BAB IIPENDAHULUAN

Mikroorganisme yang sering kita jumpai pada pengolahan bahan pangan adalah bakteri dan khamir. Bakteri merupakan mikroba uniseluler, tersebar luas dialam. Hidupnya ada bebas, saprofit, parasit, dan sebagian pathogen pada manusia, hewan, dan tanaman. Bakteri mempunyai ukuran yang sangat kecil sehingga untuk dapat melihatnya digunakan mikroskop. Ukuran bakteri berkisar antara 0,5 – 2,5 μ (micron) dan panjangnya 2 – 10 μ. Meskipun terdapat beribu–ribu jenis bakteri yang berbeda, tetapi hanya terdapat beberapa bentuk sel yang diketemukan. Sel dapat berbentuk bulat (coccus), bentuk batang (bacillus), dan bentuk spiral (spirilium). Sel–sel ini dapat dijumpai dalam keadaan tunggal, berpasangan, tetrad, berkelompok kecil, bergerombol atau berantai.

Bakteri berkembang biak dengan cara pembelahan sel. Adanya bakteri dapat mengakibatkan pembusukan yang tidak diinginkan, dapat menimbulkan penyakit yang ditularkan melalui makanan atau dapat melangsungkan proses fermentasi yang menguntungkan.

Kapang merupakan mikroba yang multiseluler, terdiri dari benang-benang halus yang disebut hifa (hypha) dan kumpulan hifa disebut miselium (mycellium). Kapang melakukan reproduksi dan penyebaran menggunakan spora. Spora kapang terdiri dari dua jenis, yaitu spora seksual dan spora aseksual. Spora aseksual dihasilkan lebih cepat dan dalam jumlah yang lebih banyak dibandingkan spora seksual. Spora aseksual memiliki ukuran yang kecil

(diameter 1-10 μm) dan ringan, sehingga penyebarannya umumnya secara pasif menggunakan aliran udara.

Khamir merupakan mikroba bersel tunggal dan berukuran antara 5 – 20 μ , dapat berkembang biak dengan cara seksual dan aseksual. Khamir berperan dalam pembuatan bir, anggur, minuman keras, roti dan produk – produk fermentasi lainnya. Untuk membedakan mikroorganisme antara bakteri dan khamir di perlukan pemahaman tentang pewarnaan gram.

Pewarnaan gram merupakan salah satu teknik pewarnaan yang paling penting dan luas yang digunakan untuk mengidentifikasi bakteri. Metode ini diberi nama berdasarkan penemunya, ilmuwan asal Denmark, bernama Hans Christian Gram (1853–1938) yang mengembangkan teknik ini pada tahun 1884 untuk membedakan antara pneumokokus dan bakteri Klebsiella pneumoniae. Bakteri yang terwarnai dengan metode ini dibagi menjadi dua kelompok, yaitu bakteri Gram Positif dan Bakteri Gram Negatif. (Vira, 2008)

Bakteri Gram positif akan mempertahankan zat pewarna kristal violet dan karenanya akan tampak berwarna ungu tua di bawah mikroskop. Adapun bakteri gram negatif akan kehilangan zat pewarna kristal violet setelah dicuci dengan alkohol, dan sewaktu diberi zat pewarna tandingannya yaitu dengan zat pewarna air fuchsin atau safranin akan tampak berwarna merah. Pewarnaan gram ini akan membantu praktikan dalam melihat hasil pengamatan di mikroskop.

1.BAKTERIBakteri adalah kelompok organisme yang tidak memiliki

membran inti sel. Organisme ini termasuk ke dalam

organisme prokariot dan berukuran sangat kecil (mikroskopik), serta memiliki peran besar dalam kehidupan di bumi. Beberapa kelompok bakteri dikenal sebagai agen penyebab infeksi dan penyakit, sedangkan kelompok lainnya dapat memberikan manfaat dibidang pangan, pengobatan, dan industri. Bakteri dapat ditemukan di hampir semua tempat: di tanah, air, udara, dalam simbiosis dengan organisme lain maupun sebagai agen parasit (patogen), bahkan dalam tubuh manusia. Beberapa jenis bakteri bersifat motil (mampu bergerak) dan mobilitasnya ini disebabkan oleh flagel.

Berdasarkan bentuknya, bakteri dibagi menjadi tiga golongan besar, yaitu:a. Kokus (Coccus) adalah bakteri yang berbentuk bulat

seperti bola dan mempunyai beberapa variasi sebagai berikut:

Gambar 1: Bentuk-bentuk Bakteri KokusSumber: http://gurungeblog.wordpress.com

- Monokokus yaitu berupa sel bakteri kokus tunggal.- Diplokokus yaitu dua sel bakteri kokus berdempetan.- Tetrakokus yaitu empat sel bakteri kokus

berdempetan berbentuk segi empat.- Sarkina yaitu delapan sel bakteri kokus berdempetan

membentuk kubus.

- Streptokokus yaitu lebih dari empat sel bakteri kokus berdempetan membentuk rantai.

- Stapilokokus yaitu lebih dari empat sel bakteri kokus berdempetan seperti buah anggur.

b. Basil (Bacillus) adalah kelompok bakteri yang berbentuk batang atau silinder, dan mempunyai variasi sebagai

berikut:Gambar 2: Bentuk-bentuk Bakteri Basil

Sumber: http://gurungeblog.wordpress.com

- Monobasil yaitu berupa sel bakteri basil tunggal.- Diplobasil yaitu berupa dua sel bakteri basil

berdempetan.- Streptobasil yaitu beberapa sel bakteri basil

berdempetan membentuk rantai.

c. Spiral (Spirilum) adalah bakteri yang berbentuk lengkung dan mempunyai variasi sebagai berikut:

Gambar 3: Bentuk-bentuk Bakteri Spirilia

Sumber: http://gurungeblog.wordpress.com

- Spiral yaitu bentuk sel bergelombang.- Spiroseta yaitu bentuk sel seperti sekrup.- Vibrio yaitu bentuk sel seperti tanda baca koma.

Banyak spesies bakteri yang bergerak menggunakan flagel. Bakteri yang tidak memiliki alat gerak biasanya hanya mengikuti pergerakan media pertumbuhannya atau lingkungan tempat bakteri tersebut berada. Sama seperti struktur kapsul, flagel juga dapat menjadi agen penyebab penyakit pada beberapa spesies bakteri. Berdasarkan

tempat dan jumlah flagel yang dimiliki, bakteri dibagi menjadi lima golongan, yaitu:

Gambar 4: Alat Gerak BakteriSumber: http://id.wikipedia.org/wiki/Bakteri

A. Monotrik, mempunyai satu flagel pada salah satu ujungnya.

B. Lofotrik, mempunyai sejumlah flagel pada salah satu ujungnya.

C. Amfitrik, mempunyai satu flagel pada kedua ujungnya.D.Peritrik, mempunyai flagel pada seluruh permukaan

tubuhnya.E. Atrik, tidak mempunyai flagel.

Pertumbuhan pada bakteri mempunyai arti perbanyakan sel dan peningkatan ukuran populasi. Faktor–faktor yang mempengaruhi pertumbuhan bakteri atau kondisi untuk pertumbuhan optimum adalah suhu, kelembaban relatif (RH), cahaya, radiasi, derajat keasaman (pH), konsentrasi garam, sumber nutrisi, zat-zat sisa metabolisme, dan zat kimia.

Suhu berperan penting dalam mengatur jalannya reaksi metabolisme bagi semua makhluk hidup. Khususnya bagi bakteri, suhu lingkungan yang lebih tinggi dari suhu yang dapat ditoleransi akan menyebabkan denaturasi protein dan komponen sel esensial lainnya sehingga sel akan mati. Demikian pula bila suhu lingkungannya berada di bawah batas toleransi, membran sitoplasma tidak akan berwujud cair sehingga transportasi nutrisi akan terhambat dan proses kehidupan sel akan terhenti. Berdasarkan kisaran suhu aktivitasnya, bakteri dibagi menjadi 4 golongan:

a. Bakteri psikrofil yaitu bakteri yang hidup pada daerah suhu antara 0°– 30°C, dengan suhu optimum 15°C.

b. Bakteri mesofil yaitu bakteri yang hidup di daerah suhu antara 15° – 55°C, dengan suhu optimum 25° – 40°C.

c. Bakteri termofil yaitu bakteri yang dapat hidup di daerah suhu tinggi antara 40° – 75°C, dengan suhu optimum 50° - 65°C

d. Bakteri hipertermofil yaitu bakteri yang hidup pada kisaran suhu 65 - 114 °C, dengan suhu optimum 88 °C.

Pada umumnya bakteri memerlukan kelembaban relatif (relative humidity, RH) yang cukup tinggi, kira-kira 85%. Kelembaban relatif dapat didefinisikan sebagai kandungan air yang terdapat di udara. Pengurangan kadar air dari protoplasma menyebabkan kegiatan metabolisme terhenti,

misalnya pada proses pembekuan dan pengeringan. Sebagai contoh, bakteri Escherichia coli akan mengalami penurunan daya tahan dan elastisitas dinding selnya saat RH lingkungan kurang dari 84%. Bakteri gram positif cenderung hidup pada kelembaban udara yang lebih tinggi dibandingkan dengan bakteri gram negatif terkait dengan perubahan struktur membran selnya yang mengandung lipid bilayer.

Cahaya merupakan salah satu faktor yang mempengaruhi pertumbuhan bakteri. Secara umum, bakteri dan mikroorganisme lainnya dapat hidup dengan baik pada paparan cahaya normal. Akan tetapi, paparan cahaya dengan intensitas sinar ultraviolet (UV) tinggi dapat berakibat fatal bagi pertumbuhan bakteri. Teknik penggunaan sinar UV, sinar x, dan sinar gamma untuk mensterilkan suatu lingkungan dari bakteri dan mikroorganisme lainnya dikenal dengan teknik iradiasi yang mulai berkembang sejak awal abad ke-20. Metode ini telah diaplikasikan secara luas untuk berbagai keperluan, terutama pada sterilisasi makanan untuk meningkatkan masa simpan dan daya tahan. Beberapa contoh bakteri patogen yang mampu dihambat ataupun dihilangkan antara lain Escherichia coli 0157:H7 and Salmonella.

Radiasi pada kekuatan tertentu dapat menyebabkan kelainan dan bahkan dapat bersifat letal bagi makhluk hidup, terutama bakteri. Sebagai contoh pada manusia, radiasi dapat menyebabkan penyakit hati akut, katarak, hipertensi, dan bahkan kanker. Akan tetapi, terdapat kelompok bakteri tertentu yang mampu bertahan dari paparan radiasi yang sangat tinggi, bahkan ratusan kali lebih besar dari daya tahan manusia tehadap radiasi, yaitu

kelompok Deinococcaceae. Sebagai perbandingan, manusia pada umumnya tidak dapat bertahan pada paparan radiasi lebih dari 10 Gray (Gy, 1 Gy = 100 rad), sedangkan bakteri yang termasuk dalam kelompok ini dapat bertahan hingga 5.000 Gy.

Pada umumnya, paparan energi radiasi dapat menyebabkan mutasi gen dan putusnya rantai DNA. Apabila terjadi pada intensitas yang tinggi, bakteri dapat mengalami kematian. Deinococcus radiodurans memiliki kemampuan untuk bertahan terhadap mekanisme perusakan materi genetik tersebut melalui sistem adaptasi dan adanya proses perbaikan rantai DNA yang sangat efisien.

Dalam kehidupan manusia bakteri mempunyai peranan yang menguntungkan maupun yang merugikan. Peranan bakteri yang menguntungkan adalah sebagai berikut :

a. Pembusukan atau penguraian sisa-sisa mahluk hidup, contohnya Escherichia colie

b. Pembuatan makanan dan minuman hasil fermentasi, contohnya Acetobacter pada pembuatan asam cuka, Lactobacillus bulgaricus pada pembuatan yoghurt, Acetobacter xylinum pada pembuatan nata de coco dan Lactobacillus casei pada pembuatan keju dan yoghurt.

c. Berperan dalam siklus nitrogen sebagai bakteri pengikat nitrogen yaitu Rhizobium leguminosarum yang hidup bersimbiosis dengan akar tanaman kacang-kacangan dan Azotobacter chlorococcum.

d. Penyubur tanah. Contohnya Nitrosococcus dan Nitrosomonas yang berperan dalam proses nitrifikasi menghasilkan ion nitrat yang dibutuhkan tanaman.

e. Penghasil antibiotik, contohnya adalah Bacillus polymyxa (penghasil antibiotik polimiksin B untuk pengobatan

infeksi bakteri gram negatif, Bacillus subtilis penghasil antibiotik untuk pengobatan infeksi bakteri gram positif, Streptomyces griseus penghasil antibiotik streptomisin untuk pengobatan bakteri gram negatif termasuk bakteri penyebab TBC dan Streptomyces rimosus penghasil antibiotik terasiklin untuk berbagai bakteri.

f. Pembuatan zat kimia misalnya aseton dan butanol oleh Clostridium acetobutylicum.

g. Berperan dalam proses pembusukan sampah dan kotoran hewan sehinggga menghasilkan energi alternatif metana berupa biogas, contohnya methanobacterium.

h. Penelitian rekayasa genetika dalam berbagai bidang, contohnya dalam bidang kedokteran dihasilkan obat-obatan dan produk kimia bermanfaat yang disintesis oleh bakteri, misalnya enzim, vitamin dan hormon.

Peranan bakteri yang merugikan sebagai berikut :

a. Pembusukan makanan, contohnya Clostridium botulinum.b. Penyebab penyakit pada manusia, contohnya

Mycobacterium tuberculosis (penyebab penyakit TBC), Vibrio cholerae (penyebab kolera atau muntaber), Clostridium tetani (penyebab penyakit tetanus) dan Mycobacterium leprae (penyebab penyakit lepra).

c. Penyebab penyakit pada hewan, contohnya Bacillus antrachis (penyebab penyakit antraks pada sapi).

d. Penyebab penyakit pada tanaman budidaya, contohnya Pseudomonas solanacearum (penyebab penyakit pada tanaman tomat, lombok, terung dan tembakau) serta Agrobacterium tumafaciens (penyebab tumor pada tumbuhan).

2. KAPANG

Kapang merupakan kelompok mikroba yang tergolong dalam fungi.

Kapang (mold) merupakan anggota regnum Fungi ("Kerajaan" Jamur) yang

biasanya tumbuh pada permukaan makanan yang sudah basi atau terlalu lama

tidak diolah. Sebagian besar kapang merupakan anggota dari kelas Ascomycetes.

Kapang adalah fungi multiseluler yang mempunyai filamen dan pertumbuhannya

pada makanan mudah dilihat karena penampakannya yang berserabut seperti

kapas. Pertumbuhannya mula-mula akan berwarna putih, tetapi jika spora telah

timbul akan terbentuk berbagai warna tergantung dari jenis kapang. Sifat-sifat

morfologi kapang, baik penampakan makroskopik maupun mikroskopik,

digunakan dalam identifikasi dan klasifikasi kapang.

Kapang terdiri dari suatu thallus yang tersusun dari filamen yang

bercabang yang disebut hifa. Kumpulan dari hifa disebut miselium. Hifa tumbuh

dari spora yang melakukan germinasi membentuk suatu tuba germ, dimana tuba

ini akan tumbuh terus membentuk filamen yang panjang dan bercabang yang

disebut hifa, kemudian seterusnya akan membentuk massa hifa yang disebut

miselium.Hifa pada kebanyakan kapang biasanya terang, tetapi pada beberapa

kapang agak keruh dan gelap. Struktur miselia mungkinspsifik untuk beberapa

jenis kapang, sehingga dapat digunakan untuk identifikasi.

Sistem reproduksi pada kapang terdiri dari 2 macam diantarnya yaitu :

1. Reproduksi aseksual

Secara aseksual, kapang dapat tumbuh dari sepotong miselium, tetapi cara

ini jarang terjadi, dan yang paling umum terjadi adalah pertumbuhan dari

spora aseksual.

2. Reproduksi Seksual

Reproduksi seksual dimulai dari spora seksual, dan kapang yang mempunyai

spora seksual disebut kapang sempurna (perfect mold), yaitu terdiri dari :

Oomycetes dan Zygomycetes (nonseptat).

Ascomycetes dan Basidiomycetes (septat).

Sifat-sifat fisiologis kapang, diantaranya :

Kebutuhan air

Kebanyakan kapang membutuhkan aW minimal untuk pertumbuhan lebih

rendah dibandingkan dengan khamir dan bakteri.

Suhu Pertumbuhan

Kebanyakan kapang bersifat mesofilik, yaitu tumbuh baik pada suhu kamar.

Suhu optimum pertumbuhan untuk kebanyakan kapang adalah sekitar 25-

30oC, tetapi beberapa dapat tumbuh pada suhu 35-37oC, atau lebih tinggi.

Beberapa kapang bersifat psikrotrofik, yaitu dapat tumbuh baik pada suhu

lemari es, dan beberapa bahkan masih bisa tumbuh lambat pada suhu di

bawah suhu pembekuan. Beberapa kapang juga bersifat termofilik, yaitu

dapat tumbuh pada suhu tinggi.

Kebutuhan oksigen dan pH .

Semua kapang bersifat aerobik yaitu membutuhkan oksigen untuk

pertumbuhannya. Kebanyakan kapang dapat tumbuh pada kisaran pH yang

luas, yaitu pH 2-8,5, tetapi biasanya pertumbuhannnya akan lebih baik pada

kondisi asam atau pH rendah.

Makanan

Pada umumnya kapang dapat menggunakan berbagai komponen makanan,

dari yang sederhana sampai kompleks. Kebanyakan kapang memproduksi

enzim hidrolitik, misalnya amylase, pektinase, proteinase dan lipase. Oleh

karena itu dapat tumbuh pada makanan-makanan yang mengandung pati,

pectin, protein, atau lipid.

Komponen Penghambat

Beberapa kapang mengeluarkan komponen yang dapat menghambat

organisme lainnya. Komponen ini disebut antibiotic.Sebaliknya, beberapa

komponen lain bersifat mikostatik atau fungistatik yaitu menghambat

pertumbuhan kapang.

Berikut beberapa contoh bentuk dari kapang :

Gambar 5. Bentuk Bentuk Kapang

Sumber : Diktat Penuntun Praktikum Mikrobiologi Pangan

3. KHAMIR

Khamir merupakan mikroba bersel tunggal dan berukuran antara 5-20µ.

Khamir termasuk fungi, tetapi dibedakan dengan kapang karena bentuknya yang

uniseluler. Reproduksi vegetatif pada khamir terutama dengan cara pertunasan.

Khamir lebih efektif dalam memecah komponen kimia dibandingkan dengan

kapang karena khamir memiliki luas permukaan dan volume lebih besar dari pada

kapang. Bentuk sel khamir bermacam-macam, yaitu bulat panjang dengan salah

satu ujung runcing, segitiga melengkung, berbentuk botol, bentuk apilukat atau

lemon, membentuk pseudomiselum, dan sebagainya.

Gambar 6. Beberapa bentuk khamir

Sumber : Diktat Penuntun Praktikum Mikrobiologi Pangan

Sel-sel khamir mempunyai lapisan dinding luar yang terdiri dari

polisakarida kompleks dan dibawahnya terletak membrane sel. Sitoplasma

mengandung suatu inti yang bebas dan bagian yang berisi sejumlah besar cairan

yang disebut vakuola, vakuola dapat terlihat di bawah mikroskop dengan sinar

normal.

Morfologi sel khamir dapat diamati menggunakan beberapa cara diantaranya

yaitu:

1. Pengamatan langsung dengan mikroskop biasa

2. Pengamatan biasa dengan mikroskop biasa setelah diwarnai dengan pewarna

tertentu.

3. Pengamatan dengan mikrosop electron terhadap dinding sel yang telah

dipisahkan dari selnya.

4. Pengamatan dengan mikroskop electron terhadap irisan tipis khamir.

Kisaran suhu untuk pertumbuhan kebanyakan khamir pada umunya hampir sama

dengan kapang, yaitu dengan suhu optimum 25-30oC dan suhu maksimum 35-

47oC. Kebanyakan khamir lebih menyukai tumbuh pada keadaa asam atau pada

pH 4-4,5 dan tidak dapat tumbuh dengan baik pada mdium alkali, kecuali jika

telah beradaptasi. Khamir tumbuh baik pada kondisi aerobik, tetapi yang bersifat

fermentatif dapat tumbuh secara anaerobik walaupun lambat.

Khamir dapat dibedakan atas 2 kelompok berdasarkan sifat metabolismenya yaitu:

1. Fermentatif

Khamir fermentatif dapat melakukan fermentasi alkohol, yaitu memecah

glukosa melalui jalur glikolisis.

2. Oksidatif

Tidak dapat melakukan fermentasi alcohol (bersifat aerobic karena

membutuhkan O2 untuk pertumbuhannya)