Karya Ilmiah Kurva Pertumbuhan Biji Ka
Karya Ilmiah
Kurva Pertumbuhan
Di Susun Oleh :
-
Adelia Dwi Valentin
Dony Aditiyan Prasanta
Meitya Nur Syarifa
Mita Prastika
Siti Fatimah
Bab I
Pendahuluan
Mikroba merupakan mahluk hidup yang dapat tumbuh pada lingkungan yang
sesuai untuk pertumbuhannya. Mikroba dapat menyebabkan banyak bahaya karena
kemampuannya dalam menginfeksi tanaman, hewan serta manusia yang berakibat
dapat timbul penyakit ringan atau bahkan menyebabkan kematian. Mikroba juga
dapat menyebabkan kerusakan pada bahan pangan dan produk olahannya ataupun
kerusakan lainnya, misalnya kerusakan kayu, kulit, tekstil dan sebagainya. Bahan
pangan atau produk olahan pangan dapat tercemar oleh mikroba sehingga
menimbulkan perubahan-perubahan kimiawi di dalamnya, akibatnya bahan pangan
atau produk olahan pangan menjadi tidak layak dimakan karena telah rusak atau
bahkan mungkin beracun. Namun demikian, terdapat cukup banyak mikroba yang
berperan positif pada pangan yaitu peran mikrob pada proses fermentasi pangan.
Oleh karena itu perlu diketahui pola pertumbuhan mikroba sehingga dapat
dilakukan pengendalian terhadap pertumbuhan mikroba patogen dan mikroba
penyebab kerusakan pangan ataupun mikroba yang berperan pada fermentasi
pangan. Secara singkat hubungan antara pertumbuhan dan perbanyakan sel sebagai berikut:
1. Pertumbuhan dengan pembelahan atau budding yang menghasilkan perbanyakan jasad,
seperti halnya terjadi pad bakteri dan ragi.
2. Pembelahan yang menyebabkan adanya pertumbuhan, tetapi tidak menghasilkan
perbanyakan jasad ini terjadi pada jasad tingkat tinggi.
3. Pertumbuhan yang memanjang, tetapi tidak menghasilkan perbanyakan jasad. Ini terjadi
pada jamur dengan tipe filament coenocitik (phikomycetes).
4. Pertumbuhan yang memanjang dengan pembentukan sekat (septa) dan fragmentasi, yang
menghasilkan perbanyakan jasad. Ini terjadi pada jamur yang mempunyai tipe filament
bersepta.
Kuantitas atau ukuran pertumbuhan mikroorganisme dapat diukur dari:
[1] segi pertambahan dimensi satu, misalnya : panjang, diameter, jari-jari, dan jumlah sel;
[2] segi pertambahan dimensi dua, misalnya : luas
[3] segi pertambahan dimensi tiga, misalnya : volume, berat segar, berat kering.
[4] segi komponen seluler, misalnya : RNA, DNA, dan protein dan
[5] segi kegiatan metabolisme secara langsung, misalnya : kebutuhan oksigen, karbon dioksida,
hasilan gas-gas tertentu dan lain-lain.
Faktor-faktor intrinsik yang mempengaruhi pertumbuhan mikroba antara lain :
Nutrien
pH
aktivitas air (water activity)
komponen antimikroba
Faktor-faktor ekstrinsik yang mempengaruhi pertumbuhan mikroba antara lain :
Suhu
Potensial redox
Bab II
Kajian Pustaka
2.1 Fase Pertumbuhan
Populasi mikroba dalam kurun waktu tertentu jumlahnya sangat banyak hingga dalam
hitungan juta atau miliar sel. Namun demikian, dengan mengukur pertumbuhan mikroba dalam
selang waktu tertentu pada beberapa titik waktu pengukuran maka dapat diketahui pola
pertumbuhan mikrobanya. Pertumbuhan mikroba memiliki 5 fase, yaitu fase lag
(adaptasi/penyesuaian), fase eksponensial (logaritmik), fase pengurangan pertumbuhan, fase
stasioner dan yang terakhir fase kematian.
1. Fase Lag
Pada fase ini perubahan bentuk dan pertumbuhan jumlah individu tak secara nyata
terlihat. Karena fase ini dapat juga dinamakan sebagai fase adaptasi (penyesuaian). Apabila
dilihat pada kurva pertumbuhan mikroba, grafik selama fase ini umumnya mendatar. Ini
disebabkan karena belum adanya sumber nutrien untuk makanan mikroba. Jika suatu populasi
mikroba diinokulasikan ke dalam medium, maka umumnya tidak segera terjadi pertumbuhan
mikroba, tetapi diperlukan beberapa waktu bagi mikroba untuk beradaptasi dalam medium
tersebut. Fase lag tidak terlihat jika suatu kultur yang dalam pertumbuhan eksponensial
diinokulasikan pada medium yang sama dan dalam kondisi yang sama. Pengamatan fase lag
dapat dilakukan jika populasi mikroba tersebut dipindahkan dari medium yang kaya nutrisi ke
dalam medium yang minim/miskin nutrisi.
2. Fase Eksponensial atau Logaritmik
Setelah setiap individu mengalami penyesuaian diri dengan lingkungan baru selama fase
lag, maka mulailah mengadakan perubahan bentuk dan meningkatkan jumlah sel sehingga
apabila dilihat dalam kurva akan tampak meningkat dengan tajam. Namun peningkatan ini harus
diimbangi dengan beberapa faktor, diantaranya adanya kandungan sumber nutrien sebagai bahan
makanan pada mikroba tersebut. Apabila tidak ada kandungan sumber nutrien maka mikroba
tidak akan berkembang biak dan kurva juga tidak akan menunjukkan peningkatan. Merupakan
pertumbuhan mikroba secara teratur dalam interval waktu tertentu, artinya populasi mikroba
bertambah secara teratur menjadi dua kali lipat pada interval waktu tertentu (waktu generasi)
selama inkubasi. Tidak semua spesies mikroba mempunyai waktu generasi yang sama, ada yang
mempunyai waktu generasi beberapa belas menit, sedangkan spesies lainnya selama beberapa
jam. Sebagai contoh, di dalam médium kultur maka waktu generasi Escherichia coli adalah 15
hingga 20 menit, Salmonella typhi 20 hingga 30 menit sedangkan Mycobacterium tuberculosis
selama 12 hingga 24 jam. Laju pertumbuhan tersebut dipengaruhi oleh kondisi lingkungan (suhu
dan komposisi medium pertumbuhannya) sera karakteristik mikrobanya. Bakteri tumbuh lebih
cepat dibandingkan mikroba eukaryotik lainnya.
3. Fase Pengurangan Pertumbuhan
Berupa titik puncak dari fase eksponensial sebelum mengalami fase stasioner. Dimana
penambahan jumlah individu mulai berkurang dan ini disebabkan oleh beberapa faktor
diantaranya berkurangnya sumber nutrien yang ada di dalam media sehingga mikrobia tidak akan
bisa meningkatkan jumlahnya. Dan faktor lainnya adalah jumlah kejenuhan pertumbuhan jasad.
4. Fase Stasioner
Yaitu mengalami pengurangan sumber nutrien. Artinya, sumber nutrien yang ada untuk mikrobia
mengalami kehabisan atau tidak ada yang menambahi sehingga mikrobia tidak bisa melakukan
pertumbuhan namun juga tidak secara langsung mengalami kematian. Maka dari itu kurva grafik
mendatar, artinya tidak naik karena tidak adanya pertumbuhan dan tidak turun karena tidak
secara langsung mengalami kematian.
5. Fase Kematian
Grafik menunjukkan penurunan secara tajam karena merupakan akhir dari suatu jumlah individu
yang kembali ke titik awal. Ini disebabkan mikrobia sudah tidak mampu bertahan hidup selama
stasioner (yang tidak mendapatkan sumber nutrien). Jika mikroba telah melewati fase statis,
akhirnya terjadi penurunan populasi sel-sel hidup yang berarti mikroba memasuki fase kematian.
Perlu dicermati bahwa fase lag, fase log, fase statis maupun fase kematian tidak dapat diterapkan
untuk tiap sel individu tetapi hanya untuk populasi sel mikroba. Waktu generasi mikroba
(misalnya bakteri) dapat ditentukan dengan pengamatan langsung secara mikroskopis. Namun
metode yang lebih praktis dan umum adalah dengan cara menginokulasi suatu medium dengan
bakteri dalam jumlah yang diketahui, membiarkan bakteri tersebut tumbuh pada kondisi
optimum kemudian menentukan populasinya pada interval waktu tertentu secara berkala.
Dengan demikian data yang diperlukan untuk menghitung waktu generasi bakteri adalah (a)
jumlah bakteri pada awalnya di dalam inokulum, (b) jumlah bakteri pada setiap titik pengamatan
pada akhir waktu tertentu, dan (c) interval waktu. Jika misalnya satu spesies bakteri mempunyai
waktu generasi 30 menit. Jika pada awalnya terdapat satu sel bakteri, maka 30 menit kemudian
terdapat 2 sel bakteri, setelah 1 jam terdapat 4 sel, setelah 2 jam terdapat 16 sel, dan secara
teoritis setelah 10 jam akan terdapat 1.048.576 sel bakteri. Jika populasi awalnya sebanyak 100
sel, maka secara teoritis terdapat 100x1048576 sel, artinya sebanyak 104.857.600 sel atau
sebanyak 108 sel. Dapat dibayangkan jika populasi awalnya sebanyak lebih dari 10.000 sel. Perla
diketahui bahwa pada susu segar/susu mentah terdapat 105 sel/ml.
Gambar 1. Kurva Pertumbuhan
KINETIKA PERTUMBUHAN
Pertumbuhan mikroba (pada fase eksponensial atau fase log), mengikuti formula :
2.2 Waktu Generasi
•
Waktu yang dibutuhkan dari mulai tumbuh sampai berkembang dan
menghasilkan individu baru.
•
Untuk mikroorganisme yang membelah, waktu generasi diartikan sebagai
selang waktu yang dibutuhkan untuk membelah diri menjadi dua kali lipat.
•
Contoh : waktu generasi bakteri E. Coli sekitar 17 menit, artinya dalam 17
menit satu E. Coli menjadi dua atau lebih E. Coli.
•
Waktu Generasi Penghitungan
•
Berikut ini adalah beberapa contoh Mikroorganisme beserta waktu generasinya
Jenis Mikroorganisme
Bakteri Heterotrofik
Bacillus megatarium
Waktu Generasi (jam)
Escherichia coli
0,28
Rhizobium meliloti
1,80
Treponema pallidum
34,0
Bakteri Fotosintetik
Chloropseupdomonas
7,0
Ethylicum
2,4
Rhodopseudomonas spheroids
5,0
0,58
Rhodospirillum rubrum
Ragi/Jamur
Saccharomyces cerevisiae
2,0
Dari hasil pembelahan sel secara biner:
1 sel menjadi 2 sel
2 sel menjadi 4 sel 21 menjadi 22 atau 2 x 2
4 sel menjadi 8 sel 22 menjadi 23 atau 2 x 2 x 2
Dari hal tersebut dapat dirumuskan menjadi:
N = N0. 2n
0’
15’
30’
45’
60’
75’
90’
105’
120’
135’
1 sel 2 sel
20
21
4 sel
22
8 sel
23
16 sel
24
32 sel
25
64 sel
26
128 sel 256 sel 512 sel
27
28
29
Ads not by this site
N: jumlah sel akhir,
N0: jumlah sel awal,
n: jumlah generasi
Waktu Generasi = t/n
t: waktu pertumbuhan eksponensial
n: jumlah generasi
Dalam bentuk logaritma, rumus N = N0 2n menjadi:
log N = log N0 + n log 2
log N – log N0 = n log 2
n = (log N – log N0) / log 2 = (log N – log N0) / 0,301
Waktu generasi juga dapat dihitung dari slope garis dalam plot semilogaritma kurva
pertumbuhan eksponensial, yaitu dengan rumus:
µ= (log Xt - log Xo)/0,301 t
dimana µ = laju pertumbuhan
Sebagai contoh :
Jika pada awalnya terdapat bakteri sebanyak 103 sel/ml, setelah 5 jam inkubasi ternyata terdapat
bakteri sebanyak 107 sel/ml. Tentukan laju pertumbuhan bakteri dan waktu generasinya.
µ = (log Xt - log Xo)/0.301 t
µ= (log 107 - log 103 )/0.301 t
Laju pertumbuhan :
µ = 4/(0.301x5) = 2.6578 generasi/jam
Karena µ = 1/g; maka g = 1/µ
Waktu generasi :
g = 1/2.6578 = 0.37625 jam/generasi
Kurva Pertumbuhan
Di Susun Oleh :
-
Adelia Dwi Valentin
Dony Aditiyan Prasanta
Meitya Nur Syarifa
Mita Prastika
Siti Fatimah
Bab I
Pendahuluan
Mikroba merupakan mahluk hidup yang dapat tumbuh pada lingkungan yang
sesuai untuk pertumbuhannya. Mikroba dapat menyebabkan banyak bahaya karena
kemampuannya dalam menginfeksi tanaman, hewan serta manusia yang berakibat
dapat timbul penyakit ringan atau bahkan menyebabkan kematian. Mikroba juga
dapat menyebabkan kerusakan pada bahan pangan dan produk olahannya ataupun
kerusakan lainnya, misalnya kerusakan kayu, kulit, tekstil dan sebagainya. Bahan
pangan atau produk olahan pangan dapat tercemar oleh mikroba sehingga
menimbulkan perubahan-perubahan kimiawi di dalamnya, akibatnya bahan pangan
atau produk olahan pangan menjadi tidak layak dimakan karena telah rusak atau
bahkan mungkin beracun. Namun demikian, terdapat cukup banyak mikroba yang
berperan positif pada pangan yaitu peran mikrob pada proses fermentasi pangan.
Oleh karena itu perlu diketahui pola pertumbuhan mikroba sehingga dapat
dilakukan pengendalian terhadap pertumbuhan mikroba patogen dan mikroba
penyebab kerusakan pangan ataupun mikroba yang berperan pada fermentasi
pangan. Secara singkat hubungan antara pertumbuhan dan perbanyakan sel sebagai berikut:
1. Pertumbuhan dengan pembelahan atau budding yang menghasilkan perbanyakan jasad,
seperti halnya terjadi pad bakteri dan ragi.
2. Pembelahan yang menyebabkan adanya pertumbuhan, tetapi tidak menghasilkan
perbanyakan jasad ini terjadi pada jasad tingkat tinggi.
3. Pertumbuhan yang memanjang, tetapi tidak menghasilkan perbanyakan jasad. Ini terjadi
pada jamur dengan tipe filament coenocitik (phikomycetes).
4. Pertumbuhan yang memanjang dengan pembentukan sekat (septa) dan fragmentasi, yang
menghasilkan perbanyakan jasad. Ini terjadi pada jamur yang mempunyai tipe filament
bersepta.
Kuantitas atau ukuran pertumbuhan mikroorganisme dapat diukur dari:
[1] segi pertambahan dimensi satu, misalnya : panjang, diameter, jari-jari, dan jumlah sel;
[2] segi pertambahan dimensi dua, misalnya : luas
[3] segi pertambahan dimensi tiga, misalnya : volume, berat segar, berat kering.
[4] segi komponen seluler, misalnya : RNA, DNA, dan protein dan
[5] segi kegiatan metabolisme secara langsung, misalnya : kebutuhan oksigen, karbon dioksida,
hasilan gas-gas tertentu dan lain-lain.
Faktor-faktor intrinsik yang mempengaruhi pertumbuhan mikroba antara lain :
Nutrien
pH
aktivitas air (water activity)
komponen antimikroba
Faktor-faktor ekstrinsik yang mempengaruhi pertumbuhan mikroba antara lain :
Suhu
Potensial redox
Bab II
Kajian Pustaka
2.1 Fase Pertumbuhan
Populasi mikroba dalam kurun waktu tertentu jumlahnya sangat banyak hingga dalam
hitungan juta atau miliar sel. Namun demikian, dengan mengukur pertumbuhan mikroba dalam
selang waktu tertentu pada beberapa titik waktu pengukuran maka dapat diketahui pola
pertumbuhan mikrobanya. Pertumbuhan mikroba memiliki 5 fase, yaitu fase lag
(adaptasi/penyesuaian), fase eksponensial (logaritmik), fase pengurangan pertumbuhan, fase
stasioner dan yang terakhir fase kematian.
1. Fase Lag
Pada fase ini perubahan bentuk dan pertumbuhan jumlah individu tak secara nyata
terlihat. Karena fase ini dapat juga dinamakan sebagai fase adaptasi (penyesuaian). Apabila
dilihat pada kurva pertumbuhan mikroba, grafik selama fase ini umumnya mendatar. Ini
disebabkan karena belum adanya sumber nutrien untuk makanan mikroba. Jika suatu populasi
mikroba diinokulasikan ke dalam medium, maka umumnya tidak segera terjadi pertumbuhan
mikroba, tetapi diperlukan beberapa waktu bagi mikroba untuk beradaptasi dalam medium
tersebut. Fase lag tidak terlihat jika suatu kultur yang dalam pertumbuhan eksponensial
diinokulasikan pada medium yang sama dan dalam kondisi yang sama. Pengamatan fase lag
dapat dilakukan jika populasi mikroba tersebut dipindahkan dari medium yang kaya nutrisi ke
dalam medium yang minim/miskin nutrisi.
2. Fase Eksponensial atau Logaritmik
Setelah setiap individu mengalami penyesuaian diri dengan lingkungan baru selama fase
lag, maka mulailah mengadakan perubahan bentuk dan meningkatkan jumlah sel sehingga
apabila dilihat dalam kurva akan tampak meningkat dengan tajam. Namun peningkatan ini harus
diimbangi dengan beberapa faktor, diantaranya adanya kandungan sumber nutrien sebagai bahan
makanan pada mikroba tersebut. Apabila tidak ada kandungan sumber nutrien maka mikroba
tidak akan berkembang biak dan kurva juga tidak akan menunjukkan peningkatan. Merupakan
pertumbuhan mikroba secara teratur dalam interval waktu tertentu, artinya populasi mikroba
bertambah secara teratur menjadi dua kali lipat pada interval waktu tertentu (waktu generasi)
selama inkubasi. Tidak semua spesies mikroba mempunyai waktu generasi yang sama, ada yang
mempunyai waktu generasi beberapa belas menit, sedangkan spesies lainnya selama beberapa
jam. Sebagai contoh, di dalam médium kultur maka waktu generasi Escherichia coli adalah 15
hingga 20 menit, Salmonella typhi 20 hingga 30 menit sedangkan Mycobacterium tuberculosis
selama 12 hingga 24 jam. Laju pertumbuhan tersebut dipengaruhi oleh kondisi lingkungan (suhu
dan komposisi medium pertumbuhannya) sera karakteristik mikrobanya. Bakteri tumbuh lebih
cepat dibandingkan mikroba eukaryotik lainnya.
3. Fase Pengurangan Pertumbuhan
Berupa titik puncak dari fase eksponensial sebelum mengalami fase stasioner. Dimana
penambahan jumlah individu mulai berkurang dan ini disebabkan oleh beberapa faktor
diantaranya berkurangnya sumber nutrien yang ada di dalam media sehingga mikrobia tidak akan
bisa meningkatkan jumlahnya. Dan faktor lainnya adalah jumlah kejenuhan pertumbuhan jasad.
4. Fase Stasioner
Yaitu mengalami pengurangan sumber nutrien. Artinya, sumber nutrien yang ada untuk mikrobia
mengalami kehabisan atau tidak ada yang menambahi sehingga mikrobia tidak bisa melakukan
pertumbuhan namun juga tidak secara langsung mengalami kematian. Maka dari itu kurva grafik
mendatar, artinya tidak naik karena tidak adanya pertumbuhan dan tidak turun karena tidak
secara langsung mengalami kematian.
5. Fase Kematian
Grafik menunjukkan penurunan secara tajam karena merupakan akhir dari suatu jumlah individu
yang kembali ke titik awal. Ini disebabkan mikrobia sudah tidak mampu bertahan hidup selama
stasioner (yang tidak mendapatkan sumber nutrien). Jika mikroba telah melewati fase statis,
akhirnya terjadi penurunan populasi sel-sel hidup yang berarti mikroba memasuki fase kematian.
Perlu dicermati bahwa fase lag, fase log, fase statis maupun fase kematian tidak dapat diterapkan
untuk tiap sel individu tetapi hanya untuk populasi sel mikroba. Waktu generasi mikroba
(misalnya bakteri) dapat ditentukan dengan pengamatan langsung secara mikroskopis. Namun
metode yang lebih praktis dan umum adalah dengan cara menginokulasi suatu medium dengan
bakteri dalam jumlah yang diketahui, membiarkan bakteri tersebut tumbuh pada kondisi
optimum kemudian menentukan populasinya pada interval waktu tertentu secara berkala.
Dengan demikian data yang diperlukan untuk menghitung waktu generasi bakteri adalah (a)
jumlah bakteri pada awalnya di dalam inokulum, (b) jumlah bakteri pada setiap titik pengamatan
pada akhir waktu tertentu, dan (c) interval waktu. Jika misalnya satu spesies bakteri mempunyai
waktu generasi 30 menit. Jika pada awalnya terdapat satu sel bakteri, maka 30 menit kemudian
terdapat 2 sel bakteri, setelah 1 jam terdapat 4 sel, setelah 2 jam terdapat 16 sel, dan secara
teoritis setelah 10 jam akan terdapat 1.048.576 sel bakteri. Jika populasi awalnya sebanyak 100
sel, maka secara teoritis terdapat 100x1048576 sel, artinya sebanyak 104.857.600 sel atau
sebanyak 108 sel. Dapat dibayangkan jika populasi awalnya sebanyak lebih dari 10.000 sel. Perla
diketahui bahwa pada susu segar/susu mentah terdapat 105 sel/ml.
Gambar 1. Kurva Pertumbuhan
KINETIKA PERTUMBUHAN
Pertumbuhan mikroba (pada fase eksponensial atau fase log), mengikuti formula :
2.2 Waktu Generasi
•
Waktu yang dibutuhkan dari mulai tumbuh sampai berkembang dan
menghasilkan individu baru.
•
Untuk mikroorganisme yang membelah, waktu generasi diartikan sebagai
selang waktu yang dibutuhkan untuk membelah diri menjadi dua kali lipat.
•
Contoh : waktu generasi bakteri E. Coli sekitar 17 menit, artinya dalam 17
menit satu E. Coli menjadi dua atau lebih E. Coli.
•
Waktu Generasi Penghitungan
•
Berikut ini adalah beberapa contoh Mikroorganisme beserta waktu generasinya
Jenis Mikroorganisme
Bakteri Heterotrofik
Bacillus megatarium
Waktu Generasi (jam)
Escherichia coli
0,28
Rhizobium meliloti
1,80
Treponema pallidum
34,0
Bakteri Fotosintetik
Chloropseupdomonas
7,0
Ethylicum
2,4
Rhodopseudomonas spheroids
5,0
0,58
Rhodospirillum rubrum
Ragi/Jamur
Saccharomyces cerevisiae
2,0
Dari hasil pembelahan sel secara biner:
1 sel menjadi 2 sel
2 sel menjadi 4 sel 21 menjadi 22 atau 2 x 2
4 sel menjadi 8 sel 22 menjadi 23 atau 2 x 2 x 2
Dari hal tersebut dapat dirumuskan menjadi:
N = N0. 2n
0’
15’
30’
45’
60’
75’
90’
105’
120’
135’
1 sel 2 sel
20
21
4 sel
22
8 sel
23
16 sel
24
32 sel
25
64 sel
26
128 sel 256 sel 512 sel
27
28
29
Ads not by this site
N: jumlah sel akhir,
N0: jumlah sel awal,
n: jumlah generasi
Waktu Generasi = t/n
t: waktu pertumbuhan eksponensial
n: jumlah generasi
Dalam bentuk logaritma, rumus N = N0 2n menjadi:
log N = log N0 + n log 2
log N – log N0 = n log 2
n = (log N – log N0) / log 2 = (log N – log N0) / 0,301
Waktu generasi juga dapat dihitung dari slope garis dalam plot semilogaritma kurva
pertumbuhan eksponensial, yaitu dengan rumus:
µ= (log Xt - log Xo)/0,301 t
dimana µ = laju pertumbuhan
Sebagai contoh :
Jika pada awalnya terdapat bakteri sebanyak 103 sel/ml, setelah 5 jam inkubasi ternyata terdapat
bakteri sebanyak 107 sel/ml. Tentukan laju pertumbuhan bakteri dan waktu generasinya.
µ = (log Xt - log Xo)/0.301 t
µ= (log 107 - log 103 )/0.301 t
Laju pertumbuhan :
µ = 4/(0.301x5) = 2.6578 generasi/jam
Karena µ = 1/g; maka g = 1/µ
Waktu generasi :
g = 1/2.6578 = 0.37625 jam/generasi