudah masam.
            Suatu sampel dari  suatu suspensi yang berupa campuran bermacam-macam spesies diencerkan daalm suatu tabung tersendiri.  Dari enceran kemudian diambil 1 m untuk kemudian diencerkan lagi lebih lanjut.  Jika pada pengenceran tertentu kemudian ditebarkan pada medium padat kemungkinan besar akan didapat beberapa koloni tumbuh dalam media tersebut, tetapi juga mungkin hanya satu koloni saja tumbuh.  Jika kita belum yakin koloni yang didapat adalah koloni tunggal, maka kita dapat mengulangi pengenceran lebih lanjut.

Cawan tuang
            Metode ini digunakan oleh Robert Koch dalam pengisolasi suatu mikroorganisme, yaitu dengan cara sampel campuran bakteri yang telah dencerkan kemudian dicampurak kedalam suatu medium yang juga telah berisi bahan pengental (agar-agar, gelatin dll) yag kemudian dituangkan dalam suatu wadah (Petri dish) hingga akhirnya mengental.  Selang beberapa jam akan tampak koloni-koloni yang saling terpisah.  Dengan mengulangi beberapa kali pekerjaan di atas akan diperoleh biakan murni.
            Dalam melakukan metode ini Koch dibantu dengan dua orang asisten yang sangat berjasa yaitu Petri yang menciptakan cawan dengan tutup yang dikenal dengan nama Petri dish.  Dan pembantu kedua adalah Hesse yang menemukan agar-agara untuk menggantikan gelatin.  Agar-agar ternyata lebih baik daripada gelatin, karena tidak cepat mencair karena titik cairnya 95°C.


Dengan mengucilkan satu sel
            Metode lain dalam mengisolasi mikroorganisma adalah dengan menggunakan alat manipulatormikro yang disebut kuarmikro (microscopic probe) untuk memindahkan satu sel dari suspensi zat cair sel.  Pekerjaan ini dilakukan di bawah mikroskop, dan mikroba yang didapat kemudian dibiakkan dalam medum cair dengan tujuan agar berbiak dahulu.  Metode ini memerlukan kesabaran dan alat mikromanipulator yang harganya cukup mahal.

Pemeliharaan dan Pengawetan Biakan Murni
            Pada beberapa lab. mikrobiologi memiliki koleksi biakan-biakan mikroorganisma misalnya pada ATCC (American Type Culture Collection).  Untuk pemeliharaan jangka pendek biakan dapat disimpan pada  suhu lemari es (0° sampai 10°); untuk pemeliharaan jangka panjang dapat disimpan dalam campuran dengan gliserol pada suhu -80°C, nitrogen cair pada suhu -196°C atau didehidrasi dalam tabung dibekukan dan ditutup rapat dalam ruang hampa (liofilisasi).
            Seteah diperoleh biakan murni, maka perlu dilakukan berbagai pemeriksaan laboratoris guna mengidentifikasikan organisme tersebut misalnya kemampuan dalam mendegradasi selulosa secara cepat.

CARA STERILISASI

            Pada abad 18 sterilisasi medium dilakukan dengan cara mendidihkan medium selama beberapa jam.  Dengan cara ini diharapkan akan mati semua mikroba yang ada.  Cara ini dilakukan oleh Spalanzani (1729-1799) untuk membuktikan tidak mungkin teori abiogenesis.
            Metode Tyndalisasi, yaitu dengan cara mendidihkan medium dengan uapuntuk beberapa menit saja.  Setelah didiamkan selama 1 hari dimana spora-spora bakteri akan tumbuh, medium tadi kemudian didihkan lagi selama beberapa menit.  Akhirnya pada hari ketiga medium tersebut didihkan lagi.  Dengan cara demikian diperoleh medium steril dengan bahan-bahan yang dikandungyang tidak mengalami banyak perubahan seperti halnya pada metode di atas.
            Menggunakan autoklaf, yaitu tangki yang diisi uap air.  Medium yang disteril ditempatkan dalam autoklaf selama 15 menit hingga 20 menit.  Mdium yang akan disterilisasi ditempatkan dalam botol kecil daripada dalam satu botol besar.  Suhu yang umum digunakan adalah 121°C dengan tekana 15 lbs (pounds) per inchi atau 1 atm per 1 cm2.  Penghitungan waktu 15 menit atau 20 menit dimulai sejak termometer autoklaf menunjukkan suhu 121°C.  Penurunan tekanan pada autoklaf tidak boleh dilakukan tiba-tiba karena botol yang ada di dalam mediumnya akan meluap kemana-mana.  Jika medium mengandung vitamin, gelatin atau senyawa gula steilisasi sebaiknya dilakukan sependek-pendeknya dalam autoklaf dan medium tersebut harus segera didinginkan.  Medium steril kemudian dapat diletakkan di dalam lemari es.
            Dengan penyaringan (filtrasi),  Medium disaring dengan saringan porselen atau tanah diatom.  Dengan jalan ini maka zat-zat organik tidak akan mengalami penguraian sama sekali, akan tetapi virus tidak dapat terpisah dengan penyaringan seperti ini.  Oleh karena itu sehabis penyaringan, medium masih perlu dipanasi dengan autoklaf meskipun tidak sampai 15 menit dengan suhu 121°C.
            Sterilisasi gelas, seperti botol, pipa, pipet yang telah bersih tidak disterilisasi menggunakan autoklaf karena akan basah setelah sterilisasi, tetapi menggunakan oven kering selama 2 sampai 3 jam dengan temperatur 160°-170°C.  Kapas dapat bertahan dalam oven kering tersebut.  Alat-alat yang belum bersih dan belum kering tidak boleh dimasukkan dalam oven kering.














SIFAT-SIFAT KOLONI DAN MACAM MEDIUM

            Yang termasuk dalam sifat koloni adalah : bentuk, susunan, permukaan, pengkilatan dan sebagainya.  Pengamatan tersebut dapat dilakukan dengan tanpa menggunakan alat bantu.  pengamatan ini disebut dengan pengamatan makroskopi.  Untuk dapat melihatnya maka mikroorganisma perlu ditumbuhkan/dipelihara terlebih dahulu di medium padat.  Seperti pada isolasi kultur murni, metode pemeliharaan mikroorganisma juga menggunakan teknik yang sama yaitu :
a. Pemeliharaan menggunakan goresan di cawan petri.
b. Pemeliharaan menggunakan goresan di agar miring tabung reaksi.
c. Pemeliharaan dengan cara menusukkan jarum loop pada agar.
d. Dengan mencampurkan langsung antara media dengan mikroorganisma.

Beberaap sifat umum dari suatu koloni adalah :
a. Besar kecilnya koloni
b. Bentuk dari koloni,
c. Kontur permukaan koloni,
d. Halus kasarnya permukaan,
e. Wajah permukaan,
f. Warna,
g. Densitas koloni

A. Beberapa sifat khusus suatu koloni dalam medium padat
a. Sifat-sifat koloni pada petri dish terhadap bentuk, permukaan dan tepi adalah:
    Bentuk : titik-titik; bulat; berbenang; tak teratur; serupa akar, serupa kumparan
    Permukaan : datar; timbul mendatar; timbul melegkung; timbul cembung; timbul
    membukit; timbul berkawah.
    Tepi koloni: utuh; berombak; berbelah-belah; bergerigi; berbenang-benang; keriting

b. Sifat-sifat koloni pada agara miring terhadap benuk dan tepi koloni adalah:
    serupa pedanng; serupa duri; serupa titik-titik; serupa batang; serupa akar.

c. Sifat koloni pada tususkan gelatin dimana mikroorganisma tidak mendegradasi gelatin:
    Serupa pedang; serupa tasbih; bertonjol-tonjol; berjonjot; serupa batang.
    Jika mendegradasi gelatin maka bentuknya serupa kawah; serupa mangkuk; serupa
    corong; serupa pundi-pundi; berlapis

B. Sifat-Sifat Koloni Pada Medium Cair
            Pada medium cair sifat-sifat mikroba dapat terlhat akibat pengaruh udara, serta sifat-sifat koloninya berbeda-beda.  Permukaan medium memperlihatkan adanya serabut; cincin; langit-langit atau selaput

MORFOLOGI DAN SITOLOGI BAKTERI

            Bakteri berasal dari kata “bakterion” yang berarti tongkat atau batang.  Sekarang nama tersebut digunakan untuk menyebut sekelompok mikroorganisma yang bersel satu, tidak berklorofil, berbiak dengn membelah diri serta hanya nampak dengan menggunakan mikroskop.  Bentuk bakteri dibagi atas tiga golongan yaitu : basil, kokus dan spiral.
            Basil berbetuk serupa tongkat pendek, silindris.  Sebagian besar bakteri berupa basil dan antara basil dapat bergandengan satu sama lain.  Yang bergandengan panjang disebut streptobasil, sedangkan yang dua-dua disebut diplobasil.  Jika terlepas satu sama lain ujungnya berbentuk tumpul sedangkan yang bergandengan ujungnya lancip.
            Kokus adalah bakteri yang bentuknya serupa bola-bola kecil.  Kokus ada yang bergandengan panjang serupa tali disebut streptokokus; ada yang bergandengan dua-dua disebut diplokokus; ada yang berkelompok berempat disebut tetrakokus.  Kokus yang mengelompok merupakan suatu untaian disebut stafilokokus; sedangkan kokus yang mengelompok seperti kubus disebut sarsina.
            Spiral adalah bakteri ayng bengkok atau berbengkok-bengkok serupa spiral.  Golongan ini merupakan golongan yang paling kecil dibanding dengan golongan kokus maupun basil.
            Pada umumnya bakteri yang berumur muda (6-12 jam) berukuran lebih besar dibanding dengan yang berumur tua.  Bakteri yang berumur tua sering menampakkan kelainan bentuk, tetapi akan berbentuk normal kembali setelah dipelihara pada medium baru.

Ukuran Bakteri
            Pada umumnya bakteri berukuran kecil sekali sehingga untuk melihatnya harus menggunakan mikroskop. Secara umum dapat dikatakan bahwa bakteri kokus memiliki diameter 0,5 sampai 2,5mm; basil memiliki ukuran lebar antara 0,2-2,0mm dan panjang 1-15mm.

Susunan Sel
            Pada sel bakteri terdiri dari dinding luar, sitoplasma dan bahan inti.  Dinding sel terdiri dari bahan organik seperti selulosa, hemiselulosa, khitin tergantung pada spesiesnya.  Dinding luar terdiri dari 3 lapis yaitu lapisan lendir, dinding sel dan membran sitoplasma.  Karena bahan penyusun tersebut maka bakteri umumnya digolongkan pada tumbuhan.
            Fungsi dinding sel dalah memberi perlindungan, mengatur keluar masuknya zat kimi serta berperan dalam pembelahan sel.
            Membran sitoplasma (palsmolema atau hialin) merupakan bungkus dari protoplasma dan membran ini menyusut pada waktu mengalami plasmolisis.  Bahan penyusunnya terdiri dari protein dan lipida serta mudah menghisap zat warna alkalis. 
            Lapisan lendir (kapsula), terdiri atas karbohidrat dan pada beberapa spesies tertentu mengandung N atau P.  Lendir ini memberikan perlindungan terhadap kekeringan, dan kebanyakan bakteri memiliki kapsula.  Kapsula berguna sebagai ciri untuk identifikasi.
            Isi sel berupa protoplasma atau sitoplasma atau plasma sel.  Bahan penyusunnya adalah protein, karbohidrat, enzim-enzim, S, CaCO3dan zat yang banyak mengandung RNA.
            Inti/nukleus yang terdiri atas DNA dan RNA etapi inti pada bakteri tidak memiliki membran (prokaryon), sedangkan pada mahluk tingkat tinggi intinya memiliki membran (eukaryon).  RNA adalah bagian dari ribosom yang terdapat dalam sel berfungsi sebagai organ penyusun protein.
            Bakteri adalah mahluk haploid, tidak memiliki retikulum endoplasm, mitokondria, tubuh golgi.  Pada bakteri gram positif terdapat lipatan-lipatan plasmolema yang disebut mesosom yang kemungkinan berfungsi sebagai mitokondria.

Flagel
            Telah diketahui beberapa bakteri bergerak menggunakan flagel (flagellum yang berarti bulu cambuk).  Banyak spesies yang dapat bergerak tetapi banyak pula yang tidak dapat bergerak.  Dari golongan kokus tidak banyak yang dapat bergerak.  Yang dapat bergerak memiliki 1 sampai 5 flagel.  Dari golongan spiral banyak yang dapat bergerak karena mempunyai flagel pada salah satu atau kedua ujung sel.  Golongan basil yang dapat bergerak mempunyai flagel yang tersebar baik pada ujung-ujung maupun pada sisi.  Berdasarkan tempat kedudukan flagel, maka dapat diklasifikasikan menjadi :
a. Jika flagel hanya satu dan melekat pada ujung sel maka disebut monotrik,
b. jika flagel melekat pada salah satu ujung itu banyak, maka disebut lofotrik
c. jika banyak flagel melekat pada pada kedua ujung sel disebut amfitrik
d. Jika suatu spesies tidak mempunyai flagel sama sekali maka disebut atrik.

            Pada umumnya lebar (diameter) flagel kurang daripada 0,1mm dan hanya dapat dilihat dengan menggunakan mikroskop elektron.  Flagel terdiri atas suatu protein yang disebut flagelin, yaitu semacam miosin.
            Beberapa bakteri gram negatif memiliki bulu-bulu panjang sekeliling sel.  Bulu-bulu ini tidak berlekuk dan lebih halus daripada flagel.  Bulu-bulu ini disebut dengan pili (pilus = rambut).  Dengan pili ini bakteri mudah mengapung dan diduga mempunyai fungsi dalam konyugasi (perkawinan).

Spora Bakteri
            Pada umumnya spora dipakai untuk alat berbiak seperti pada jamur, ganggang, lumut, paku-pakuan, akan tetapi pada bakteri, spora adalah bentuk bakteri yang sedang dalam usaha mengamankan diri terhadap pengaruh buruk dari luar.  Spora bakteri mempunyai fungsi yang sama seprti kista amoeba.  Jika keadaan luar baik kembali maka maka pecahlah bungkus spora atau dinding kista.  Beberapa spesies Bacillus yang aerob dan beberapa spesies Clostridium yang anaerob dapat membentuk spora.  Spora ini lazim disebut endospora karena spora dibentk di dalam sel. 
            Menurut Knaysi, terjadinya spora atau sporaulasi dapat dibagi menjadi 4 tahap:
a. Tahap dimana koloni menunjukkan pertumbuhan lambat
b. Kelihatan adanya bahan-bahan lipoprotein yang mengumpul ke salah satu ujung sel
    sehingga ujung itu tampak padat.
c. Timbul bungkus yang menyelubungi calon spora yang terdiri dari dua lapis yaitu kulit
    luar (eksin) dan kulit dalam (intin).
d. Spora tampak berubah benuk dan volume.
            Sel yang mengandung endospora disebut denga sporangium atau kotak spora.  Adanya spora dapat diketahu dengan pengamatan secara morfologi dan secara fisiologi, bentuk spora dapat dilihat dengan mikroskop biasa.  Jika spora tidak diwarnai, tampak sebagai benda yang agak suram disampig protoplasma yang tembus sinar















 KLASIFIKASI BAKTERI

            Dunia tumbuhan pada garis besarnya dibagi atas divisi, klas, ordo, famili, genus dan spesies dan varietas.  Tetapi terkadang terdapat penyisipan sub kelompok seperti sub-dvisi, sub-klas, sub-ordo, sub-famili, sub-genus, sub-spesies dan sebagainya.
            Untuk penyebuan nama suatu bakteri digunakan sistem dua nama (binomenklatur) yaitu nama genus diikuti dengan spesies.  Huruf pertama dari genus ditulis dengan huruf besar, sedangkan keterangan spesiesnya ditulis dengan huruf kecil dan digaris bawahi atau dicetak miring.
            Sistematika penulisan saat ini digunakan sistematika yang disusun oleh Bergey.  Klasifikasi bakteri menurut Bergey adalah sebagai berikut:
                                                                                                                        Rhodhobacteriineae
                                                                             Psedomonadales                Athiorhodaceae
                                                                            Clamydobacteriales             Chlorobacteriaceae
                                                Shizophyceae      Hyphomicrobiales  
                                                Shizomycetes      Eubacteriales                       Nitrobacteriaceae
                                                Microtatobiotes   Actinomycetales                 Methanomonadaceae
                                                                            Caryophanales                     Thiobactericeae
                                                                            Beggiatoales                        Pseudomonadaceae
                                                                            Myxobacteriales                  Caulobactteraceae
                                                                            Spirochaetales                     Siderocapsaceae
Divisi I   Protophyta                                           Mycoplasmatales                 Spirilaceae
Divisi II Thallophyta
Divisi III Bryophyta                                                                                       Chlamidobacteriaceae
Divisi IV Pteridophyta                                                                                               Peloporaceae
Divisi V Spermatophyta                                                                                 Crenotrichaceae
                                                                                                           
                        Caryophanaceae                                                                      Hyphomicrobiaceae
                        OScillosporaceae                                                                     Pasteuriceae
                        Arthromitaceae          
                                                                                                                        Azotobacteraceae
                        Beggiatoaceae                                                                         Rhizobiaceae
                        Vitreoscillaceae                                                                       Acromobacteraceae
                        Leucotrichaceae                                                                      Enterobacteriaceae
                        Achromatceae                                                                         Brucellaceae                                                                                                                                        Micrococcaceae
                        Cytophagaceae                                                                        Neisseriaceae
                        Arcangiaceae                                                                           Brevibacteriaceae
                        Sorangiaceae                                                                            Lactobacillaceae
                        Polyangiaceae                                                                          Propionibacteriaceae
                        Myxococcaceae                                                                                   Corynebacteriaceae
                                                                                                                        Bacillaceae
                        Spirochaetaceae
                        Treponemataceae                                                                     Mycobacteriaceae
                                                                                                                        Actinomycetaceae
                        Plasmataceae                                                                           Streptomycetaceae
                                                                                                                        Actinoplanaceae


 Sifat-sifat Klas Shizomycetes
            Terdiri atas tumbuhan bersel satu, ada yang dapat bergerak ada yang tidak, tidak jelas adanya inti (eukarion).  Inti yang sederhana disebut prokaryon dan haploid.
            Sel-sel nya berbentuk bola, tongkat, koma dan spiral.  Ada yang hidup sendiri ada yang berkelompok.  Ada yang memiliki pigmen ada yang tidak.  Pembiakan dilakukan secara vegetatif dengan pembelahan diri, beberapa spesie membentuk endosppora untuk mengatasi pengaruh buruk lingkungan.  Bakteri ada yang hidup bebas, autotrof, ada pula yang hidup sebagai saproba, sebagai parasit ada pola yang patogen.


Tabel. Ukuran struktur uniseluler mikrobiologi dan virus

Struktur sel
Grup biologi
Ukuran normal
Batasan ekstrim
Batasan untuk grup mayor
Sel eukariot
alga uniseluler
Protozoa
Khamir/yeast
5.000-15.000
10.000-50.000
20-50
5-100.000
20-150.000.000
20-50
5-150.000.000
Sel prokariot
Eubacteria
Sphirochetes
Myxobacteria
Alga biru-hijau
Rickettsia
1-5
0,1-2
1-5
5-50
0,01-0,03
0,10-5.000
0,05-1.000
0,50-20
0,10-5.000
0,01-0,03
0,01-5.000
Virus
Grup cacar
Virus rabies
Virus flu
Virus polio
0,01
0,0015
0,0005
0,0001
Ukuran tetap untuk setiap grup
0,00001-0,01
           
            Organisma prokariot memiliki ukurang yang lebih kecil dibanding dengan organisma eukariot.  Evolusi yang terjadi pada organisma prokariot adalah lebih terekspresi pada metabolismenya dibanding dengan struktur tubuhnya.  Organisma ini dapat digolongkan secara umum menjadi 4 golongan berdasarkan cara medapat nutrisi yaitu : photoautotroph, photoheterotroph, chemoautotroph dan chemoheterotroph
Photoautotroph adalah organisma yang mengandalkan CO2 untuk kebutuhan nutriennya
Photoheterotroph adalah organisma yang mengandalkan senyawa organik dibading CO2 sebagai sumber karbon.
Chemoautotroph adalah organisma yang mengandalkan/memerukan nutrien sederhana murni oksidasi senyawa inorganik sebagai sumber energi
Chemoheterotroph adalah organisma nonphotosithesis dimana memerlukan senyawa organik sebagai sumber energinya.
Organisma nonphotosintesis dapat dibagi dua berdasarkan cara mendapatkan nutrien dari lingkungannya yaitu :
Osmotrophic nutrient, bakteri dan fungi menyerap makanan dalam bentuk terlarut
Phagothropic nutrition, Protozoa mencerna makanannya yang berbentuk padat











 KONDISI FISIK YANG DIBUTUHKAN UNTUK PERTUMBUHAN

            Selain menyediakan nutrien yang sesuai untuk kultivasi bakteri, juga perlu disediakan kondisi fisik yang memungkinkan pertumbuhan optimum.  Bakteri tidak hanya amat bervariasi dalam persyaratan nutrisinya, tetapi juga menunjukkan respon yang berbeda-beda terhadap kondisi fisik di dalam lingkungannya.

Suhu
            Karena semua proses pertumbuhan berganung pada reaksi kimiawi dan karena laju reaksi-reaksi ini dipengaruhi oleh suhu, maka pola petumbuhan bakteri dapat sangat dipengaruhi oleh suhu.  Suhu juga mempengaruhi laju pertumbuhan dan jumlah total pertumbuhan organisma.  Keragaman suhu dapat juga mengubah proses-proses metabolik tertentu serta morfologi sel.  Suhu inkubasi yang memungkinkan pertumbuhan tercepat selama periode waktu singkat (12-24 jam) disebut suhu pertumbuhan optimum.  Klasifikasi bakteri berdasarkan suhu optimum adalah sebagai berikut :


Kondisi Fisik
Tipe Bakteri
(kelompok fisiologis)
Kondisi Biakan (Inkubasi)
Suhu minimum dan maksimum; optimumnya pada suatu titik di dalam kisaran bergantung kepada spesies
Psikrofil
Mesofil
Termofil
Termofil fakultatif
Termofil obligat
0-30°C
24-40°C

25-55°C
45-75°C


Atmosfer gas
            Gas-gas utama yang mempengaruhi pertumbuhan bakteri ialah oksigen dan karbon dioksida.  Bakteri memperlihatkan keragaman yang luas dalam hal respon terhadap oksigen bebas, dan atas dasar ini maka dibagi menjadi kelompopk aeobik; anaerobik; anaerobik fakultatif dan mokroaerofilik. 
            Beberapa bakteri tidak hanya anaerobik tetapi juga sangat sensitif terhadap oksigen; bila terkena oksigen maka akan terbunuh. 


Kondisi Fisik
Tipe Bakteri
(kelompok fisiologis)
Kondisi Biakan (Inkubasi)
Persyaratan akan gas
Aerob

Anaerob

Anaerob fakultatif

Mikroaerofil
Hanya tumbuh bila ada oksigen bebas
Hanya tumbuh tanpa oksigen bebas
Tumbuh baik walaupun tanpa oksigen bebas
Tumbuh bila ada oksigen bebas dalam jumlah kecil




Kemasaman atau kebasaan (pH)
            pH optimum pertumbuhan bagi kebanyakan bakteri terletak antara 6,5 dan 7,5.  Akan tetapi beberapa spesies dapat tumbuh dalam keadaan sangat masam, atau sangat alkalin sebagaimana diperlihatkan pada tabel di bawah.  Bagi kebanyakan spesies, nilai pH minimum dan maksimum ialah antara 4 dan 9.
            Bila bakteri dikultivasi di dalam suatu medium yang mula-mula disesuaikan pH-nya, misalnya 7, maka mungkin sekali pH ini akan berubah sebagai akibat adanya senyawa-senyawa asam atau basa yang dihasilkan selama pertumbuhannya.  Pergeseran pH ini dapat sedemikian besar sehingga menghambat pertumbuhan seterusnya organisma itu.  Pergeseran pH dapat docegah dengan menggunakan larutan penyangga dalam medium (larutan bufer).  Larutan penyangga ialah senyawa atau pasangan senyawa yang dapat menahan perubahan pH.  Suatu kombinasi garam-garam fosfat seperti KH2PO4 dan K2HPO4, digunakan secara luas dalam media bakteriologis untuk tujuan itu.  Beberapa bahan nutrisi medium, seperti pepton juga memiliki kapasitas menyangga.

Kondisi lain-lain
            Beberapa kelompok bakteri mempunyai persyaratan tambahan, sebagai contoh organisma fotoautotrofik (fotosintetk) harus diberi sumber pencahayaan, karena cahaya adalah sumber energinya.  Pertumbuhan bakteri dapat dipengaruhi oleh keadaan tekanan osmotik (tenaga atau tegangan yang terhimpun ketika air berdifusi melalui suatu membran) atau tekanan hidrostatik (tegangan zat alir).  Bakteri tertentu yang disebut bakteri halofilik dan dijumpai di air asin, wadah berisi garam, makanan yang diasin, air laut, dan danau air asin, hanya tumbuh bila mediumnya mengandung konsentrasi garam yang tinggi.  Mikroorganisma yang membutuhkannya NaCl untuk pertumbuhannya disebut halofil obligat (bakteri yang tidak akan tumbuh kecuali konsentrasi garamnya tinggi).  Yang dapat tumbuh dalam larutan NaCl tetapi tidak mensyaratkannya disebut halofil fakultatif.


Kondisi Fisik
Tipe Bakteri
(kelompok fisiologis)
Kondisi Biakan (Inkubasi)
Kemasaman atau alkalinitas (pH)
Kebanyakan bakteri berkaitan dengan kehidupan hewan dan tumbuhan
Beberapa spesies eksotik
Fotosintetik (autotrof dan heterotrof)
Halofil (halofil obligat)
pH optimum 6,5-7,6


pH minimum 0,5
pH maksimum 9,5
Sumber cahaya
Konsentrasi garam yang tinggi, 10-15% NaCl







BASIC NATURE OF CELLS OF LIVING THINGS

Sel
Seluruh mahluk hidup terdiri dari sel, yang terdiri dari 2 tipe yaitu sel prokariot dan sel eukariot.  Gambar … menunjukkan 2 tipe sel yang bagian-bagiannya diterangkan di bawah ini :
Dinding sel : Diding Sel prokariot mengandung glikopeptida hal tersebut tidak dimiliki sel eukariot.  Dinding sel eukariot mengandung kitin, selulosa dan polimer gula lainnya yang menjadikannya kuat.
Membran sel.  Terdiri dari dua lapisan dari fosfolipid, membran sel menyelubungi sel tetapi tidak bersifat halangan pasif karena memungkinkan sel secara aktif menseleksi metabolit yang dibutuhkan dan engeluarkan produk-produk sisa.
Ribosoma: Adalah bagian dari sintesis protein.  Terdiri dari 2 sub unit. Ribosom pada prokariot sebanyak 70S dan memiliki 2 sub unit: 30S (kecil) dan 50S (besar).  Ribosom eukariot sebanyak 80S dan memiliki sub unit 40S (kecil) dan 60S (besar).  S artinya Unit unit Svedberg, ukuran dari kecepatan sedimentasi partikel pada ultrasentrigasi yang setara dengan ukuran dari partikel.  Unit Svedberg tidak bersifat penambahan, dua sub unit ribosom dapat memiliki nilai bersama tetapi tidak dapat ditambahkan menjadi nilai ribosom keseluruhan.  Sub unit 30S prokariot dibangun dari molekul RNA 16S dan 21 rantai polipeptida, sedangkan sub unit 50S dibangun dari 2 molekul RNA dengan urutan 5S dan 23S dan 34 rantai polipeptida. 
Mitokondria : adalah suatu struktur yang dikelilingi membran yang terdapat pada sel eukariot dimana terjadi proses aerobik respirasi dan fosforilasi oksidatif yang menghasilkan energi.  Sel prokariot tidak memiliki mitokondria dan energi dihasilkan dimembra sel
Membran inti : Mengelilingi inti pada sel eukariotdan tidak dimiliki oleh sel prokariot.  Pada sel prokariot hanya satu makromolekul DNA berbentuk lingkaran yang mengandung sifat hereditas atau genom (pada sel prokariot hanya satu sirkular molekul DNA yang membawa perangkat keturunan dan genome). sedangkan pada sel eukariot DNA tersebar pada kromosom-kromosom.
Nucleolus : adalah struktur yang terdapat pada inti sel eukariot tempat mensintesis RNA ribosom.  Portein ribosom disintesis pada sitoplasma kemudian ditransportasikan ke dalam nukleolus untuk dikombinasikan dengan RNA ribosom untuk membentuk sub unit besar dan kecil dari ribosom eukariot.   Mereka kemudian di ekspor ke sitoplasma dimana kemudian bergabung menjadi ribosom yang utuh

Klasifikasi mahluk hidup setiap saat berkembang.  Klasifikasi mahluk hidup pada awalnya hanya dibagi menjadi 2 kategori hewan dan tumbuhan.  Ketika mikroskop ditemukan pada pertengahan abad ke-16 saat pertama kali mikroorganisma dapat diobservasi, mahluk hidup kemudian dibagi menjadi tumbuhan, binatang dan protista (mikroorganisma) yang dapat dilihat hanya dengan bantuan mikroskop.  Penggolongan mahluk hidup ini berlaku dari tahun 1866 hingga tahun 1960-an.  Dari tahun 1960-an hingga tahun 1970-an Whittaker membagi mahluk hidup menjadi 5 grup.  Dasar dari klasifikasi tersebut adalah tipe sel : prokariot atau eukariot; tingkat kompleksitas : sel tunggal atau multiseluler ; tipe nutrisi: heterotrop dan autotrop.  Berdasar sifat-sifat tersebut Whittaker embagi menjadi 5 grup yaitu Monera (bakteri), Protista (alga dan protozoa), tumbuhan, Fungi dan hewan.
            Klasifikasi mahluk hidup saat ini berdasarkan pada hasil kerja Carl R Woose dari Universitas Illinois yaitu berdasarkan sekuen dari RNA ribosom (rRNA) pada 16S dari sub-unit kecil dari ribosom prokariot, dan ribosom 18S eukariot.  Alasan mengapa menggunakan rRNA sekuen untuk penggolongan maluk hidup adalah sebagai berikut :
  1. 16S (atau 18S) rRNA merupakan bagian penting pada ribosom, merupakan organel penting yang ditemukan di seluruh mahluk hidup
  2. Memiliki fungsi yang sama di seluruh ribosom
  3. Perubahan Sekuennya sangat lambat terhadap waktu evolusi, mengandung sekuen variabel dan tetap dimana dapat digunakan untuk membandingkan spesies yang memiliki hubungan yang dekat ataupun yang jauh

Pengklasifikasian hendaknya mempertimbangkan evolusi dan sedapat mungkin berhubungan dengan seluruh mahluk hidup yang telah berevolusi dari nenek moyangnya.  Untuk pendekatan tersebut dibutuhkan penjaga waktu yang ikut berevolusi dan berubah sesuai dengan jarak waktu evolusi.   RNA ribosom 16S memenuhi kriteria tesebut karena ribosom tersebut ikut dalam sintesis protein di seluruh mahluk hidup.  Ribosom tersebut hampir tidak pernah berubah di banyak grup dan hanya mengalami perubahan sedikit sesuai dengan jarak evolusi yang ditempuh.  Berkaitan dengan klasifikasi yang diterima saat ini, mahluk hidup dibagi menjadi 3 grup, Archae, bakteri dan Eukarya.  Diagram di bawah ini  menunjukkan hubungan dari berbagai mahluk hidup yang mengalami evolusi, sedangkan sifat-sifat dari setiap grup mahluk hidup dapat dilihat pada tabel 2.
       Gambar …Penggolongan mahluk hidup berdasarkan hasil kerja Woese (19…..)





Tabel 2. Perbedaan sifat dari ketiga grup mahluk hidup (Madigan dan Martimko, 2006)

1Protein histone terdapat pada eukariotik kromosom  Histon dan DNA membentuk struktur pada kromosom di eukariot
2Intron adalah non koding sekuen pada gen
3Operon adalah sekelompok gen yang dikontrol oleh satu buah operator dan umum terdapat pada sel prokariot
4. Faktor transkrisi adalah protein yang melekat pada DNA pada promotor spesifik dimana terjadi pengaturan trasnkripsi





I.              roorganisma yang umum digunakan pada industri mikrobiologi dan bioteknologi





KARAKTERISTIK YANG PENTING DARI MIKROORGANISMA YANG DIGUNAKAN PADA INDUSTRI MIKROBIOLOGI DAN BIOTEKNOLOGI

Mikroorganisma yang digunakan di industri harus memenuhi syarat-syarat seperti yang tercantum di bawah ini :
  1. Organisma harus dapat tumbuh pada medium sederhana, dan lebih disukai jika tidak dibutuhkan faktor pertumbuhan (misalnya vitamin, nukleotida dan asam) yang mungkin ada pada medium industri dimana tumbuh.  Telah jelas bahwa penambahan faktor tumbuh akan meningkatkan biaya dari fermentasi yang berakibat pada harga produk akhir juga meningkat. 
  2. Mikroorganisma harus dapat tumbuh segera dengan cepat pada medim yang digunakan.  Pertumbuhan yang lambat pada organisma walaupun efisien tetapi dalam hal pencapaian target produksi akan menjadi bermasalah.  Dengan kecepatan pertumbuhan yang rendah, kemungkinan kontaminasi terjadi lebih besar.  Kedua, dengan pertumbuhan yang lambat, proses produksi akan juga menjadi lambat begitu pula porduk yang dihasilkan rendah dengan rendahnya pertumbuhan organisma sehingga makin lama dana dan sumberdaya dibuthkan yang mengakibatkan rendahnya keuntungan yang diperoleh.
  3. Tidak hanya organismatersebut harus dapat tumbuh dengan cepat tetapi juga dapat memproduksi bahan yang diinginkan, baik itu sel atau produk metabolit sesegera mungkin.
  4. Produk akhir sedapat mungkin tidak mengandung racun atau bahan yang tidak diinginkan lainnya, terutama jika produk akhir tersebut untuk konsumsi internal.
  5. Organisma tersebut harus memiliki kelayakan genetik, dan stabilitas filiologi.  Organisma yang mudah bermutasi meiliki resiko yang tinggi/mahal karena dapat menghasilkan produk yang tidak diinginkan jika terjadi mutasi yang tidak terdeteksi.  Hasilnya dapat menurunkan rendemen produk yang diharapkan atau bahan beracun. 
  6. Organisma yang digunakan juga harus sesuai dengan metode pemanenan pada akhir dari fermentasi.  Sebagai contoh jika khamir dan bakteri memiliki kecocokan yang sama pada suatu proses pembuatan suatu produk, sebaiknya digunakan khamir jika metode pemanenannya menggunakan sentrifus.  Hal ini dikarenakan diameter dari bakteri sekitar 1 um sedangkan khamir 5 um.  Jika diasumsikan densitasnya sama, khamir akan lebih cepat sedimentasinya 25 kali lebih cepat dibanding bakteri.  Hal ini berakibat pada lebih sedikitnya pengeluaran dari tenaga, supervisi orang sehingga keuntungan bisa diperoleh lebih besar
  7.  Sedapat mungkin, organisma yang memiliki kemampuan bersaing dengan kontaminan digunakan.  Organisma yang memiliki prduktivitas optimum pada temperatur yang tinggi, pH rendah atau dapat bertahan terhadap bahan inhibitor pesaing memiliki kelebihan dibanding yang lain.  Dengan demikian bakteri thermofilik yang efisien akan lebih baik digunakan dibanding dengan bakteri mesofilik
  8. Organisma yang digunakan harus resistan/tahan terhadap predator seperti Bdellovibrio spp atau bacteriophage. 
  9. Secara praktis sebaiknya digunakan organisma yag tidak terlalu banyak membutuhkan O2 (berhubungan dengan besarnya tenaga yang dibutuhkan untuk pengadukan di fermentor, menginjeksi udara dan lain-lain) karena kontribusinya sebesar 20% biaya produksi terhadap produk akhir
  10. Mikroba yang digunakan sebaiknya yang mudah dilakukan manipulasi genetik agar dapat diciptakan strain yang lebih baik sesuai dengan yang diinginkan.




















II.            Medium dan nutrisi yang digunakan di Industri organisma

Penggunaan medium yang baik, cukup dan dan terjamin adalah penting sebagaimana pentingnya menggunakan mikroorganisma yang cocok di Industri.  Jika medium tidaklah cukup, bagaimanapun mikroorganisma produktif yang digunakan, tetap tidak dapat bekerja secara maksimal.  Bukan saja produk yang dihasilkan menjadi menurun tetapi juga dapat menghasilkan racun.  Media cair biasanya digunakan dalam industri karena memerlukan lebih sedikit tempat, lebih mudah melaksanakan proses rekayasa, dan mengurangi biaya persiapan penggunaan agar atau bahan padat lainnya.


1.  Kebutuhan dasar nutrisi pada media untuk industri

Setiap miroorganisma baik untuk industri maupun laboratorium harus dipenuhi kebutuhannya dalam hal ini seperti karbon, nitrogen, mineral, faktor pertumbuhan dan air dan dihindari bahan-bahan yang menghambat pertumbuhannya.  Idealnya dianalisis komponen apa saja yang harus ditambahkan pada medium agar mikroba tersebut dapat tumbuh dengan baik.  Akan tetapi gambaran umum mengenai tiga grup mikroorganisma yang biasa digunakan dalam industri dapat dihitung berdasarkan hal berikut :
Karbon dan energi yang dibutuhkan, biasanya diperoleh dari karbohidrat utamanya glukosa tetapi dapat pula bentuk yang lebih komplek seperti pati atau selulosa.  Lebih lanjut sumber energi tidak hanya terbatas pada karbohidrat tetapi termasuk hidrokarbon, alkohol atau bahkan asam organik.  Dalam meramu medium untuk industri erlu diperhatikan kandungan karbon harus cukup untuk memproduksi sel.  Untuk hampir kebanyakan organisma, berat orgaisma yang dihasilkan dari berat karbohidrat dalam kondisi aerobic adalah 0.5 g sel kering per gram glukosa.  Artinya bahwa paling sedikit jumlah karbohidrat yang dibutuhkan 2 kali lipat dari berat sel.
Nitrogen, ditemukan dalam protein termasuk enzim dan juga asam nukleat yang merupakan elemen yang sangat dibutuhkan oleh sel.  Kebanyakan sel menggunakan amonia atau garam nitrogen lainnya.  Jumlah nitrogen yang ditambahkan pada proses fermentasi dapat dihitung dengan memperkirakan massa sel dan rata-rata komposisi dari mikroorganisma yang menggunakan.  Untuk bakteria, kandungan N adalah 12.5%, sehingga untuk memproduksi sel bakteri 5 g/l membutuhkan 625 mg N.  Senyawa nitrogen yang tidak dapat disintesis oleh organisma, harus ditambahkan. 
Mineral, membentuk komponen tertentu pada beberapa enzim pada sel, harus ada pada medium.  Mineral yang dibutuhkan umumnya dalah P, S, Mg dan Fe.  Yang kebutuhannya hanya sediit adalah Boron, Seng, Tebaga dan Molibdenum.
Faktor Pertumbuhan, termasuk vitamin, asam amino dan nukleotida harus ditambahkan pada medium karena organisma tidak dapat membuatnya.
Pada kondisi laboratorium atau penelitian adalah mungkin menggunakan bahan kimia murni dalam menseleksi mikroba yang dibutuhkan.  Tetapi pada skala industri dimana volume medium fermentasi bisa mencapai ribuan liter, umumnya tidak digunakan bahan kimia murni karena harganya mahal, atau jika menggunakan akan berakibat pada harga produk yang dihasilkannya menjadi tinggi.  Bahan kontaminan yang terdapat pada bahan baku tidak selalu tidak bermanfaat, terkadang memberikan sifat yang membedakan pada produk yang dihasilkan.  Olehkarena itu walaupun alkohol merupakan bahan yang diinginkan oleh para peminum bir, tetapi bahan selain maltose (khamir merubahnya menjadi alkohol) memberikan aroma yang khas pada bir

2. Kriteria bahan baku untuk medium di Industri

 Dalam menentukan bahan baku yang digunakan untuk produksi menggunkaan mikroorganisma tertentu, bebeapa faktor yang mempengaruhinya adalah :

    1. Biaya bahan baku
Makin murah bahan baku digunakan , maka makin murah harga produk yang dihasilkan yang berakibat makin kompetitif.  Bagaimanapun cocoknya suatu bahan baku digunakan dalam suatu proses industri, tidak akan digunakan jika harganya mahal dan berakibat pada harga jual produk yang dihasilkan tidak ekonomis.  Sebagai contoh pada proses produksi penisilin walaupun laktosa lebih cocok dibanding glukosa, tetapi karena lebih lama pemanfaatannya oleh mikroba, biasanya diganti dengan glukosa yang lebih murah.  Dengan pertimbangan ekonomis tersebut, biasanya media di industri menggunakan produk limbah dari suatu proses produksi.  Corn step liquor dan molase sebagai contoh adalah limbah dari industri gula dan pati.

    1. Ketersediaan bahan baku
Bahan baku harus selalu tersedia agar tidak terjadi penundaan proses produksi.  Jika bahan baku bersifat musiman atau impor, adalah penting melakukan stok untuk persiapan selama periode tertentu.  Beberapa industri besar melaksanakan stok dalam jumlah besar untuk tujuan tersebut.  Jumlah stok yang besar akan menghindari pengaruh dari fluktuasi harga bahan baku, akan tetapi juga dana yang seharusnya digunakan untuk hal lain, terpakai untuk membangun warehouse yang besar untuk menjamin bahan baku tersebut tidak terserang serangga atau binatang pengerat.  Hal lain adalah bahwa bahan baku tersebut harus dapat disimpan dalam jangka waktu lama tanpa terjadi penurunan mutu yang berarti

c. Biaya trasnportasi
Jarak antara industri dengan tempat bahan baku berada merupakan hal yang sangat penting karena biaya bahan baku, biaya produk yang dihasilkan dan daya saing di pasaran dipenagruhi oleh biaya transportasi.  Makin dekat jarak sumber bahan baku adalah semakin baik

d. Kemudahan dalam membuang limbah
Pembuangan limbah industri, di beberapa negara sangat diatur dengan ketat.  Bahan limbah dari proses tertentu sering menjadi bahan baku pada proses lainnya.  Seagai contoh limbah dari industri bir dapat dijadikan makanan ternak.  Tetapi pada kasus lainnya limbah yang dihasilkan tidak dapat diolah lagi.  Oleh karena itu saat memilih bahan baku, biaya penanganan lmbah yang dihasilkan harus juga diperhitungkan.

  1. Kualitas dari bahan baku (dalam hal ini komposisi yang terkandung) haruslah relatif konstan untuk menjaga keseragaman produk yang dihasikan serta menjaga kepuasan dari konsumen.  Pada kasus dimana pemasok bahan baku banyak, umumnya mereka berkompetisi dalam menjaga mutunya sesuai dengan yang diinginkan pengguna.  Dala hal dimana bahan baku berasal dari limbah industri lainnya seperti misalnya molase, industri yang menghasilkannya tidak terlalu peduli dengan mutu yang dihasilkannya.  Oleh karena itu perlu dilakukan analisis pada setiap batch molase yang akan digunakan guna mengetahui berapa banyak komponen lainnya yang harus dtambahkan.  Bahan baku dengan variabilitas kualitas yang tinggi tidak diinginkan karen amembutuhkan biaya ekstra yang  mahal, tidak saja untuk analisis tetapi juga bahan tambahan lainnya yang dibutuhkan agar dapat mencapai kualitas ang diinginkan.

  1. Kecukupan bahan kimia pada medium
Telah didiskusikan sebelumnya, medium harus mengandung karbon, nitrogen, mineral dan vitamin dalam jumlah proporsi yang cukup agar produksi mencapai optimum.  Kebutuhan mikrooranisma juga harus tepat dalam hal ini senyawa yang dapat digunakan.  Kebanyakan khamir memanfaatkan gula heksosa, hanya sebgaian kecil menggunakan laktosa, sedangkan selulosa hanya sedikit mikroorganisma yang dapat memanfaatkannya.  Beberapa organisma tumbuh lebih baik pada medium tertentu. Fungi akan segera tumbuh pada medium corn step liquor, sedangkan actinomycetes akan segera tumbuh pada medium dari kedelai.
g. Bahan baku harus mengandung prekursor yang dibutuhkan untuk sintesis produk.  Precusor sering menstimulasi produksi metabolit sekunder, baik dengan cara meningkatkan jumlah metabolit, dengan induksi biosintesis enzim atau keduanya.  Biasanya berupa asam amino, tetapi molekul dengan ukuran yang lebih kecil juga dapat menginduksi.  Sifat dari produk yang dihasilkan pada beberapa kasus dipengaruhi oleh keberadaan beberapa komponen pada medium.  Misalnya beer hitam dibuat dari barley malt yang terlebih dahulu dikaramelisasi yang menghasilkan warna gelap pada bir.  Sama seperti penisilin G, diproduksi dari medium yang mengandung senyawa fenil.  Corn step liquor yang merupakan unsur standar pada medium penisilin, mengandung prekursor fenil yang dibutuhkan oelh penisilin G.  Prekursor lainnya adalah kobalt pada media untuk produksi Vitamib B 12 dan klorine untuk klorin yang mengandung antibiotik seperti chlortetracyclin dan griseofulvin.


  1. Keoptimalan tumbuh dan produksi dari mikroorganisma
Pada organisma yang digunakan di industri dengan sistem batch, umumnya memiliki 2 fase pertumbuhan: fase pertumbuhan atau tropophase dan fase produksi atau idiophase.  Pada fase pertama sel meperbanyak diri dengan cepat dengan tanpa atau sedikit memproduksi bahan yang diinginkanPada fase kedua, produksi dari bahan tersebut dilakukan, biasanya tanpa terjadi perbayakan sel dan diikuti dengan produksi enzim-enzim yang berbeda.  Terkadang perbedaan fase juga membutuhkan nutrisi yang berbeda pula atau perbedaan proporsi dari nutrisi yang sama.  Medium harus dapat mengatasi permasalahan dan kebutuhan tersebut.  Sebagai contoh, kadar glukosa dan fosfat yang tinggi akan menghambat awal dari idiophase pada produksi sejumlah metabolit sekunder di industri.  Penambahan komponen harus tidak berefek pada terganggunya produksi dari bahan yang diinginkan.

BEBERAPA BAHAN BAKU PENYUSUN MEDIA UNTUK INDUSTRI

Bahan baku yang didiskusikan adalah limbah mengingat beberapa sifat yang harus dimiliki seperti murah, tersedia, keterjaminan kualitas kandungan kimia dan lain-lain.  Bhana baku pada suatu negara murah, pada daerah lain di negara yang sama belum tentu murah, terutama jika bahan tersebut juga digunakan untuk proses produksi lainnya.  Pada beberapa kasus, bahan subtitusi yang cocok harus dicari jika proses produksi harus dilakukan pada tempat yang baru.  Penggunaan bahan subtitusi lokal tersebut menjadi nilai positif karena dapat dapat mengurangi biaya transportasi bahan baku atau bahkan dapat menciptakan lapangan kerja bagi penduduk lokal.  Penelitian pendahuluan perlu dilakukan jika bahan lokal tersebut memiliki komposisi yang agak berbeda dengan bahan yang baisa digunakan. Beberap abahan baku yang biasa digunakan akan diterangkan di bawah ini. 

(a)  Corn steep liquor.  Produk tersebut adalah limbah dari pengolahan pati dari jagung.  SO2 ditambahkan pada air yang merendam jagung.  Dengan pH yang rendah akan menghambat pertumbuhan hampir seluruh mikroorganisma, tetapi mendorong tumbuhnya bakteri asam laktat, terutama termofilik homofementatif Lactobacillus spp, yang akan meningkatkan suhu  menjadi 38-55oC.  Dalam kondisi tersebut, kebanyakan protein yang ada di jagung diubah menjadi peptida dan keluar dari jagung bersama dengan gula menjadikannya sebagai makanan untuk bakteri asam laktat.  Fermentasi laktat berhenti ketika konsentrasi SO2 mencapai 0.04% dan konsentrasi asam laktat antara 1.0 dan 1.5%, pada saat ini pH menjadi 4.  Kondisi asam menjadikan kernel lunak sehingga memudahkan penggilingan sedangkan pembentukan gel dari pati tidak tertunda.  Supernatan yang dipoisahkan dari rendaman jagung disebut corn step liquor.  Sebelum digunakan cairan tersebut disaring dan dikonsentrasikan menggunakan panas hingga konsentrasi padatan menjadi 50%.  Proses pemanasan akan membunuh bakteri.  Corn step liquor banyak digunakan di industri-industri sebagai nutrisi di medium pertumbuhan organisma karena kaya akan karbohidrat, nitrogen, vitamin dan mineral.  Komposisinya bervariasi dan dipengaruhi varietas jagung, kondisi perendaman, pemanasan dan lain-lain.  Corn step liquor bersifat sangat asam, perlu dilakukan penetralan dengan CaCO3 sebelum digunakan.
(b)  Dikenal juga dengan nama porflo, berupa bubuk kuning yang terbuat dari embrio biji kapas.  Digunakan dalam pembuatan tetracycline dan beberapa penisilin sintetik.  Kaya akan protein (56% w/v) dan karbohidrat 24%, minyak 5%, dan abu 4% juga kaya akan kalsium, besi, klorida, fosfor dan sulfat.


c.  Bahan-bahan terlarut destilat
            Adalah limbah dari destilasi alkohol dari biji yang difermentasi.  Diperoleh dari penyaringan bahan padatan setelah destilasi hasil fermentasi dari jagung atau barley untuk wiski atau alkohol.  Filtrat kemudian dikonsentrasikan hingga kandungan padatannya menjadi 1:3, dilanjutkan dengan pengeringan drum drier.  Kaya akan nitrogen, mineral dan hormon pertumbuhan.

Limbah Kedelai
            Kacang kedelai (Glycine max) adalah tanaman tahunan dan ditanam luas diselurh dunia baik di daerah tropis maupun sub tropis dengan pposisi 50oN dan 40oS.  Biji-biji tersebut dipanaskan sebelum kemudian diekstrak minyaknya untuk digunakan dalam pengolahan makana, anti busa pada industri fermentasi, atau sebagai bahan baku margarin.  Limbah padatannya mengandung 11% nitrogen, dan 30% karbohidrat dapat digunakan untuk makanan ternak.  Nitrogen yang dikandungnya lebih komplek dibanding pada Corn Step liquor dan tidak sesuai digunakan pada kebanyakan mikroorganisma kecuali actinomycetes.  Biasanya digunakan untuk fermentasi tetracycline dan streptomycin.

Molase
Molase adalah sumber gula dari limbah industri gula, dan digunakan pada banyak industri fermentasi seperti alkohol, aseton, asam sitrat, glyserol dan khamir.  Ada 2 tipe molase berdasarkan bahan baku industri gula yaitu dari gula (Saccharum officinarum) atau beet (beta alba).  Empat tahap proses dalam pembuatan gula.  Setelah digiling, cairan gula dari tebu berwarna hijau kemudian dilakukan pemanasan dan penambahan soda (lime).  Penambahan soda menjadikan kondisi basa menghentikan hidrolisis, dan pemanasan menjadikan koagunal-koagulan protein dan bahan yang tidak diinginkan lainnya membentuk semacam lumpur.  Bagian atas (supernatan) kemudian dipisahkan dan dikonsentrasikan menggunakan beberapa  evaporator berurutan mulai dari yang bertekanan rendah meningkat bertahap makin tinggi.  Pada tahap akhir, kristal gula mulai terbentuk dengan makin meningkatnya panas dibawah tekanan tinggi, menghasilkan sirup kental berwarna coklat yang mengandung kristal dan disebut dengan massecuite (pada industri menggunakan bit disebut filmass).  Massecuite kemudian disentrifus untuk memisahkan gula kristal dengan cairannya yang disebut molase.  Gula hasil koleksi pertama disebut “A” dan cairan yang terpisah disebut ‘A’ molase.  A molase selanjutnya didihkan untuk mengekstrak kristal gula menghasilkan rendemen gula B dan molase B.  Dua atau lebih proses pendidihan dilakukan untuk mendapatkan kristal gula hingga sampai tidak ekonomis lagi proses tersebut dilakukan.  Molase akhir ini disebut “blackstrap molase”.  Gula yang dihasilkan dari ‘blackstrap molase’ bermutu rendah dan berwarna coklatdan dikenal dengan gula mentah, cargo sugar dan gula rafinasi.  Gula mentah tersebut kemudian dimurnikan kembali (pada pabrik pengolahan lain) untuk menghilangkan kotoran termasuk warna coklat akibat karamelisasi menjadi gula putih yang biasa digunakan sehari-hari.  Cairan yang dihasilkan dari proses pemurnian ini disebut sebagai sirup, mirip dengan molase.  Pada industri gula menggunakan bit sebagai bahan baku, proses yang dilakukan adalah sama tetapi nama fraksi yang diperoleh dari pemurnian berbeda.  Molase dari tebu berbeda komposisinya dengan dari Bit, Molase daribit bersifat basa sedangkan molase dari tebu bersifat asam.  Satu hal yang perlu diperhatikan bahwa molase yang dihasilkan waalupun dari jenis bahan baku yang sama, berbeda komposisinya dari tahun ke tahun, dan dari satu daerah dengan daerah lain.




Industri pengguna umumnya memilih molase dengan komposisi yang sesuai dan membelinya untuk 1 tahun kebutuhan.  Untuk produksi sel, varisi kualitas dari molase tidaklah menjadi hal yang kritis, tetapi untuk menghasilkan metabolit seperti asam sitrat, perubahan komponen sekecil apapun akan memberikan dampak terhadap produksi bahan metabolit tersebut.
Molase inverted (high test molase) adalah sirup kental berwarna cokelat digunakan pada industri destilasi mengandung 75% gula (sukrosa dan gula reduksi) dan sekitar 18% kadar air.  Secara sederhana dapat dikatakan bukan lagi molase tetapi gula invert (contoh, gula reduksi hasil hidrolisis sukrosa).  Diproduksi dari hidrolisis konsentrat larutan dengan asam dan disebut metode Cuban, enzim invertase digunakan dalam hidrolisis.  Terkadang gula A di invert dan dicampurkan dengan molase A.

Cairan Sulfit
Cairan sulfit atau cairan limbah sulfit, adalah cairan hasil dari proses sulfit pada pengolahan pulp dari kayu. Tergantung dari tipenya, kebanyakan kayu mengandung selulosa 50%, sekitar 25% lignin dan 25% hemiselulosa.  Selama proses sulfit, hemiselulosa dihidrolisis dan larut menghasilkan heksosa, glukosa, manosa, galaktosa, fruktosa dan gula pentosa silosa dan arabinosa.  Senyawa asam memecah ikatan kimia antara lignin dan selulosa dan selanjutnya melarutkan lignin.  Tergantung pada perlakuan, selulosa hasil proses masih berupa serat dan dapat dijadikan pulp.  Kehadiran dari ion kalsium berfungsi sebagai bufer dan membantu menetralisir asam kuat lignin sulfonat.  Degradasi dari selulosa menghasilkan glukosa.  Sebagian dari gula ersebut diubah menjadi gula asam slfonat yang tidak dapat terfermentasi.  Sejumlah asam asetat, format dan asam galakturonat juga dihasilkan.
Cairan sulfit dengan komposisi berbeda-beda dihasilkan bergantung pada tipe perlakuan dan tipe dari kayu.  Makin beratnya perlakuan yang diterima, makin banyaknya gula yang dihasikan dari degradasi hemiselulosa diubah menjadi asam sulfonat, begitu pula gula yang dihasilkan makin banyak dari degradasi selulosa.  Pohon keras tidak saja menghasilkan rendemen gula dalam jumlah tinggi (3%) tetapi juga menghasilkan pentosa dalam bentuk silosa.  Hidrolsat pohon keras juga mengandung asam asetat sedangkan pada pohon lunak mengahasilkan produk dengan kandungan 75% heksosa,yang terbanyak manosa.  Cairan slfit diguanakan sebagai medium untuk mikroorganisma setelah dinetralisasi dengan CaCO3 dan diperkaya dengan garam amonium atau urea dan nutrien lainnya.  Digunakan untuk memproduksi alkohol dan khamir.  Beberapa contoh tidak mengandung cukup bahan assaimilable carbonaceous untuk fermentasi modern.  Oleh karena itu biasanya diprkaya dengan ekstrak malt dan lain lainnya.

Substrat lainnya
Substrat lain yang digunakan sebagai bahan mentah di fermentasi adalah alkohol, asam asetat, metanol, metan, dan fraksi dari minyak mentah. 


FAKTOR-FAKTOR PERTUMBUHAN

Faktor pertumbuhan adalah bahan yang tidak disintesis oleh organisma sehingga harus ditambahkan pada medium.  Biasanya berfungsi sebgai kofaktor dari enzim dan dapat berupa vitamin, nukleotida, dan lain-lain.  Bentukan murninya biasanya terlalu mahal untuk digunakan dalam media untuk industri.  Faktor pertumbuhan hanya  dibutuhkan dalam jumlah kecil. Sumber faktor pertumbuhan dapat dilihat pada tabel di bawah ini.


AIR
Air adalah bahan baku yang sangat dibutuhkan dalam industri mikrobiologi.  Dibutuhkan sebagai komponen utama untuk medium fermentasi, untuk pendinginan, pencucian dan membersihkan.  Dibutuhkan dalam jumlah banyak hingga ribuan liter tergantung dari industri.  Pada beberapa industri minuman, kualitas dari produk tergantung dari air.  Dalam upaya menjaga kekonstanan dari kualitas produk, kualitas air harus selalu dianalisis secara reguler untuk mineral, warna, pH dan lainnya.  Jika pasokan air dari sumber air wilayah tidak mencukupi, industri harus mengusahakan sendiri kebutuhannya.

BEBERAPA SUMBER POTENSIAL UNTUK MEDIA INDUSTRI

Beberapa bahan baku yang akan didiskusikan disini kebanyakan diperoleh di negara-negara tropis termasuk diantarnya Afrika, Karibia dan negara lainnya di dunia. 

Sumber Karbohidrat
Keseluruhan adalah polisakarida dan harus dihidrolisis enjadi gula sebelum diguakan
a. Singkong / Casava
Merupakan akar dari tanaman singkong (Manihot esculenta) dan menjadi sumber utama karbohidrat untuk manusia (sebagian hewan) pada banyak negara tropis.  Memiliki banyak kelebihan seperti rendemen karbohidrat tinggi, tidak memerlukan pemeliharaan yang intensif, dan umbi yang dihasilkan dapat bertahan berbulan-bulan didalam tanah tanpa mengalami kerusakan sebelum di panen.  Pati singkong setelah dihidrolisis, dijadikan sebagai sumber karbon untuk protein sel tunggal, ethanol dan bahkan minuman.  Di Brazil dijadikan sebagai sumber bahan baku fermentasi alkohol yang dicampur dengan bensin membentuk gasohol untuk kendaraan.


Ubi-ubian
Dengan nama latin Ipomoea batatas adalah tanaman yang hidup di iklim hangat, walaupun dapat tumbuh pada daerah subtropis.  Terdapat berbagai macam cultivar,   yang memiliki warna yang berbeda pada umbi dan kulitnya dan juga memiliki perbedaan pada ukuran, waktu kematangan, rendemen dan kemanisan.  Mereka tumbuh diberbagai belahan dunia seperti Afrika Utara, Amerika dan Asia.  Ubi mengandung lebih sedikt karbohidrat dibanding dengan jagung, gamdum, atau singkong, akan tetapi memiliki kelebihan bahwa ubi tidak terlalu banyak membutuhkan perawatan.  Ubi telah banyak digunakan sebagai sumber gula karena umbinya mengandung enzim sakarifikasi.  Sirup hasil perebusan umbi digunakan sebagai sumber karbohidrat untuk meramu media industri.  Butil alkohol, aseton dan etanol diproduksi dari sirup ini dengan kuantitas yang lebih tinggi dibanding dengan diproduksi dari sirup jagung pada konsentrasi yang sama.  Diberitakan bahwa pada varietas tertentu telah dikembangkan hingga produktivitasnya mencapai 40 ton per hektar, lebih tinggi dibandingkan dengan singkong atau jagung. 

Cocoyam (taro)
Cocoyam adalah nama dari beberapa tanaman edible dari jenis monokotil dari family Araceae, dua jenis yang teah dikenal adalah Colocasia (taro) dan Xanthosoma (talas-talasan).  Tanaman tersebut tumbuh dan biasa dikonsumsi di daerah tropis.   Karena cukup sulit dibudidayakan dan memerlukan kelembaban yang tinggi dan sulit penyimpanannya, maka tidak menjadi makanan sumber karbohidrat di tempat dimana tumbuh.  Pati dari cocoyam cocok digunakan untuk keperluan farmasi. 

Yam (Gadung)
Yam (Dioscorea spp) digunakan dan dikonsumsi luas di daerah tropis.  Dibanding dengan tanaman tropis yang dimanfaatkan akarnya, penanamnnya cukup sulit sehingga jarang dimanfaatkan sebagai bahan makanan.  Yam telah dimanfaatkan untuk memproduksi berbagai jenis produk seperti tepung yam, yam flakes.  Jika pemanfaatan yam dikelola dalam skala besar, maka limbah dari hasil pengupasan dapat dihidrolisis dan dimanfaatkan sebagai media di industry mikrobiologi.  

Millet (rumput-rumputan)
Adalah merupakan nama gabungan dari beberapa sereal yang benihnya kecil dibandingkan dengan jagung, sorgum, beras dan lain-lainnya.  Tanamannya juga berukuran kecil.  Tanaman-tanaman tersebut diklasifikasikan sebagai sereal minor, tetapi bukan akibat dari ukurannya yang kecil tetapi karena tidak menjadi komponen utama makanan manusia, walaupun sebenarnya tanaman tersebut dapat tumbuh pada daerah yang minim dengan temperature tinggi dan cepat menghasikan.  Perhatian saat ini tertuju pada tanaman tersebut karena kemampuannya bertahan pada kondisi ekstrim, selain itu juga millet dapat tumbuh baik di daerah tropis maupun subtropics dan memiliki berbagai jenis seperti Pennisetum americanum (millet mutiara), Setaria italica  (millet foxtail) Eleusine corcana (finger millet).   Pati millet pernah dihidrolisis untuk digunakan dalam produksi alcohol sejak 50 tahun yang lalu.

Beras
Beras, Oryza sativa adalah tanaman bahan pangan yang dibudidayakan di 5 benua, terutama yang beriklim tropis.  Walaupun termasuk komoditas berbiaya tinggi, tetapi memiliki kelebihan karena kemudahan dalam mekanisasi, penyimpanan dan ketersediaan lembaga pengembangannya melalui IRRI, filipina dan lembaga-lembaga lainnya.  Lembaga-lembaga tersebut menyimpulkan bahwa masa depan dari beras kemungkinan akan diganti sebagai sumber pati lainnya seperti Yam atau singkong.  Dengan peningkatan produksi beras diharapkan makin menjadi efisien untuk kebanyakan negara sehingga cukup murah untuk dijadikan sumber substrat bagi industri mikrobiologi.  Beras digunakan sebagai tambahan perasa pada industri minuman keras.


Sorgum
Sorgum bicolor, menduduki peringkat ke empat dalam jumlah produksi sereal dunia, setelah gamdum, beras dan jagung.  Digunakan dalam produksi bir di berbagai dunia. Dalam penanamannya teah dimekanisasi dan memiliki potensi yang sangat baik diantara sereal yag digunakan sebagai sumber karbohidrat sebagai media dalam industri.  Telah sukses di ubah menjadi malt dan digunakan sebagai bir lager

Jerusalem artichoke
Helianthus tuberosus merupakan anggota dari tanaman famili compositae, dimana karbohidrat yang tersimpan bukan pati tetapi inulin, polimer fruktosa yang dapat dihidrolisa.  Merupakan tanaman yang dimanfaatkan akarnya dan tumbuh didaerah semi tropis dan tropis



Gambar.  Sturktur dari inulin


Sumber protein
a. Kacang
Beragai macam biji dari jenis tanaman legum digunakan sebagai sumber untuk memasok nitrogen pada media industri.  Kacang tanah (Arachis hypogea) kaya akan cairan dan protein.  Cake dari kacang yang telah diekstrak minyaknya biasanya digunakan sebagai bahan makanan ternak.  Tetapi pada kasus kedelai, minyak dari kacang tersebut dapat digunakan sebagai pencegah busa, sedangkan limbah padat hasil ekstraksi minyak dapat digunakan sebgai sumber protein.  Kacang dan limbahnya kaya akan protein

b. Darah
Darah mengandung 82% air, 0.1% karbohidrat, 0.6% lemak, 16.4% nitrogen dan 0.7% abu.  Adalah merupakan limbah dari produk pejagalan meskipun kadang-kadang digunakan sebagai makanan ternak.  Pengeringan dilakuka dengan cara mengalirkan uap panas ke darah hingga suhu mencapai 100°C.  Perlakuan ini menjadikannya steril dan juga menyebabkan penggumpalan.  Perlakuan selanjutnya ditekan untuk menghilangkan serum, kemudian dikeringkan dan digiling.  Hasilnya adalah tepung darah berwarna cokelat dan mengandng 80% proten, abu dan lemak.  Bahan ini menjadi sumber penting protein untuk menjadi media dalam industri

Daging Ikan
Daging ikan digunakan sebagai bahan makanan ternak.  Mengandung banyak protein (65%) dan mineral (21% kalsium, 8% kalsium dan 3.5% fosfor) dan dapat digunakan sebagai media produksi mikroba.  Daging ikan dibuat dengan cara mengeringkan ikan dengan uap panas baik dengan bantuan vakum atau hanya pengeringan biasa.Atau dengan cara melalukan udara panas ke ikan yang ditempatkan pada drum yang berputar.  Selanjutnya bahan tersebut kemudian digiling.


Tidak ada komentar:

Poskan Komentar