POLA PERTUMBUHAN DAN KINETIKA PERTUMBUHAN MIKROBA


POLA PERTUMBUHAN DAN KINETIKA PERTUMBUHAN MIKROBA
 
 
Mikroba merupakan mahluk hidup yang dapat tumbuh pada lingkungan yang sesuai untuk pertumbuhannya. Dengan demikian adanya mikroba dapat menyebabkan banyak bahaya karena kemampuannya dalam menginfeksi tanaman, hewan serta manusia yang berakibat dapat timbul penyakit ringan atau bahkan menyebabkan kematian. Mikroba juga dapat menyebabkan kerusakan pada bahan pangan dan produk olahannya ataupun kerusakan lainnya, misalnya kerusakan kayu, kulit, tekstil dan sebagainya. Bahan pangan atau produk olahan pangan dapat tercemar oleh mikroba sehingga menimbulkan perubahan-perubahan kimiawi di dalamnya, akibatnya bahan pangan atau produk olahan pangan menjadi tidak layak dimakan karena telah rusak atau bahkan mungkin beracun. Namun demikian, terdapat cukup banyak mikroba yang berperan positif pada pangan yaitu peran mikrob pada proses fermentasi pangan. Oleh karena itu perlu diketahui pola pertumbuhan mikroba sehingga dapat dilakukan pengendalian terhadap pertumbuhan mikroba patogen dan mikroba penyebab kerusakan pangan ataupun mikroba yang berperan pada fermentasi pangan.
A. FASE-FASE PERTUMBUHAN MIKROBA
Dalam mencermati fase-fase pertumbuhan mikroba, maka perlu diketahui beberapa istilah penting.
Pertumbuhan : berkaitan dengan suatu mikroba, pertumbuhan diartikan sebagai suatu peningkatan massa atau jumlah sel total (misalnya di dalam suatu biakan) dan bukan dalam hal ukuran atau kerumitan organisme masing-masing.
Laju Pertumbuhan : pertambahan jumlah sel per satuan waktu.
Generasi : interval untuk pembentukan dua sel yang berasal dari satu sel.
Waktu Generasi : selang waktu yang diperlukan bagi sebuah sel untuk membelah diri. Setiap mikroba mempunyai waktu generasi yang berbeda.
Pertumbuhan eksponensial : pertambahan jumlah sel secara sangat cepat dengan konstanta tertentu dalam statu periode waktu, sehingga pertambahan jumlah sel tersebut berdasarkan deret ukur.
Populasi mikroba dalam kurun waktu tertentu jumlahnya sangat banyak hingga dalam hitungan juta atau miliar sel. Namun demikian, dengan mengukur pertumbuhan mikroba dalam selang waktu tertentu pada beberapa titik waktu pengukuran maka dapat diketahui pola pertumbuhan mikrobanya. Pertumbuhan mikroba meliputi beberapa fase yaitu :
1) fase lag atau fase adaptasi
2) fase log atau fase pertumbuhan eksponensial
3) fase statis, dan
4) fase kematian.
Data pertumbuhan mikroba selanjutnya diplotkan dalam skala aritmatik (dalam satuan log atau dalam grafik semilog).
Sedangkan yang dimaksud dengan pertumbuhan dalam keadaan kesetimbangan yaitu jika pertumbuhan mikroba tersebut terjadi secara teratur pada kondisi konstan, sehingga jumlah pertambahan komponen kimia (hasil metabolisme) juga konstan.
Fase Lag
Jika suatu populasi mikroba diinokulasikan ke dalam medium, maka umumnya tidak segera terjadi pertumbuhan mikroba, tetapi diperlukan beberapa waktu bagi mikroba untuk beradaptasi dalam medium tersebut. Fase lag tidak terlihat jika suatu kultur yang dalam pertumbuhan eksponensial diinokulasikan pada medium yang sama dan dalam kondisi
yang sama. Pengamatan fase lag dapat dilakukan jika populasi mikroba tersebut dipindahkan dari medium yang kaya nutrisi ke dalam medium yang minim/miskin nutrisi.
Fase Log
Merupakan pertumbuhan mikroba secara teratur dalam interval waktu tertentu, artinya populasi mikroba bertambah secara teratur menjadi dua kali lipat pada interval waktu tertentu (waktu generasi) selama inkubasi. Tidak semua spesies mikroba mempunyai waktu generasi yang sama, ada yang mempunyai waktu generasi beberapa belas menit, sedangkan spesies lainnya selama beberapa jam. Sebagai contoh, di dalam médium kultur maka waktu generasi Escherichia coli adalah 15 hingga 20 menit, Salmonella typhi 20 hingga 30 menit sedangkan Mycobacterium tuberculosis selama 12 hingga 24 jam. Laju pertumbuhan tersebut dipengaruhi oleh kondisi lingkungan (suhu dan komposisi medium pertumbuhannya) sera karakteristik mikrobanya. Bakteri tumbuh lebih cepat dibandingkan mikroba eukaryotik lainnya.
Fase Statis
Pertumbuhan mikroba relatif statis pada fase ini, artinya populasi sel-sel hidup relatif constan atau pertambahan sel yang hidup sebanding dengan pertambahan sel yang mati.
Fase Kematian
Jika mikroba telah melewati fase statis, akhirnya terjadi penurunan populasi sel-sel hidup yang berarti mikroba memasuki fase kematian.
Perlu dicermati bahwa fase lag, fase log, fase statis maupun fase kematian tidak dapat diterapkan untuk tiap sel individu tetapi hanya untuk populasi sel mikroba. Waktu generasi mikroba (misalnya bakteri) dapat
ditentukan dengan pengamatan langsung secara mikroskopis. Namun metode yang lebih praktis dan umum adalah dengan cara menginokulasi suatu medium dengan bakteri dalam jumlah yang diketahui, membiarkan bakteri tersebut tumbuh pada kondisi optimum kemudian menentukan populasinya pada interval waktu tertentu secara berkala. Dengan demikian data yang diperlukan untuk menghitung waktu generasi bakteri adalah (a) jumlah bakteri pada awalnya di dalam inokulum, (b) jumlah bakteri pada setiap titik pengamatan pada akhir waktu tertentu, dan (c) interval waktu.
Jika misalnya satu spesies bakteri mempunyai waktu generasi 30 menit. Jika pada awalnya terdapat satu sel bakteri, maka 30 menit kemudian terdapat 2 sel bakteri, setelah 1 jam terdapat 4 sel, setelah 2 jam terdapat 16 sel, dan secara teoritis setelah 10 jam akan terdapat 1.048.576 sel bakteri. Jika populasi awalnya sebanyak 100 sel, maka secara teoritis terdapat 100x1048576 sel, artinya sebanyak 104.857.600 sel atau sebanyak 108 sel. Dapat dibayangkan jika populasi awalnya sebanyak lebih dari 10.000 sel. Perla diketahui bahwa pada susu segar/susu mentah terdapat 105 sel/ml.
B. KINETIKA PERTUMBUHAN
Pertumbuhan mikroba (pada fase eksponensial atau fase log), mengikuti formula :
dX/dt = kX
ln X = ln Xo + k(t)
dimana :
X = jumlah sel pada waktu t
Xo= jumlah sel pada waktu 0
k = konstanta laju pertumbuhan
t = waktu yang diperlukan
Maka antilogaritma : X = Xo ekt
Jika populasi meningkat dua kalinya, maka
X/Xo = 2
X = Xo ekt
X/Xo = ekt
2 = ek(t-gen) t-gen = waktu generasi
k = ln 2/t-gen
k = 0,693/tgen ; Jika 1/tgen = μ
maka : k = 0,693 μ atau μ = k/0,693
Ln X - ln Xo = kt
log X - log Xo = kt/2,303
karena k = 0,693 μ; maka
log X - log Xo = 0,693 μt/2,303
log X - log Xo = 0,301 μt
μ= (log Xt - log Xo)/0,301 t ;
dimana μ = laju pertumbuhan
Sebagai contoh :
Jika pada awalnya terdapat bakteri sebanyak 103 sel/ml, setelah 5 jam inkubasi ternyata terdapat bakteri sebanyak 107 sel/ml. Tentukan laju pertumbuhan bakteri dan waktu generasinya.
μ = (log Xt - log Xo)/0.301 t
μ= (log 107 - log 103)/0.301 t
Laju pertumbuhan :
μ = 4/(0.301x5) = 2.6578 generasi/jam
Karena μ = 1/g; maka g = 1/μ
Waktu generasi :
g = 1/2.6578 = 0.37625 jam/generasi
C. PENGUKURAN LAJU PERTUMBUHAN
Telah diketahui bahwa istilah pertumbuhan mikroba mengacu pada perubahan dalam populasi total dan bukannya perubahan dalam suatu individu organisme saja. Selain itu pada kondisi pertumbuhan seimbang ada suatu pertambahan semua komponen seluler secara teratur. Oleh sebab itu pertumbuhan dapat ditentukan tidak hanya dengan cara mengukur jumlah sel tetapi juga dengan mengukur jumlah berbagai komponen selular (DNA, RNA, protein) serta produk-produk metabolisme tertentu.
Terdapat beberapa teknik laboratorium untuk mengukur pertumbuhan mikroba dengan bantuan peralatan sederhana misalnya sebuah gelas obyek dengan olesan yang diwarnai serta telah diketahui volumenya (dikenal sebagai hitungan mikroskopis), cawan Petri berisi media/agar padat (dikenal sebagai hitungan cawan), secara gravimetri untuk penentuan massa sel hingga peralatan elektronik modern yang mengukur fotoluminesens senyawa-senyawa yang dihasilkan oleh beberapa spesies mikroba. Pertumbuhan mikroba tentunya dipengaruhi oleh faktor intrinsik maupun faktor ekstrinsik.
Faktor-faktor intrinsik yang mempengaruhi pertumbuhan mikroba antara lain :
1.      Nutrien
2.      pH
3.      aktivitas air (water activity)
4.      komponen antimikroba
Faktor-faktor ekstrinsik yang mempengaruhi pertumbuhan mikroba antara lain :
1.      Suhu
2.      Potensial redox

Share this

Related Posts

Previous
Next Post »

Tolong berikan komentar yang baik dan sopan serta jangan SPAM!