Pengenalan Mikroorganisme dalam Proses Pembuatan Eco Enzyme

Pengenalan Mikroorganisme dalam Proses Pembuatan Eco Enzyme Oleh : Sugeng

5 Maret 2021

Mikroorganisme atau mikrobia atau mikroba atau jazad renik, adalah organisme mikroskopis yang hanya bisa dilihat dengan menggunakan mikroskop. Dari fosil yang ditemukan, mikroorganisme ini merupakan mahluk hidup tertua yang ada di bumi dan sudah ada sejak sekitar 3-4 milyar tahun yang lalu. Namun secara mikrobiologi, baru dipelajari sejak diketemukan mikroskop yaitu sekitar abad 16-17.

Mikroorganisme ini bisa diklasifikasikan menjadi 7, yaitu:

1. Bakteri

Bakteri bersel tunggal dengan struktur sel sederhana, tidak mempunyai inti sel. Pusat kendali, yang berisi informasi genetika terdapat di dalam DNA nya. Beberapa bakteri mempunyai bahan genetika tambahan yang disebut plasmid. Plasmid ini sering berisi gen yang membuat bakteri tersebut memiliki kelebihan dibandingkan bakteri lainnya, misalnya ada yang mempunyai gen yg menyebabkan bakteri tahan (resisten) terhadap antibiotik tertentu.

Bakteri berkembang biak dengan cara membelah diri. Dalam kondisi lingkungan yang sesuai, Escherichia coli membelah diri setiap 20 menit. Ini berarti dalam 8 jam sudah terbentuk 16.7 juta sel.

Beberapa bakteri mampu membentuk endospora, yaitu membentuk struktur dormansi yang akan tahan terhadap kondisi ekstrim ( misalnya : suhu, sinar UV, atau desinfektan).

Gambar 1. Contoh sel bakteri

2. Archaea

Hingga tahun 1970, archaea dimasukkan dalam kelompok bakteri, karena strukturnya sangat mirip dengan bakteri. Beberapa archaea tahan terhadap suhu sangat tinggi, dan pada suhu sangat dingin. Hal ini

dikarenakan archaea memiliki dinding sel yang lebih stabil pada suhu ekstrim.

Gambar 2. Koloni Archaea

3. Virus

Virus merupakan mikroorganisme terkecil. Virus sangat unik krarena hanya bisa hidup dan membelah diri dalam sel hidup lainnya (disebut sebagai sel inang/ host). Virus tersusun atas bahan genetika ( DNA atau RNA) dikelilingi oleh lapisan pelindung yang disebut capsid, yg terbuat dari protein. Kadang-kadang capsid diselimuti oleh pelindung yang disebut envelope.

Gambar 3. Contoh koloni virus flu H3N2

4. Fungi

Fungi ada yang berbentuk sel tunggal, ada yang berbentuk multisel, bahkan sel yang sangat banyak dan kompleks, yaitu yang sering ditemukan di tanah , pohon-pohon yang telah mati, yang sangat berperan penting dalam siklus karbon.

Fungi bisa dikelompokkan menjadi 3, yaitu:

- Sel tunggal, yang disebut yeast.

Yeast merupakan sel tunggal kecil, berbentuk seperti buah lemon. Memperbanyak diri dengan membentuk tunas, yang kemudian tunas tersebut lepas dari sel induk menjadi sel dewasa.

Contoh: Saccharomyces cerevisiae.

- Mould multisel berfilamen.

Mould multisel berfilamen mempunyai benang-benang halus (hifa). HIfa ini akan tumbuh terus pada ujungnya, membentuk cabang panjang, dan bisa membentuk suatu jaringan yang disebut mycelium. Enzim2 dikeluarkan melalui ujung2 hifa, yang mampu memecah senyawa kompleks menjadi senyawa sederhana untuk dijadikan sebagai makanannya.

- Makroskopik berfilamen, yang sering disebut jamur.

Jamur makroskopis berfilamen merupakan jamur besar yang biasa kita kenal (mushrooms).

Gambar 4. koloni yeast Candida albicans

5. Prions.

Prion merupakan jenis protein yang bisa menyebabkan penyakit pada binatang dan manusia, dengan cara memicu protein sehat pada otak menjadi protein tidak normal. Prion ini hanya merupakan protein, tidak mempunyai genetika sama sekali. Bagaimana prion bisa menyebabkan penyakit sampai saat ini belum diketahui secara pasti. Contoh prion : penyebab penyakit sapi gila (mad cows).

Gambar 5. koloni prions

6. Protozoa.

Protozoa merupakan sel tunggal yang bisa berbentuk amoeba, yang bisa berubah bentuk menjadi paramaecium yang mempunyai struktur sangat

kompleks. Protozoa bisa berpindah tempat , yaitu dengan menggunakan silia (rambut halus), flagella (benang halus), dan dengan mengeluarkan cairan sel (amoeboid movement).

Gambar 6. Protozoa

7. Algae.

Algae dapat berupa sel tunggal seperti Chlamydomonas, atau bergabung membentuk rantai seperti Spirogyra, atau terdiri atas beberapa sel seperti Rhodymenia.

Algae sebagian hidup di rawa atau lautan, bisa terapung atau tenggelam di perairan. Ada juga yang ditemukan hidup di bebatuan atau tanah yang lembab.

Gambar 7. Algae

Berdasarkan struktur dasar sel, mikroorganisme bisa dikelompokkan menjadi 2 yaitu prokariota dan eukariota.

 Prokariota tidak mempunyai inti sel, DNA nya tidak terikat dalam bentuk inti sel, tapi hanya berbentuk "loop" tunggal. Meskipun ada yang multisel, tapi sebagian besar prokariota adalah sel tunggal. Contoh prokariota adalah bakteri dan archaea.

Gambar 8. Sel prokariota

 Eukariota memiliki inti sel dan DNA nya berbentuk kromosom, serta mempunyai mitokondria yang merupakan sumber pembangkit energi sel.



Gambar 9. Sel eukariota

Berdasarkan bentuk sel, bakteri bisa dikelompokkan menjadi :

1.Coccus, yaitu berbentuk bulat atau oval.

Bila sel tunggal maka disebut coccus, bila dua sel disebut diplococci, jika seperti rantai disebut streptococci dan bila berbentuk tak beraturan seperti tangkai buah anggur, disebut staphylococci.

Gambar 10. Coccus

2. Bacillus atau berbentuk batang. Bila berbentuk sel batang tunggal disebut bacillus, berbentuk seperti rantai disebut streptobacillus, tapi bila berbentuk oval mirip coccus disebut coccobacillus.

Gambar 11. Bacillus

3. Spiral

Berbentuk spt "koma" disebut vibrio, bila tebal disebut spirillum, sedangkan yang tipis disebut spirochete, juga ada yang berbentuk filament.

Gambar 12. Spiral

Gambar 13. Perbandingan ukuran mikroorganisme

Berdasarkan penyerapan terhadap zat warna gram, yaitu pewarna untuk mengidentifikasi bakteri, dengan menggunakan 2 zat warna yaitu zat warna kristal violet (gentian) dan zat warna safronin, maka bakteri bisa dikelompokkan menjadi bakteri gram positif dan bakteri gram negatif.

1. Bakteri gram positif ialah bakteri yang saat diberi warna utama (kristal violet/gentian) tetap berwarna ungu karena dinding selnya sangat tebal dan tersusun atas peptidoglikan yang mampu menyerap warna dan menutup pori-

pori dinding sel pada saat dicuci dengan alkohol sehingga zat warna tetap tertahan dalam kulit sel.

Contoh: Clostridium perfringens.

2. Gram negatif, yaitu bakteri dengan dinding sel yg tersusun atas lipid ( lemak), sehingga pada saat pewarnaan, tidak dapat mempertahankan warna terutama pd saat dicuci dengan alkohol karena rusaknya lipid oleh alkohol, sehingga bakteri kelompok ini memberikan warna merah, yaitu safronin atau air fuchsin.

Contoh: Streptococcus mutan.

Berdasarkan makanannya, mikroorganisme juga bisa dikelompokkan menjadi :

 Ada yang mampu hidup pada rentang substrat yang sangat lebar, misalnya coliform. Ada yang hidup pada rentang sempit, misalnya mikroorganisme patogen, yaitu hanya bisa hidup pada substrat tertentu.

Hal ini dikarenakan kemampuan cerna terhadap makanan memang ber- beda. Beberapa ada yang mampu memakan karbohidrat kompleks, beberapa ada yang mampu mencerna beberapa jenis karbohidrat, misal coliform dan Clostridium, sedangkan yang lainnya hanya mampu memakan satu atau dua jenis karbohidrat, misalnya Pesudomonas. Ada pula yang hanya mampu memakan senyawa organik lain seperti alkohol, ester. Begitu juga dengan nitrogen sebagai makanan, ada yg hanya mampu memakan nitrogen sederhana seperti amonia dan nitrat, tetapi ada pula yang mampu memakan senyawa nitrogen yang lebih panjang seperti asam amino, bahkan protein.

 Kadar air.

Secara umum bakteri lebih banyak memerlukan air daripada yeast dan mold. Yang dimaksud dengan air disini adalah air yang tersedia bebas, bukan kadar air secara total. Air yang tersedia bebas ini disebut "water activity", yang biasa disingkat aw. aw adalah tekanan uap air substrat dibagi dengan tekanan uap air dari air murni. Dengan demikian aw air murni adalah 1,00.

Sebagian besar bakteri akan tumbuh dengan baik pada aw mendekati 1,00. Ini berarti bahwa mereka akan tumbuh dengan baik pada substrat dengan kadar gula dan kadar garam rendah. Substrat dengan kadar gula 3-4% dengan kadar garam 1-2% akan menghambat pertumbuhan beberapa spesies bakteri.

Akan tetapi ada juga mikroorganisme yang mampu hidup dengan baik pada kadar gula dan kadar garam yang tinggi, yaitu dengan tekanan osmose tinggi. Mikroorganisme yang mampu hidup pada kadar gula tinggi disebut osmofilik, yaitu mampu hidup pada aw<0,85. Misalnya Saccharomyces rouxii.

Osmotoleran adalah mikroorganisme yg bisa tumbuh dg baik , dengan atau tanpa kadar gula tinggi. Contohnya adalah Leuconostoc.

Mikroorganisme yang bisa hidup pada kadar garam 0,5-3% disebut halofil rendah. Yang bisa hidup pada kadar garam 3-15% disebut halofil sedang.

Yang bisa hidup pada kadar garam 5-30% disebut halofil ekstrim.

 Suhu.

Tiap mikroorganisme mempunyai suhu minimal, maksimal dan optimal untuk pertumbuhan. Suhu minimal adalah batas suhu paling rendah untuk bisa hidup. Suhu maksimal adalah suhu tertinggi untuk bisa hidup.

Suhu optimal adalah suhu dimana untuk hidup secara optimal.

Mikrorganisme psikrofilik adalah yang hidup optimal pada suhu 0°C, meskipun bisa hidup pada suhu -10°C. Mesofilik adalah mikoorganisme dengan suhu optimal 20-45°C. Termofilik adalah dengan suhu optimal di atas 45°C, sedangkan Ekstrimofilik bisa hidup pada suhu sangat ekstrim.

Suhu optimal Saccharomyces cerevisiae adalah 32°C, sedangkan suhu optimal bakteri asam asetat adalah 25-30°C.

 pH

Mikroorganisme dibatasi hidupnya oleh pH, yaitu mempunyai pH minimal, maksimal, dan optimal untuk pertumbuhan. Yeast umumnya mempunyai pH optimal 4-4,5 dan sangat jarang yang mampu hidup pada pH di atas 7. S.cerevisiae pH optimalnya 4; sedangkan bakteri asam asetat hidup pada pH 5-6,5, meskipun masih bisa hidup pd pH 3-4.

 Oksidasi-reduksi.

Mikroorganisme bisa dikelompokkan berdasarkan proses pernafasannya menjadi : aerobik, anaerobik dan fakultatif.

Aerobik bila membutuhkan oksigen bebas untuk hidupnya. Anaerobik bila tidak membutuhkan oksigen bebas untuk pertumbuhannya, sedangkan fakultatif bila bisa hidup baik dengan maupun tanpa oksigen bebas.

 Kemampuan menggunakan energi sinar matahari untuk metabolisme.

Mikroorganisme fototrof mampu melakukan metabolisme dengan menggunakan sinar matahari.

 Mikroorganisme mempunyai kemampuan utk berkomunikasi satu sama lain dg menggunakan gelombang elektromagnetis. Kemampuan ini disebut Quorum Sensing. Mereka bisa berkomunikasi antara lain soal ketersediaan makanan atau adanya bahan-bahan berbahaya.

Meskipun secara taksonomi makhluk hidup diklasifikasikan berdasarkan : Kingdom~Division~Class~Order~Family~Genus~Species....tetapi penulisannya biasanya dilakukan dengan Genus dan Spesiesnya. Contoh : Escherichia coli (Escherichia = genus, coli = spesies)

Referensi :

1. Frazier W.C.; 1976; "Food Microbiology"; Mc Graw Hill, New Delhi.

2.”Method of Classifying and Identifying Microorganisms";

courses.lumenlearning.com; diakses 22/02/21, 06:00.

3. Kaiser G.; "Sizes, Shapes, and Arrangements of Bacteria"; bio.libretexts.org;

diakses 22/02/21, 06:25.

4. Klappenbach L.; "Prokaryotes vs Eukaryotes : What are the Difference ?";

thoughtco.com; diakses 22/02/21, 05:00.

5. Pitt T.L. and Barer M.R.; 2012 ; " Classification, Identification and Typing of Microorganisms" ; Medical Microbiology. 2012:24-38. DOI =10.1016/B978-0- 7020-4089-4.00018-4