Aktivitas mikroba
I.
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Mikroorganisme atau mikroba adalah organisme yang berukuran sangat kecil sehingga untuk mengamatinya diperlukan alat bantuan.Mikroorganisme disebut juga organisme mikroskopik.Mikroorganisme seringkali bersel bersel tunggal (uniseluler) maupun bersel banyak (multiseluler).Setiap mikroba juga melakukan aktivitas seperti makhluk hidup lainnya Aktivitas mikroba diartikan sebagai kegiatan yang berkaitan dengan pertumbuhan, perkembanganbiakan dan pembentukan p embentukan sel-sel baru. Semua S emua aktivitas sel tersebut dilakukan oleh berbagai enzim yang terdapat dalam sel mikroba. Untuk berlangsungnya aktivitas tersebut, sel mikroba akan menggunakan komponen-komponen dalam lingkungannya (substrat/medium) sebagai sumber energinya. Mikroba memiliki berbagai aktivitas biokimia (pertumbuhan dan perbanyakan) dengan menggunakan raw material (nutrisi) yang diperoleh dari lingkungan sekitarnya. Transformasi biokimia dapat timbul didalam dan diluar dari bakteri yang diatur oleh katalis biologis yang dikenal sebagai enzim. Setiap mikroba memiliki kemampuan dalam menggunakan enzim yang dimilikinya untuk degradasi karbohidrat, lemak, protein, dan asam amino. Metabolisme atau penggunaan dari molekul organik ini biasanya menghasilkan produk yang dapat digunakan untuk identifikasi dan karakterisasi mikroba. Pengamatan aktivitas biokimia atau metabolisme mikroorganisme yang diketahui dari kemampuan mikroorganisme untuk menggunakan dan menguraikan molekul yang kompleks seperti karbohidrat, lemak, protein dan asam nukleat. Selain itu dilakukan pula pengamatan pada molekul-molekul sederhana seperti asam amino dan monosakarida. Masing-masing mikroba berbeda dalam kemampuannya menggunakan karbohidrat dan dalam cara pemecahan karbohidrat. Hasil akhir pemecahan karbohidrat dapat dilihat melalui berbagai pereaksi. Terbenuknya asam dapat diketahui dengan terjadinya perubahan pH medium, hal ini dapat diketahui dengan menambahkan indicator pada medium sebelum dilakukan inokulasi, sedang dihasilkannya gas dapat ditampung menggunakan tabung Durham.Seperti juga pemecahan pada makromolekul
misalnya pati dan enzim amylase dapat diketahui dengan menambahkan larutan yod pada akhir inkubasi. Sedangkan untuk pengujian hidrolisis protein biasanya digunakan medium skim milk agar , jika disekitar koloni tampak jernih berarti terjadi hidrolisis pada protein Metabolisme seringkali menghasilkan hasil sampingan yang dapat digunakan untuk identifikasi mikroorganisme. Pengamatan aktivitas metabolisme diketahui dari kemampuan mikroorganisme untuk menggunakan dan menguraikan molekul yang kompleks seperti zat pati, lemak, protein dan asam nukleat. Selain itu pengamatan juga dilakukan pada molekul yang sederhana seperti amino dan monosakarida(Dwijoeseputro, 2004).Oleh karena itu pada praktikum ini akan melihat aktivitas mikroba dari hasil samping metabolisme yang dihasilkannya dengan beberapa peraksi, yaitu bromo thymol blue untuk uji mono & disakarida dan larutan yod untuk uji hidrolisis pati dan protein
B. Tujuan
Mempelajari aktivitas mikroba dalam pemecahan mono dan disakarida, polisakarida (pati) serta polipeptida (protein)
II.
TINJAUAN PUSTAKA
Mikroorganisme seperti juga makhluk hidup yang lainnya, memerlukan energi untuk kelangsungan hidupnya. Energi ini diperoleh dari lingkungan sekitarnya dalam bentuk senyawa kimia tertentu yang diurai melalui reaksi biokimia semu yang disebut reaksi metabolisme (Ristiati, 2000). Reaksi metabolisme merupakan semua reaksi kimia yang terjadi dalam organisme hidup untuk memperoleh dan menggunakan energi sehingga organisme dapat melaksanakan berbagai fungsi
hidupnya. Aktivitas
metabolisme dilaksanakan
oleh
enzim-enzim,
yaitu
suatu
biokatalisator yang dapat mengkatalis reaksi kimia di dalam sel. Metabolisme juga berarti seretentan reaksi kimia yang terjadi di dalam sel h idup. (Waluyo, 2004). Beberapa mikroorganisme diketahui mempunyai enzim yang berguna untuk memecah senyawa-senyawa komplek polisakarida. Enzim-enzim ini merupakan enzim ekstra seluler yang memecah senyawa dengan hidrolisa. Karbohidrase adalah enzim yang menghidrolisa polisakarida menjadi maltose dan glukosa, hasil hidrolisa dapat dideteksi dengan menggunakan lugol. Fermentasi karbohidrat yang terjadi secara aerob dan anaerob merupakan aktivitas lanjutan reaksi enzimatis, terhadap glukosa menjadi asam organik, a lkohol atau gas CO2 Karbohidrat merupakan sumber energy utama bagi kebanyakan mikroba. Masing-masing mikroba berbeda dalam kemampuananya menggunakan berbagai karbohidrat dan dalam cara memecah karbohidrat. Pemecahan karbohidrat (misalnya pati) menghasilkan mono- dan disakarida. Monosakarida adalah karbohidrat yang paling sederhana, yaitu karbohidrat yang tidak dapat diuraikan atau dihidrolisis menjadi karbohidrat yang lain. Macam monosakarida yaitu glukosa, galaktosa, dan fruktosa. Disakarida merupakan dimer monosakarida yang sejenis atau berbeda jenis, sehingga bila dihidrolisis akan menghasilkan 2 monosakarida. Karbohidrat merupakan substrat utama yang dipecah dalam proses fermentasi. Polisakarida akan dipecah terlebih dahulu menjadi molekul-molekul yang lebih sederhana, misalnya hidrolisis pati menjadi unit-unit glukosa. Glukosa kemudian akan dipecah menjadi senyawa-senyawa lain tergantung jenis fermentasinya. Hasil fermentasi glukosa dapat berupa asam atau gas. Gas yang dihasilkan dapat dideteksi dengan menggunakan tabung durham. Gas-gas yang dihasilkan sebagai hasil pembongkaran dapat berupa karbondioksida, h ydrogen, hydrogen sulfide dan lain-lain. Asam yang timbul akibat kegiatan bakteri dapat berupa asam organic maupun asam anorganik.
Kemampuan memfermentasikan berbagai karbohidrat dan produk fermentasi yang dihasilkan merupakan ciri yang sangat berguna dalam identifikasi mikroorganisme. Hasil akhir dari fermentasi karbohidrat ini ditentukan oleh sifat mikroba, media biakan yang di gunakan, serta factor lingkungan antara lain pH dan suhu. Media fermentasi harus mengandung senyawa yang dapat dioksidasi dan difermentasikan oleh mikroorganisme. Glukosa merupakan senyawa yang paling sering digunakan oleh mikroorganisme dalam proses fermentasi itu. Selain itu terdapat pula media sukrosa dan laktosa.Beberapa mikroorganisme seperti E. coli, dapat menggunakan laktosa sebagai sumber karbon. Bakteri Escherichia coli memiliki bentuk batang dan tergolong dalam bakteri Gram negatif. Escherichia coli tumbuh pada suhu optimum 370C dan pada kisaran suhu 100C – 400C. Nilai pH optimum pertumbuhannya 7,0 – 7,5. Bakteri ini memiliki ukuran panjang 2,0 – 6,0 mikron, sering terdapat dalam bentuk tunggal atau berpasangan, bersifat motil atau non motil dengan
flagella
peritrikat,
bersifat
anarobik
fakultatif,
dan
tergolong
dalam
famili
Enterobactericeae . Escherichia coli merupakan pengkatalisa karbohidrat dengan formasi asam dan gas. Escherichia coli termasuk mikroorganisme tidak menguntungkan pada keadaan normal. Escherichia coli disebut juga koliform fekal karena ditemukan dalam saluran usus hewan dan manusia. Selain itu E. coli juga sering dijadikan indikator kontaminasi kotoran. Bacillus subtilis termasuk jenis Bacillus. Bacillus sp merupakan bakteri Gram positif, berbentuk batang, dapat tumbuh pada kondisi aerob dan anaerob. Bacillus secara alami terdapat dimana-mana, dan termasuk spesies yang hidup bebas atau bersifat patogen. Beberapa spesies Bacillus menghasilkan enzim ekstraseluler seperti protease, lipase, amilase, dan selulase yang bisa membantu pencernaan dalam tubuh hewan (Wongsa dan Werukhamkul, 2007). Jenis Bacillus ( B. cereus, B. clausii dan B. pumilus) termasuk dalam lima produk probiotik komersil terdiri dari spora bakteri yang telah dikarakterisasi dan berpotensi untuk kolonisasi, immunostimulasi, dan aktivitas antimikrobanya (Duc et al., 2004). Bacillus subtilis mempunyai kemampuan untuk membentuk endospora yang protektif yang memberi kemampuan bakteri tersebut mentolerir keadaan yang ekstrim. B. subtilis tidak dianggap sebagai manusia pathogen walaupun dapat mencemari makanan tetapi jarang menyebabkan keracunan makanan. B. subtilis menghasilkan enzim proteolytic yang subtilisin. Spora B. subtilis dapat hidup yang ekstrim pemanasan yang sering digunakan untuk memasak makanan, dan
bertanggung jawab untuk menyebabkan kekentalan yang lengket. Beberapa keunggulan dari bakteri ini adalah mampu mensekresikan antibiotik dalam jumlah besar ke luar dari sel. Pada prinsipnya pengamatan aktivitas biokimia atau metabolisme mikroorganisme yang diketahui dari kemampuan mikroorganisme untuk menggunakan dan menguraikan molekul yang kompleks dan molekul-molekul sederhana. Selain itu, metabolisme sering ka li me ng ha silk an ha sil sampingan yang dapat digunakan untuk identifikasi (Harmita, 2008). Di dalam proses metabolisme ada zat-zat yang masuk dan ada pula zat-zat yang dibongkar dan kemudian dikeluarkan sisanya. Zat yang disusun atau dihasilkan dalam pnguraian tersebut disebut metabolit. Bakteri memiliki zat-zat tertentu, baik untuk mengambil zat-zat makanan maupun untuk membongkarnya. Zat-zat itu secara umum disebut sekret; enzim-enzim terutama dari golongan hidrolase merupakan sekret yang banyak dihasilkan bakteri.
III.
METODE PRAKTIKUM
A. Alat dan Bahan
Alat: 1. cawan petri steril 2. jarum ose 3. lampu spirtus 4. tabung reaksi 5. tabung durham 6. bunsen Bahan: 1. Medium air yang mengandung glukosa, fruktosa,sukrosa, dan laktosa serta indicator bromo tymol blue ium padat :medium agar pati dan skim milk agar , larutan yod 3. Kultur murni Bacillus subtilis dan E.coli
B. Prosedur Kerja disakarida
IV.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Dari kegiatan praktikum yang telah dilaksanakan yaitu mengenai aktivitas mikroba dalam pemecahan mono dan disakarida, polisakarida (pati) serta polipeptida (protein), hasil pengamatan mengenai adanya aktivitas mikroba pada pemecahan mono dan disakarida dapat dilihat pada table.1 dan table.2 sedangkan untuk hasil uji hidrolisis pati dan protein terhadap aktivitas mikroba dapat dilihat dari gambar dibawah . 1. Uji pemecahan mono dan disakarida
Tabel.1 uji pemecahan mono dan disakarida oleh bakteri Eschericia coli Medium
Warna
Gelembung
Glukosa
Biru kekuningan
Ada
Fruktosa
Kuning pekat
Tidak ada
Sukrosa
Kuning pekat
Ada
Laktosa
Kuning cerah
Ada
Foto
Tabel.2 uji pemecahan mono dan disakarida oleh bakteri Bacillus subtilis
Medium
Warna
Glukosa
Berubah
Gelembung warna Tidak
menjadi hijau
Fruktosa
Kuning
Sukrosa
Berubah
Kuning berubah)
ada
gelembung
warna Tidak
menjadi hijau
Laktosa
ada
gelembung
(tidak Tidak
berubah)
Foto
ada
gelembung
(tidak Tidak
ada
gelembung
Setiap makhluk hidup yang melakukan metabolisme pasti akan menghasilkan metabolit, yaitu zat yang disusun atau dihasilkan pada saat penguraian tersebut. Begitu pula dengan bakteri, yang menghasilkan metabolit saat melakukan aktivitas. Untuk mengetahui aktivitas bakteri tersebut dilakukan uji pembentukan asam dan gas dengan menggunak an tabung Smith atau tabung Durham. Pada praktikun ini akan membahas mengenai aktivitas mikroba pada pemecahan mono dan disakarida. Monosakarida yang digunakan adalah glukosa da n fruktosa sedangkan disakarida yang digunakan adalah sukrosa dan laktosa. Uji pemecahan mono dan disakarida dilakukan dengan menginokulasikan bakteri ke dalam tabung reaksi berisi larutan glukosa, sukrosa, fruktosa, dan laktosa yang mengandung indikator Bromothimol Blue dan didalamnya terdapat tabung Durham. Indikator tersebut digunakan untuk mengetahui pembentukan asam. Bakteri yang digunakan pada praktikum ini adalah Bacillus subtilis dan E. Coli.
Hasil pengamatan yang diperoleh dari praktikum yaitu pada tabung reaksi yang berisi larutan glukosa, sukrosa, dan laktosa yang ditumbuhkan E. Coli terdapat gelembung di sekitar tabung, hal ini menandakan bahwa di dalam tabung tersebut bakteri melakukan aktivitas atau metabolisme yang menghasilkan gas yang dibuktikan dengan adanya gelembung yang ada pada tabung. Sedangkan pada tabung reaksi yang berisi larutan fruktosa tidak ada gelembung. Hal ini berbeda dengan tabung reaksi berisi larutan glukosa, fruktosa, sukrosa dan laktosa
yang
ditumbuhkan B. subtilis yang tidak terdapat gelembung. Hasil pengamatan ini menun jukkan bahwa terdapat aktivitas bakteri E.coli pada larutan glukosa, sukrosa dan laktosa. Selain adanya gelembung, aktivitas bakteri dapat ditandai dengan adanya perubahan warna. Perubahan warna medium mejadi kuning disebabkan karena terdapatnya indicator brom timol blue (BTB) dalam medium. Dimana penambahan indicator BTB ke dalam medium yang mengalami fermentasi karbohidrat jadi asam dalam keadaan aerob, maka pH akan turun dan akhirnya indikator BTB ini akan berubah warna menjadi kuning. Larutan yang telah diberi indikator BTB akan menghasilkan warna biru, yang kemudian warna ini akan berubah bila ada aktivitas dari mikroorganisme. Hasil pengamatan yang diperoleh yaitu, pada tabung reaksi berisi larutan fruktosa dan sukrosa yang ditumbuhkan bakteri E. coli warnanya kuning pekat, pada larutan laktosa warnanya kuning cerah dan pada larutan glukosa warnanya biru kekuningan. Sedangkan pada tabung reaksi yang berisi larutan fruktosa dan laktosa yang ditumbuhkan bakteri B. subtilis warnanya kuning, pada larutan sukrosa pada glukosa warnanya berubah menjadi hijau. Hasil pengamatan ini menunjukkan bahwa terdapat aktivitas bakteri E.coli pada larutan fruktosa, sukrosa, dan laktosan. Sedangkan aktivitas bakteri B.subtilis terlihat pada larutan fruktosa dan laktosa.
2.
Uji hidrolisis pati
Bacillus substilis Zona bening Eschericia coli Pati didegradasi oleh enzim amilolitik dari sejumlah mikroorganisme. α amilase adalah salah satu enzim yang paling penting dan banyak digunakan dalam bioteknologi sekarang ini. Amilase merupakan enzim yang menghidrolisis molekul pati untuk memberikan produk yang bervariasi termasuk dekstrin dan polimer-polimer kecil yang tersusun dari unit-unit glukosa. Spektrum pemakaian enzim almilase secara luas digunakan di berbagai bidang seperti medis, kimia analisis, industry tekstil industry makanan dan industry penyulingan (Pande y et al,2000) Pemecahan pati dapat diketahui dengan menambahkan larutan yod pada akhir inkubasi. Jika berwarna biru disekitar koloni berarti pati belum terhidrolisis oleh enzim, tetapi apabila disekitar koloni Nampak zona jernih dan tidak berwarna maka mikroba telah menghodrolisis pati dengan enzim amylase. Isolat bakteri yang mengindikasikan penghasil enzim amylase dilihat aktivitasnya dengan mengukur diameter zona bening disekitar isolate bakteri. Zona bening yang terbentuk disekitar isolate bakteri menunjukkan bahwa isolate bakteri tersebut mampu menghidrolisis pati (Dirnawan et al,2000). Besar kecilnya diameter zona bening yang terbentuk dari masing-masing isolate berbeda-beda. Hal ini disebabkan kemampuan menghidrolisis pati dari setiap isolate juga berbeda-beda. Pada praktikum ini dihasilkan zona bening diantara kedua bakteri. Hal tersebut menunjukkan adanya hidrolisis pati oleh bakteri. 3. Uji hidrolisis protein
Zona Bening
Bacillus substilis
Eschericia coli
Protein berasal dari kata Yunani Proteios yang artinya “pertama”. Protein adalah poliamida dan hidrolisis protein menghasilkan asam- asam amino. Bakteri melakukan hidrolisis berbagai protein menjadi asam amino tunggal dengan tujuan menggunakan asam amino tersebut untuk sintesis protein dan molekul seluler yang lain atau sebagai sumber energi (Kaiser, 2005). Metode yang digunakan untuk mendeteksi adanya aktivitas bakteri proteolitik adalah dengan menggunakan medium yang mengandung kasein yaitu Skim Milk Agar. Kasein adalah salah satu jenis protein. Hidrolisis kasein digunakan untuk memperlihatkan aktivitas hidrolitik
protease yang memutuskan ikatan peptida CO-NH. Hidrolisis protein ditunjukkan dengan adanya zona bening di sekeliling pertumbuhan bakteri (Susanti, 2003). Pengujian secara kualitatif dilakukan dengan cara mengamati zona bening yang berada di sekitar koloni bakteri, kemudian membagi diameter zona bening dengan diameter koloni bakteri. Hasil bagi diameter tersebut dinyatakan sebagai aktifitas protease secara relatif . Pada praktikum uji hidrolisis protein ini terlihat bahwa bakteri B.subtilis dan E.coli mampu menghidrolisis protein yang ditandai terbentuknya zona bening yaitu daerah yang terhidrolisis pada bagian cawan petri. Aktivitas tersebut dapat berlangsung karena kedua mikroba tersebut mampu memproduksi enzim protease untuk mengkatalisis protein yang terdapat pada medium susu skim agar yang mempuyai kandungan protein tinggi V.
PENUTUP
A. Simpulan
Dari praktikum ini dapat ditarik kesimpulan bahwa pada b akteri E.coli dan B.subtilis tidak memecah semua jenis mono dan disakarida, hal ini terlihat dengan tidak semua jenis larutan mono dan disakarida yang diuji memperlihatkan adanya aktivitas mikroba yang ditandai dengan adanya gelembung dan perubahan warna setelah ditambah bromo tymol blue. Tetapi kedua bakteri itu dapat menghidrolisis pati dan protein, hal ini telihat terbentuknya zona bening pada medium pati dan susu skim agar. Kedua bakteri dapat menghidrolisis pati karena adanya enzim amilase yang dimiliki oleh bakteri sedangkan pada protein dapat dihidrolisis karena kedua bakteri tersebut mampu memproduksi enzim protease untuk mengkatalisis protein
B. Saran
Pada praktikum diharapkan lebih hati-hati lagi dalam mengambil mikroba yang digunakan untuk pengujian sehingga agar yang digunakan untuk menumbuhkan mikroba tidak terambil dan juga lebih berhati-hati dalam menuangkan media agar, supaya hasilnya bisa lebih mudah diamati
DAFTAR PUSTAKA
Dirnawan, et al.2000. Eksplorasi bakteri termofil penghasil enzim hidrolitik ekstraseluler dari sumber air panas Gunung Pancar. Hayati 7: 52-55. Duc LH, Hong HA, Barbosa TM, Henriques AO, Cutting SM. 2004. Characterization of Bacillus probiotics available for human use. J Appl Environ Microbiol 70(4): 2161 – 2171. Dwijoeseputro. 2003. Dasar-Dasar Mikrobiologi. Djambatan, Jakarta. Harmita, dkk. 2008. Buku Ajar Analisis Hayati. Buku Kedokteran EGC, Jakarta. Kaiser C, Van der Merwe R, Bekker TF, Labuschagne. 2005. In-vitro inhibition of mycelial growth of several phytopathogenic fungi, including Phytophthora cinnamomi by soluble silicon. South African Avocado Growers Association Yearbook . 28: 70-74. Pandey, et al.2000. Advances in microbial amylase.Biotechnol.Appl.Biochem 31:135-152. Ristiati NP. 2000. Pengantar Mikrobiologi Umum. Proyek Pengembangan Guru sekolah Menengah IBRD Loan No 3979, Jakarta. Susanti, V.H.2003. Isolasi dan Karakterisasi Protease dari Bacillus subtilis 1012M15. Universitas Sebelas Maret, Surakarta. Waluyo, Iud. 2004. Mikrobiologi Umum. Universitas Muhammadiyah Malang, Malang. Wongsa P, Werukhamkul P. 2007. Product development and technical service, biosolution international . Bangkadi Industrial Park 134/4, Thailand.
