mikrobiologi lingkungan

LAPORAN MIKROBIOLOGI LINGKUNGAN KELOMPOK 10 TAHUN 2015

1

PENGARUH TEKANAN OSMOSIS TERHADAP PERTUMBUHAN Bacillus cereus dan Pseudomonas sp. Khoirun Nisak (1512100702) Jurusan Biologi, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 Indonesia e-mail: [email protected]

Abstrak—Mikroorganisme sangat tergantung dengan lingkungannya yang mempengaruhinya untuk hidup dan tumbuh. Salah satu faktor lingkungan yang mempengaruhi pertumbuhan mikroorganisme yaitu tekanna osmosis. Dalam praktikum ini digunakan bakteri Pseudomonas sp. dan Bacillus cereus.. Pada praktikum ini akan dilakukan uji untuk mengetahui pengaruh tekanan osmosis pada pertumbuhan bakteri Pseudomonas sp. dan Bacillus cereus. Dilakukan praktikum ini dengan langkah-langkah yaitu pembuatan media kultur untuk starter dan media untuk pengujian sampel, kultur starter dengan cara menginokulasikan baktei pada larutan fisiologis untuk diukur DO 0,2 lalu diinokulasikan pada media cair 90 ml sebanyak 10ml isolat. selanjutnya dilakukan pengukuran kurva pertumbuhan menggunakan spektrofotometer selama 24 jam dan diamati setiap 2 jam sekali. Hasilnya didapatkan perbedaan pertumbuhan antara Pseudomonas sp. dan Bacillus cereus. Bakteri Pseudomonas sp. dapat melakukan pertumbuhan pada semua kondisi medium karena bakteri ini termasuk bakteri yang dapat ditemukan pada hampir semua perairan yaitu tawar, payau, dan asin. Ssedangkan Bacillus cereus hanya dapat tumbuh pada konsentrasi media kontrol dan media NaCl 5 gram. dimana diasumsikan bahwa kadar salinitas pada medium tersebut hampir sesuai dengan habitat asli B.cereus. Kata Kunci— Bacillus cereus, Pseudomonas sp., tekanan osmosis

I. PENDAHULUAN ikroorganisme merupakan makhluk hidup yang memiliki ukuran tubuh sangat kecil dan hanya dapat dilihat menggunakan bantuan mikroskop atau kaca pembesar. Salah satu contoh mikroorganisme adalah bakteri. Bakteri merupakan kelompok mikroorganisme uniseluler yang tidak memiliki membran inti, memiliki ektrakromosomal, serta hanya memiliki ekson saja pada rantai DNA [1]. Setiap makhluk hidup sangat tergantung pada kondisi lingkungannya. Maka dibutuhkan daya adaptasi agar tetap bisa bertahan hidup dilingkungan tersebut. Namun setiap spesies mikroorganisme memiliki aktivitas yang berbeda-beda dalam melakukan proses pertumbuhan dan adaptasi padalingkungannya [2]. Pertumbuhan mikroba diartikan sebagai pembelahan sel atau semakin banyaknya organisme yang terbentuk. Mikroorganisme akan semakin cepat pertumbuhannya apabila diinkubasi dalam suasana yang sesuai dengan kebutuhannya. Kondisi pertumbuhan suatu mikroorganisme tidak akan lepas dari faktor fisiko-kimia, seperti pH, suhu, tekanan osmosis, kandungan nutrisi media, sterilisasi media, kontaminan dan

M

paparan radiasi yang bersifat inhibitor. Dalam proses pertumbuhannya setiap makhluk hidup membutuhkan nutrisi yang cukup serta kondisi lingkungan yang mendukung demi berlangsungnya proses pertumbuhan mikroorganisme tersebut [3]. Salah satu faktor yang mempengaruhi pertumbuhan miroorganisme adalah adanya pengaruh tekanan osmosis dari lingkungan. Tekanan osmosis erat kaitannya dengan kandungan air. Apabila mikroorganisme diletakkan atau dikondisikan pada lingkungan hopertonis, maka selnya akan mengalami plasmolisis. Plasmolisis merupakan terlepasnya membran sitoplasma dari dinding sel akibat adanya pengerutan sitoplasma. Apabila mikroorganisme diletakkan pada kondisi lingkungan yang hipotonis maka maka sel akan mengalami plasmoptisa, yaitu pecahnya sel karena masuknya cairan ke dalam sel, sehingga sel membengkak dan akhirnya pecah atau lisis [2]. Berdasarkan tekanan osmosis, mikroorganisme bakteri dikelompokkan menjadi: 1. Bakteri osmofil merupakan bakteri yang dapat tumbuh pada kadar gula tinggi, contohnya beberapa jenis khamir. 2. Bakteri halofil, merupakan bakteri yang dapat tumbuh pada kadar garam halogen tinggi, contohnya Archaebacterium, misalnya Halobacterium. 3. Bakteri halodurik merupakan bakteri yang rentan pada kadar garam tinggi. Namun pada kondisi tersebut bakteri tidak dapat melakukan pertumbuhan. Biasanya kadar garam dapat mencapai hingga 30% [1]. Bacillus cereus adalah bakteri fakultatif anaerob yang dapat membentuk spora dan dapat ditumbuhkan pada berbagai media termasuk pada makanan yang dapat menyebabkan penyakit pada manusia. Biasanya akan menyebabkan diare atau muntah pada manusia yang terkontaminasi bakteri ini. Pembentukan spora tersebut dapat menjadikan Bacillus cereus resisten terhadap pemanasan dan kekeringan. Bacillus cereus termasuk bakteri katalase negatif dan dapat tumbuh pada media yang diberi 5 % NaCl. Bacillus cereus merupakan bakteri gram negatif berbentuk rod dan biasanya ditemukan dalam tanah [4]. Pseudomonas sp. merupakan bakteri yang memiliki bentuk sel batang atau bulat dengan diameter koloni 0,5-0,8 µm. Pseudomonas sp. yang dikulturkan pada media NA, koloninya akan berada di atas permukaan media. Koloni bakteri berwarna kuning, permukaan koloni mengkilat.

LAPORAN MIKROBIOLOGI LINGKUNGAN KELOMPOK 10 TAHUN 2015 Termasuk ke dalam bakteri gram negatif, memiliki flagel, motil, dan termasuk bakteri katalase positif [5]. Tujuan dari praktikum ini adalah untuk mengetahui pengaruh tekanan osmosis pada pertumbuhan bakteri Pseudomonas sp. dan Bacillus cereus. II. METODOLOGI Praktikum ini dilaksanakan pada hari Kamis - Jum’at, 19-20 November 2015 di Laboratorium Mikrobiologi dan Bioteknologi Jurusan Biologi ITS. Dilakukan pembuatan media dalam praktikum ini yaitu dengan menyiapkan NB sebanyak 8,4 gram, dimasukkan ke dalam erlenmeyer. Ditambahkan 1,5 liter akuades ke dalma erlenmeyer yag sudah berisi medium. Dihomogenkan larutan akuades + NB menggunakan magnetic stirer. Disiapkan 3 erlenmeyer dan dimasukkan NB sebanyak 90 ml pada masingmasing erlenmeyer. Ditambahkan NaCl 0 g, 5 g, dan 10 g ke masing-masing erlenmeyer. Setiap erlenmeyer diberi label masing-masing konsentrasi. Diberi sumbat dan diwrap erlenmeyer lalu dimasukkan dalam autoklaf selama 15 menit dengan suhu 121˚C. Dilakukan pembuatan larutan fisiologis dimasukkan 0,85 gram NaCl dalam 100 ml akuades lalu dihomogenkan. Diberi sumbat dan diwrap kemudian di autoklaf. Dilakukan kultur starter dengan cara diinokulasikan bakteri menggunakan ose ke dalam larutan fisiologis yang sudah diautoklaf. Diukur OD dari sampel menggunakan spektrofotometer . Pengukuran dilakukan hingga didapatkan OD 0,2. Selanjutnya dilakukan inokulasi 10 ml larutan fisiologis + kultur dalam media NB pada masing-masing erlenmeyer. Inokulasi isolat ke dalam masing-masing erlenmeyer dilakukan dalam LAF Selanjutnya dilakukan pengukuran kurva pertumbuhan bakteri selama 24 jam menggunakan spektrofotometer. Diambil isolat bakteri sebanyak ±3 ml dan dimasukkan ke dalam kuvet secara aseptis. Dimasukkan blanko ke dalam kuvet secara aseptis lalu diukur menggunakan spektrofotometer dan dicatat nilai absorbansinya. Pengambilan isolat ke dalam masing-masing kuvet dilakukan dalam LAF. Pengamatan atau pengukuran dilakukan setiap 2 jam sekali. Pada pengukuran ini digunakan gelombang 600 nm. Data yang didapatnkan nantinya dibuat grafik untuk mengetahui tingkat pertumbuhan bakteri. III. HASIL DAN PEMBAHASAN Dilakukan pembuatan media dalam praktikum ini yaitu dengan menyiapkan NB sebanyak 8,4 gram, dimasukkan ke dalam erlenmeyer. Ditambahkan 1,5 liter akuades ke dalam erlenmeyer yag sudah berisi medium. NB digunakan sebagai sumber nutrisi bagi mikroorganismeyang akan dikulturkan. Sedangkan penambahan akuades digunakan sebagai pelarut media. Dihomogenkan larutan akuades + NB menggunakan magnetic stirer. Digunakan magnetic stirer dalam pengadukan agar larutan dapat homogen sempurna dalam waktu yang relatif singkat. Disiapkan 3 erlenmeyer dan dimasukkan NB sebanyak 90 ml pada masing-masing erlenmeyer. Ditambahkan

2

NaCl 0 g, 5 g, dan 10 g ke masing-masing erlenmeyer. Penambahan NaCl digunakan untuk memberikan perlakuan tekanan osmotik sel bakteri. Setiap erlenmeyer diberi label masing-masing konsentrasi. Diberi sumbat dan diwrap erlenmeyer lalu dimasukkan dalam autoklaf selama 15 menit dengan suhu 121˚C. Hal ini dilakukan agar media yang akan diinokulasikan bakteri benar-benar steril dan meminimalisir kontaminan yang dapat merusak sampel dan membuat data yang didapatkan dalam pengukuran spektrofotometer error atau tidak valid. Dilakukan pembuatan larutan fisiologis dimasukkan 0,85 gram NaCl dalam 100 ml akuades lalu dihomogenkan. Larutan fisiologis berfungsi agar sel tidak mudah lisis jika dipindahkan ke medium. Dengan kata lain larutan fisiologis dapat menjaga sel dan mengadaptasikan sel pada kondisi medium yang akan diinokulasikan bakteri. Diberi sumbat dan diwrap kemudian di autoklaf. Hal ini dilakukan agar larutan fisiologis steril sehingga tidak terkontaminsai dengan mikroorganisme lain. Dilakukan kultur starter dengan cara diinokulasikan bakteri menggunakan ose agar dapat terambil bakteri yang memiliki ukuran mikro ke dalam larutan fisiologis yang sudah diautoklaf. Diukur OD dari sampel menggunakan spektrofotometer. dilakukan pengukuran OD untuk menentukan densitas bakteri dalam suatu larutan dengan kata lain digunakna untuk menentukan banyaknya bakteri yang akan digunakan dalam praktikum ini. Selanjutnya dilakukan inokulasi 10 ml larutan fisiologis + kultur dalam media NB pada masing-masing erlenmeyer. Inokulasi isolat ke dalam masing-masing erlenmeyer dilakukan dalam LAF. Hal ini dilakukan untu menghindari adanya kontaminan dari udara. Selanjutnya dilakukan pengukuran kurva pertumbuhan bakteri selama 24 jam menggunakan spektrofotometer. Hal ini dimaksudkan untuk mengetahui grafik atau kurva pertumbuhan bakteri sehingga dapat diketahui fase-fase hidup dari bakteri tersebut. Diambil isolat bakteri sebanyak ±3 ml dan dimasukkan ke dalam kuvet secara aseptis untuk menghindari adanya kontaminan. Dimasukkan blanko ke dalam kuvet secara aseptis lalu diukur menggunakan spektrofotometer dan dicatat nilai absorbansinya. Fungsi dari blanko adalah untuk mengukur serapan pereaksi yang digunakan untuk analisis densitas isolat sehingga jumlah serapan isolat sendiri adalah nilai absorbansi larutan standar atau sampel (mengandung pelarut dan isolat) dikurangi serapan pelarutnya. Sehingga absorbansi yang didapat pada pengukuran ini adalah serapan untuk isolat dalam sampel, fungsi kalibrasi juga untuk menghilangkan efek refleksi akibat pancaran sinar radiasi menuju larutan [6]. Pengambilan isolat ke dalam masingmasing kuvet dilakukan dalam LAF. Hal ini dilakukan untu menghindari adanya kontaminan dari udara. Pengamatan atau pengukuran dilakukan setiap 2 jam sekali agar didapatkan hasil yang signifikan dari pertumbuhan bakteri. Dari praktikum yang telah dilakukan, didapatkan hasil pertumbuhan dari bakteri Bacillus cereus dan Pseudomonas sp.. Pada grafik pertumbuhan Bacillus cereus pada jam awal pengukuran hingga akhir mengalami peningkatan secara signifikan dalam medium dengan konsentrasi 0 gr NaCl. Begitu pula pada bakter Pseudomonas sp. namun mengalami penurunan yang tidak terlalu signifikan pada

pengukuran ke 10 hingga 11 dan berjalan normal lagi. Pada konsentrasi medium NaCl 5 gr, B.cereus mengalami fluktuasi pertumbuhan yaitu mengalami kenaikan darstis pada pengukuran ke 4 namun setelah itu mengalami penurunan signifikan dan kembali naik namun tidak terlalu signifikan. Sedangkan pada Pseudomonas sp. mengalami kenaikan secara signifikan hingga akhir pengukuran. Pada konsentrasi medium NaCl 10 gr B.cereus mengalami pertumbuhan yang hampir konstan hingga akhir pengukuran. Sedangakan Pseudomonas sp. pertumbuhannya berjalan konstan pada pengukuran awal hingga pengukuran ke 10, namun setelah itu terjadi peningkatan pertumbuhan bakteri secara signifikan. Pada B.cereus jika terjadi stress salinitas menurut [7] akan ada regulasi enzim NCIMB 11796 dalam selnya sehingga dapat tetap bertahan dalam kondisi yang tidak menguntungkan tersebut. Stres salinitas juga diketahui dapat menginduksi pembentukan protein faktor transkripsi B yang merupakan regulator terhadap stres salinitas [8] Pada saat bakteri dikulturkan pada lingkungan dengan salinitas tinggi maka akan terjadi pengeluaran air dari dalam sel sehingga menyebabkan adanya penurunan tekanan turgor dalam sel. untuk memperbaiki dan mengatur kembali tekanan turgor, bakteri menginisiasi 2 langkah adaptasi terhadap stress salinitas sebagi respon. Pertama dengan melakukan pengambilan ion K+ oleh sel bakteri dan melakukan osmoproteksi dengan mengumpulkan proteinprotein seperti glisin betain oleh sistem transport. Sehingga bakteri yang hidup pada kondisi stress salinitas tetap bisa tumbuh [8]. Hal ini dapat dilihat baik dari hasil kurva Bacillus cereus yang tetap bisa tumbuh pada konsentrasi salinitas medium paling tinggi secara konstan. dan Pseudomonas sp. yang dapat terus mengalami peningkatan pertumbuhan secara signifikan. Terjadi adanya perbedaan kurva pertumbuhan pada Bacillus cereus dan Pseudomonas sp. dimana Pseudomonas sp. lebih bisa bertahan hidup dan tetap melakukan pertumbuhan dari pada B.cereus. Hal ini dikarenakan Pseudomonas merupakan salah satu bakteri yang dapat hidup diperairan (tawar, payau, asin) sehingga tetap dapat melakukan pertumbuhan. Sehingga Pseudomonas sp. dapat digunakan sebagi salah satu bakteri pendegradasi tumpahan crude oil dilaut sebagai age biodegradator [9]. Sedangkan B.cereus tidak dapat mengalami kenaikan kurva karena bakteri tersebut yang umumnya ditemukan pada habitat tanah. Sehingga kurang bisa melakukan adaptasi terhadap stress salinitas yang diberikan. Diduga B.cereus tidak melakukan pertumbuhan pada konsentrasi medium dengan NaCl yang tinggi. Bakteri tersebut hanya melakukan pertahanan hidup untuk menyesuaikan diri dengan lingkungan. Namun pada konsentrasi NaCl 5gr B.cereus tetap bisa tumbuh karena diasumsikan bahwa kadar salinitas tanah hampir sama seperti medium sehingga tetap bisa terjadi adanya pertumbuhan bakteri meskipun fluktuatif [4].

3

Nilai Absorbansi

LAPORAN MIKROBIOLOGI LINGKUNGAN KELOMPOK 10 TAHUN 2015

Jam ke-

Dalam pertumbuhan bakteri selalu ada faktor-faktor yang mempengaruhinya. Adapun faktor-faktor tersebut menurut menurut [10] adalah: Waktu Laju perbanyakan bakteri bervariasi menurut spesies dan kondisi pertumbuhannya. Pada kondisi optimal hampir semua bakteri memperbanyak diri dengan pembelahan biner sekali setiap 20 menit. Makanan Semua mikroorganisme memerlukan nutrient yang dapat digunakan sebagai: a) Energi, biasanya diperoleh dari senyawa yang mengandung unsur karbon. b) Nitrogen untuk sintesa protein. c) Vitamin dan yang berkaitan denagn faktor pertumbuhan mikroorganisme.

Kelembaban Seperti halnya semua organisme memerlukan air untuk mempertahankan hidupnya. Banyaknya air dalam nutrisi yang tersedia untuk digunakan dapat di diskripsikan dengan istilah aktivitas air (Aw). Suhu Mikroorganisme dapat diklasifikasikan menjadi tiga kelompok berdasarkan suhu pertumbuhan yang diperlukannya.

LAPORAN MIKROBIOLOGI LINGKUNGAN KELOMPOK 10 TAHUN 2015 - Psikrofil (organisme yang suka dingin) dapat tumbuh baik pada suhu dibawah 20oC, kisaran suhu optimal adalah 10oC sampai 20 oC. - Mesofil (organisme yang suka pada suhu sedang) memiliki suhu pertumbuhan optimal antara 20 oC sampai 45 oC. - Termofil (organisme yang suka pada suhu tinggi) dapat tumbuh baik pada suhu diatas 45 oC, kisaran pertumbuhan optimalnya adalah 50 oC sampai 60 oC. Oksigen Tersedianya oksigen dapat mempengaruhi pertumbuhan mikroorganisme. Mikroorganisme diklasifikasikan menjadi beberapa kelompok berdasarkan kebutuhannya terhadap oksigen: - Aerob yaitu mikroorganisme yang hanya dapat tumbuh jika terdapat oksigen. - Anaerob obligat adalah mikroorganisme yang dapat tumbuh jika tidak ada oksigen, namun justru akan mati kalau ada oksigen. - Anaerob Fakultatif merupakan bakteri yang dapat hidup dengan ada atau tidak adanya oksigen. - Mikroaerofil merupakan bakteri yang dapat hidup pada konsisi minim oksigen - aerotolerant merupakan mikroorganisme yang tidak menggunakan oksigen untuk pertumbuhannya namun dapat mentoleransi adanya oksigen pH Daging dan bahan pangan hasil laut lebih mudah mengalami kerusakan oleh bakteri, karena memiliki pH mendekati 7,0. Pada tersebut merupakan pH yang paling sesuai untuk bakteri tumbuh dan berkolonisasi. Umumnya bakteri yang terdapat di permukaan ikan ( lapisan lender) adalah dari golongan Pseudomonas, Acinobacter, Moraxella, Alcaligenes, Micrococcus, Flavobacterium, Corynebacterium, Serratia, Vibrio, Bacillus, Clostridium dan Eschericia. Bakteri Pseudomonas dan Acromabacter merupakan bakteri Psikrofil yang kebanyakan dapat menyebabkan ikan membusuk (Nurwantoro dan Abbas,1997)

IV. KESIMPULAN DAFTAR PUSTAKA [1] [2] [3] [4]

[5] [6]

[7]

Campbell, Neil A. Biologi. Jakarta: Erlangga (2004) . Effendi, M.. Faktor Lingkungan Mikroba- Agroindustri Produk Fermentasi. Malang: Universitas Brawijaya (2008) Hogg, S.. Essential Microbiology. John Wiley & Sons Ltd: England (2005) Tallent, Sandra M., Kotewicz, Kristin M., Strain, Errol A. and Bennet, Reginald W. 2012. Efficient Isolation And Identification of Bacillus cereus Group. Journal of AOAC International Vol 95 No 2 Brimble combe, Peter. The Effect Of Air Pollution On The Built Environment. London: World scientific Imperial College Press (2003). Harley, J.P. and L.M. Prescott.. Laboratory Exercises in Microbiology, 5th Edition. New York :The Mc Graw Hill Companies (2002) Browne, N., and B. C. A. Dowds. 2001. Heat And Salt Stress In The Food Pathogen Bacillus cereus. Journal Appl. Microbiol. 91:1085– 1094.

[8]

4

Besten, Heidy M.W.D., Mols, M., Moezelaar, R., Zwietering, M.H. and Abee, T. 2009. Phenotypic And Transcriptomic Analyses Of Mildly And Severely Salt-Stressed Bacillus cereus ATCC 14579 Cells. Journal Applied and environmental microbiology, vol. 75 No. 12 pp 4111-4119 [9] Liang, Z.G., Ting, W.Y., Ping, Q.X., Qin, Meng. 2005. Biodegradation of crude oil by Pseudomonas aeruginosa in the presence of rhamnolipids. Journal of Zhejiang University Science Vol 6B No 8 pp 725-730 [10] Gaman, P.M & K.B. Sherrington. Ilmu Pangan, Pengantar Ilmu Pangan, Nutrisi dan Mikrobiologi. Yogyakarta:Universitas Gadjah Mada press (1994).