Lebih Kenal dengan Bakteri

Gambar:micro.magnet.fsu.edu

Apa kabar sobat Gagas Pertanian. Kali ini kita akan membahas satu makhluk hidup yang ada tapi seolah tiada. Bukan hantu ya :p. Maksudnya, dia ada tapi tidak dapat dilihat oleh mata kita namun dampaknya terasa. Dialah bakteri. Bakteri terdapat secara luas dialam dan menyebar hampir di setiap media. Terdapat banyak pada bahan atau bagian yang berhubungan dengan hewan, tumbuhan, udara, air dan tanah, bahkan di bagian tubuh manusia. Sangat sedikit sekali lingkungan yang steril dari bakteri. Beribu jenis bakteri telah diketahui dan diteliti oleh ilmuwan-ilmuwan diseluruh dunia dan berperan penting dalam kehidupan manusia, baik peran yang menguntungkan maupun merugikan, termasuk kerusakan pangan.

Bakteri adalah mikroorganisme bersel tunggal yang dapat hidup baik sebagai organisme independen atau sebagai parasit (tergantung pada organisme lain untuk kehidupan). Istilah bakteri dimunculkan di abad ke-19 oleh ahli botani Jerman Ferdinand Cohn (1828-1898) yang berdasarkan pada Greek bakterion yang berarti sebuah tongkat kecil atau staf.^[1] Bakteri adalah mikroorganisme bersel tunggal yang tidak terlihat oleh mata, tetapi dengan bantuan mikroskop, mikroorganisme tersebut akan nampak.^[2]

Bakteri memiliki morfologi:

• Uniseluler (bersel tunggal)
• Ukuran : panjang = 0,5-10 mm; lebar =  0,5-2,5 mm.
• Beberapa karakteristik bentuk sel yang ditemui adalah:

1. coccus (bulat),
2. bacillus (batang/basil),
3. spirillium (spiral) dan
4. vibrios (koma/vibrio).

Bakteri merupakan sel prokariotik, yang berarti tidak memiliki selaput inti. Maka materi genetik sel prokariotik tidak dibungkus oleh selaput. Beberapa jenis bakteri memiliki kemampuan untuk membentuk endospora. Endospora terbentuk dalam sel untuk menanggulangi keadaan lingkungan yang tidak kondusif. Apabila kondisi bersifat mengancam kehidupan bakteri, maka spora akan dilepas oleh sel ke alam. Bakteri tersebut tahan panas, perubahan kimia, dan jauh lebih tahan daripada khamir atau kapang, juga lebih tahan terhadap pengolahan daripada enzim.^[3]

Bakteri membelah dengan kecepatan yang luar biasa, karena berkembang biak dengan sistem aseksual dan pembelahan biner. Apabila kondisinya lingkungan menguntungkan, jumlahnya akan berkembang dan menggandakan diri secara eksponensial, dimana tiap sel akan membelah diri menjadi dua sel. Setiap sel memiliki waktu generasi (waktu yang dibutuhkan untuk membelah diri) yang berbeda-beda. Seperti Escherichia coli, bakteri umum yang dijumpai di saluran pencernaan dan di tempat lain, memiliki waktu generasi 15-20 menit. Hal ini artinya bakteri E. coli dalam waktu 15-20 menit mampu menggandakan selnya menjadi dua kali lipat.. Bisa dibayangkan dalam waktu 5 jam jumlah bakterinya akan meningkat berlipat ganda.

Sebagai ilustrasipembelahan biner Bakteri tiap 15 menit

0’	15’	30’	45’	60’	75’	90’	105’	120’	135’
1 sel	2 sel	4 sel	8 sel	16 sel	32 sel	64 sel	128 sel	256 sel	512 sel
20	21	22	23	24	25	26	27	28	29

Dalam waktu 2 jam 15 menit, jumlah awal 1 sel akan berkembang biak hingga 512 sel. Hal ini menunjukkan hubungan antara pertambahan sel dengan waktu adalah berbentuk geometrik eksponensial dengan rumus 2ⁿ. Jadi, bakteri E. coli dalam waktu 10 jam berkembang dari satu sel menjadi 1,09×1012 sel atau lebih dari 1 triliun sel. Sedangkan dalam makanan biasanya terdapat lebih dari satu sel. Bahkan hingga mencapai ribuan. Tentu dalam sepuluh jam, jumlahnya menjadi sangat fantastis. Itulah sebabnya, pangan yang terkontaminasi bakteri merugikan akan mengalami kebusukan dalam waktu yang relatif cepat.

Laju pertumbuhan bakteri ini digunakan dalam modifikasi pangan,dan rekayasa dalam ilmu pertanian. Bakteri yang menguntungkan akan dipacu pertumbuhannya menjadi lebih banyak, sedangkan bakteri yang merugikan dihambat pertumbuhannya.

Dalam pertumbuhannya, bakteri memiliki fase-fase pertumbuhan bakteri. Pemahaman mengenai fase ini penting untuk mengetahui karakteristik bakteri sehingga dapat digunakan dalam prinsip-prinsip pengawetan pangan. Fase tersebut adalah:

1. Fase Lag 
2. Fase logaritmik/eksponensial.
3. Fase Stationer
4. Fase Death (kematian)

gambar: try4know.co.cc

Fase lag adalah fase adaptasi -penyesuaian diri- dengan keadaan media dan lingkungan tempat tumbuh yang baru. Pada periode ini tidak terjadi pembelahan sel. Fase ini adalah fase lambat yang dapat terjadi mulai dari beberapa menit sampai beberapa jam. Lama fase lag bervariasi tergantung pada komposisi media, spesies bakteri, dan faktor pendukung pertumbuhan yang terdapat pada media maupun lingkungan sekitar. Selain itu juga dipengaruhi oleh sifat fisiologis mikroorganisme pada media sebelumnya. Pada fase ini mulai terbentuk enzim-enzim yang dibutuhkan untuk pertumbuhan namun aktivitasnya belum maksimal.

Apabila sel telah menyesuaikan diri, bakteri akan membelah dengan kecepatan yang konstan hingga mencapai populasi yang maksimal. Fase ini disebut sebagai Fase logaritmik/eksponensial, merupakan fase pertumbuhan tercepat, yaitu jumlah sel menjadi dua kalinya setiap satu waktu generasi. Pada fase ini sel mikroorganisme membutuhkan banyak energi dan paling sensitif terhadap kondisi yang ekstrem, seperti panas, dingin, dan kering. Fase ini adalah fase dimana bakteri mencapai jumlah populasi yang maksimal.

Pertumbuhan penduduk dibatasi oleh salah satu dari tiga faktor: 1. kelelahan nutrisi yang tersedia; 2. akumulasi metabolit penghambat atau produk akhir metabolisme; 3. kelelahan ruang, dalam hal ini disebut kurangnya "ruang biologis".^[4] Akibat populasi bakteri yang semakin tinggi, terjadi penumpukan racun akibat metabolisme sel, selain itu kandungan nutrient yang dibutuhkan untuk tumbuh bakteri juga semakin menipis. Kondisi ini mengganggu pertumbuhan sel sehingga menyebabkan banyak bakteri yang mati. Kompetisi antar bakteri juga menjadi pemicu matinya bakteri. Fase ini disebut sebagai fase stationer. Fase stasioner terjadi pada saat laju pertumbuhan bakteri sama dengan laju kematiannya. Mudahnya, koloni bakteri tidak menjadi lebih banyak atau lebih sedikit^.[5]

Fase stasioner ini dilanjutkan dengan fase kematian yang ditandai dengan peningkatan laju kematian yang melampaui laju pertumbuhan, sehingga secara keseluruhan terjadi penurunan populasi bakteri. Kondisi ini akibat penumpukan racun dan habisnya nutrisi, menyebabkan jumlah sel yang mati lebih banyak sehingga mengalami penurunan jumlah sel secara eksponensial.

Kerusakan mikrobiologis pangan dapat dilakukan dengan memodifikasi fase pertumbuhan bakteri dengan prinsip berikut:

1. Mengurangi jumlah kontaminasi awal,

Kontaminasi awal dapat dilakukan dengan pola penanganan bahan yang higienis. Selain itu juga diperlukan perlakuan-perlakuan pendahuluan yang bertujuan membunuh mikroba yang sudah terdapat pada bahan pangan. Misalnya dengan cara pembersihan/pemotongan, pencucian, pemanasan, dan sebagainya.

2. Memperpanjang fase adaptasi dan atau memperlambat fase logaritmik

Prinsip nomor dua ini dapat dilakukan dengan cara menciptakan lingkungan pertumbuhan yang tidak kondusif bagi mikroba, misalkan dengan menurunkan kadar air, menurunkan kelembapan, meningkatkan keasaman, menghilangkan oksigen, dan menurunkan suhu.

3. Mempercepat fase kematian, dapat dilakukan dengan proses thermal (pemanasan), pengeringan, dan iradiasi.

Semua sifat-sifat ini juga dapat digunakan dalam rekayasa pertanian, misalnya dalam pembuatan pupuk hayati.

Semoga bermanfaat, jangan lupa komen ya jika anda merasakan manfaatnya.

Referensi:

^[1] http://www.medterms.com/script/main/art.asp?articlekey=13954, diakses 22 Mei 2011

^[2] Buckle, K.A., R.A. Edwards, G.H. Fleet dan M. Wooton. 2009. Ilmu Pangan. UI Press. Jakarta.

^[3] Muchtadi, Tien. 1989. Petunjuk Laboratorium Teknologi Proses Pengolahan Pangan. Pusat Antar Universitas Pangan dan Gizi IPB. Bogor

^[4] http://www.textbookofbacteriology.net/growth.html, diakses 22 Mei 2011

^[5] http://www.helium.com/items/1258572-what-are-the-four-phases-of-bacterial-growth, diakses 22 Mei 2011