NUTRISI MIKROBA
A. Kebutuhan Energi dan Kemampuan Menghasilkan Senyawa Organik
Untuk keperluan hidupnya, semua makhluk hidup memerlukan bahan makanan. Bahan makanan ini diperlukan untuk sintesis bahan sel dan untuk mendapatkan energi. Demikian juga dengan mikroorganisme, untuk kehidupannya membutuhkan bahan-bahan organik dan anorganik dari lingkungannya. Bahan-bahan tersebut disebut dengan nutrient (zat gizi), sedangkan proses penyerapanya disebut proses nutrisi.
Mikroba sama dengan makhluk hidup lainnya, memerlukan suplai nutrisi sebagai sumber energi dan pertumbuhan selnya. Unsur-unsur dasar tersebut adalah : karbon, nitrogen, hidrogen, oksigen, sulfur, fosfor, zat besi dan sejumlah kecil logam lainnya. Ketiadaan atau kekurangan sumber-sumber nutrisi ini dapat mempengaruhi pertumbuhan mikroba hingga pada akhirnya dapat menyebabkan kematian. Kondisi tidak bersih dan higienis pada lingkungan adalah kondisi yang menyediakan sumber nutrisi bagi pertumbuhan mikroba sehingga mikroba dapat tumbuh berkembang di lingkungannya. Oleh karena itu, prinsip daripada menciptakan lingkungan bersih dan higienis adalah untuk meminimalisir sumber nutrisi bagi mikroba agar pertumbuhannya terkendali.
Menurut Waluyo (2005), peran utama nutrien adalah sebagai sumber energi, bahan pembangun sel, dan sebagai aseptor elektron dalam reaksi bioenergetik (reaksi yang menghasilkan energi). Oleh karenanya bahan makanan yang diperlukan terdiri dari air, sumber energi, sumber karbon, sumber aseptor elektron, sumber mineral, faktor pertumbuhan, dan nitrogen. Selain itu secara umum nutrient dalam media pembenihan harus mengandung seluruh elemen yang penting untuk sintesis biologik oranisme baru.
Pertumbuhan mikoorganisme tergantung dari tersedianya air. Bahan-bahan yang terlarut dalam air, yang digunakan oleh mikroorganisme untuk membentuk bahan sel dan memperoleh energi, adalaah bahan makanan.
B. Nutrisi Mikroorganisme
yang sangat sedikit (bahkan tidak terukur) diperlukan sel untuk menyusun komponen seluler, tetapi harus hadir dalam nutrisinya disebut trace elemen. Faktor pertumbuhan merupakan molekul organik yang penting bagi pertumbuhan tetapi tidak mampu disintesis oleh mikroba sendiri seperti vitamin dan asam amino.
1 Sumber-sumber nutrisi a Sumber Karbon
Tumbuhan-tumbuhan dan beberapa bakteri mampu mengunakan energi fotosintetik untuk mereduksi karbondioksida pada penggunaan air. Organisme ini termasuk kelompok autotrof, makhluk hidup yang tidak membutuhkan nutrient organik untuk pertumbuhannya. Autotrof lain adalah khemolitotrof, organisme yang menggunakan substrat anorganik seperti hidrogen atau thiosulfat sebagai reduktan dan karbondioksida sebagai sumber karbon. Heterotrof membutuhkan karbon organik untuk pertumbuhannya, dan karbon organik tersebut harus dalam bentuk yang dapat diasimilasi.
b Sumber Nitrogen
Nitrogen merupakan komponen utama protein dan asam nukleat, yaitu sebesar lebih kurang 10 persen dari berat kering sel bakteri. Sumber nitrogen yang paling lazim untuk mikroorganisme adalah garam-garam ammonium. Beberapa prokariot mampu mereduksi nitrogen molekul (N2 atau dinitrogen). Mikroorganisme lain memerlukan asam-asam amino sebagai sumber nitrogen, jadi yang mengandung nitrogen organik. Tidak semua mikroorganisme mampu mereduksi sulfat, beberapa diantaranya memerukan H2S atau sistein sebagai sumber S.
c Sumber Belerang
Belerang adalah komponen dari banyak substansi organik sel. Belerang membentuk bagian struktur beberapa koenzim dan ditemukan dalam rantai samping cisteinil dan merionil protein. Belerang dalam bentuk asalnya tidak dapat digunakan oleh tumbuhan atau hewan. Namun, beberapa bakteri autotropik dapat mengoksidasinya menjadi sulfat (SO42-).
d Sumber Phospor
Fosfat (PO43-) dibutuhkan sebagai komponen ATP, asam nukleat dan sejumlah koenzim seperti NAD, NADP dan flavin. Selain itu, banyak metabolit, lipid (fosfolipid, lipid A), komponen dinding sel (teichoic acid), beberapa polisakarida kapsul dan beberapa protein adalah bergugus fosfat. Fosfat selalu diasimilasi sebagai fosfat anorganik bebas (Pi).
e Sumber Mineral
klorofil, dan besi sebagai bagian dari koenzim sitokrom dan peroksidase. Mg2+ dan K+ keduanya sangat penting untuk fungsi dan kesatuan ribosom. Ca2+ dibutuhkan sebagai komponen dinding sel gram positif, meskipun ion tersebut bebas untuk bakteri gram negatif. Banyak dari organisme laut membutuhkan Na+ untuk pertumbuhannya.
f Sumber Oksigen
Untuk sel, oksigen tersedia dalam bentuk air. Selanjutnya oksigen juga terdapat dalam CO2 dan dalam bentuk senyawa organik. Selain itu masih banyak organisme yang tergantung dari oksigen molekul (O2 atau dioksigen). Oksigen yang berasal dari molekul oksigen hanya akan diinkorporasi ke dalam substansi sel kalau sebagai sumber karbon digunakan metana atau hidrokarbon aromatic yang berantai panjang. Mikroorganisme anaerob fakultatif tumbuh dengan adanya O2 udara, jadi bersifat aerotoleran; tetapi organisme ini tidak dapat memanfaatkan O2, tetapi memperoleh energi semata-mata dari peragian. Jenis bakteri anaerob fakultatif lain (Enterobacteriaceae) dan banyak ragi dapat beralih dari peroleh energi dengan respirasi (dengan adanya O2) ke peragian (tanpa O2).
2 Tipe-Tipe Nutrisi Utama Bakteri
makanan dalam bentuk padat tergolong tipe holozoik, sedangkan yang menggunakan makanan dalam bentuk cair tergolong tipe holofitik. Jasad holofitik dapat pula menggunakan makanan dalam bentuk padat, tetapi makanan tersebut harus dicernakan lebih dulu di luar sel dengan pertolongan enzim ekstraseluler. Pencernaan di luar sel ini dikenal sebagai extracorporeal digestion. Bahan makanan yang digunakan oleh jasad hidup dapat berfungsi sebagai sumber energi, bahan pembangun sel, dan sebagai aseptor atau donor elektron.
4 Penggolongan Mikroba Berdasarkan Nutrisi Dan Oksigen a Berdasarkan sumber karbon
Berdasarkan atas kebutuhan karbon jasad dibedakan menjadi jasad ototrof dan heterotrof. Jasad ototrof ialah jasad yang memerlukan sumber karbon dalam bentuk anorganik, misalnya CO2 dan senyawa karbonat. Jasad heterotrof ialah jasad yang memerlukan sumber karbon dalam bentuk senyawa organik. Jasad heterotrof dibedakan lagi menjadi jasad saprofit dan parasit. Jasad saprofit ialah jasad yang dapat menggunakan bahan organik yang berasal dari sisa jasad hidup atau sisa jasad yang telah mati. Jasad parasit ialah jasad yang hidup di dalam jasad hidup lain dan menggunakan bahan dari jasad inang (hospes)-nya. Jasad parasit yang dapat menyebabkan penyakit pada inangnya disebut jasad patogen.
b Berdasarkan sumber energi
Berdasarkan atas sumber energi jasad dibedakan menjadi jasad fototrof, jika menggunakan energi cahaya; dan khemotrof, jika menggunakan energi dari reaksi kimia. Jika didasarkan atas sumber energi dan karbonnya, maka dikenal jasad fotoototrof, fotoheterotrof, khemoototrof dan khemoheterotrof.
c Berdasarkan kebutuhan oksigen
Berdasarkan akan kebutuhan oksigen, jasad dapat digolongkan dalam jasad aerob, anaerob, mikroaerob, anaerob fakultatif, dan kapnofil. Pertumbuhan mikroba di dalam media cair dapat menunjukkan sifat berdasarkan kebutuhan oksigen.
5 Interaksi Antar Jasad Dalam Menggunakan Nutrien
menggunakan glukosa sebagai substrat, tetapi bakteri tersebut akan segera tumbuh oleh adanya hasil metabolisme bakteri anaerob lain yang dapat menggunakan glukosa.
6 Media Pertumbuhan Mikroba
Media pertumbuhan mikroorganisme adalah suatu bahan yang terdiri dari campuran zat-zat makanan (nutrisi) yang di perlukan mikroorganisme untuk pertumbuhan._ Mikroorganisme memanfaatkan nutrisi media berupa molekul-melekul kecil yang dirakit untuk menyusun komponen sel. Dengan media pertumbuhan dapat dilakukan isolate mikroorganisme menjadi kultur murni dan juga memanipulasi komponen media pertumbuhannya.
Medium yang digunakan untuk menumbuhkan dan mengembangbiakkan mikroorganisme tersebut harus sesuai susunanya dengan kebutuhan jenis-jenis mikroorganisme yang bersangkutan. Untuk menumbuhkan mikroorganisme yang kita inginkan, yang pertama harus dilakukan adalah memahami kebutuhan dasarnya kemudian memformulasikan suatu medium atau bahan yang akan digunakan.
Media biakan yang digunakan untuk menumbuhkan bakteri terdapat dalam bentuk padat, semi-padat dan cair. Media biakan harus berisi zat hara dan mempunyai keadaan fisik yang sesuai pertumbuhan bakteri. Nutrisi yang berbeda di dalam media biakan di gunakan untuk pertumbuhan, sintesis sel, keperluan energi dalam metabolisme dan pergerakan. Pada umumnya nutrisi atau kandungan unsure dalam media biakan yang dibutuhkan oleh bakteri adalah sumber energi, karbon, nitrogen, sulfur, fasfor, unsur-unsur logam, vitamin dan air. Bahan-bahan media biakan yaitu antaralain:
a Bahan dasar
1) Air (H2O) sebagai pelarut
2) Agar (dari rumput laut) yang berfungsi sebagai pemadat media. Agar sulit di degradasi oleh mikroorganisme pada umunya dan mencair pada suhu 450C.
4) Silica gel, yaitu bahan yang mengandung natrium silikat. Fungsinya juga sebagai pemadat media. Silica gel khususnya digunakan untuk memadatkan media bagi mikroorganisme autotrof abligat.
b Nutrisi atau zat makanan
1) Media harus mengandung unsur-unsur yang diperlukan untuk metabolisme sel yaitu berupa unsur malro seperti C, H, O, N, P; unsur mikro seperti Fe, Mg dan unsur pelekat/trace element.
2) Sumber karbon dan energi yang dapat di peroleh berupa semyawa organic atau anorganik sesuai dengan sifat mikrobanya. Jasad heterotrof memerlukan sumber karbon organik antara lain dari karbohidrat, lemak, protein, dan asam organic.
3) Sumber nitrogen mencakup asam amino, protein atau senyawa bernitrogen lain. Sejumalah mikroba dapat menggunakan sumber N anorganik seperti urea.
4) Vitamin-vitamin.
c Bahan tambahan
Bahan-bahan tambahan yaitu bahan yang ditambahkan ke dalam medium dengan tujuan tertentu, msalnya phenol red (indicator asam basa) ditambahkan untuk indicator perbahan pH akibat produksi asam organic hasil metabolisme. Bahan yang sering digunakan dalam pembuatan media yaitu :
Agar, dapat diperoleh dalam bentuk batangan, granula atau bubuk dan terbuat dari rumput
laut. Kegunaannya adalah sebagai pemadat (gelling). Jika dicampur dengan air dingin, agar tidak akan larut, untuk melarutkannya harus diasuk dan dipanasi.
Peptone, adalah produk hidrolisis protein hewani aau nabati seperti otot, liver, darah, susu, kasein, laktobumin, gelatin, dan kedelai.
Yeast extract, terbuat dari ragi pengembang roti atau pembuat alcohol. Yeast extract
mengandung asam amino yang lengkap dan vitamin (B complex).
Karbohidrat, ditambahkan untuk memperkaya asam amino dan gas dari karbohidrat. Jenis karbohidrat yang umumnya digunakan adalah amilum, glukosa, fruktosa, galaktosa, sukrosa, manitol, dan lain-lain. Konsentrasi yang ditambahkan untuk analisis fermentasi adalah 0,5-1%.
Macam-macam media pertumbuhan:
1) Berdasarkan konsistensi ataupun kepadatannya, medium terbagi tiga bagian, yaitu:
a) Medium cair/broth/liquid yaitu media yang tidak mengandung agar, contohnya adalah NB (Nutrient Broth), LB (Lactose Broth).
b) Medium setengah padat (semi solid medium) yaitu media yang mengandung agar 0,3-0,4% sehingga menjadi sedikit kenyal, tidak padat, tidak begitu cair. Media semi solid dibuat dengan tujuan supaya pertumbuhan mikroba dapat menyebar ke seluruh media tetapi tidak mengalami percampuran sempurna jika tergoyang. Misalnya bakteri yang tumbuh pada media NfB (Nitrogen free Bromthymol Blue) semisolid akan membentuk cincin hijau kebiruan di bawah permukaan media, jika media ini cair maka cincin ini dapat dengan mudah hancur. Semisolid juga bertujuan untuk mencegah/menekan difusi oksigen, misalnya pada media Nitrate Broth, kondisi anaerob atau sedikit oksigen meningkatkan metabolisme nitrat tetapi bakteri ini juga diharuskan tumbuh merata diseluruh media.
c) Medium padat (solid medium) yaitu media yang mengandung agar 15% sehingga setelah dingin media menjadi padat. Contoh : endo agar, PDA, Nutrient agar
a) Medium sintesis yaitu media yang komposisi zat kimianya diketahui jenis dan takarannya secara pasti, misalnya Glucose Agar, Mac Conkey Agar.
b) Medium semi sintesis yaitu media yang sebagian komposisinya diketahui secara pasti, misanya PDA (Potato Dextrose Agar) yang mengandung agar, dekstrosa dan ekstrak kentang. Untuk bahan ekstrak kentang, kita tidak dapat mengetahui secara detail tentang komposisi senyawa penyusunnya.
c) Medium non sintesis yaitu media yang dibuat dengan komposisi yang tidak dapat diketahui secara pasti dan biasanya langsung diekstrak dari bahan dasarnya, misalnya Tomato Juice Agar, Brain Heart Infusion Agar, Pancreatic Extract.
3) Media berdasarkan tujuan
a) Medium umum, yaitu medium yang dapat ditumbuhi berbagai jenis mikroorganisme. Contoh : NA (nutrient agar) umum untuk bakteri, PDA (potato dextrose agar) dan toge umum untuk jamur.
b) Medium diferensial, yaitu medium yang hanya ditumbuhi berbagai jenis mikroba, salah satu jenis memberikan cirri yang khas sehingga dapat segera diketahui berbeda dari yang lain. Contoh : Blood Agar, EMB agar, dll.
c) Medium pengaya, yaitu medium yang kaya akan nutrient tertentu sehingga dapat menumbuhkan dan memperbanyak sel dengan cepat. Contoh: medium Tetrathionat Broth, dll.
d) Media diperkaya (Enrichment media), merupakan media yang mengandung komponen dasar untuk pertumbuhan mikroba dan ditambah komponen kompleks seperti darah, serum, kunuing telur.Media diperkaya juga bersifat selektif untuk mikroba tertentu. Bakteri yang ditambah dalam media initidak hanya membutuhkan nutrisi sederhana untuk berkembang biak, tetapi membutuhkan komponenkompleks, misalnya Blood Tellurite Agar , Blle Agar, Serum Agar, dll.
yang ditambah Amphisilin untuk merangsang E .coli resisten antibiotik dan menghambat kontaminan yang peka, Ampicilline.Salt Broth yang ditambah NaCl 4% untuk membunuh streptococcus agalactioe yang toleran terhadap garam.
Adapun beberapa definisi tentang media diperkaya/selektif diantaranya :
Media diperkaya ( Enrichment media) merupakan media yang diperlukan untuk oganismeyang memerlukan makanan tambahan.
Media diperkaya digunakan untuk memperbanyak bakteribaik di dalam Specimen maupun koloni-koloni yang kecil.
Media diperkaya Eksklusif digunakan segolongan bakteri yang lain termasuk dalam media iniantaralain Azide Broth, Selenite Broth.
