Faktor-faktor yang Mempengaruhi Pertumbuhan Mikroba (Kuliah Mikrobiologi tgl 29 Okt 2011)

Faktor-faktor yang Mempengaruhi Pertumbuhan Mikroba

Pertumbuhan mikroba dipengaruhi oleh lingkungannya. Di antara faktorfaktor

yang mempengaruhi pertumbuhan mikroorganisme adalah air, oksigen,

suhu dan nilai pH (keasaman).

Air

Semua organisme membutuhkan air untuk kehidupannya. Air berperan

dalam reaksi metabolik dalam sel dan merupakan alat pengangkut zat gizi ke

dalam sel atau hasil metabolit ke luar sel. Semua kegiatan ini membutuhkan air

dalam bentuk cair dan apabila air tersebut mengalami kristalisasi dan membentuk

es atau terikat secara kimiawi dalam larutan gula atau garam, maka air

tersebut tidak dapat digunakan oleh mikroorganisme.

Topik 6. Aspek Mikrobiologi Makanan Kaleng

2

Pengaruh air terhadap pertumbuhan mikroorganisme dinyatakan sebagai

aktivitas air (Aw), yaitu jumlah air bebas yang tersedia dan dapat digunakan

untuk pertumbuhan mikroorganisme dalam bahan makanan. Jenis mikroorganisme

yang berbeda membutuhkan jumlah air yang berbeda untuk pertumbuhannya.

Kebanyakan bakteri dapat hidup pada Aw

>0.90, sedangkan kebanyakan

kapang dan khamir berturut-turut dapat hidup pada Aw>0.70 dan Aw>

0.80. Pada Aw yang rendah, mikroorganisme akan mati karena sel-sel di mikroorganisme

akan berdifusi ke luar sebagai akibat terjadinya proses kesetimbangan

osmotik. Dengan kata lain, selama konsentrasi solut di luar sel lebih besar

dibanding di dalam sel, maka migrasi air akan terjadi untuk menyeimbangkan

konsentrasi. Migrasi air dari dalam sel menyebabkan sel mati disebabkan oleh

dehidrasi.

Oksigen

Beberapa mikroorganisme memerlukan oksigen untuk pertumbuhannya,

yang disebut mikroorganisme aerobik. Contoh mikroorganisme aerobik adalah

kapang. Untuk beberapa mikroorganisme lainnya, oksigen bersifat racun. Mikroorganisme

ini dinamakan anaerob, seperti Clostridium botulinum. Kebanyakan

mikroorganisme dapat tumbuh pada kondisi tanpa dan dengan adanya oksigen.

Kelompok ini disebut fakultatif anaerobik, contohnya Bacillus, kebanyakan khamir

dan bakteri lainnya.

Suhu

Suhu adalah salah satu faktor lingkungan terpenting yang mempengaruhi

pertumbuhan dan kehidupan mikroorganisme. Berdasarkan suhu optimum pertumbuhannya,

mikroorganisme dapat dibedakan atas tiga grup, yaitu:

(a) Psikrotropik: suhu optimum 14-20oC, tetapi dapat tumbuh lambat pada suhu

refrigerator (4oC). Kelompok mikroorganisme ini yang penting pada makanan

kaleng adalah Clostridium botulinum tipe E dan strain non-proteolitik

tipe B dan F.

(b) Mesofilik: suhu optimum 30-37oC. Suhu ini merupakan suhu normal gudang.

Clostridium botulinum merupakan salah satu contoh mikroorganisme

kelompok ini.

(c) Termofilik: suhu optimum kebanyakan termofilik pada suhu 45-60oC. Jika

spora bakteri tidak dapat bergerminasi dan tidak tumbuh di bawah suhu

50oC, bakteri tersebut disebut obligat termofil. Jika tumbuh pada kisaran

suhu 50-66oC atau pada suhu yang lebih rendah (38oC), bakteri ini disebut

fakultatif termofilik. Beberapa obligat termofil dapat tumbuh pada suhu 77oC

dan bakteri ini sangat resisten terhadap pemanasan (121oC selama 60

menit). Bakteri termofilik tidak memproduksi toksin selama pertumbuhannya

pada makanan. Contoh bakteri dari kelompok ini adalah Bacillus stearothermophilus.

Nilai pH

Setiap organisme mempunyai kisaran nilai pH dimana pertumbuhan masih

memungkinkan dan masing-masing biasanya mempunyai pH optimum. Keba-

Topik 6. Aspek Mikrobiologi Makanan Kaleng

3

nyakan organisme tumbuh pada pH sekitar 7.0 (6.6-7.5), dan hanya beberapa

yang dapat tumbuh di bawah pH 4.0. Bakteri mempunyai kisaran pH pertumbuhan

lebih sempit dibandingkan dengan kapang dan khamir. Sebagai contoh,

kebanyakan bakteri tidak dapat tumbuh pada pH di bawah 4.0 dan di atas 8.0,

sedangkan kapang mempunyai kisaran pH pertumbuhan 1.5-11.0, khamir mempunyai

kisaran pH pertumbuhan 1.5-8.5. Oleh karena itu, makanan yang mempunyai

pH lebih rendah akan semakin awet karena semakin sedikit jenis mikroorganisme

yang dapat tumbuh.

Nilai pH atau keasaman makanan dipengaruhi oleh asam yang terdapat

pada makanan tersebut. Ada di dalam makanan mungkin secara alamiah, seperti

buah-buahan asam, atau terbentuk selama fermentasi, misalnya yoghurt, pikel,

sayur asin, dan sebagainya. Nilai pH minimum untuk pertumbuhan mikroorganisme

kadang-kadang dipengaruhi oleh jenis asam yang terdapat dalam

makanan tersebut. Sebagai contoh, beberapa Laktobasili dapat tumbuh pada pH

yang lebih rendah jika asam yang terdapat pada makanan tersebut berupa asam

asetat atau asam laktat.

TUGAS INDIVIDU

1. Klasifikasi Mikroorganisme dibagi menjadi berapa? (Jelaskan berdasarkan sumber yang dipakai)

2. Bagaimana Grafik kehidupan dari mikroorganisme? Jelaskan!

3.Faktor apa yang paling berpengaruh pada pertumbuhan mikroorganisme ? (pilih satu faktor dan jelaskan alasannya)

Keterangan :

1. TUGAS WAJIB DIKUMPULKAN PADA TGL 5 NOVEMBER.

2. TUGAS INI BERLAKU UNTUK SEMUA PRODI!

SISTEM SENSORI PADA IKAN (Materi ICHTYOLOGI DAN FHA)

Sistem sensori pada ikan terdiri dari organ mata, organ penghirup, organ pengecap dan organ akustiko lateralis.

Organ Mata Ikan.

Meskipun banyak terdapat modifikasi bentuk maupun struktur mata diantara ikan-ikan, namun pada garis besarnya terdiri dari ruang depan (cornea), iris, lensa, ruang vitreous yang berisikan ”vitreous humor” dan dibatasi oleh retina.  Mata agak mendatar dibagian anterior sehingga lensa yang cembung hampir menyentuh cornea yang merupakan bagian transparan yang penting dari ”scleroid cont” biji mata.  Lapisan choroids terletak diantara retina dan sclera.  Sclera Elasmobranchii dan Teleostei agak kaku karena adanya struktur rawan (Gambar 1).  Seringkali Teleostei mempunyai satu atau dua scleral ossicles sebagai penunjang terhadap struktur rawan tersebut (Munz, 1971).  Mata ikan dilengkapi dengan tiga pasang otot okulomotor (Gambar 2).

Pada sebagian besar ikan, mata letaknya lateral satu buah pada masing-masing sisi.  Namun pada beberapa jenis ikan dasar, termasuk pari (Rajidae), sculpin (Cottidae) dan goosefin (Lophiidae) mata terletak dibagian dorsal.  Pada Ordo Pleuronectiformes kedua mata terletak  pada salah satu sisi kepala.  Pada ikan yang hidup di gua-gua, misalnya Amblyopsidae, mata sangat tereduksi.  Ada juga ikan yang buta, misalnya Benthobatis.  Disamping itu terdapat pula ikan-ikan yang dapat melihat di udara sebaik di dalam air misalnya Periophthalmus.

Umumnya ikan tidak mempunyai pelupuk mata, kecuali pada Elasmobranchii yang berupa membran dan dapat mengejapkan mata.  Pada beberapa anggota Teleostei yang termasuk perenang cepat “adipose eye-lid” yang berfungsi untuk pelindung dan merampingkan kegembungan mata di bawah permukaan kepala (Munz, 1971;Bond, 1979).

Pada umumnya cornea mata transparan dan tidak berpigmen.  Cornea dengan dua lapisan yang jelas ditemukan pada sois (ikan lidah), mungkin sebagai pelindung dari pasir dan detritus.  Ikan Belodok (Periophthalamus) yang sering keluar dari air dalam waktu yang cukup lama, juga mempunyai cornea berlapis dua dan lipatan kulit  di bawah mata yang berfungsi untuk menyimpan air dan mencegah kekeringan pada mata.

Iris membentuk pupil dan mengatur jumlah cahaya yang tiba di retina.  Elasmobranchii mempunyai otot pada iris dan karenanya dapat mengatur bentuk pupil.  Golongan ikan yang lain, dengan kekecualian pada Pleuronectiformes dan Anguillidae, mempunyai pupil yang tetap yaitu melingkar atau lonjong.

Lensa mata ikan merupakan bola yang transparan dan kuat, terbuat dari protein non-collagen.  Umumnya berbentuk membulat pada sebagian ikan bertulang sejati dan Lamprey.  Golongan Elasmobranchii mempunyai lensa yang agak pipih.

Lensa mata ikan ditahan “suspensory ligament” di sebelah atas dan oleh “falciform process” dengan otot retractor lentis di bagian bawah.

Retina mata ikan terdiri dari beberapa lapisan sel yang saling mengisi.  Cahaya yang tiba di retina, setelah melewati lensa dan ”humor” akan melalui lapisan-lapisan retina yang berturut-turut sebagai berikut :  a) serabut saraf yang menuju saraf optik,  b) sel ganglion,  c) sel bipolar,  d) sel-sel photoreceptor (rod dan cone).  Pada retina Lamprey tidak terdapat perbedaan yang jelas antara rod dan cone; sedangkan Elasmobranchii dan Teleostei rod dan cone sangat berbeda.  Pada golongan Teleostei terdapat lapisan retina yang kelima, yaitu e) lapisan epithelium yang mengandung pigmen melanin (Gambar 4). 

Pada keadaan terang pigmen melanin akan menutupi rod, sedangkan pada keadaan gelap melanin akan mengumpul, sehingga rod dapat menerima secara maksimal cahaya yang ada.  Pada saat yang sama, pada keadaan terang ”contractile myoid element” pada dasar rod dan cone menggerakkan rod menjauhi lensa dan ditutupi oleh pigmen melanin, sedangkan pada keadaan gelap rod digerakkan menuju lensa.  Gerakan cone berlawanan dengan rod, dengan perkataan lain ia akan kemuka menuju lensa pada keadaan terang dan sebaliknya (Gambar 3).  Pada golongan Elasmobranchii, rod dan cone mungkin ditutupi melanin yang bergerak ke luar masuk lapisan choroids.  Oleh karena itu retinanya tidak mempunyai epithelium berpigmen.

Jumlah relatif rod dan cone sangat bervariasi pada berbagai species.  Rasio cone terhadap rod yang tinggi terdapat pada golongan ikan yang mengutamakan penglihatan dalam mencari makan (sight feeders) pada siang hari, dan sebaliknya ikan-ikan yang aktif pada malam hari akan memperlihatkan jumlah rod yang lebih banyak  dibandingkan jumlah conenya.  Beberapa ikan yang hidup di bagian kedalaman air (mid water), selain mempunyai mata yang lebar juga mempunyai sangat banyak rod pada retinanya.  Bahkan ikan-ikan yang hidup di laut dalam hanya mempunyai rod.

Sel fotoreceptor mempunyai dua jenis pigmen yang peka akan cahaya, yaitu rodopsin (warna ungu) dan porfiropsin (warna merah).  Kedua pigmen ini terbuat dari vitamin A dalam keadaan gelap.  Secara umum dapat dikatakan bahwa ikan air tawar terutama mempunyai porfiropsin dan ikan laut mempunyai rodopsin.   Pada retina ikan golongan diadromous  mempunyai lebih banyak rodopsin  ketika di laut dan sebaliknya bila di air tawar maka porfyropsin lebih banyak daripada rodopsin.

Reaksi ikan pada cahaya dapat digolongkan ke dalam empat kelompok : (1) pada waktu menerima cahaya, ikan akan mendekat kemudian menjauh kembali secara bergerombol.  (2) pada waktu menerima cahaya, ikan akan menyebar dan menghindar. (3) pada waktu menerima cahaya, ikan akan mendekati sumber cahaya kemudian turun sedikit.  (4) pada waktu menerima cahaya, ikan akan mendatangi sumber cahaya.

Dari beberapa hasil penelitian menunjukkan, intensitas cahaya dan panjang gelombang sangat menentukan jenis ikan yang tertangkap.  Hal ini membuktikan, ikan memiliki kepekaan terhadap intensitas dan panjang gelombang tertentu. Ikan-ikan pelagis seperti ikan layang, tembang dan kembung sangat peka terhadap warna merah dan kuning (Najamuddin dkk., 1994).  Pengenalan warna cahaya oleh ikan berlangsung sangat cepat yaitu sekitar 10 – 20 detik.

SISTEM EKSKRESI DAN OSMOREGULASI IKAN (Materi Ichtyologi)

PENDAHULUAN

Ikan tergolong hewan bertulang belakang (termasuk vertebrata) yang berhabitat di dalam perairan. Ikan bernapas dengan insang, bergerak dan menjaga keseimbangan tubuhnya menggunakan sirip-sirip. Ikan bersifat poikilotermal. (http://smartsains.blogspot.com/2008/06/anatomi-dan-biologi-ikan.html)

          Alat ekskresi ikan berupa ginjal opistonefros yaitu merupakan tipe ginjal yang paling primitive. Pada ginjal ini, tulbulus-tubulus bagian anterior telah lenyap, beberapa tubulus bagian tengah berhubungan dengan testis serta terdapat konsentrasi dan pelipatgandaan tubulus di bagian posterior. Mekanisme eksresi ikan air tawar berbeda dengan ikan air laut. Ikan air tawar mengeksreksi ammonia dan aktif menyerap ion anorganik melalui insang serta mengeluarkan urine dalam jumlah besar. Sebaliknya pada ikan air laut mengeksresksikan sampah nitrogen berupa trimetilamin oksida (TMO), mengekresikan ion-ion lewat insang dan mengeluarkan urine sedikit. (Buku Biologi unuk SMU, Hartini Etik Widayati, Intan Pariwara, 2009)

          Ikan mempunyai system ekskresi berupa ginjal dan suatu lubang pengeluaran yang disebut urogenital. Lubang urogenital ialah lubang tempat bermuaranya saluran ginjal dan saluran kelamin yang berada tepat dibelakang anus. Ginjal pada umumnya terletak antara columna vertebralis dan gas bladder. Ginjal terdiri dari dua bagian yaitu caput renalis anterior yang tersusun atas jaringan hemapoeitik, limfoid dan endokrin serta trunkus renalis posterior yang tersusun atas nefron-nefron dikelilingi jaringan limfoid interstitial. Sisi kanan dan kiri dari trunkus renalis berfusi dan membentuk lengkungan yang mengisi ruangan diantara kedua gas bladder. Di bagian posterior dari lengkungan ini trunkus renalis menipis menyesuaikan lekukan pada gas bladder. Caput renalis terpisah atas bagian kana dan kiri, terletak di anterior dari lengkungan tersebut memasuki daerah cranium. (http://zaifbio.wordpress.com/category/fisiologi-hewan/)

          Sistem ekskresi ikan menurut pemaparan diatas dapat ditekankan bahwa ikan memiliki sistem ekskresi yang terdiri dari ginjal (terutama) dan suatu lubang yang disebut urogenital sebagai tempat bermuaranya saluran ginjal dan saluran kelamin yang terdapat di belakang anus. 

Sistem Ekskresi dan Osmoregulasi

        Sistem ekskresi adalah sistem pembuangan proses metabolisme tubuh baik berupa gas, cairan, maupun padatan melalui kulit, ginjal, dan saluran pencernaan. Ginjal terletak di atas rongga perut, di luar peritonium, di bawah tulang punggung dan aorta dorsalis, sebanyak satu pasang, berwarna merah, memanjang. Ginjal memiliki fungsi untuk  menyaring sisa-sisa proses metabolisme untuk dibuang, zat-zat yang diperlukan tubuh diedarkan lagi melalui darah dan mengatur kekentalan urin yang dibuang untuk menjaga keseimbangan tekanan osmotik cairan tubuh.

        Osmoregulasi adalah sistem pengaturan keseimbangan tekanan osmotik cairan tubuh (air dan darah) dengan tekanan osmotik habitat (perairan). Organ – organ pada sistem osmoregulasi terdiri dari kulit, ginjal, insang, lapisan tipis mulut. Tekanan osmotik cairan tubuh pada ikan berbeda antara ikan-ikan bertulang sejati (Teleostei) yang hidup di laut dengan yang hidup di perairan tawar, demikian juga dengan ikan-ikan bertulang rawan (Elasmobranchii) sehingga struktur dan jumlah ginjalnya juga berbeda, demikian juga dengan sistem osmoregulasinya.

1.2  Sistem Ekskresi Ikan

        Sistem ekskresi ikan seperti juga pada vertebrata yang lain, yang mempunyai banyak fungsi. Diantara fungsi sistem ekskresi ikan yaitu untuk regulasi kadar air tubuh, menjaga keseimbangan garam dan mengeliminasi sisa nitrogen hasil dari metabolisme protein. Alat pengeluaran ikan terdiri dari:

1.      Insang yang digunakan untuk mengeluarkan CO₂ dan H₂O

2.      Kulit (kelenjar kulit) untuk mengeluarkan lendir sehingga ubuh ikan senantiasa licin untuk memudahkan bergerak dalan air.

3.      Sepasang ginjal untuk mengeluarkan urine. Pada ikan berkembang dua tipe ginjal, yaitu:

Ø  Pronefros

Ginjal pronefros adalah ginjal primitif. Pada ginjal ini, tubulus – tubulus bagian anterior tidak ada, beberapa tubulus bagian tengah berhubungan dengan testis serta terdapat konsentrasi dan pelipatgandaan tubulus di bagian posterior.  Meskipun terdapat perkembangan embrional sebagian besar ikan, tetapi saat dewasa tidak fungsional. Fungsi ginjal ini akan digantikan oleh ginjal mesonefros. Perkecualian pada ikan Hagfish dan Lamprey.

Ø  Mesonefros

Ginjal bertipe mesonefros berfungsi hampir sam dengan ginjal pronefros, perbedaan prinsip adalah kaitannya dengan sistem peredaran darah, tingkat kompleksitas, dan pada efesiensi kerja.

          Ikan beradaptasi terhadap lingkungannya secara khusus. Terdapat perbedaan adaptasi antara ikan air laut dan ikan air tawar dalam proses ekskresi. Jumlah glomerulus ikan air tawar lebih banyak dan diameternya lebih besar dibandingkan dengan ikan air laut. Keduanya memiliki cara berlawanan dalam mempertahankan keseimbangan kadar garam di dalam tubuhnya.

Sistem Ekskresi Ikan Air Laut

          Air garam pada air laut cenderung menyebabkan tubuh ikan air laut terdehidrasi berbeda dengan kadar garam pada air tawar yang rendah menyebabkan naiknya konsentrasi dalam tubuh. Beberapa ikan laut memiliki kelenjar ekskresi garam pada bagian insang yang berperan dalam mengurangi kelebihan garam. Ginjal berfungsi untuk menyaring sesuatu yang terlarut dalam air dan darah yang hasilnya akan dikeluarkan melalui korpus renalis. Tubulus yang bergulung berperan penting dalam menjaga keseimbangan air. Hasil yang hilang pada bagian tubulus nefron, termasuk air dan yang lain diabsorbsi kembali ke dalam aliran darah.Bagian korpus renalis pada ikan air laut lebih kecil daripada ikan air tawar, sehingga cairan tubuh tidak banyak keluar karena penting untuk menjaga agar cairan tubuh tidak terlalu encer (overdilusi). Elasmobranchii tidak seperti kebanyakan air laut. Elasmobranchii memiliki korpus renalis yang besar dan mengeluarkan air relatif banyak seperti ikan air tawar.

          Ikan air laut memiliki konsentrasi garam yang tinggi didalam darahnya. Ikan air laut cenderung untuk kehilangan air di dalam sel – sel tubuhnya karena proses osmosis. Untuk itu, insang ikan air laut aktif mengeluarkan garam dari tubuhnya.untuk mengatasi kehilangan air, ikan air laut meminum air yang kandungan garam tinggi akan meningkat dalam cairan tubuh. Sebaliknya, dehidrasi dicegah dengan proses osmosis dan kelebihan garam harus dihilangkan. Karena ikan air laut mengkondisikan dengan tekanan osmotik untuk mempertahankan air, volume air seni lebih sedikit dibandingkan dengan air tawar. Tubulus ginjal berfungsi sebagai penahan air. Oleh sebab itu, jumlah glomerulus ikan air laut cenderung lebih sedikit dan bentuknya lebih kecil daripada ikan air tawar.

  Sistem Ekskresi Ikan Air Tawar

          Ikan air tawar cenderung menyerap air dari lingkungannya dengan cara osmosis. Insang ikan air tawar secara aktif memasukkan garam dari lingkungan ke dalam tubuh. Ginjal memompa kelebihan air keluar dalam bentuk air seni. Ginjal mempunyai glomerulus dalam jumlah banyak dengan diameter besar. Hal ini dimaksudkan untuk lebih dapat menahan garam – garam dalam tubuh agar tidak keluar dan sekaligus memompa air seni sebanyak – banyaknya. Ketika cairan dari badan malpighi memasuki tubulus ginjal, glukosa akan diserap kembali oleh tubulus proximalis dan garam – garam diserap kembali pada tubulus distal. Dinding tubulus ginjal bersifat impermeable atau tidak dapat ditembus oleh air. Air seni yang dihasilkan mengandung konsentrasi air yang tinggi.

          Cairan tubuh dari ikan air tawar memiliki konsentrasi ion yang lebih tinggi dibanding dengan lingkungan sekitarnya, kondisi ini disebut dengan hiperosmotik. Untuk mempertahankan gradien konsentrasi tersebut dibutuhkan sistem pembuangan dan konserbasi dari ion-ion disamping adanya proses ekskresi air yang telah difiltrasi oleh ginjal. Proses filtrasi ini dilakukan ginjal yaitu pada bagian nefron glomerulus yang terdiri dari corpus renalis dan tubulus renalis. Corpus renalis terdiri atas glomerulus-glomerulus yang diselubungi oleh capsula Bowman. Epitelia parietalis dan visceralis membentuk “Bowman’s space” yang memisahkan glomerulus dengan bagian-bagian lain dari ginjal. Glomeruli berukuran kecil dan avasculer dengan tubuli renalis yang mempunyai enam regio sitologis yang berbeda.